Устройство для управления разрядником электроимпульсной установки

/ ПИСАНИЕ ТЕ У СВИДЕТЕЛЬС К АВТО РС юл. %44 онструктоАН УССРМ,Б. Собол е бюро эл и Н,П,Ба тсвидетельство СССР6 05 В 19/00, 1987.свидетельство СССР0 05 В 19/00, 1988. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское йг 1327058, клАвторское М 1474591, кл Изобретение относится к области автоматики, а более конкретно, к устройствам автоматического управления коммутаторами разрядных цепей электроимпульсных установок.Известно устройство автоматического управления разрядной цепью электроимпульсной установки, примененное в устройстве для автоматического управления электроимпульсной установкой для запрессовки труб, содержащее последовательно соединенные датчик напряжения, пороговый элемент, элемент И, формирователь импульсов, усилитель мощности и блок поджига, подключенный к управляющему . входу коммутатора (разрядника) разрядной цепи электроимпульсной установки. Недостатком устройства являются н достаточно высокие тОчнОсть и наде)кнОст обусловленные тем, что в устройстве не пр дусмотрены меры, обеспечивающие его н(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РРЯДНИКОМ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОЙТАНОВКИ(57) Изобретение относится к области авто тики, а конкретно - к устроиствам автоматического управления коммутаторами разрядных цепей электроимпульсных установок. Цель изобретения - повышение точности. Цель достигается за счет того, что в состав устройства введены блок синхронизации, коммутатор,аналого-цифровой преобразователь, первый ивторой регистры, индикатор напряжения,промежуточный усилитель. 3 ил,дежную работу в случае отказа коммутат Прототипом изобретения является устройство для управления разрядником электроимпульсной установки, содержащее датчик напряжения, компаратор напряжения, формирователь импульса, усилитель мощности и блок поджига разрядника, положительный вывод высокого потенциала СО которого соединен с выводом устройства для подключения управляющего входа раз- у рядника, вывод устройства для подключения входа питания разрядника подключен к входу датчика напряжения, вывод которого соединен с входом компаратора напряжения, выход которого подключен к входу формирователя импульса, вывод усилителя мощности которого подключен к управляю-, щему входу блока поджига разрядника, в устройство введены элемент ИЛИ, блок повторного запуска и задатчик потенциала, первый и второй выводы питания которогоподключены, соответственно, к выводам устройства для подключения входа питания и исполнительного выхода разрядника, опорный выход задатчика потенциала соединен с отрицательным выводом высокого потенциала блока поджига разрядника, вход и выход блока повторного запуска подключены, соответственно, к выходу компаратора напряжения и. к первому входу элемента ИЛИ, выходы и второй вход которого соединены, соответственно, с входом усилителя мощности и выходом формирователя импульса.Недостатком прототипа является отсутствие контроля действительного напряжения срабатывания, что ограничивает функциональные воэможности устройства, наличие погрешности из-за задержки срабатывания коммутатора, в частности, эта погрешность велика при отказах разрядника и его повторном запуске, когда напряжение продолжает возрастать.Целью изобретения является повышение точности эа счет обеспечения контроля действительного напряжения включения коммутатора (разрядника).Устройство для управления разрядником электроимпульсной установки, содержащее задатчик уровня, компаратор, последовательно соединенные блок питания, делитель напряжения, последовательно соединенные усилитель мощности и блок поджига разрядника, вывод высокого потенциала которого подключен к управляющему выводу разрядника, первый вывод питания которого подключен к первому выводу делителя напряжения, а второй вывод питания - к первому выводу нагрузки и выводу низкого потенциала блока поджига разрядника, второй вывод нагрузки подключен к второму выводу делителя напряжения и к общей шине устройства, отличающееся тем, что в него дополнительно введены блок синхронизации, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй регистры, индикатор напряжения и промежуточный усилитель, выход