Патент ссср 183258

 

l83258

Союа Советских

Социалистических

Респуйлик

Зависимое от авт, свидетельства №

Заявлено 09.X11,1963 (№ 870371/26-24) Кл. 2ic 46/50 с присоединением заявки №

МП1 6 051

Приоритет

Опубликовано 17,VI.1966. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 29Х111.196б комитет по делам изобретений и аткрытий сри Спеете Министров

СССР

УДК 681.142;53.087.92 (088.8) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕГАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ РЯДА

ЗЛЕКТРИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ И ТОКОВ

Известны устройства обегающего контроля электрических напряжений и токов, имеющих различные допуски, задаваемые по программе с самонастройкой по эталону.

Известные системы содержат коммутатор, блок программы, преобразователь аналог— цифра и устройство запоминания нулевого сигнала.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что oHQ содержит узел обнуления по напряжению и узел обнуления по току. Узел обнуления по напряжению состоит из двух схем совпадения, соединенных через инверторы с двумя фильтрами, входы которых через эмиттерные повторители и вычитающее устройство связаны с регулятором величины компенсирующего тока в нуль-органе. Узел обнуления по току состоит из двух схем совпадения, соединенных с управляющими выходами триггера, выход которого через фильтр н эмиттерный повторитель связан с регулятором входного потенциала нульоргана.

На фиг. 1 изображена блок-схема быстродействующего бесконтактного устройства автоматического обегающего контроля; на фиг. 2 — логическая схема устройства.

Устройство содержит узел 1 переключения эталонных сопротивлений, узел 2 переключения параметров, нуль-орган 8, узел 4 программного сравнения, узел 5 обнуления, узел

6 управления, узел 7 сигнализации, источник эталонных токов О, узел 9 питания.

Контролируемые параметры, а также эталонное напряжение и ток приведены к току

1,. и подаются поочередно с помощью узла переключения параметров на вход нуль-органа.

В момент подключения любого параметра

10 па нуль-орган подается ток l, противоположного по сравнению с 1, знака, составляющий 79а/Оот номина.ла контро.лируе.мого параметра. Если 1,. ) I, Hó Iü-орган выдает сигнал переключения, а узел переключения эталонной проводимости переключает сопротивление, увеличивая ток I, последовательно через 3% от /,. „„,.

При равенстве l,. и I,,„ïåðåêëþ÷åíèå прекращается, а величина подключенной прово20 димости характеризует процентное отклонение параметра от номинала.

В узел программного сравнения поступает истинная величина отклонения, а с узла переключения параметров выбирается величина

25 допуска, установленного в программе на данный параметр, и они сравниваются в узле программного сравнения. В зависимости от результата формируется один нз трех сигналов «параметр больше», «параметр меньше», 30 «параметр в норме».

183258

N = 2 61х (18о/р

N = 3 Их(— 15o/о

Л=7ж = — зо/

Л = 8 б1х = +Зо/о

N = 9 6!х= +бо/о можно запиl„„ I + 0,0031.„„, (3) Узел управления осуществляет следующие основные функции: выдает сигнал переключения на узел переключения параметров, когда с узла программного сравнения приходит сигнал «параметр в норме»; выдает сигнал «аварийный стоп» на выход устройства и включает сигнализацию в случае поступления с узла программного сравнения сигналов «параметр больше», «параметр меньше».

В узел переключения эталонных проводимостей (фиг. 2) входят счетная схема, состоящая из четырех триггеров 10, дешифраторная матрица 11 на диодах, эталонные сопротивления 12, включаемые с помощью счетных триггеров 10.

При поступлении импульсов с задержанного блокинг-генератора 18 на счетный вход первого триггера он начинает переключаться.

С каждым переключением растет число импульсов, записанных на счетной схеме, и величина эталонной проводимости Ng, где N— число записанных импульсов, g — величина наименьшей эталонной проводимости.

И=

О,ОЗ Кх но,„

I „,„— номинальная величина тока параметра, Uo — эталонное стабилизированное напряжение, снимаемое с коллекторов триггеров счетной схемы.

Величины сопротивлений, подключенных к четырем триггерам, таковы, что проводимости соответственно равны О. 2а, 4а и 8а.

Величина эталонного тока при записи М импульсов равна:

/э»н = 0 79 1о- »»о » + -/ 0 03 /х ном ° (1) Поскольку уравновешивание контролируемого тока Iх эталонным I„н происходит с дискретностью

Л1,„=ди,=0031 но„ (2) при погрешности + 0,003 I сать

1э: (1„+ 00031но, + 0031; ом (4)

0»9 1х ном -1- 1 1 0 03 /х ном « /х ном ><

>» (»+ " )+о,оооr, 0 79 Ië ном + N 0,03 Iõ ном (1 х нол»

x (» + "" -»- оооз»„. „. о »- ооз»,. „. „

1ОО /

После преобразований:

ЗМ 21+0 1 бlх !о 3N — 24+0,1 откуда, можно считать, при:

N = О 61х(— 21о/о

N=1 AI (— 21о/, 10

25 зо

N = 14 И,)+21o/o.

