Устройство для контроля скорости вращения вала

 

Изобретение относится к устройствам для контроля скорости вращения вала и предназначено для автоматического отключения электроприводов технологических установок. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей и снижении массогабаритных показателей. Устройство содержит диск, соединенный с валом контролируемой машины и имеющий перфорацию в виде равномерно расположенных по его окружности прорезей и выступов, два датчика, размещенные со стороны перфорации диска, исполнительный механизм, два формирователя уровня, два резистора, соединяющих выход соответствующего формирователя уровня с источником питания, две RC-цепочки, два диска, шунтирующих резисторы RC- цепочек, схему совпадения и третий формирователь уровня. При этом каждый датчик связан со входом соответствующего формирователя уровня, к выходам формирователей уровня подключены резисторы RC- цепочек, места контакта резисторов с конденсаторами RC-цепочек присоединены ко входам схемы совпадения, выход которой соединен со входом третьего формирователя уровня, выход которого связан с исполнительным механизмом. При работе устройства происходит попеременный форсированный заряд и замедленный разряд конденсаторов RC-цепочек. Схема совпадения контролирует уровень потенциалов конденсаторов и снижение потенциала на одном из конденсаторов до низкого уровня, связанное с увеличением периода разряда при уменьшении скорости вращения вала, вызывает изменение сигнала на выходе упомянутой схемы и срабатывание третьего формирователя уровня, подающего команду в исполнительный механизм. 1 ил.

Изобретение относится к регуляторам скорости, а именно к устройствам для автоматического отключения электроприводов технологических установок.

Известно устройство для контроля скорости вращения вала, содержащее диск с прорезью и выступом, связанный с валом контролируемой машины, и два реле времени, причем с одной стороны диска размещены магнитоуправляемые контакты, напротив которых с другой стороны диска установлены управляющие магниты, в диске прорезь выполнена в виде сектора, а каждый из магнитоуправляемых контактов подключен к исполнительному механизму через реле времени [1] Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает высокую точность срабатывания в связи с тем, что с момента падения скорости до момента отключения вращения минимально возможное время равно продолжительности полуоборота вала. Кроме того, упомянутое устройство имеет значительные массогабаритные показатели в связи с тем, что каждое реле времени должно иметь выходную мощность или коммутационную способность контактов, которая соответствует возможности отключения исполнительного механизма. К тому же при изменении диапазона контролируемой скорости необходима замена обоих реле времени, что снижает технологические и функциональные возможности такого устройства.

Известно устройство для контроля скорости вращения вала, содержащее диск с перфорацией в виде равномерно расположенных по его окружности прорезей и выступов, два реле времени и два магнитоуправляемых контактов, подключенных к исполнительному механизму через реле времени [2] Такое устройство по сравнению с упомянутым ранее имеет более высокую точность срабатывания за счет сокращения расстояния между соседними прорезями или выступами диска, но по функциональным возможностям и массогабаритным показателям данное устройство осталось на уровне описанного выше аналога. Достигаемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей и снижении массогабаритных показателей.

Для достижения технического результата в известное устройство, содержащее диск, соединенный с валом контролируемой машины и имеющий перфорацию в виде равномерно расположенных по его окружности прорезей и выступов, два датчика, размещенные со стороны перфорации диска, и исполнительный механизм, введены два формирователя уровня, два резистора, соединяющие выход соответствующего формирователя уровня с источником питания, две RC- цепочки, два диода, шунтирующие резисторы RC-цепочек, схема совпадения и третий формирователь уровня, причем каждый датчик связан со входом соответствующего формирователя уровня, к выходам двух формирователей уровня подключены резисторы RC-цепочек, места контакта резисторов с конденсаторами RC-цепочек присоединены ко входам схемы совпадения, выход которой соединен со входом третьего формирователя уровня, а выход третьего формирователя уровня связан с исполнительным механизмом.

На чертеже приведена схема устройства для контроля скорости вращения вала вместе с принципиальной электрической схемой.

Устройство для контроля скорости вращения вала 1 содержит закрепленный на нем диск 2, имеющий перфорацию в виде равномерно расположенных по его окружности прорезей и выступов, и два датчика 3 и 4, размещенные со стороны перфорации диска 2.