которого подключен к входу усилителя мощности, а вход - к выходу компаратора, первый вход которого подключен к выходу первого регистра, а второй вход - к выходу второго регистра, вход записи которого подключен ко входу индикатора напряжения, к информационному входу аналого-цифрового преобразователя и к входу записи первого регистра, стробирующий вход которого подключен к первому выходу блока синхронизации, вход которого подключен к выходу готовности аналого-цифрового преобразователя, а второй, третий и четвертый выходы - соответ ственно - к стробирующему входу второго регистра, к управляющему входу коммутатора и ко входу запуска аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого подключен к выходу коммутатора, первый и второй информационные входы которого подключены, соответственно, к выходу усилителя напряжения и к входу задатчика уровня,Существенными отличительными признаками заявляемого изобретения является то, что в него введены блок синхронизации, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй регистры, индикатор 5 10 ход которого подключен ко входу усилителя мощности. а вход - к выходу компаратора, первый вход которого подключен к выходу первого регистра, а второй вход - к выходу 20 25 второго регистра, вход записи которого подключен ко входу индикатора напряжения, к информационному выходу аналого-цифрового преобразователя и ко входу записи первого регистра, стробирующий вход которого подключен к первому выходу блока синхронизации, вход которого подключен к выходу готовности аналого-цифрового преобразователя, а второй, третий и четвертый выходы - соответственно к стробирующему 30 входу второго регистра, к управляющему входу коммутатора и ко входу запуска аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого подключен к входу коммутатора, первый и второй инфор 35 мационные входы которого подключены, соответственно, к выходу усилителя напряжения и к выходу задатчика уровня,Совокупность существенных отличительных признаков позволит обеспечить 40 45 контроль действительного напряжения включения разрядника, что обеспечит повышение точности.На фиг. 1 дана электрическая схема устройства, на фиг. 2 - схема задатчика уровня; на фиг, 3 - схема блока синхронизации.Устройство для управления разрядником электроимпульсной установки приведено на фиг. 1 и включает источник постоянного напряжения 1, подключенный 50 к сети " 220 В, емкостный накопитель 2,соединенный разрядным контуром 3 через управляемый разрядник 4 с нагрузкой 5. Параллельно накопителю подключен делитель напряжения 6, на фиг. 1 также показаны блок синхронизации 7, первый регистр 8,индикатор напряжения 9 и последовательно соединенные эадатчик уровня 10, коммутатор 11, блок АЦП 12, второй регистр 13, компаратор, представляющий собой арифметико-логическое устройство АЛУ 14, про 15напряжения и промежуточный усилитель, вы 1778752межуточный усилитель 15, усилитель мощности 16 и блок поджига 17, причем второй вход коммутатора 11 подключен к выходу делителя 6, выход 1 регистра 8 подключен ко второму выходу компараторэ 14, первый, второй, третий и четвертый выходы блока синхронизации 7 подключены, соответственно, ко вторым входам первого 8 и второго 13 регистров, третьему входу коммутатора 11 и второму выходу блока АЦП 12, выход которого подключен также к информационным входам первого регистра 8 и индикатора напряжения 9.Промежуточный усилитель 15 может быть выполнен, например, на базе микросхемы К 155 ЛИ 1. Усилитель мощности 16 может быть выполнен, например,на транзисторе КТ 815 А 18 по схеме эмиттерного повторителя и содержит конденсатор 19 и резистор 20. При этом конденсатор 19 используется для исключения постоянной составляющейй сигнала.Блок поджига 17 состоит из последовательно соединенных конденсатора 21, заряжэемого через резистор 22 от источника постоянного напряжения, например, выпрямителя, подключенного к сети ключа 23, например, тиристора, управляющий вход которого является входом блока поджига 17 и повышающего трансформатора 24, вторичная обмотка которого является выходом блока 17.В качестве управляемого разрядника 4 могут использоваться игнитроны, тригатроны и управляемые искровые разрядники, в качестве нагрузки - электровзрывной патрон, водный промежуток и т,дузлы электроимпульсных установок.