Устройство для контроля работы электромагнита

ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ПНТ Сса(56) Авторское свидетельство СССР У 883874, кл. О 05 В 23/02, 1980,Авторское свидетельство СССР В 116416, кл. О 05 В 23/02, 1983, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТА(57) Изобретение относится к .автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для контроля параметров электромагнитов постоянного тока, не имеющих собственных контактных групп в условиях производства и эксплуатации электромагнитов. Цель. изобретения - повышение достоверности контроля. Устройство содержит блок 1 питания, три ключа 3, 11, 23, датчик 5 тока, амплитудный детектор 14, коммутационный эле-мент 2, компаратор 16, два элементаИ 20 и 24, два выпрямителя 9 и 17,четыре формирователя одиночного импульса 12, 25, 21 и 30, генератор13 импульсов, усилитель 15, элемент19 индикации, четыре триггера 10,18, 22 и 26, регулируемый элемент32 задержки., три элемента ЗАПРЕТ27, 28, 33, три элемента ИЛИ 29, 31,34, запоминающий 7 и нагрузочный 6элементы, формирователь импульса 8,В устройстве обеспечивается измерение тока срабатывания электромагниталишь при полном срабатывании подвижной системы электромагнита и достаточной величине хода якоря, а такжеподключение измерительной части схемьна требуемое время для контроля токасрабатывания электромагнита и многократное измерение тока срабатыванияв автоматическом режиме. 2 ил,Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано для контроля параметров электромагнитов постоянного тока, не имеющих собственныхконтактных групп, в условиях производства и эксплуатации электромагнитовЦель изобретения - повышение дос Отоверности контроля.На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2диаграммы, поясняющие работу устройства, 15На фиг.1 представлены блок 1 питания, выход которого через коммутационный элемент 2 соединен с входомпервого ключа 3, выход которого соединен с первым входом устройства, к которому подключена обмотка 4 электромагнита, соединенная с вторым входом устройства, который через датчик 5 тока соединен с общей шиной устройства, Выход датчика тока 5 соединен с вторым выводом нагрузочного элемента 6, первый вывод которого через запоминающий элемент 7 соединен с общей шиной устройства, а также с неинвертирующим входом формирователя 8 импульса, срабатывания электромагнита, инвертирующий вход которого соединен с выходом датчика 5 тока, а выход через первый выпрямитель 9 соединен с входом установки в нулевое состояние второго триггера 10, прямой выход которого через второй ключ 11 соединен с входом первого формирователя 12 одиночного импульса, выходом соединенного с вхо дом управляемого генератора 13 импульсов, выход датчика 5 тока соединен с входом амплитудного детектора 14 и с первым входом усилителя 15, второй вход которого соединен с вы ходом амплитудного детектора 14, а выход - с входом компаратора 16, выход которого через второй выпрямитель 17 соединен с входом установки в нулевое состояние четвертого триггера 18, прямой выход которого соединен с элементом 19 индикации, выполненным, например, на светодиоде, а инверсный выход соединен с первым, входом второго элемента И 20, выход55 которого через четвертый формирователь 21 одиночного импульса соединен с входом установки в нулевое состояние первого триггера 22, инверсный выход которого соединенс управляющим входом третьего ключа23, а прямой выход - с первым входомпервого элемента И 24, второй входкоторого соединен с выходом управляемого генератора 13 импульсов, а выход - с управляющим входом ключа 3, первый вход устройства через второй формирователь 25 одиночного импульсасоединен с входом установки в нулевое состояние третьего триггера 26, инверсный выход которого соединен с прямым входом первого элементаЗАПРЕТ 27, инвертирующий вход которого соединен с входом устройства, а выход - с прямым входом второго элемента ЗАПРЕТ 28, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 29, выход которого соединен с входом третьего формирователя 30 одиночного