УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИМ ВИБРАТОРОМ

Полезная модель относится к области испытательной техники, в частности, к устройствам для управления механическим вибратором при испытаниях на усталость, вибропрочность и других.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве прототипа, является устройство для контроля и управления механическим вибратором, защищенное А.С. СССР №721804, Кл. G 05 D 19/02, В 06 В 1/10, G 01 M 7/00, опубл. 15.03.75 г.
В известном устройстве для контроля и управления механическим вибратором содержащем соединяемый с приводным валом вибратора трехфазный тахогенератор, соединенный с ним через выпрямитель индикатор скорости вращения, подключенную к тахогенератору цепь управления приводом вибратора по превышению скорости и цепь контроля и управления числом циклов работы вибратора, включающую делитель частоты и подключенные к его выходам счетчик импульсов и счетно-импульсный программатор, цепь контроля и управления числом циклов подключенную к тахогенератору, таким образом, что индикатор скорости вращения соединен с первой и второй фазами тахогенератора, а цепь управления приводом вибратора по превышению скорости и цепь контроля и управления числом циклов подключены к первой или второй и третьей фазам.
Недостатком известного устройства является большая продолжительность испытаний, необходимых для построения кривой усталости испытываемых материалов.
Задача, решаемая предлагаемым устройством - создание автоматизированной системы для управления механическим вибратором при испытаниях на усталость, вибропрочность.
Технический результат от использования полезной модели заключается в сокращении времени испытаний, необходимых для построения кривой усталости за счет обеспечения возможности использования методов прогноза и полученных результатов испытаний и выдачи пользователю очередного (рекомендуемого) значения напряжения на испытываемом образце.
Указанный результат достигается тем, что в устройстве для управления механическим вибратором, содержащем соединяемый с приводным валом вибратора трехфазный тахогенератор, соединенный с ним через выпрямитель индикатор скорости вращения, подключенные к тахогенератору цепь управления приводом вибратора по
превышению скорости, содержащую пороговый элемент и исполнительные органы для аварийного автоматического отключения вибратора, и цепь контроля и управления числом циклов работы вибратора, включающую формирователь импульсов, делитель частоты, устройство для установки исходного значения частоты и подключенные к выходам делителя частоты счетчик импульсов и счетно-импульсный программатор, входящий в состав системы управления, исполнительные органы для аварийного автоматического отключения вибратора и формирователь импульсов соединены с блоком ввода-вывода данных, который соединен с системой формирования очередного значения напряжения на лабораторном образце, состоящей из синхрогенератора, соединенного с блоком центрального процессора, который в свою очередь соединен по шине адреса с селектором адресов, оперативным запоминающим устройством и постоянным запоминающим устройством, а по шине данных с оперативным запоминающим устройством и постоянным запоминающим устройством, при этом селектор адресов соединен с оперативным запоминающим устройством и постоянным запоминающим устройством.
На фиг. изображена схема устройства для управления механическим вибратором, содержащего:
1 - трехфазный тахогенератор;
2 - вибратор;
3 - индикатор скорости вращения;
4 - выпрямитель;
5 - пороговый элемент;
6 - исполнительные органы для аварийного автоматического отключения вибратора;
7 - формирователь импульсов;
8 - делитель частоты;
9 - устройство для установки исходного значения частоты;
10 - счетчик импульсов;
11 - счетно-импульсный программатор;
12 - система управления вибратором;
13 - блок ввода-вывода данных;
14 - синхрогенератор;
15 - блок центрального процессора;
16 - селектор адресов;
17 - оперативное запоминающее устройство;
18 - постоянное запоминающее устройство;
19 - система формирования очередного значения напряжения на лабораторном образце.
Устройство для управления механическим вибратором содержит трехфазный тахогенератор 1, механически связанный с приводной осью контролируемого вибратора 2, индикатор скорости 3, подключенный к фазам А и Б тахогенератора 1 через выпрямитель 4 и подключенные к фазам Б и В тахогенератора 1 цепи управления приводом вибратора 2 по превышению скорости и контроля и управления числом циклов работы вибратора 2. Цепь управления приводом вибратора 2 по превышению скорости содержит пороговый элемент 5 для выработки сигнала управления при недопустимых отклонениях скорости от заданной и исполнительные органы 6 для аварийного автоматического отключения вибратора 2, сигнализации и переключения режима его работы.
Цепь контроля и управления числом циклов работы вибратора включает формирователь импульсов 7, подключенный к фазам А и Б тахогенератора 1, делитель частоты 8 с устройством 9 для установки исходного значения частоты и подключенные к выходам делителя частоты 8 счетчик импульсов 10 и счетно-импульсный программатор 11, входящий в состав системы управления 12, соединенной с вибратором 2. Счетно-импульсный программатор 11 соединен с пороговым элементом 5. Система управления 12 вибратором 2 соединена с исполнительными органами 6.
