Устройство для проверки реле

Заявляемая полезная модель относится к измерительной технике, а именно к измерению и контролю параметров реле сигнализации, централизации и блокировки железных дорог.
Известен патент Российской Федерации №72079, МПК G01R 31/28, приоритет от 20 августа 2007 года, публикация 27 марта 2008 года на полезную модель: "Устройство для контроля параметров сигналов", содержащее управляющий микроконтроллер, блок питания, входное устройство, блок обработки сигналов, устройство выбора режима, панель индикации, устройство управления. Блок питания выполнен в виде элементов питания, входы блока обработки сигналов связаны с выходами входного устройства, устройства выбора режима и устройства управления электропитанием, а его выход - с входом панели индикации, кроме того, выход элементов электропитания связан с входом устройства управления электропитанием.
Известен патент Российской Федерации №99877, МПК G05B 23/00, приоритет от 18 мая 2010 года, публикация 27 ноября 2010 года на полезную модель: "Комплекс для диагностики модуля безопасного контроля и отключения (МБКС)", содержащий блок обработки данных, объект контроля, мультиплексор, блок управления, блок индикации, вход которого соединен с выходом блока обработки данных, построенного на базе однокристальной микроЭВМ, блок управления соединен с входом блока обработки информации, при этом блок управления выполнен в виде набора функциональных клавиш для управления тестированием, а объекты диагностики - модули МБКО - установлены на восьми рабочих местах и соединены через мультиплексор с блоком обработки сигналов.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является техническое решение, описанное в патенте Российской Федерации №2469343, МПК G01R 35/00, приоритет от 29 апреля 2012 года, публикация 10 сентября 2012 года на изобретение: "Стенд для регулирования и контроля параметров реле сигнализации, централизации и блокировки железных дорог", включающий пульт-табло, блок проверки дешифраторных ячеек, устройство для ремонта и проверки реле, комплект измерительных приборов, комплект розеток и соединительных шлангов и шнуров, плиту, подставку, кронштейн, стол. Стенд состоит из основного блока, устройства подключения испытуемого реле к основному блоку и измерителя временных параметров испытуемого реле, при этом основной блок представляет собой металлический корпус с расположенными внутри него трансформаторами, печатными платами, блоком питания, лампами накаливания, на лицевой стороне корпуса размещены измерительные приборы, кнопки для выбора типа испытуемого реле, выбора напряжения и тока, измерения переходного сопротивления контактов испытуемого реле, предохранители, ручка лабораторного автотрансформатора, экран для подсвечивания реле размером не менее 200×300 мм с регулировкой яркости свечения, разъемы для устройства подключения испытуемого реле, а также клеммы для подключения внешних средств измерений. Устройство подключения испытуемого реле выполнено поворотным в горизонтальной плоскости на угол не менее 200° и с перемещением в вертикальной плоскости на величину не менее 100 мм, снабжено штепсельным разъемом для установки на нем испытуемого реле и светодиодами контроля замыкания цепи каждого контакта испытуемого реле, расположенными в два ряда: верхний ряд - индикация состояния замыкающих контактов, нижний ряд - индикация состояния размыкающих контактов. Для измерения временных параметров испытуемых реле используют цифровой измеритель параметров, причем все составные части стенда располагают на стандартном столе, а питание стенда осуществляют от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц.
В известном устройстве осуществляют поочередное измерение переходного сопротивления каждого из замкнутых контактов косвенным методом путем подключения внешних приборов (милливольтметра и амперметра) и затем вручную производят расчет переходного сопротивления, что не обеспечивает высокой точности и достоверности измерений, а также увеличивает время, требуемое для проверки и регулировки реле.
Кроме того, в известном устройстве имеется большой разброс результатов измерений напряжений токов срабатывания или отпускания реле, которые зависят от скорости изменения напряжения или тока, подаваемого на обмотку реле, так как они регулируются в ручном режиме, что также не обеспечивает необходимой точности и достоверности измерений.
Задачей заявляемого в качестве полезной модели технического решения является создание устройства, обеспечивающего повышение точности и достоверности измерений при одновременном сокращении времени, необходимого для проверки и регулировки реле.
Поставленная задача решается тем, что устройство для проверки реле, содержащее блок подключения реле, блок индикации и блок питания, согласно полезной модели дополнительно содержит блок контроля контактов, вход и первый выход которого соединены соответственно с первыми выходом и входом блока подключения реле, второй выход блока контроля контактов соединен с первым входом микроконтроллера, второй вход которого подключен к выходу панели управления, третий вход микроконтроллера соединен с первым выходом блока контроля обмоток, первый, второй и третий выходы микроконтроллера соединены соответственно с входами блока индикации, блока питания и первым входом блока контроля обмоток, второй вход которого связан с выходом блока питания, а третий вход блока контроля обмоток соединен со вторым выходом блока подключения реле, второй вход которого подключен ко второму выходу блока контроля обмоток.
