Устройство для контроля срабатывания электромагнитов переменного тока

. (71) Ордена Трудового Красного Зна-.мени экспериментальный научно-исследбвательский институт металлорежуаюх станков(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 642683, кл. С 05.В 23/02, 1979,2, Авторское свидетельство СССРпо заявке.М 3662147/24,кл. С 05 В 23/02, 1983 (прототип).(54)(57) устийство для контРоляСРАБАТЫВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ ПЕРЕ- .МЕЯНОГО ТОКА, содержащее блок индикации, источник напряжения перемен.ноготока., первым выводом через датчик тока соединенный с первым входомустройства, а вторым выводом - с инФормационйым входом ключа, выходомсоединенного с вторым:входом устройства, а управляющим входом - с первым выходом блока управления, первым входом подключейного. к пусковойшине, компаратор, первым входом соединенный с вйходом источника эталонного напряжения, а вторым входоис выходом двухполупериодного выпряйателя, входом подключенного к выходу датчика тока, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью обеспечения.возможности контроля времени .срабатывания электромагнита, в устройствовведены элемент ИСКЛ 1 ОЧАЮЩЕЕ ИЛИ,первый элемент И, первый, второйи третий триггеры, генератор ймпульсов, элемент ИЛИ, элемент задержки, первый и второй счетчики, а блок управления состоит из формирователя импульса сброса, второго элемента И и формирователя командного сигнала, причем формирователь импульса сброса входом соединен с первьм,входом блока управления и. с первым входом второго элемента И, а выходом - с вторым выходом блока управления, второй вход второго элемента И соединен с вторым входом управления, а выход - с первым входом формирователя командного сигнала, вторым входом и выходом подключенного.соот ветственно к третьему входу и первому выходу блока управления, при этом третий вход блока управления соединен с вторым выводом источника напряжения переменного тока, а вто" рой выход - с первым входом элемента ИЛИ и входом установки в нулевое состояние первого счетчика и первого триггера, инверсным выходом подключенного к второму входу блока управления, а входом установки в диничное состояние - с выходом переполнения первого счетчика, счетный вход которого соединен с выходом компаратора, входом элемента задержки и первым входом элемента: ИСКЗйОЧАИЩЕЕ ИЛИ, вторым входом, подключенного к выходу элемента. задержки и. входу установки в единичное состояние второго триггера, а выходом - .к второму входу элемента ИЛИ, выходом соединенного с входом установки в нулевое состояние второго и третьего триггеров и второго счетчика, выход второго триггера соедиг нем с первым входом первого элемента И, вторым входом подключенного,к выходу генератора импульсов, а выходом - к счетному входу второго счетчика, выход переполнения которого соединен с входом установки в еди 60371ничное состояние третьего триггера, прямым выходом подключенного к нервому входу блока индикации, второй вход которого соединен с прямым выходом первого триггера,а третьи входы подключены к выходам первого счетчика.Изобретение относится к автоматике а контрольно-измерительной технике, может бйть использовано дляконтроля Факта и времени срабатывания электромагнитов переменного тока.Известно устройство для контроляэлектромагнитов -переменного тока,содержащее датчик тока, подключенныйи схеме нормализацни сигнала, компаратор одйн,из входов которого подключен к выходу схемы нормализацииа другой к источнику эталонного напряжения, и .блок индикации 1 3.Недостатком устройства является 5низкое быстродействие, ввиду наличияв схеме инерционного элемента -Фильтра. Кроме того, устройство непозволяет контролировать время срабатывания электромагнита. ЮНаиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство для контроля электромагнитных реле переменного тока, содержащее блок индикации, источник 25напряжения переменного тока, первымвыводом через датчик тока соединенный с первым входом устройства,а вторым выводом - с информационнымвходом ключа, выходОм соедйненного З 0фсо вторым входом устройства, а управляющим входом - с первым выходомблока управления, первым входом подключенного к пусковой шине, компаратор, первым входом соединенный свыходом источника эталонного напряжения, а вторым входом с выходомдвухполупериодного выпрямителя, вхо.