Блок АЦП 12 представляет собой последовательно соединенные энзлого-цифровой преобразователь и регистр; промышленностью выпускаются АЦП, например, Ф 7077/1(2), имеющие на выходе регистр,Индикатор напряжения 9 представляет собой последовательно соединенные дешифратор, реализованный, например, на микросхемах К 155 ИД 1, и индикатор, реализованный, например, на индикаторах АЛС.Первый 8 и второй 13 регистры могут быть реализованы, например, с помощью микросхемы У 155 ИР 13.Компаратор представляет собой арифметико-логическое устройство АЛУ 14, которое может быть реализовано, например, на микросхемах К 155 ИПЗ. АЛУ осуществляет сравнение кодов текущего значения напрякения (код текущего значения напряжения хранится врегистре) и заданного (код заданного значения напряжения хранится во 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55регистре) и фиксирует момент,. выь ения текущим значением напряжения заданного значения, т,е., в конечном итоге, выполняется операция АВ, где А - код текущего значения напряжения, В - код заданного его (напряжения) значения, Для осуществления операции АВ на выходы выбора режима Я - Яз микросхемы К 155 ИПЗ подается код "0110", а на вход управления режимом - логическая единица "1", для фиксации условия АВ выходы А = В и С+4, несущей информацию об АВ. объединяются по схеме "проволочное И", логическая единица на выходе которой на выходе АЛУ 14) несет информацию о том, чтоА В.Задатчик уровня 10 (фиг. 2) состоит из источника постоянного 25 напряжения и включенного параллельно ему переменного резистора 26, центральный вход которого подключен к первому входу коммутатора 11. Коммутатор представляет собой аналоговый коммутатор, выполненный, например, на основе микросхемы К 284 КН 1 А, Блок синхронизации 7 (фиг. 3) состоит из О-триггера 7, реализованного, например, с помощью микросхемы КД 1 155 ТМ 2, на прямой и инверсный выходы которого подключены первая И 1 28 и вторая И 2 29 схемы И, формирователи импульсов 30,и последовательно соединенных генератора 31 и линии задержки 32. Генератор импульсов - стандартное функциональное устройство, Линия задержки 32 также стандартное функциональное устройство, формирователь импульсов 30 - стандартное функциональное устройство. Блок синхронизации 7 служит для синхронизации работы всех элементов системы автоматического управления.Устройство управления разрядником электроимпульсной установки работает следующим образом.Оператор с помощью задатчика уровня 10 выставляет заданное значение напряжения, обеспечивающее требуемое качество обработки изделий,.и включает установку. Блок синхронизации 7 (фиг. 3) обеспечивает синхронную работу узлов системы управления. Генератор 31 формирует последовательность импульсов, частота следования которых определяется его ВС-цепочками. Эта последовательность импульсов поступает на вход синхронизации О-триггерэ 27. В начальный момент времени О-триггер находится в нуле, на его прямом выходе логи-. ческий нуль, на инверсном - логическая единица, Сигнал управления коммутатором поступает с прямого выхода Р-триггера, при30 И 1 28 логическая единица, поступающая навход синхронизации 1 регистра 8, по прихо 50 этом его можно, например, закодировать таким образом, что "логический нуль" открывает канал для прохождения сигнала с задатчика уровня (задание), а "логическая единица" "1" - для прохождения сигнала с делителя 6 (текущее значение напряжения). В момент включения О-триггер 27 "в нуле", при поступлении первого импульса с выхода генератора 31 на синхровход О-триггера 26. триггер установится в "1"., на его прямом выходе появится логическая единица, которая поступит на коммутатор 11, при этом сигнал текущего значения напряжения через коммутатор 11. поступит на первый вход блока АЦП 12. Логическая единица с прямого выхода О-триггера 27 поступит на первый вход первой схемы И 1 28. Импульс с выхода генератора 31 через линию задержки 32 поступает также на вход "Пуск" блока АЦП 12, по приходу которого начинается преобразование аналогового сигнала текущего значения напряжения в цифровой код, В момент окончания преобразования блок АЦП 12(см. Техническое описание