ПРИБОР КОНТРОЛЯ ПРОФИЛЯ КОЛЛЕКТОРА МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности, к устройствам, предназначенным для контроля состояния рабочей поверхности коллектора машин постоянного тока.
Известно устройство для контроля микрогеометрии коллектора электрических машин (авт.св. №1163136 класс G01B 7/12), содержащее последовательно соединенные первичный преобразователь перемещений и измерительную схему, а также два ключа, блок управления ключами, два элемента памяти, блок определения модуля разности сигналов, пиковый детектор, регистратор и блок управления, соединенный с управляющими входами элементов памяти и пикового детектора. Управляющие входы ключей подключены к блоку управления ключами, вход которого и входы ключей присоединены к выходу измерительной схемы, входы элементов памяти подключены к выходам ключей, а их входы - к входам блока определения модуля разности сигналов, причем выход блока определения модуля разности сигналов соединен с входом пикового детектора, к выходу которого подключен регистратор.
Известное устройство обеспечивает автоматическое измерение максимальных перепадов между соседними коллекторными пластинами машин постоянного тока, но не позволяет производить оценку величины общего биения коллектора.
Однако, в настоящее время, на электромашиностроительных предприятиях контроль качества коллекторов производится по двум параметрам: по максимальному перепаду между соседними коллекторными пластинами и по максимальной величине общего биения коллектора. При этом контроль производится в собранной машине, в основном, контактным способом при помощи микрометрического индикатора, что может привести к значительной погрешности измерений, а также не позволяет автоматизировать процесс измерения. Известный бесконтактный профилометр может быть использован для оценки состояния профиля коллектора машин постоянного тока при проведении приемо-сдаточных испытаний на заводе-изготовителе, а также после проведения ремонта коллектора машин постоянного тока на электромашинных предприятиях. Для этого он должен обеспечивать одновременное автоматическое измерение максимальной величины общего биения коллектора и максимального перепада между соседними пластинами, с возможностью последующей компьютерной обработки полученных данных.
Целью полезной модели является повышение достоверности оценки состояния профиля коллектора за счет обеспечения возможности измерения максимальной величины биения коллектора машин постоянного тока.
Поставленная цель достигается тем, что профилометр для контроля состояния рабочей поверхности коллекторов электрических машин, содержащий последовательно соединенные первичный преобразователь перемещений, измерительную схему, блок определения максимального перепада и регистратор дополнительно снабжается блоком формирования стробирующих импульсов считывания и первым амплитудным вольтметром, входы которых присоединены к выходу измерительной схемы, сумматором, прямой вход которого подключен к выходу первого амплитудного вольтметра, а инверсный вход - к выходу измерительной схемы, линейным ключом, информационный вход которого соединен с выходом сумматора, а управляющий с выходом блока формирования импульсов считывания, вторым амплитудным вольтметром, вход которого подключен к выходу линейного ключа, а выход к выполненному двухканальным регистратору.
Блок формирования импульсов считывания содержит первый и второй компараторы, входы которых присоединены к выходу дифференцирующего устройства, RS-триггер, S-вход которого подключен к выходу первого компаратора, а R-вход - к выходу второго компаратора, схему совпадения, второй вход которой соединен с выходом RS-триггера, а первый - с выходом инвертора, вход которого подключен к выходу первого компаратора, причем выход схемы совпадения присоединен к управляющему входу линейного ключа, а вход дифференцирующего устройства - к выходу измерительной схемы.
На фиг.1 представлена функциональная схема прибора. На фиг.3 представлены временные диаграммы сигналов (напряжений) в различных точках, обозначенных соответствующей буквой на функциональной схеме.
Прибор содержит (фиг.1) первичный преобразователь 1, измерительную схему 2, подключенную к выходу преобразователя 1; блок определения максимального перепада 3, первый амплитудный вольтметр 4 и блок формирования стробирующих импульсов 5, входы которых присоединены к выходу измерительной схемы 2; сумматор 6, прямой вход которого подключен к выходу первого амплитудного вольтметра 4, а инверсный - к выходу измерительной схемы 2. Кроме того, прибор содержит линейный ключ 7, информационный вход которого соединен с выходом сумматора 6, а управляющий - с выходом блока 5 формирования стробирующих импульсов, второй амплитудный вольтметр 8, вход которого подключен к выходу линейного ключа 7, а выход - к первому входу двухканального регистратора 9, второй вход регистратора соединен с выходом блока определения максимального перепада 3.