Описываемое устройство имеет два формирователя уровня 15 и 16, два резистора 5 и 9, соединяющие выход соответствующего формирователя уровня 15 и 16 с источником питания (на схеме показано подключение к положительной клемме источника питания), две RC-цепочки, одна из которых содержит постоянный резистор 6, соединенный с переменным резистором 7, и конденсатор 8, а вторая состоит из последовательности соединения аналогичных резисторов 10 и 11 и конденсатора 12, при этом резисторы каждой RC-цепочки шунтированы соответственно диодами 13 и 14. Датчики 3 и 4 связаны со входом соответствующего формирователя уровня 15 или 16 через согласующие элементы "НЕ" 17 ил 18, ко входу которых кроме выхода датчиков 3 или 4 подключены резисторы смещения 19 или 20, соединенные с положительной клеммой источника питания. К выходам формирователей уровня 15 или 16 кроме указанных резисторов 5 и 9 подключены резисторы 6 или 10 соответствующих RC-цепочек и шунтирующие диоды 13 или 14 в полярности питающего резисторы 5 и 9 источника питания. Предлагаемое устройство также содержит схему совпадения 21 в виде элемента "И-НЕ" и третий формирователь уровня 22, вход которого соединен с выходом упомянутой схемы 21. Места контакта резисторов 7 и 11 с конденсаторами 8 или 12 RC-цепочек присоединены к соответствующему входу схемы совпадения 21. Выход третьего формирователя уровня 22 связан с исполнительным механизмом, одним из элементов которого является реле 23, шунтированное диодом 24 и подключенное к цепи питания через резистор 25.

Устройство для контроля скорости вращения вала работает следующим образом.

В момент включения вращения вала 1 при положении, изображенном на чертеже, когда выступ диска 2 входит в паз датчика 3, последний находится в положении срабатывания и обеспечивает на входе элемента "НЕ" 17 низкий потенциал, а на выходе его и на входе формирователя уровня 15 высокий потенциал. Поэтому на выходе формирователя уровня 15 имеем аналогичный потенциал, до которого заряжен конденсатор 8 через резистор 5 и диод 13. Упомянутый потенциал конденсатора 8 имеет высокое значение и приложен к одному из входов схемы совпадения 21. Второй датчик 4 находится в прорези диска 2 и не срабатывает, обеспечивая тем самым высокий потенциал на входе элемента "НЕ" 18 через резистор 20 и низкий потенциал на выходе указанного элемента 18, как и на входе формирователя уровня 16. При таком входе формирователь уровня 16 соединяет свой выход, к которому присоединены резистор 9, подключенный вторым своим выводом к положительной клемме источника питания, и резистор 10 RC-цепочки, с общей отрицательной клеммой питания ("корпусом"). Поэтому конденсатор 12 RC-цепочки 10-12 разряжен и на нем имеем низкий потенциал, который поступает на второй вход схемы совпадения "И-НЕ" 21. Как описано выше, на первом входе схемы "И-НЕ" 21 имеется высокий потенциал, но при наличии на другом ее входе низкого потенциала такая схема образует на выходе высокий потенциал, которым третий формирователь уровня 22 закрыт, а реле 23 обесточено.

По мере вращения вала 1 с диском 2 выступ последнего выходит из паза датчика 3, обеспечивая появление высокого потенциала на входе элемента "НЕ" 17 через резистор 19 и низкого потенциала на его выходе и на входе формирователя уровня 15. Последний меняет свой потенциал на выходе с высокого на низкий, соединяя свой выход, к которому подключен резистор 6 RC-цепочки 6. 8, с "корпусом". Происходит разряд конденсатора 8 через резисторы 6 и 7 и выходные цепи формирователя уровня 15 на корпус. С течением времени потенциал на конденсаторе 8 и на одном из выходов схемы совпадения "И-НЕ" 21 относительно общей клеммы источников питания ("корпус") падает. В этот же период времени другой выступ диска 2 заходит в паз датчика 4, вызывая его срабатывание, которое обеспечивает низкий потенциал на входе элемента "НЕ" 18 и высокий потенциал на его выходе и на входе формирователя уровня 16. На выходе формирователя уровня 16 в этом случае также появляется высокий потенциал, так как цепь, соединяющая выход с "корпусом", запирается. Начинается заряд конденсатора 12 через резистор 9 и диод 14, который форсирует процесс заряда, шунтируя резисторы 10 и 11. Но при недостаточной скорости вращения вала 1 и диска 2 к моменту заряда конденсатора 12 до высокого потенциала конденсатор 8 успевает разрядиться до низкого потенциала и на входах схемы совпадения "И-НЕ" 21 будут разные потенциалы или оба низкого значения, что обеспечивает высокий потенциал на выходе упомянутой схемы и на входе третьего формирователя уровня 22. При этом блок 22 имеет на выходе также высокий потенциал, что обеспечивает обесточенное состояние реле 23.

После достижения валом 1 и диском 2 заданной скорости вращения конденсаторы 8 и 12 RC-цепочек 6-8 и 10-12 не успевают разрядиться до низкого потенциала на "корпус" через выходные цепи формирователей уровня 15 и 16 и через соединенные с выходом упомянутых формирователей резисторы 6-7 и 10-11 в периоды, когда большая часть паза в датчиках 3 и 4 свободна от выступов диска 2. Поэтому на обоих входах схемы совпадения "И-НЕ" 21 сохраняются высокие потенциалы, которые обеспечивают на выходе упомянутой схемы и на входе третьего формирователя уровня 22 низкие потенциалы. Блок 22 срабатывает, соединяя свой выход с "корпусом" и включая тем самым соединенную с упомянутым выходом катушку реле 23, подключенную другим своим выводом к положительной клемме источника питания через токоограничивающий резистор 25. Реле 23 своими контактами (на чертеже не показаны) блокирует цепи управления привода исполнительного механизма или дает разрешение на включение технологического устройства.