Исполнительные органы 6 для аварийного автоматического отключения вибратора 2, сигнализации и переключения режима его работы и контроля и формирователь импульсов 7 соединены с блоком ввода-вывода данных 13, который соединен с системой 19 формирования очередного значения напряжения на лабораторном образце. Система 19 формирования очередного значения напряжения на лабораторном образце состоит из синхрогенератора 14, соединенного с блоком центрального процессора 15, который в свою очередь соединен по шине адреса с селектором адресов 16, оперативным запоминающим устройством 17 и постоянным запоминающим устройством 18, а по шине данных с оперативным запоминающим устройством 17 и постоянным запоминающим устройством 18.
Селектор адресов 16 соединен с оперативным запоминающим устройством 17 и постоянным запоминающим устройством 18.
Устройство работает следующим образом.
Принцип работы основан на сравнении в системе 19 вводимых пользователем данных по испытаниям лабораторных образцов: два значения напряжений и соответствующие им значения чисел циклов нагружения, при которых произошло разрушение образцов, (четыре числа) и результатов предварительно выполненных прогнозов, хранящихся в постоянном запоминающем устройстве 18. Результаты прогнозов содержат значения
напряжений полученные по различным методам прогнозирования. Ввод данных в постоянное запоминающее устройство 18 осуществляется с помощью блока ввода-вывода данных 13.
Использование данного устройства позволяет зафиксировать результаты испытаний двух образцов в виде четырех чисел, соответствующих двум уровням приложенной нагрузки и числам циклов до разрушения образцов полученных при этих уровнях напряжения. Уровни напряжений задаются пользователем с помощью системы управления 12 вибратором 2. Информация о разрушении образца в форме числа циклов нагружения берется с формирователя импульсов 7 по сигналу с исполнительных органов 6 об аварийном отключении системы. Блок ввода-вывода данных 13 информации передает данные по шине адреса и шине данных в блок центрального процессора 15 согласно тактам синхрогенератора 14. Селектор адресов 16 выбирает строку значений, хранящуюся в постоянном запоминающем устройстве 18 и передает ее в блок центрального процессора 15 для сравнения с данными, взятыми из оперативного запоминающего устройства 17, которые были введены в него с помощью блока ввода-вывода данных 13.
Пороговый элемент 5 вырабатывает сигнал управления при недопустимых отклонениях скорости вращения трехфазного тахогенератора 1, замеренной индикатором скорости вращения 3, от заданной и передает их на исполнительные органы 6 для аварийного автоматического отключения вибратора 2, сигнализации и переключения режима его работы с помощью системы управления вибратором 12.
Реализация элементов, входящих в состав системы.
В качестве индикатора скорости 3 использован микроамперметр, снабженный переключателем диапазонов измерений. Формирователь импульсов 7 выполнен в виде несимметричного триггера с эмиттерной связью на транзисторах. Делитель частоты 8 представляет собой четырехразрядный триггерный счетчик с обратной связью с третьего триггера на первый и второй, причем каждый из разрядов счетчика - статический триггер на транзисторах с автоматическим смещением. Элементом обратной связи служит усилитель на транзисторе. Устройство 9 для установки исходного значения частоты собрано на транзисторе и конденсаторе.
Пороговый элемент 5 собран на транзисторе, в качестве органа регулировки уровня срабатывания применен переменный резистор.
Блок ввода-вывода данных 13 может быть реализован на основе микроконтроллера PIC16F84A. Синхрогенератор 14 может быть реализован на основе микросхемы КР580ГФ24. Блок центрального процессора 15 может быть реализован на основе
микросхем КР580ВМ80А, КР580ИР82, КР580ИК38. Селектор адресов 16 может быть реализован на основе микросхемы К155ИД3, оперативное запоминающее устройство 17 может быть реализовано на основе микросхемы КР541РУ2, постоянное запоминающее устройство 18 может быть реализовано на основе микросхемы 27С512.
В качестве трехфазного тахогенератора может быть использован тахогенератор, например, марки ТМГ-30П; вибратора - например, марки ИВ-102; формирователя импульсов - например, марки РП 21 М-003; счетно-импульсного программатора - например, PIC 16×84; системы управления вибратором, например, марки VE-416.
Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет сокращать время, необходимое для построения кривой усталости за счет формирования и выдачи пользователю очередного (рекомендуемого) значения напряжения на испытываемом образце с учетом результатов прогнозирования и полученных ранее результатов испытаний на усталость. Предлагаемое устройство позволяет проводить выборку больших объемов данных за счет использования малоразрядного микропроцессора и повысить точность расчета за счет использования постоянного запоминающего устройства. Переход от расчета очередного значения напряжения внутри системы формирования очередного уровня напряжений к внешнему счету повышает универсальность системы, независимость ее от используемого метода прогнозирования.