импульса, выходом соединенного с первым входом второго элемента ИЛИ 31 и с входсм элемента 32 задержки, выход которого соединен с прямым входом третьего элемента ЗА - ПРЕТ 33 и с первым входом третьего элемента ИЛИ 34, второй вход которого соединен с вторым входом элементаИЛИ 31, а выход - с управляющим входом амплитудного детектора 14, с входа-ми установки в единичное состояние первого, второго и четвертого триггеров, инверсный выход триггера 1 О соединен с вторым входом второго элемента И 20, с вторым входом элемента ИЛИ 29, с инвертирующим входом элемента ЗАПРЕТ 28 и с инвертирующим входом третьего элемента ЗАПРЕТ 33,выход которого соединен с управляющимвходом ключа 11. Выход второго элемента ИЛИ 31 соединен с входом установки в единичное состояние триггера 26, ключ 23 входом соединен с выходом амплитудного детектора 14, авыходом - с выходной клеммой 35, второй вход элемента ИЛИ 34 соединен с шиной 36 установки устройства в исходное состояние.Амплитудный детектор 14 имеет единичный коэффициент передачи и выполнен на выпрямителе 37, ключе 38, запоминающем элементе 39, усилителях 40 и 41 и нагрузочном элементе 42. Усилитель 15 выполнен на резисторах 43-46 и усилителе 47. Компаратор 16 выполнен на операционном усилителе.Режим работы формирователей 12, 21, 25 и 30 выбран так, что при подаче питания на схему устройства на их выходах устанавливается нулевой уровень напряжения, а на выходах Формирователя 8 (фиг,2 и), компаратора 16 устанавливается отрицательное напряжение, под действием которого соответственно заперты выпрямители 9 и 17, вследствие чего на входы установки в ноль триггеров 10 и О 18 поступает уровень логического нуля.Устройство работает следующим об.разом.Перед началом работы подключают 15 обмотку 4 (Фиг.1) электромагнита, а на шину 36 установки устройства в исходное состояние подают короткий импульс (фиг.2 а) для установки устройства в исходное состояние, под дей ствие которого через элемент ИЛИ 31 триггер 26 устанавливается в единичное состояние, вследствие чего на его инверсном выходе устанавливается логический ноль (фиг,2 з); через элемент ИЛИ 34 триггеры 10, 18, 22 устанавливаются в единичное состояние, вследствие чего на прямом выходе триггера 10 устанавливается логическая единица (фиг,2 в), а на ин версном в .логический ноль (фиг,2 и), на прямом выходе триггера 18 устанавливается логическая единица и вклю чается элемент 19 индикации, а на инверсном выходе - логический ноль (фиг.2 р), который поступает на первый вход элемента И 20, на прямом выходе триггера 22 устанавливается сигнал логической единицы (фиг,2 б), который поступает на первый вход эле мента И 24 и подготавливает его срабатывание, а на инверсном выходе - логический ноль (фиг.2 у), который поступает на управляющий вход ключа 23, вследствие чего ключ 23 остается 45 в разомкнутом состоянии; указанный- импульс поступает на управляющий вход амплитудного детектора, вследствие чего на время действия импульса (фиг.2 а) срабатывает ключ 38, щ обеспечивая разряд элемента 39, тем самым сохраняется уровень логического нуля на выходе амплитудного детектора 14.Для начала проверок электромагнита включают элемент 2, и после подачи импульса установки исходного состоя-, ния (Фиг.2 а) по его заднему фронту устанавливается логическая единица на 1 прямом выходе триггера 10 (фиг,2 в),под действием которой через ключ 1срабатывает Формирователь 12 и формирует на выходе импульс (фиг.2 г),который поступает на вход управляемого генератора 13, на выходе которого формируется импульс (фиг.2 д).Импульс (Фиг.2 д) с выхода управляемого генератора 13 поступает на второй вход элемента И 24, который срабатывает, так как на его первом входе присутствует сигнал логическойединицы с выхода триггера 22(фиг.2 б), под действием сигналалогической единицы с выхода элемента И 24 срабатывает ключ 3, что приводит к его замыканию, При этом напряжение с выхода блока питания через элемент 2 и ключ 3 (Фиг.2 с) поступает на обмотку 4 электромагнита,а, пройдя через обмотку 4 электромагнита, поступает на датчик 5 тока,Ток в обмотке электромагнита нарастает по определенному закону,Если подвюкная система электромагнита не срабатывает, то нлпастаниетока в обмотке электромагнита происходит без характерного провала (момент времени между т. 48-49, фиг.2 е),обусловленного двкжением подвижнойсистемы электромагнита.