Поставленная задача решается также тем, что блок контроля контактов содержит, по крайней мере, один источник тока, усилители сигналов, источники опорных напряжений, коммутаторы, компараторы, двухцветные индикаторы и источники опорных напряжений с переключаемыми выходами, при этом выход источника тока связан через диоды с контактами испытуемого реле, а также с входами усилителей и с объединенными выходами пар двухцветных индикаторов, другие входы усилителей связаны между собой и с общим контактом тройника проверяемого реле, выходы усилителей соединены с входами схем сравнения, другие входы которых соединены через коммутаторы с источниками опорных напряжений, выходы схем сравнения соединены с объединенными входами пар двухцветных индикаторов.
Поставленная задача решается также тем, что блок контроля обмоток содержит аналого-цифровой преобразователь, вход которого подключен к выходу аналогового мультиплексора, к первому входу которого через проводники подключены обмотки реле, ко второму входу аналогового мультиплексора подключен датчик тока для измерения тока через обмотку по падению напряжения на датчике тока, а выход аналого-цифрового преобразователя, являющийся первым выходом блока контроля обмоток, подключен к третьему входу микроконтроллера, при этом третий выход микроконтроллера связан с входом аналогового мультиплексора и ключом для прерывания тока через обмотку, а входы ключа для прерывания тока через обмотку и датчика тока связаны с выходом блока питания.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фигуре 1 представлена функциональная схема устройства для проверки реле, на фигуре 2 - пример реализации блока контроля обмотки реле, на фигуре 3 - пример реализации блока контроля контактов реле (для одной группы контактов реле).
Предлагаемое устройство для проверки реле (фиг. 1) содержит блок подключения реле 1, первые вход и выход которого соединены соответственно с первыми выходом и входом блока контроля контактов 2, второй выход которого соединен с первым входом микроконтроллера 4, второй вход микроконтроллера 4 соединен с панелью управления 6, третий вход микроконтроллера 4 соединен с первым выходом блока контроля обмоток 5, первый, второй и третий выходы микроконтроллера 4 соединены соответственно с входами блока индикации 3, блока питания 7 и первым входом блока контроля обмоток 5, второй вход которого соединен с выходом блока питания 7, третий вход блока контроля обмоток 5 связан со вторым выходом блока подключения реле 1, второй вход которого связан со вторым выходом блока контроля обмоток 5. Проверяемое реле подключается через блок подключения реле 1. Число независимых групп контактов реле, проверяемых с помощью предлагаемого устройства, составляет от 1 до 8, а в каждой группе может быть до двух контактов для двух состояний реле. Реле различаются также по числу обмоток (1 или 2), соединяемых последовательно или используемых раздельно. Функции блока подключения реле 1 сводятся к коммутации и в дальнейшем при рассмотрении схемных решений рассматриваются в качестве проводников.
Блок контроля обмоток 5 (фиг. 2) содержит аналого-цифровой преобразователь 8, вход которого подключен к выходу аналогового мультиплексора 9, к первому входу которого через проводники подключены для измерения напряжения обмотки проверяемого реле, ко второму входу аналогового мультиплексора 9 подключен датчик тока 10 для измерения тока через обмотку по падению напряжения на датчике тока, а выход аналого-цифрового преобразователя 8, являющийся первым выходом блока контроля обмоток 5, подключен к третьему входу микроконтроллера, 4 при этом третий выход микроконтроллера 4 связан с входом аналогового мультиплексора 9 и ключом 11 для прерывания тока через обмотку, а входы ключа 11 для прерывания тока через обмотку и датчика тока 10 связаны с выходом блока питания 7.
Ключ 11 реализован на полевых транзисторах для минимального времени включения/выключения тока и используется при измерении времени включения/выключения реле.
