Спосіб визначення часових і фазових характеристик роботи електромагнітних виконавчих пристроїв

Реферат: Спосіб визначення часових і фазових характеристик роботи електромагнітних виконавчих пристроїв, за яким оцінюють відповідні часові інтервали між вхідною величиною (напруга, що подається на обмотку магнітопроводу) і вихідною. Додатково реєструють звукові сигнали, які утворює якір електромагніта під час переміщення при включенні й відключенні, підсилюють звукові сигнали, знімають їх осцилограму, оцінюють інтервали часу між виникненням звукових сигналів у моменти початку рушання якоря й звукових сигналів підвищеної гучності, що виникають при зіткненні якоря з верхнім упором під час включення електромагніта та з нижнім упором після його відключення, і визначають ці інтервали як вихідну величину. UA 101453 C2 (12) UA 101453 C2 UA 101453 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до імпульсної техніки й може бути використаний в процесі розробки та експлуатації різних електромагнітних виконавчих пристроїв, а також для оптимізації алгоритмів керування електромагнітними виконавчими пристроями, у тому числі - швидкодіючими. Зокрема, наявність достовірної інформації про часові та фазові характеристики роботи електромагнітних форсунок для рідкого й газоподібного видів палива в системах живлення двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) дозволяє вдосконалити алгоритми їхнього керування й поліпшити показники потужності, економічності та екологічності ДВЗ. На сайті "ШКОЛА ДЛЯ ЭЛЕКТРИКА" (ELECTRICALSCHOOL INFO) у статті Лакоти О.Б. "Основные параметры и характеристики электромагнитных реле" описано відомий спосіб визначення часових і фазових характеристик одного з найпоширеніших електромагнітних виконавчих пристроїв - реле. Цей спосіб за своєю технічною суттю є найбільш близьким до того, що заявляється, тому він обраний як прототип. У процесі функціонування електромагнітного реле у часовому масштабі розрізняють чотири фази стану його виконавчого пристрою - контактів: період (час) спрацьовування, робочий період, період (час) відключення, період (час) спокою. Для цього оцінюють відповідні часові інтервали між вхідною величиною (напруга, що надходить на обмотку магнітопроводу) і вихідною, за яку використовують моменти появи та припинення струму навантаження через контакти реле. Недоліками відомого способу є: - обмежена область застосування, що поширюється тільки на пристрої типу реле або контактори, оскільки вмонтувати додаткові контакти у численні різні електромагнітні пристрої (наприклад, пневматичні та гідравлічні клапани, паливні форсунки, різні фіксатори та засувки) досить важко, а частіше - взагалі неможливо; - низька вірогідність, оскільки у всіх тих випадках, коли контакти не є виконавчим пристроєм, а їх все-таки вдається використовувати як додаткові елементи для оцінки часових і фазових характеристик переміщення якоря електромагніта, явище "провалу контактів" і додаткове збільшення рухливої маси спотворює реальні величини, і помилка, у випадках підвищеної швидкодії, може бути порівняна із шуканою величиною; - обмежений максимальною швидкодією контактної системи та додатковим збільшенням рухливої маси частотний діапазон. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення відомого способу за рахунок зміни критеріїв оцінки і як результат, що досягається при його реалізації, наступні переваги: - область застосування істотно розширена; - висока вірогідність характеристик; - розширений частотний діапазон. Поставлена задача вирішується тим, що відомий спосіб визначення часових і фазових характеристик роботи електромагнітних виконавчих пристроїв, за яким оцінюють відповідні часові інтервали між вхідною величиною (напруга, що надходить на обмотку магнітопроводу) і вихідною, згідно з заявленим винаходом, додатково уловлюють звукові сигнали, що утворюються якорем електромагніта під час його переміщення при включенні та відключенні, підсилюють ці сигнали, знімають їх осцилограму, оцінюють інтервали часу між виникненням звукових сигналів у момент рушання якоря та звуковими сигналами, що виникають у моменти зіткнення якоря з верхнім упором під час включення електромагніта та з нижнім упором після його відключення, і використовують ці інтервали як вихідну величину. Пропонований спосіб може бути реалізований, наприклад, таким чином. До обмотки електромагніта виконавчого пристрою (наприклад, електромагнітної паливної форсунки) приєднують перший щуп двопроменевого осцилографа, за допомогою якого фіксують моменти початку й закінчення, а також тривалість вхідної величини - сигналу прямокутної форми напруги керування форсункою. До скоби магнітної системи форсунки прикріплюють мініатюрний мікрофон, сигнали якого підсилюють і подають на другий щуп осцилографа як вихідну величину. На фігурі наведені епюри, що пояснюють принцип реалізації пропонованого способу. У процесі роботи форсунки за допомогою осцилограм можна чітко виділити наступні фази та періоди вихідної величини щодо вхідної: - період (Т1) спокою (обидва сигнали відсутні), коли обмотка електромагніта відключена і його якір нерухомий; - період (Т2) від початку вхідного сигналу до рушання якоря після того, як електромагнітне зусилля переборює сили зворотної пружини й тертя (коли на другому промені з'являються характерні звукові коливання, що утворює якір при терті в процесі руху); 1 UA 101453 C2 5 10 15 20 25 30 35 - період (Т3) ходу якоря від моменту рушання до верхнього упору (у момент зіткнення з верхнім упором на другому промені спостерігається різке збільшення амплітуди коливань із наступним загасанням); - робочий період (Т4) відкритого стану форсунки від моменту зіткнення з верхнім упором (після деякого загасання спостерігаються коливання середньої величини) до моменту зіткнення з нижнім упором (з'являється серія загасаючих коливань підвищеної величини), що відбувається із запізнюванням після відключення вхідного сигналу. За цими осцилограмами можна легко визначити: - реальний час відкритого стану форсунки; - зсув фази відкритого стану у бік запізнювання від вхідного сигналу; - ефективність використання форсованого включення; - вплив тиску палива, маси якоря й зусилля зворотної пружини на фазу та робочий період; а також інші специфічні робочі характеристики форсунки. Технічний результат: - розширення області застосування досягається за рахунок поширення способу на всі без винятку електромагнітні виконавчі пристрої, у тому числі й на ті, де доступ до якоря електромагніта неможливий; - висока вірогідність характеристик досягається за рахунок відсутності помилок через провал контактів і збільшення рухливої маси; - розширення частотного діапазону за рахунок того, що його верхня межа обмежена тільки максимальними частотами мікрофона й підсилювача. Описаний як приклад реалізації способу пристрій є технічно завершеним, виконаним на відомій елементній базі та може бути виготовлений промисловим способом. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб визначення часових і фазових характеристик роботи електромагнітних виконавчих пристроїв, за яким оцінюють відповідні часові інтервали між вхідною величиною (напруга, що подається на обмотку магнітопроводу) і вихідною, який відрізняється тим, що додатково реєструють звукові сигнали, які утворює якір електромагніта під час переміщення при включенні й відключенні, підсилюють звукові сигнали, знімають їх осцилограму, оцінюють інтервали часу між виникненням звукових сигналів у моменти початку рушання якоря й звукових сигналів підвищеної гучності, що виникають при зіткненні якоря з верхнім упором під час включення електромагніта та з нижнім упором після його відключення, і визначають ці інтервали як вихідну величину. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2