дом подключенного к выходу датчикатока.40 Известное устройство позволяет определитьтоки срабатывания и отпускания электромагнитных реле 2. 2Недостатком. известного устройства является то, что оно не позволяет контролировать время срабатывания, а также определить факт срабатывания электромагнитов, ие имеющих собственных контактных групп.Целью изобретения является обеС- печение возможности контроля времени и факта срабатывания электромагнита.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля срабатывания электромагнитов переменного тока, содержащее блок индикации, источник напряжения переменного тока, первым выводом через дат чик тока соединенный с первым входом устройства, а вторымвыводом - с информационным входом ключа, выходом соединенного с вторым входом устройства, а управляющим входом - с первым выходом блока управления, первым входом подключенного к пусковой шине, компаратор, первым входом соединенный с выходом источника эталонного нанряжения, а вторь 1 м входом с выходом двухполупериод ного выпрямителя, входом подключенного к выходу датчика тока, введены элемент ИСКЛЮЧА 3)ЩЕЕ ИЛИ, первый элемент И, первый, второй и третий триггеры, генератор импульсов, элемент ИЛИ, элемент задержки, первый и второй счетчики, а блок управления состоит из формирователя импульса сброса, второго элемента И и формирователя командного сигнала, причем формирователь импульса сброса входом соединен с первым входом блока управления и с первым входом второго элемента И, а выходом - с вторым выходом блока управления, второй вход второго элемента И соединен с вторым входом блока управлеЭ 1160371 4ния, а выход - с первым входом фор- тор 18 импульсов, первый элемент.мирователя командного сигнала, вто- И 19, второй счетчик 20, третийрым входом и выходом подключенного триггер 21, первый счетчик 22, .персоответственчо к третьему входу и вый триггер 23, блок 24 индикации.первому выходу блока управления, у На фиг. 1-4 обозначены сигналы 25-45,при этом третий вход блокв упрввле- :иа Фиг. 2-4 - моменты времени йния соединен с вторым выводом источ- й , йи С+ , период напряжения пиника напряжения переменного тока, тания Т, период импульсов с компаа второй выход - с первым входом. ратораи период импульсов с генеэлемента ИЛИ и входом установки в 16 ратора Тт.нулевое состояние первого счетчика Устройство работает следующим оби первого триггера, инверсным вы- разом,ходом подключенного к второму входу В исходном состоянии на первом.блока управления, а входом уставов- входе 1 блока 2 управления сигналки в единичное состояние. - с выхо логического "0" от пусковой шины 3дом переполнения первого счетчика, , (фиг. 2-4, интервал времени 04 йй )1счетный вход которого соединен с При этом на выходах формирователявыходом компаратора, входом элеиен-, 4 импульса сброса, элемента И 5 итазадержки и первым входом элеиен- формирователя 6 командного сигналата ИСКЛ 1 ОЧАВЩЕЕ ИЛИ, вторым входом 2 О нулевые выходные сигналы. Ключподключенного к выходу элемента за находится в непроводящем состоянии,держки и входу. установки в единич- поэтому ток в цепи катушки 8 электное состояние второго триггера; а ромагнита, датчика 9 тока и источ. выходои - к второму входу элемента ника 1 Оника О напряжения переменного токаИЛИ, выходом соединенного с входом 2 отсутствует. Напряжение на выходеустановки в нулевое состояние вто- датчика 9 тока и двухполупериодногорого и третьего триггеров и нторого выпрямителя 11 равно нулю. На персчетчика, выход второго триггера вом выходе компаратора 12 напряжесоединен с первым входом первого ння с источника 13 эталонного напряэлемента И, вторым входом подключен- жеиия, а на втором входе нулевойного к выходу генератора импульсов, сигнал с выпрямителя 11. При этом,а выходом - к счетному входу второ- на выходе компаратора 12 нулевойго счетчика, выход переполнения сигнал. На выходах элемента 14 закоторого соединен с входом установ- держки, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИки в единичное состояние третьего 15 и элемента ИЛИ 16 также нулетриггера, прямым выходом подключенно-И .