N = 15 61 ) +21о/о т. е. каждому числу записанных в счетной схеме импульсов N соответствует определенная величина минимального процентного отклонения параметра.

В дешифраторной матрице 11 двоичное число N преобразуется в соответствующее ему процентное отклонение, что характеризуется повышенным потенциалом на одном из шестнадцати выходов матрицы 11.

Нуль-орган 8 состоит из генератора импульсов 14, представляющего собой блокинг-генератор, генерирующий импульсы с частотой

f,„= 10 кгпв, усилителя постоянного тока 15, диодного моста 1б, импульсного усилителя 17; задержанного блокинг-генератора 18.

Разность контролируемого тока I и эталонного I, поступает на усилитель 17 постоянного тока, усиливается и действует в качестве разбаланса диодного моста 1б.

Мостик запитывается импульсами от генератора импульсов 14 и при разбалансе с его диагонали снимается импульс, полярность которого зависит от знака разности токов.

Выделенный импульс положительной полярности, соответствующий I m (I„усиливается импульсным усилителем 17 и запускает задержанный блокинг-генератор 18. Отрицательный импульс через усилитель не проходит.

Таким образом, нуль-орган выдает импульсы до тех пор, пока эталонный ток 1э»„не уравновесит контролируемый I,.

Узел переключения параметров по структуре аналогичен узлу переключения эталонных проводимостей и состоит из пересчетных триггерных схем 18, дешифраторной матрицы 19 и триодных ключей 20.

На пересчетную схему узла переключения параметров импульс поступает после окончания контроля какого-либо параметра. Число импульсов, записанное в счетной схеме, возрастает, и через дешифраторную матрицу 19 включается в работу очередной ключ, номер которого соответствует номеру импульса.

При этом ключи 20, подключающие контролируемые напряжения, нормально замкнуты и закорачивают соответствующие токи I на землю, не пропуская их на вход нуль-органа.

Ключи, подключающие контролируемые токи, нормально разомкнуты, а при включении подключают соответствующие токи I на вход.

Каждый параметр подключается ко входу нуль-органа периодически, так как после записи на пересчетной схеме шестнадцати импульсов она возвращается в исходное состояние.

В узел программного сравнения входят тридцать две схемы «И» 21, две схемы «ИЛИ»

183258

22, эмиттерные повторители 28, триггеры 24, дешифраторная матрица 25, устройство управления сменной программой 26.

С дешифраторной матрицы 19 узла переключения параметров при каждом из шестнадцати параметров дается одно совпадение на пару схем 21.

Через устройство управления 26 сменной программой с дешифраторной матрицы ll узла переключения эталонных сопротивлений на те же схемы 21 заводится в качестве второго совпадения повышенный потенциал, соответст. вующий верхнему или нижнему допуску каждого параметра.

На нечетные схемы 21 заводятся нижние допуски, на четные — верхние. В процессе установления истинного допуска с узла переключения эталонных проводимостей поступит

1 хотя бы на время — = !00 мк сек высокий

fzu потенциал, Этот потенциал дает второе совпадение на соответствующей схеме «И» с нечетным индексом.

Сигнал с выхода схемы 21 «И» пройдет через одну из схем «ИЛИ» 22 и эмиттерный повторитель 28 и перевернет один из триггеров 24.

В результате с дешифраторной матрицы 25 будет выдан сигнал «больше», «меньше», «норм໠— соответственно по выходам 27, 28, 29.

В узел управления входят задержанные мультивибраторы 80, 31 и 82, триггер 88, инверторы 84, 85, 86; схемы «ИЛИ» 87 и 88, схемы совпадения 89 и 40, ключ 41; эмиттерные повторители 42, 48 и 44; реле 45 и 46, кнопки

47 «пуск», кнопка 48 «сброс», кнопка 49 «обнуление»; переключатель рода работ 50: ручное — «автомат!» — «автомат !6», фильтр 51, Основным рабочим режимом является режим «автомат !6». Начнем рассмотрение работы узла и всего устройства с момента, когда триггер 88 находится в исходном состоянии. При нажатии кнопки «пуск» триггер

88 возбуждается, а триггеры 10 счетной схемы узла переключения эталонных проводимостей сбрасываются в исходное состояние, Триггер 88 снимает блокировку с генератора импульсов 14 и запускает задержанный мультивибратор 81. Через инверторы 85, 86 и переключатель рода работ 50 передним фронтом импульса с запустившегося мультивибратора 81 формируется импульс, подаваемый на пересчетную схему 18, в результате чего подключается следующий по счету параметр.