Напряжение с датчика 5 тока, которое пропорционально току обмотки 4электромагнита, одновременно подается на оба входа формирователя 8. Приэтом напряжение на инвертируюций входподается непосредственно и, такимобразом, оно по Форме соответствуеттоку срабатывания (момент временимежду т48-49, фиг.2 е, сплошная линия), а напряженке на неинвертирующий вход подается через интегрирующую цепь состоящую из нагрузочного 6 и запоминающего 7 элементов,в результате чего Форма напр.:.;кенияна неинвертирующем входе являетсясглаженной по отношению к форме токасрабатывания и изменение сигчала на.неинвертирующем входе запаздываетпо отношению к изменению сигналана инвертирующем входе (момент времени между т. 48-49, фиг,2 е, пунктирная линия),Отсутствие характерного провалана кривой тока срабатывания приводитк тому, что напряжения на входахФормирователя 8 нарастают и напряжение на неинвертирующем входе недостигает значения напряжения наинвертирующем входе, вследствие чегона выходе формирователя 8 сохраняет"ся отрицательное напряжение (фиг.2и), которым заперт выпрямитель 9,вследствие чего на выходе выпрямителя 9 сохраняется уровень логическогонуля, который поступает на вход установки в нулевое состояние триггера10 и не изменяет его состояние,вследствие чего на инверсном выходетриггера 10 сохраняется уровень логи-.ческого нуля, который поступает наинвертирующие входы элементов ЗАПРЕТ28 и 33 и не влияет на их срабатывание,Напряжение с датчика 5 тока поступает также на вход амплитудного детектора 14 и элемент 39 амплитудногодетектора 14 заряжается до амплитудного напряжения, соответствующегоустановившемуся току в обмотке электромагнита (фиг.2 к). Напряжение свыхода амплитудного детектора 14 поступает на второй вход усилителя 15,на первый вход которого поступает напряжение с выхода датчика 5 тока.Усилитель 17 фиксирует отсутствиеразности напряжений на входах, вследствие чего на его выходе сохраняетсяуровень логического нуля, который неизменяет состояния компаратора 16 иследовательно состояние триггера 18,с инверсного выхода которого логический ноль поступает на первый входэлемента И 20, а элемент 19 индикации остается во включенном состоянии,оповещая о несрабатывании электромагнита. 40Одновременно управляющее напряжение (фиг.2 с) с входа устройства поступает на инвертирующий вход элемента ЗАПРЕТ 27 и запрещает его срабатывание, а по переднему Фронту этого 45напряжения генератором 25 формируется импульс (фиг.2 ж), под действиемкоторого триггер 26 устанавливаетсяв нулевое состояние, вследствие чегона инверсном выходе триггера 26устанавливается сигнал логическойединицы (фиг.2 з), который поступает на прямой вход элементаЗАПРЕТ27. По окончании действия сигналауправления (фиг.2 с, момент времени 55т. 49) снимается сигнал запрета с ин-вертирующего входа элемента ЗАПРЕТ27, что приводит к его срабатыванию,так как на его прямом входе присутствует логическая единица с инверсного выхода триггера 26, которая, пройдя на выход элемента ЗАПРЕТ 27, посту-. пает на прямой вход элемента ЗАПРЕТ 28, который также срабатывает и пропускает сигнал логической единицы на свой выход, так как на инвертирующем входе элемента ЗАПРЕТ 28 присутствует сигнал логического нуля с.инверсного выхода триггера 10, По переднему фронту напряжения логической единицы с выхода элемента ЗАПРЕТ 28 через элемент ИЛИ 29 запускается формирователь 30 и формирует на выходе импульс (фиг.2 л, момент времени - т. 49), под действием которого через элемент ИЛИ 31 триггер 26 устанавливается в единичное состояние, вследствие чего на его инверсном выходе устанавливается логический ноль (фиг.2 з), вследствие чего снимается сигнал логической единицы с прямого входа элемента ЗАПРЕТ 27, пройдя элемент 32 задержки, время которого выбрано иэ условия обеспечения проведения измерительных операций тока срабатывания и восстанавливания схемы для последующих срабатываний электромагнита, указанный импульс (фиг,2 м) через эле-. мент ИЛИ 34 поступает на управляющий вход амплитудного детектора 14, вследствие чего на время действия импульса срабатывает ключ 38, обеспечивая разряд элемента 39 (фиг.2 к).