При снижении скорости вращения вала 1 или его остановке датчика 3 или 4, паз в котором совпадает с прорезью в диске 2, через согласующий элемент "НЕ" 17 или 18 подает более продолжительное время низкий потенциал на вход соответствующего формирователя уровня 15 или 16. Так как в описанных формирователях уровня 15 и 16 низкому потенциалу входа соответствует аналогичный потенциал выхода за счет подключения последнего к "корпусу", то увеличивается время разряда конденсаторов 8 или 12 через резисторы 6-7 или 10-11, подключенные к выходу соответствующего формирователя 15 или 16, на "корпус". В таком случае один из конденсаторов 8 или 12 успевает разрядиться до низкого потенциала, и этот потенциал приходит на один вход схемы совпадения "И-НЕ" 21, что обеспечивает появление на выходе упомянутой схемы высокого потенциала. Высокий потенциал, поступая на вход третьего формирователя уровня 22, обеспечивает разрыв связи выхода последнего с "корпусом". При этом реле 23 обесточивается и своими контактами отключает привод исполнительного механизма или технологическое устройство. Диод 24 выполняет защитную функцию блока 22, рассеивая в момент отключения запасенную в обмотке реле 23 электромагнитную энергию.

Переменные резисторы 7 и 11 обеспечивают тонкую регулировку срабатывания устройства для контроля скорости вращения вала 1. Выбор диапазона срабатывания определяется номиналами параметров, установленных в схеме резисторов 6 и 10 и конденсаторов 8 и 12. Одной замены упомянутых элементов 6, 8, 10 и 12 или части их, например, конденсаторов 8 и 12, на элементы с другими значениями номиналов достаточно для перевода устройства на другой диапазон срабатывания без всякого изменения его конструкции, что обеспечивает расширение технологических и функциональных возможностей описанного устройства.

Шунтирующие диоды 13 и 14 форсируют заряд конденсаторов 8 и 12 через резисторы 5 и 9 в периоды перемещения в пазах датчиков 3 и 4 выступов диска 2, когда формирователя уровня 15 и 16 имеют на выходе высокий потенциал после срабатывания датчиков 3 и 4. Это позволяет сократить протяженность выступов диска 2 и соответственно увеличить длину его прорезей. Увеличение длины прорезей в диске 2 при одной и той же скорости его вращения дает прибавку продолжительности соединения выхода формирователей уровня 15 и 16 с "корпусом", а, следовательно, и увеличения периода разряда конденсаторов 8 и 12 через резисторы 6-7 и 10-11 и выход соответствующего формирователя уровня 15 или 16 на "корпус". Увеличение периода разряда конденсаторов 8 и 12 при сохранении продолжительности цикла "заряд-разряд" гарантирует более точную настройку на срабатывание устройства в момент снижения скорости вращения вала 1. А это обеспечивает повышение точности описанного устройства.

В таком устройстве можно использовать как бесконтактные датчики 4 и 3, которые изображены на чертеже, так и магнитоуправляемые контакты, что дополнительно расширяет его функциональные возможности.

Использование в данном устройстве формирователей уровня, и выходу которых подключены резисторы RC-цепочек, а конденсаторы упомянутых цепочек присоединены к выходам схемы совпадения, соединенной своим выходом со входом ключа, связанного с исполнительным механизмом, дает возможность усиления сигнала датчиков 3 и 4 не производить, что позволяет значительно снизить его массогабаритные показатели.

Отсутствие непосредственного усиления сигналов датчиков обеспечивает высокую надежность описанного устройства, что позволит использовать его для контроля скорости вращения вала ответственных механизмов и применять там, где по условиям проведения технологического процесса необходимо точное выполнение заданного скоростного режима.

Формула изобретения

Устройство для контроля скорости вращения вала, содержащее диск, соединенный с валом контролируемой машины и имеющей перфорацию в виде равномерно расположенных по его окружности прорезей и выступов, два датчика, размещенные со стороны перфорации диска, и исполнительный механизм, отличающееся тем, что в него введены два формирователя уровня, два резистора, соединяющие выход соответствующего формирователя уровня с источником питания, две RC-цепочки, два диода, шунтирующие резисторы RC-цепочек, схема совпадения и третий формирователь уровня, причем каждый датчик связан с входом соответствующего формирователя уровня, к выходам двух формирователей уровня подключены резисторы RC-цепочек, места контакта резисторов с конденсаторами RC-цепочек присоединены к входам схемы совпадения, выход которой соединен с входом третьего формирователя уровня, а выход третьего формирователя уровня связан с исполнительным механизмом.

РИСУНКИ

Рисунок 1