Блок формирования стробирующих импульсов считывания 5 (фиг.2) содержит дифференцирующее устройство 10, к выходу которого подключены входы первого и второго компараторов 11 и 12, инвертор 13, вход которого подключен к выходу первого компаратора 11, RS-триггер 14, S-вход которого соединен с выходом первого компаратора 11, а R-вход - с выходом второго компаратора 12 и двухвходовую схему совпадения 15, первый вход которой соединен с выходом RS-триггера. 14, а второй - с выходом инвертора 13, причем выход схемы совпадения 15 присоединен к управляющему входу линейного ключа 7, а вход дифференцирующего устройства 10 - к выходу измерительной схемы 2.
Прибор работает следующим образом.
Выходной сигнал первичного преобразователя перемещений 1, пропорциональный расстоянию между датчиком и контролируемой поверхностью коллектора выделяется измерительной схемой 2, усиливается и в виде последовательности импульсов от коллекторных пластин (точка «А» на фиг.3) поступает на входы блока 3 определения максимального перепада, амплитудного вольтметра 4, инверсный вход сумматора 6, а также на вход блока формирования стробирующих импульсов 5. Форма импульсов на входе схемы 2, вследствие краевого эффекта преобразователя 1, отличается от прямоугольной.
Блок 3 формирует сигнал, пропорциональный величине относительных перепадов между соседними пластинами коллектора и фиксирует его наибольшее значение, соответствующее максимальному перепаду.
оп1
оп2
сч
оп1
оп2
Дифференцирующее устройство 10 (фиг.2) вырабатывает сигнал (точка «Б» на фиг.3) пропорциональный первой производной входного сигнала. Компараторы 11 и 12 осуществляют сравнение этого сигнала с величинами опорных напряжений U и U. Прямоугольные импульсы с выходов компараторов (точка «В» и точка «Г») поступают соответственно на S- и R-входы триггера 14. Длительность прямоугольных импульсов равна времени превышения сигналом с выхода дифференцирующего устройства опорных напряжений. Переключение RS-триггера производится по переднему фронту этих импульсов. Импульсы с выхода триггера (точка «Д») и инвертора 13, подключенного к выходу первого компаратора 11, поступают на входы схемы совпадения 15, формирующей стробирующие импульсы считывания (точка «Е»), длительность которых τ определяется величиной опорных напряжений U и U и устанавливается такой величины, чтобы импульс считывания совпадал с плоской частью вершины импульса от коллекторной пластины.
Амплитудный вольтметр 4, подключенный к выходу измерительной схемы 2, измеряет амплитуду импульса, соответствующего наиболее выступающей коллекторной пластине.
Сумматор 6 формирует сигнал, пропорциональный разности напряжения на выходе вольтметра 4 и импульсов от схемы измерения 2. Этот сигнал поступает на информационный вход ключа 7, управление которым осуществляется импульсами с выхода схемы совпадения 15. При этом на выходе линейного ключа 7 формируются прямоугольные импульсы различной амплитуды. Причем импульс, соответствующий наиболее запавшей коллекторной пластине, имеет наибольшую амплитуду, равную величине биения коллектора. Второй амплитудный вольтметр 8 измеряет и запоминает амплитуду этого импульса.
Таким образом, двухканальный регистратор 9, входы которого подключены к выходам блока определения максимального перепада 3 и амплитудного вольтметра 8, одновременно фиксирует как величину максимального перепада между соседними пластинами, так и величину биения коллектора.
Использование предлагаемого прибора для измерения максимальной величины общего биения коллектора и максимального перепада между соседними пластинами при проведении приемо-сдаточных испытаний машин постоянного тока на заводе изготовителе, а также после проведения капитального ремонта позволит повысить достоверность оценки состояния профиля коллектора, а, следовательно, увеличить срок службы коллекторно-щеточного узла и межремонтный период.