и инструкцию по эксплуатации на АЦП Ф 707711) формирует сигнал "Конец", по заднему фронту которого формирователь импульсов ФИ 30 формирует короткий импульс. поступающий на вторые входы первой И 128 и второй И 2 29 схем И, первая схема И 1 срабатывает, поскольку на ее первом входе уже присутствует логическая единица, поступающая с прямого выхода триггера 27, на выходе первой схемы ду которой осуществляется занос кода текущего значения напряжения с выхода блока АЦП в 1 регистр 8, где код текущего значения напряжения и хранится. По приходу следующего (второго) импульса с выхода генератора 31 на синхровход О-триггера 27, О-триггер установится в "0", на его инверсном выходе появится логическая единица, поступающая на первый вход второй схемы И 229, а на прямом выходе - логический нуль"О", поступающий на второй вход коммутатора 11, коммутатор 11 откроет канал для прохождения аналогового сигнала заданного значения напряжения с задатчика уровня 10 ко входу блока АЦП 12. При этом частота следования импульсов генератора импульсов 31 подбирается таким образом, чтобы цикл преобразования аналогового сигнала к цифровому виду и занос его в соответствующий регистр закончился раньше, чем поступил последующий импульс с выхода генератора, т,.е. тц1 и, где 1 ц- время цикла: Ь - время между двумя следующими один за другим импульсами с выхода генератора 30. 5 10 15 20 25 Для повышения надежности работы схемы сигнал "Пуск" на запуск блока АЦП 12, разрешающий преобразование аналогового сигнала в цифровой код, поступает на второй вход блока АПЦ через линию задержки 32, По приходу второго импульса с выхода генератора 31 вновь будет сформирован сигнал "Пуск", который с выхода линии задержки 32 поступает на второй вход блока АЦП 12, по его приходу начнется преобразование аналогового сигнала заданного значения напряжения в цифровой код, 8 момент окончания преобразования блок АЦП 12 сформирует сигнал "Конец", по заднему фронту которого ФИ 30 сформирует короткий импульс, поступающий на вторые входы первой И 128 и второй И 2 29 схем И, В этот момент времени на первом входе второй схемы Иг уже присутствует логическая единица, поступающая с инверсного выхода О-триггера 27, схема И 2 29 сработает, на ее выходе появится логическая единица, поступающая на вход синхронизации второго регистра 13, по приходу которой в регистр 13 будет занесен код заданного значения напряжения с выхода блока АЦП 12. Коды текущего (с выходарегистра 8) и заданного(с выхода И регистра 13).значений напряжения поступают, соответственно, на первый и второй информационные входы компаратора 14. В соответствии с кодом, заданным на входах выбора и управления режимом, компаратор (АЛУ) осуществляет сравнение кодов текущего и заданного значений напряжения. Если текущее значение напряжения больше или равно заданному, компаратор (АЛУ) 14 срабатывает, на его выходе появится логическая единица, поступающая на вход усилителя мощности, который усилит сигнал до параметров, необходимых для открытия тиристора 23 блока поджига 16, тиристор 23 откроется и емкость 21 разрядится на первичную обмотку повышающего трансформатора 24. При этом высоковольтный импульс с его вторичной обмотки будет подан на управляющий вход разрядника 4, который включится и замкнет разрядный контур 3 электроимпульсной установки, произойдет разряд накопителя 2 на нагрузку 5, в нагрузке 5 произойдет рабочий импульс тока, который взорвет электровзрывной патрон или произведет работу по формообразованию металла в электроимпульсной установке. В дальнейшем накопитель 2 будет заряжаться, напряжение на нем будет увеличиваться и цикл обработки повторится,Если текущее значение напряжения не достигнет заданного, по приходу последующего(третьего) импульса с выхода генерато 1778752 1010 15 20 ЗО 35 40 45 ра ЗО в первый регистр 8 заносится код следующего значения текущего значения напряжения и компаратор (АЛУ) 14 вновь осуществляет сравнение его с заданием, хранящимся во втором регистре, Если теперь текущеезначение больше или равнозаданному, то компаратор(АЛУ) 14 через промежуточный усилитель 15, усилитель мощности 16 и блок поджига 17 формирует сигнал на включение разрядника 4, после чего начинается новый цикл обработки. В противном случае по приходу последующего (четвертого) импульса с выхода генератора 30 во П регистр 13 вновь будет занесено задание, а по приходу следующего(пятого) импульса - в регистр 8 будет занесено следующее значение текущего напряжения, компаратор (АЛУ) 14 вновь осуществит их сравнение и т.