Кроме того, импульс (фиг.2 м) поступает на прямой вход элемента ЗАПРЕТ 33, который пропускает его на свой выход, так как на инвертирующем входе элемента ЗАПРЕТ 33 присутствует логический ноль с инверсного выхода триггера 10, который не влияет на срабатывание элемента ЗАПРЕТ 33. Пройдя элемент ЗАПРЕТ 33, укаэанный импульс поступает на управляющий вход ключа 11, который срабатывает и размыкается на время действия импульса (фиг.2 м), вследствие чего логическая единица с прямого выхода триггера .10 снимается на время действия импульса (фиг.2 м) с входа формирователя 12. По окончании действия импульса (фиг.2 м) замыкается ключ 11 и логическая единица с прямого выхода триггера 1 О поступает на вход Формирователя 12, который срабатывает и формирует на своем выходе импульс (фиг.2 г), по перед-,160 10вследствие чего на его инверсномвыходе устанавливается логическийноль (фиг,2 з), а также указанньпимпульс поступает на вход элемента32 задержки.Одновременно напряжение с датчика5 тока поступает на вход амплитудного детектора 14, запоминающий элемент 39 которого заряжается до амплитудного значения, поступающегона вход детектора напряжения(фиг,2 к). Это напряжение поступаетна второй вход усилителя 15, на первый вход которого поступает напряжение с датчика 5 тока. При этом,если разность напряжений1(фиг.2 е), определяющая ход якоряэлектромагнита, на выходе усилителя5 не превьппает напряжения опорнойшины Ц, (фиг.2 н), выбранного поминимально допустимой величине ходаякоря, при котором электромагнитфункционирует нормально, то на выходекомпаратора 16 сохраняется отрицательное напряжение, вследствие чего навыходе выпрямителя 17 сохраняетсяуровень логического нуля, который неизменяет состояние триггера 8, с инверсного выхода которого логическийноль поступает на первый вход элемента И 20, который не срабатывает, несмотря на присутствие логической единицы с инверсного выхода триггера 10,Элемент 9 индикации также остаетсяво включенном состоянии, оповещая отом, что полное срабатывание электромагнита не произошло,Пройдя элемент 32 задержки, импульс (фиг.2 м) через элемент ИЛИ 34обеспечивает разряд запоминающегоэлемента 39 (фиг,2 к) амплитудногодетектора, а по заднему фронту укаэанного импульса устанавливаетсяв единичное состояние триггер 10(фиг.2 в), вследствие чего. вновьформируется управляющее напряжениена обмотку 4 электромагнита (фиг,2 с,момент времени - т,52) и устанавливается уровень логического нуля навтором входе элемента И 20 (фиг.2 и),Если подвижная система электромагнита срабатывает и разность напряжений Б - У (фиг.2 е), определяющаязход якоря электромагнита, превышаетнапряжение опорной шины Б(фиг.2 н),то на выходе компаратора 16 формируется. импульс положительной полярности, который через выпрямитель 17 го 35 9 1522нему фронту которого запускается ге-,нератор 13 импульсов, который формирует на выходе импульс (фиг.2 д),который поступает на второй вход5элемента И 24, и снова формируетсяуправляющий сигнал на обмотку 4 электромагнита (фиг.2 с, момент времени - т.50).Если подвижная система электро- Омагнита срабатывает, то нарастаниетока в обмотке электромагнита происходит с характерным провалом (фиг.2 е,момент времени между т.50-51, сплошная линия), обусловленным движением 15подвижной системы электромагнита. Напряжение с датчика 5 тока поступаетна входы формирователя 8. При этомв момент достижения напряжением нанеинвертирующем входе (фиг.2, е пунктирная линия) напряжения на инвертирующем входе (фиг,2, е, сплошнаялиния) формирователь 8 переходит вобласть положительного насьпцения(фиг,2 и), тем самым формируется передний фронт импульса на выходе формирователя 8, а в соответствии схарактером изменения тока в обмоткеэлектромагнита, когда напряжение наинвертнрующем входе формирователя 308 достигает значения напряжения нанеинвертирующем входе (фиг.2 е),формирователь 8 переходит в областьотрицательного насьпцения, тем самымформируется задний фронт импульса(фиг.2 и) на выходе формирователя 8,характеризующий собой срабатыванияподвижной системы электромагнита.