вые сигналы. На выходе второго счетго к первому входу блока индикации, чика 17 логическая "1". При этомвторой вход которого соединен с импульсы с генератора 18 импульсовпрямым выходом первого триггера, а через элемент И 1", поступают натретьи входы подключены к выходам .счетный вход второго счетчика 20.первого счетчика, 4 О Импульсы с выхода переполнения этоНа фиг. 1 приведена схема уст" го счетчика поступают на Б-вход тре.ройства для контроля срабатывания тьего триггера 21, не изменяя едиэлектромагнитов переменного тока, ничного состояния его выхода. Наиа фиг 2-4 - временные диаграммы, выходах первого счетчика 22 и е -45поясняющие работу устройства. вого триггера 23 сигналы, соответст 1 блЯа.схеме показаны первый вход . вующие результатам предыдущейущеи пролока управления, блок 2 управле- верки, которые индицируются блокомнщя, пусковая нана 3, формирователь 24 индикации.4.импульса сброса, второй элемент Нри поступлении с пусковой шиныИ 5, формирователь б управляющего ф 3 в момент времени й, (фиг. 2-4)сигнала, ключ 7, катушка 8 электро- сигнала логической "1" (сигнал 25)магнита, датчик 9 тока, источник формирователь 4 импульса сб10 иса с росанапряжения переменного тока, двух формирует один короткий импульсполупериодный выпрямитель 11, ком- (сигнал 26), который сбрасываетпаратор 12, источник 13 эталонного ф триггеры 17 (сигнал 27) 2 1 (сиг 1напряжения, элемент 14 задержки,нал 28), 23 (сигнал 29) и счетчикиэлемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15, элемент 20 (сигиал 30) и 22 (сигналы 31 ИЛИ 16, второй триггер 17, генера). На инверсном выходе первоготриггера 23 (сигнал 35) устанавлн 61 Ф вается сигнал логической 1 , который .поступает на второй вход элемента И 5 . На первом входе этого элемента уже имеется сигнал логической " 1 " с и, с ковой шины 3 . На выходе элемента И 5 появляется сигнал логической " 1 " , который вызывает Появление выходного сигнала 36Формирователя 6 только после первого прохождения через нуль напряжения ( сигнал 37 ) источника 1 0 (Фиг , 2 и 3 , момент времени :, ) . Ключ 7 переходит в проводящее состоя ние и на катушку 8 контролируемого электромагнита поступает . напряжение с ,источникаО, напряжения переменного тока , При этом момент открытия ключа 7 совпадает с началом Фазы напряжения питания . Такой режим упр авления является наиболее оптимал ьным , та к как обеспечивает максимальное быстродействие и повышает надежность срабатывания . электромагнитов переменного тока . В . цепи катушки 8 контролируемого электромагнита возникает переходный процесс , характеризующийся на начальном этапе резким выбросом тока . Это является следствием того , что индуктивное сопротивление катушки 8 нри оттянутом положении якоря значительно меньше , чем при полнас тью втянутом якоре . Но мередвижения якоря происходит уменьшение во здуш-нога за зара , а следовательно увеличение индуктивного сопротивления и уменьшение тока . Иинйиальное значение тока соответствует нолност ью . втянутому якорю . С датчика 9 . тока напряжение ( си гнал 38 ) пропорциональ ное току в катушке электромагнита пос тупает на двухполупериодный выпрямитель 1 1, е выхода которого выпрямленный сигнал , 39 подается на первый вход компаратора 1 2 . На второй вход кампаратора 1 2 поступаетнапряжение (сиггиал 4 О) постоянного тока с источника 2 3 эталонного напряжения . Величина эталонного напряжения выбирается несколько большей амплитудного значения напряжения с датчика тока , соответствующего полностью втянутому . якорю . В резуль тате сравнения и эменяющегося во вр е мени сигнала 39 с постоянным уровнем ( сигнал 4 О) на выходе компаратора 1 2 появляется последовательность импульсов (сигнал 41), котораяФормируется до тех пор, пока амплитуда напряжения с выпрямителя нестанет меньше эталонного уровня,т.е. пока якорь полностью не втянется. Поэтому срыв частоты на выходекомпаратара 12 может быть расцененкак Факт срабатывания электромагнита. Фиксация срыва частоты осуществляется элементами 14-21, которыеконтролируют длительность периодаследования импульсов с компаратора. При движении якоря электромагнита период Г.может принимать любое значение в пределах 0,5 Т40,75 Т, где Т - период частотынапряжения. питания. При отсутствииочередного и последующих импульсов(срыв частоты) длительность указанного периода увеличивается свыше0,75 Т,Контроль длительности импульсов,Формируемых компаратором 12 осуществ.