Блок контроля контактов 2 предназначен для контроля и измерения переходного сопротивления контактов реле и может содержать до восьми групп контактов. На фигуре 3 приведена схема для одной группы контактов, содержащая источник тока 12, усилители сигналов 13, 15, источники опорных напряжений 14, 16, коммутаторы К1.1, К1.2, компараторы 17, 18, двухцветные индикаторы Д3, Д4, Д5, Д6. Источники опорных напряжений 14, 16 с переключаемыми выходами, общие для всех групп контактов. Выход источника тока 12 связан через диоды Д1, Д2 с контактами испытуемого реле, а также с входами усилителей 13, 15 и с объединенными выходами пар двухцветных индикаторов Д3, Д4, Д5, Д6. Другие входы усилителей 13, 15 связаны между собой и с общим контактом тройника проверяемого реле, выходы усилителей 13, 15 соединены с входами схем сравнения 17, 18, другие входы которых соединены через коммутаторы К1.1, К1.2 с источниками опорных напряжений 14, 16, выходы схем сравнения 17, 18 соединены с объединенными входами пар двухцветных индикаторов Д3, Д4, Д5, Д6. В общем случае с каждой группой контактов соединен свой источник тока 12 и для каждого из двух контактов группы выделены свой усилитель, компаратор и двухцветный индикатор.
Источники опорных напряжений 14, 16 имеют несколько выходов для разных значений и контроля состояния разных типов контактов, в общем случае контакты разные для разных реле и контактов в одной группе. Контакты, замкнутые при включенном состоянии реле, связаны с третьим входом микроконтроллера 4 для контроля состояния реле при измерении времени включения/выключения реле.
Устройство работает следующим образом. Блок подключения реле 1 по проводникам от контактов реле связан с блоком контроля контактов 2. Состояние контактов также передается на микроконтроллер 4 для измерения времени переключения реле. Микроконтроллер 4 по цифровому интерфейсу управляет блоком питания 7. Напряжение или ток от блока питания 7 подается на обмотки проверяемого реле через блок контроля обмоток 5 и далее через блок подключения реле 1 по цепям обмоток к обмоткам проверяемого реле. Управляющие сигналы от микроконтроллера 4 поступают на аналоговый мультиплексор 9 для измерения напряжения на аналого-цифровом преобразователе 8 напряжения или тока обмотки реле и ключ 11 для прерывания тока через обмотку. Ключ 11 используется при измерении времени включения/выключения реле. Включением или выключением схемы ключа 11 микроконтроллер 4 изменяет состояние проверяемого реле и по состоянию контактов, поступающему с блока контроля контактов 2, измеряется время переключения реле. Для обеспечения точности измерения напряжения на обмотке и сопротивления обмоток реле их подключение производится по 4- точечной схеме (отдельные токовые и измерительные проводники непосредственно от обмоток). Микроконтроллер 4 также получает измеренные блоком контроля обмоток 5 напряжение на обмотке проверяемого реле и ток через обмотку. По напряжению и току через обмотку микроконтроллер 4 вычисляет значение сопротивления обмотки. Результаты измерения напряжения и тока обмотки, времени переключения и сопротивления обмотки отображаются посредством блока индикации 3, управляемого микроконтроллером 4 по цифровому интерфейсу. Управление изменением напряжения (тока) обмотки реле, режимами работы и индикации осуществляется посредством органов управления, расположенных на панели управления 6, и осуществляется через микроконтроллер 4. Панель управления 6 содержит регулятор напряжения (тока), выключатель напряжения для измерения времени срабатывания, переключатель режима стабилизации напряжения или тока и переключатели режима индикации устройства. Контроль сопротивления контактов для каждой группы контактов проверяемого реле осуществляется путем подачи фиксированного значения тока от источника тока 12, последующего усиления напряжения на контактах усилителями 13, 15 и сравнения на компараторах 17, 18 усиленного напряжения с напряжением от опорных источников 14, 16. Напряжение на выходе компараторов 17, 18 изменяет полярность при напряжении меньше или больше опорного напряжения и выключается при разрыве контактов.
Индикация контактов выполняется на двухцветных светодиодах их состояния:
- светодиоды погашены - контакты разомкнуты;
- красное свечение светодиодов - сопротивление контакта больше нормы;
- зеленое свечение - сопротивление контакта в норме.
Для обеспечения точности измерения контроля переходного сопротивления контактов реле их подключение производится по 4-точечной схеме (отдельные токовые и измерительные проводники непосредственно от контактов). Напряжение на одном из контактов группы передается на микроконтроллер для определения их состояния при измерении времени переключения реле и не одновременности замыкания и размыкания контактов.
Заявляемое в качестве полезной модели техническое решение в отличие от ближайшего аналога обеспечивает высокую точность и достоверность измерений, а также сокращение времени, необходимого для проверки и регулировки реле, поскольку все операции по измерению и обработке информации осуществляются в автоматическом режиме, причем возможно одновременное измерение и проверка параметров восьми пар тройников реле.
Кроме того, заявляемая полезная модель обладает более широкими функциональными возможностями, так как в отличие от ближайшего аналога определяет не только время переключения реле, но и величину переходного сопротивления реле, а также указывает конкретный контакт, по которому получен результат.