Импульс с выхода формирователя 8 черезвыпрямитель 9 поступаетна вход ус- ,40тановки в нулевое состояние триггера 1 О, и по заднему фронту указанногоимпульса триггер 10 устанавливается внулевое состояние, вследствие чегона прямом выходе триггера 10 устанавливается логический ноль (фиг.2 в),а на инверсном выходе устанавливается логическая единица (фиг.2 п), которая поступает на второй вход элемента И 20, на инвертирующие входы 50элементов ЗАПРЕТ 28 и 33, тем самымпредотвращая запуск формирователей30 и 12 по описанным цепям, а такжечерез элемент ИЛИ 29 поступает навход формирователя 30, который срабатывает и формирует на выходе импульс(фиг,2 л), под действием которого через элемент ИЛИ 31 триггер 26 устанавливается в единичное состояние, 15221 ступает на вход установки в нулевое состояние триггера 18, который устанавливается в нулевое состояние, вследствие чего на его инверсном вы 5 ходе устанавливается сигнал логической единицы (фиг.2 р), который поступает на первый вход элемента И 20 и подготавливает его срабатывание, а на второй вход элемента И 20 поступает сигнал логической единицы с инверсного выхода триггера 10 (фиг,2 п), который устанавливается в нулевое состояние импульсом с выхода формирователя 8 (фиг.2 и), 15При наличии единичных сигналов на обоих входах элемент И 20 срабатывает, а по переднему фронту напряжения с выхода элемента И 20 запускается формирователь 21,.который формирует 20 импульс (фиг.2 т), под действием которого срабатывает триггер 22 и устачавливается в нулевое состояние, вследствие чего на прямом выходе триггера 22 устанавливается логи Б ческий ноль (фиг.2 б момент времени т.53), что приводит к закрытию элемента И 24, вследствие чего размыкается ключ 3 и снимается управляющее напряжение с обмотки 4 электро магнита (фиг.2 с, момент. времени - т.53), а на инверсном выходе триггера 2 устанавливается логическая единица (фиг.2 у), под действием которой срабатывает ключ 23 и подключает выход амплитудного детектора 14, запоминающий элемент 39 которого согласно схеме зарядился до амплитудного напряжения, пропорционального .току срабатывания электромагнита 0 (фиг.2 к), к выходной клемме 35 устройства для измерения тока срабатывания электромагнита, Погасание элемента 19 индикации оповещает о срабатывании подвижной системы элек тромагнита и достаточной величине хода якоря, необходимой для нормального функционирования электромагнита.Длительность процесса измерения тока срабатывания электромагнита 50 может регулироваться путем выбора времени С элемента 32 задержки, с выхода которого импульс (Фиг.2 м), в отличие от описанного, поступает также на входы установки в единичное состояние триггеров 18 и 22, которые устанавливаются в единичное состояние, вследствие чего включается элемент 19 индикации, на первый вход элемента 6012И 24 поступает логическая единица с прямого выхода триггера 22.(фиг.2 б), а под действием логического нуля с инверсного выхода триггера 22 (фиг 2 у) размыкается ключ 23, тем самым отключается выход амплитудного детектора 14 от выхода 35 устройства и заканчивается процесс измерения тока срабатывания электромагнита. Таким образом схема устройства возвращается в исходное состояние.Далее процессы повторяются аналогично описанному.Предлагаемое устройство позволяет многократно измерять ток срабатывания электромагнита в автоматическом режиме и с необходимым временем процесса измерения, а также позволяет осуществлять визуальный контроль каждого полного срабатывания подвижной системы электромагнита по погасанию элемента 19 индикации. По- окончании проверки размыкается коммутационный элемент 2.Формула изобретенияУстройство для контроля работы электромагнита, содержащее блок питания амплитудный .