ляется следующим образом,Элемент 14 задержки задерживаетФронт импульса с компаратора (сигнал 42, Фиг. 4). Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 Формирует короткий импульс " (сигнал 43), длительность которого равна времени задержки элемента 14. Этот импульс сбрасывает второй счет чик 20 и триггеры 17 и 21. Фронт импульса с элемента 14 задержки устанавливает второй триггер 17 в единичное состояние. Сигнал логической "1" с выхода триггера 17 поступает на первый вход элемента И 19, на второй вход которого подаются им" пульсы с генератора 18 (сигнал 44). Эти импульсы проходят на выход элемента И 19 (сигнал 45).и поступают на счетный вход второго счетчика 20. Частота Г импульсов с генератора 18 и емкость Я счетчика 20 должны удовлетнорять условию Ы И ъ 0,75 Т, Если иа выходе компаратора 12 появляется очередной импульс, счетчик 20 сбрасывается не успев заполниться до предела поэто-му сигнал 30 на его выходе переполнения не Формируется. Если очередной импульс отсутствует (срыв частоты), счетчик 20 заполняется до предела и на выходе нерепэлнения Формируется импульс (фиг 2-4, момент с ), который наступает ва 8-вход третьего триггера 21 и устанавливает ега в единичное состояВ "О" 25 При исправности всехэлементов устройстватакое сочетание невозможно ф 1", "Оф30 3 Преобразование информации с выходов первого счетчика 21, первоготриггера 22 и третьего триггера 2 Ов Форму, удобную для визуальногонаблюдения, осуществляется блоком24 индикации.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет контролироватьфакт ш время срабатывания электро. магнитов, не имеющих собственныхконтактных групп, Кроме того, устройствс защищает катушку электромагнита от перегрева и сгорания принесрабатывании последнего. Я 7 1l ние, что является признаком срабатывания электромагнита.Первый счетчик 22 осуществляет счет импульсов, Формируемых компараторои 12. Число импульсов, сформи. рованных компаратором равно числу полуволн тока с амплитудой, большей амплитуды, соответствующей конечному положению якоря. Время сТеп/2, где Т/2 - длительность полуволны тока, а и - число сформированных импульсов, примерно равно времени срабатывания электромагнита. Нри неерабатывании эЛектромагкита из-за нарушения. цепи питания катушки 8 электромагнита импульсы вообще не формируются. При неполном срабатывании (якорь не дошел до своего крайнего положения) на выходе компаратора 12 появляется непрерывная последовательность импульсов (Фиг. 3, сигнал 44). Носле того, как первый. счетчик 22 заполнится на его выходе переполнения. Формируетси импульс (сигнал 34, момент Сз ), который устанавливает первый триггер 23 в единичное состояние сигнал 29), фйксируя тем самым Факт ие срабатывания электромагнита за некоторое время й =Я Т 2, где Н - емкость первого счетчика 22. Данное время не должно превышать максимально допустимое время срабатывания электромагнита. В примере показанном на Фиг. 3И ф 15.Сигнал логического "Оф с инверсного выхЬда первого триггера 23 (сМгнал 35) закрывает элемент И 5. В реэультате на выходе формирователя 6 уцраеляющего сигнаМ установнтся логический "О", которыйпереводит ключ 7 в непроводвщее еостояние, Цель питания электромагнита размыкается; Такая блокировка ж- щвцает катушку 8 от перегрева и .сго- . рания прн несрабатыващж электромагнита.Формирование импульсов коипарйторои 12 прекращается и в момент 160371 8,времени й+ третий триггер 21 зафиксирует срыв частоты, устаноьгвшисьв единичное состояние. Однако данный сигнал не может быть расцененкак признак срабатывания, так какон появляетгя одновременно с единичным сигналом на выходе первого триггера 22, фиксирующего Факт иесрабатывания электромагнйта. Различные16 сочетания сигналов на выходах первого. и.третьего триггеров, соответствующие различным техническимсостояниям электромагнита, представлены в таблице,Выход Техническое состоя 2 О ние электромагнита"1" Не сработал якорь не достиг крайнего втянутого ноложения), д. 4/5 иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,в 3773/44 ВНИИХИ Госуд по делаи 113035, МоскваТираж 8 б 3 ственного комитета обретений и открыт Ж, Раушская наб