Кроме того, от переднего фронта задержанного мультивибратора 81 запускается мультивибратор 82, необходимый для выдачи сигнала окончания замера U «и I, на узел обнуления.

Пока задержанный мультивибратор 81 находится в возбужденном состоянии, он через инвертор 85, схему 88 и ключ 41 блокирует работу генератора импульсов 14, что необходимо для того, чтобы предотвратить уравновешивание эталонным током тока l еще не

65 успевшего окончательно установиться, а также чтобы синхронизировать работу нуль-органа 16 с работой узла управления.

Одновременно блокировка дается и на задержанный блокинг-генератор 18, что повышает помехоустойчивость устройства за счет снижения времени действия импульсных помех. От заднего фронта задержанного мультивибратора 81 запускается задержанный мультивибратор 80, который находится в возбужденном состоянии в течение времени Т, достаточного для установления наличия максимального процентного отклонения контролируемого параметра, причем

11. ) Урод

Аи гдеЛ „„,,— емкость счетчика в узле переключения эталонных проводимостей, Т, = !,9 м/сек.

Если параметр оказывается не в норме, через схему 87 «ИЛИ» поступает сигнал на схему 89. При возвращении в устойчивое состояние равновесия задержанных мультивибраторов 80, 81 со схемы 89 «И» в результате трех совпадений выдается через фильтр

51 и эмиттерный повторитель 48 сигнал на переворот триггера 88. Триггер 88 переходит в сброшенное состояние, блокируя работу генератора импульсов 14 и через эмиттерный повторитель 44, отключая реле 45. С реле 45 снимается сигнал о том, что один из параметров вышел за пределы допусков «параметр не в норме».

Фильтр 51 не допускает переброса триггера 88 от короткого импульса, получающегося в момент запуска задержанного мультивибратора 80 при возвращении мультивибратора 81 в состояние устойчивого равновесия.

Если параметр в норме, через инвертор 84 в момент возвращения задержанного мультивибратора 80 в исходное состояние дается второе совпадение на схему 40 «И». Со схемы 40 «И» через эмиттерный повторитель 42 и переключатель 52 рода работ снова запускается задержанный мультивибратор 82, который передним фронтом через инвертор 86 и переключатель 50 выдает «сигнал переключения» параметра на узел переключения.

Далее процесс повторяется.

При ручном режиме возможен разовый контроль любого параметра, при режиме

«автомат !» непрерывно контролируется один из параметров. Эти два режима нужны в основном для проверки устройства. Узел обнуления в этом случае не работает.

Реле 46 и кнопка «обнуление» нужны для создания (по сигналу извне или вручную) режима, при котором контролируемые параметры не подключаются ко входу, а контролируются лишь напряжение и ток эталонного источника.

Достигается это блокировкой в определенном положении триггеров 18, 88.

Тогда происходит более быстрое обнуление системы, необходимое, например, при

183258

15 го

Т„= (T3+ Тз) — Т2. т,.-> ь — -1-т,, Уги включении устройства в условиях температуры, сильно отличающейся от номинальиои.

Кроме того, создание режима «обиулеиие» не о б ходи м о н а C I X I B H Il Otk K.tk kO kk kt H kl O B B. X параметров в процессе контроля.

В этом случае свободные входы, подключенные для обеспечения нормальной работы на контроль эталонных токов и иапря?кеиий, переключаются на параметры, подлежа ии.. контролю. Чтобы устройство ие дало ло?киый сигнал в момент переключения, создается режим «обнуление».

Узел обнуления по напряжению представляет в целом апериодическое звено в системе управления рабочей точкой балансного усилителя 15 постоянного тока и состоит из схем

«И» 58 и 54, инверторов 55, 56 и 57, фильтров 58 и 59, эмиттерных повторителей 60 и 61.

Узел обнуления по току представляет интегрирующее звено и состоит из схем «И» 62 и 68, триггера 64, фильтра 65, эмиттерного повторителя 66.

Принцип работы системы обнуления заключается в том, что вместе с контролируемыми параметрами контролируются напряжение и ток от эталонного источника, Величины их строго определены и зависят от стабильности эталонного источника. В устройстве применен стабилизатор на стабилитроне с термокомпенсацией, но может использоваться любой другой эталонный источник.