детектор, компаратор, первый триггер, датчик тока, первый элемент И и первый ключ, выход которого соединен с первым входом устройства для подключения к объекту контроля, второй вход для подключения к выходу объекта контроля которого соединен с информационньм входом амплитудного детектора и через датчик тока - с общей шиной устройства, прямой выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля работы электромагнита, в устройство введены второй и третий ключи, первый и второй выпря мители, с первого по четвертый фор" мирователи одиночного импульса, управляемый генератор импульсов, усилитель, элемент индикации, второй, третий и четвертый триггеры, элемент задержки, с первого по третий элементы ЗАПРЕТ, второй элемент И, с первого по третий элементы ИЛИ, коммутационный элемент, формирователь импульса срабатывания электромагнита,запоминающий элемент и нагрузочный элемент, первый вывод которого соединен с неинвертирующим входом формирователя импульса срабатывания элек 5 тромагнита и через запоминающий элемент с общей шиной устройства, второй вывод - с выходом датчика тока и с инвертирующим входом формирователя импульса срабатывания электромагнита, 10 выход которого через первый выпрямитель соединен с входом установки в нулевое состояние второго триггера, прямой выход которого через информационный вход и выход второго ключа 15 соединен с входом первого формирователя одиночного импульса, выход которого соединен с входом управляемого генератора импульсов, выходом соединенного с вторым входом первого элемента И, первый вход устройства для подключения к объекту контроля соединен с инвертирующим входом первого элемента ЗАПРЕТ и через второй формирователь одиночного импуль са с входом установки в нулевое состояние третьего триггера, инверсный выход которого соединен с прямым входом первого элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с прямым входом Зп второго элемента ЗАПРЕТ, выходом соединенного с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом третьего формирователя одиночного импульса, выходом соединенного с первым входом второго элемента ИЛИ и с входом элемента задержки, выход которого соединен с н прямым входом третьего элемента ЗАПРЕТ и с первым входом третьего эле мента ИЛИ, второй вход которого и второй вход второго элемента ИЛИ являются шиной установки устройствав исходное состояние, а выход третьего элемента ИЛИ соединен с входами установки в единичное состояниепервого, второго и четвертого триггеров и с управляющим входом амплитудного детектора, выходом соединенного с первым информационным входамусилителя, второй информационньпвход которого соединен с выходомдатчика тока, а выход - с информациоиным входом компаратора, выходкоторого через второй выпрямительсоединен с входом установки в нулевое состояние четвертого триггера,прямой выход которого соединен с элементом индикации, а инверсный выход -с первым входом второго элемента И,второй вход которого, инвертирующийвход второго и третьего элементовЗАПРЕТ и второй вход первого элемента ИЛИ соединены с инверсным выходомвторого триггера, а выход второгоэлемента И через четвертьп формирователь одиночного импульса соединенс входом установки в "О первого триггера, инверсный выход которого соединен с управляющим входом третьегоключа, вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, а выход - с выходом устройства, выходвторого элемента ИЛИ соединен с входом. установки в единичное состояниетретьего триггера, выход третьегоэлемента ЗАПРЕТ соединен с управляющим входом второго ключа, выход блока питания через коммутационный элемент подключен к информационному входу первого ключа, вход опорного напряжения компаратора является шинойопорного напряжения устройства,1522160 в Корректор И,МУска оставитель ехред А,К Редактор Т.Парфен одписно ГКНТ СССР ениям и открытия кая наб., д. 4(5 ственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужг ул, Гагарин Пр; Заказ 69 б 1/44 Тираж 788ВНИИПИ Государственного комитета по изоб113035, Москва, Ж, Ра Алекчук