д., причем этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока текущее значение не превзойдет заданное, на выходе компаратора (АЛУ) 14 появится логическая единица, поступающая через промежуточный усилитель 15 на входусилителя мощности 16, который, усилив сигнал, включит блок поджига 17. Блок поджига 17; в свою очередь, сформирует сигнал на включение разрядника. При этом разрядный контур 3 замкнется и произойдет разряд накопителя 2 на нагрузку 5, В дальнейшем, накопитель 2 вновь начнет заряжаться и цикл обработки повторится.Применение в схеме задатчика уровня10 позволяет формировать заданное значение напряжения.Применение коммутатора 11 позволяетподавать на вход блока АЦП 12 текущее или заданное значение напряжения в зависимости от кода. сигнала ("0", "1"), поступающего на коммутатор с устройства управления,Применение блока АЦП 12 позволяет .преобразовать аналоговый сигнал текущего и заданного значения напряжения в цифро- вой код и осуществить его хранение.Применение блока синхронизацииобеспечивает синхронизацию работы системы управления.Применение индикатора напряжения 9позволяет осуществить визуальный контроль текущего и заданного значения напряжения.Применение первого 8 и второго 13 регистров позволяет осуществлять хранение кодов текущего и заданного значений напряжения.Применение компаратора (АЛУ) 14 по-.зволяет осуществить сравнение кодов координат текущего и заданного значений напряжения и зафиксировать момент, когда текущее напряжение больше или равно заданному. Применение последовательно соединенных промежуточного усилителя 15, уси- .лителя мощности 16 и блока поджига 17позволяет сформировать сигнал на включение разрядника.Применение системы автоматическогоуправления, по сравнению с прототипом,обеспечивает визуальный контроль действительного напряжения включения разрядника и надежное включение разрядника вмомент превышения текущим значениемнапряжения задания, что позволит повысить точность системы управления за счетобеспечения контроля действительного напряжения включения разрядника,Формула изобретения Устройство:для управления разрядником электроимпульсной установки, содержащее задатчик уровня, компаратор,последовательно соединенные блок питания, делитель напряжения, последовательно соединенные усилитель мощности и блок поджига разрядника, вывод высокого потенциала которого подключен к управляющему выводу разрядника, первый вывод питания которого подключен к первому выводу делителя напряжения, а второй вывод питания - к первому выводу нагрузки и выводу низкого потенциала блока поджига разрядника, второй вывод нагрузки подкл ючен к второму выводу делителя напряжения, и к общей шине устройства, о т л. и ч а ю щ ее с я тем, что; с целью повышения точности,дополнительно введены блок синхронизации, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй регистры, индикатор напряжения и промежуточный усилитель, выход которого подключен к входу усилителя мощности, а вход - к выходу компаратора. первый вход которого подключен к выходу первого регистра, а второй вход - к выходу второго регистра, вход записи которого подключен к входу индикатора напряжения, к информационному выходу аналого-цифрового преобразователя и к входу записи первого регистра, стробирующий вход которого подключен к первомувыходу блока синхронизации, вход которого подключен к выходу готовности аналогоцифрового преобразователя, а второй, третий и четвертый выходы - соответственно к . стробирующему входу второго регистра, к управляющему входу коммутатора и к входу запуска аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого подклю-. чен к выходу коммутатора, первый и второй информационные входы которого подключены соответственно к выходу усилителя напряжения и к выходу задатчика уровня.1778752 егислру жал фЛ Корректор П. ГеРеши Реда Заказ 4193 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. оставител ехред М.М И. Вовкгентал