С узла переключения эталонных проводимостей выдается сигнал об отклонении l.;, в ту или другую сторону от истинного значения. Это отклонение появляется вследствие погрешности контроля, в основном за счет влияния температуры на усилитель постоянного тока, а также, в меньшей степени, на величину напряжения, создающего эталонный компенсирующий ток 1,, Узел обнуления, используя сигналы с узлов управления и переключения параметров, выделяет сигналы отклонения эталонного напряжения U,, и тока 1,-..m,íàêàïëèâàåò их и выдает два управляю?цих сигнала установки нуля на усилитель постоянного тока нуль-органа.

Узел обнуления по напряжению работает следующим образом:

На схемы 58 и 54, имеющие по четыре входа, сигналы первого совпадения приходят с

1-й выходной шины дешифраторной матрицы

2, что сигнализирует о контроле эталонного напряжения Ux m

Сигналы второго совпадения приходят через время Т,, ïîñëå включения U„, . где Т.-, — время нахождения в неустойчивом состоянии равновесия задержанного мультивибратора 82, T3 — время нахождения в состоянии неустойчивого равновесия задержанного мультивибратора 81, г5 зо

З5

4Î

60 б5

Т,, = 0,3 м/сек.

Т = 12 м/сек

Время Тр выбрано так, чтобы за это время могло установиться поминальное, равное

+Зр/р отклонение для эталонного напряжения /л:;и

Третье совпадение приходит с триггера 4 на схему 58, если отклонение U.„„ оказалось отрицательным, илн на схему 54, если это отклонение поло?кительное.

Четвертое совпадение подается иа схемы

58, 54 при возбу?кдеином состоянии задержанного мультивибратора 80 и предназначено для исключения действия узла обнуления по напряжению в нерабочих режимах.

Через ииверторы 56 и 57 или инвертор 55 сигнал с схемы 58 или 54 совпадения при наличии всех четырех совпадений поступает соответственно на вход фильтра 59 в виде отрицательного импульса длительностью

В данном случае Т„= 1 м/сек, или на вход фильтра 58 в виде положительного импульса той же длительности.

Фильтры, имеющие постоянную времени порядка нескольких секунд, увеличивают или уменьшают напряжение на своих выходах в зависимости от среднего количества импульсов, поступающих на их входы в единицу времени.

Работа узла обнуления по току происходит следующим образом.

На схемы 62 и 68 сигналы совпадений приходят от узла переключения параметров, сигнализируя о контроле эталонного тока 1,,„„ от узла управления, с задержанного мультивиоратора 42 и от узла переключения эталонных проводимостей.

Сигнал со схемы 62 или 68 ставит триггер

64 в одно из двух устойчивых состояний. При этом в состоянии, соответствующем отклонению 1,... в меньшую сторону от истинной величины, с триггера 64 на вход фильтра 65 поступает отрицательное напряжение, в состоянии, соответствующем отклонению 1,, „B болыиую сторону, положительное.

Напряжение на вход фильтра 65 поступает одного знака до тех пор, пока с соответствующей схемы 62 или 68 не придет сигнал, меняющий состояние триггера 64, При условии, когда измеренная величина

1;,.;„, равна истинной ее величине, с узла переключения эталонной проводимости поступают, вследствие наличия флюктуаций и определенного уровня помех, в произвольной последовательности оба сигнала 1,,„ «больше нормы» и I,,„, «меньше нормы».

При наличии лишь одного сигнала или преобладании одного иад другим, на выходе 65 возрастает напряжение соответствующего знака, которое через эмиттерный повторитель

66 действует на усилитель постоянного тока нуль-органа.

183258

Предмет изобретения

Устройство для обегающего контроля ряда электрических напряжений и токов, имеющих различные допуски, задаваемые по программе, с самонастройкой по эталону, содержащее коммутатор, блок программы, преобразователь аналог-цифра, устройство запоминания нулевого сигнала, отлича ощееся тем, что, с целью осуществления самонастройки системы по двум связанным характеристикам для увеличения точности и стабильности контроля, оно содержит узел обнуления по напряжению, состоящий из двух схем совпадения, соединенных через инверторы с двумя фильтрами, входы которых через эмпттерные поБ вторители и вычитающее устройство связаны с регулятором величины компенсирующего тока в нуль-органе, и узел обнуления по току, состоящий из двух схем совпадения, соединенных с управляющими выходами тригге10 ра, выход которого через фильтр и эмиттерный повторитель связан с регулятором входного потенциала нуль-органа, 183258 иг.

Составитель В. А. Субботин

Редактор П. И. Шлаин Техред Л. К. Ткаченко

Корректор М. П. Ромашова

Заказ 2295/l8 Тираж 1550 Формат бум. 60+90 /з Объем 0,54 изд. л. Подписное

11НИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Сероза, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2