Пристрій для керування розрядником електроімпульсної установки

Изобретение относится к области автоматики, а именно, к устройствам автоматического управления коммутаторами разрядных цепей электроимпульсных установок. Известно устройство автоматического управлений разрядной цепью электроимпульсной установки [1], содержащее последовательно соединенные датчик напряжения, пороговый элемент, элемент И, формирователь импульсов, усилитель мощности и блок поджига, подключенный к управляющему входу коммутатора (разрядника) разрядной цепи электроимпульсной установки. В устройстве не предусмотрены меры, обеспечивающие его надежную работу в случае отказа коммутатора. Прототипом изобретения является устройство для управления разрядником электроимпульсной установки [2], содержащее датчик напряжения, компаратор напряжения, формирователь импульса, усилитель мощности и блок поджига разрядника, положительный вывод высокого потенциала которого соединен с выводом устройства для подключения управляющего входа разрядника, вывод устройства для подключения входа питания разрядника подключен к входу датчика напряжения, вывод которого соединен со входом компаратора напряжения, выход которого подключен к входу формирователя импульса, вывод усилителя мощности которого подключен к управляющему входу блока поджига разрядника, в устройство введен элемент ИЛИ, блок повторного запуска и задатчик потенциала, первый и второй выводы питания которого подключены, соответственно, к выводам устройства для подключения входа питания и исполнительного выхода разрядника, опорный выход задатчика потенциала соединен с отрицательным выводом высокого потенциала блока поджига разрядника, вход и выход блока повторного запуска подключены, соответственно, к выходу компаратора напряжения и к первому входу элемента ИЛИ, выходы и второй вход которого соединены, соответственно, с входом усилителя мощности и выходом формирователя импульса. Недостатком прототипа является отсутствие контроля действительного напряжения срабатывания и наличие погрешности из-за задержки срабатывания коммутатора, в частности, при отказах разрядника и его повторном запуске, когда напряжение продолжает возрастать, что не обеспечивает достаточной эффективности работы. Задачей изобретения является усовершенствование устройства для управления разрядником путем обеспечения контроля действительного напряжения включения коммутатора (разрядника), что повышает эффективность работы. Поставленная задача решается тем, что в устройство для управления разрядником электроимпульсной установки, содержащее задатчик уровня, компаратор, последовательно соединенные блок питания, делитель напряжения, последовательно соединенные усилитель мощности и блок поджига разрядника, вывод высокого потенциала которого подключен к управляющему выводу разрядника, первый вывод питания которого подключен к первому выводу делителя напряжения, а второй вывод питания - к первому выводу нагрузки и выводу низкого потенциала блока поджига разрядника, второй вывод нагрузки подключен к второму выводу делителя напряжения и к общей шине устройства, согласно изобретению, дополнительно введены блок синхронизации, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй регистры, индикатор напряжения и промежуточный усилитель, выход которого подключен ко входу усилителя мощности, а вход - к выходу компаратора, первый вход которого подключен к выходу первого регистра, а второй вход - к выходу второго регистра, вход записи которого подключен ко входу индикатора напряжения, к информационному вы ходу аналого-цифрового преобразователя и ко входу записи первого регистра, стробирующий вход которого подключен к первому вы ходу блока синхронизации, вход которого подключен к выходу готовности аналогоцифрового преобразователя, а второй, третий и четвертый выходы, соответственно, - к стробирующему входу второго регистра, к управляющему входу коммутатора и ко входу запуска аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого подключен к выходу коммутатора, первый и второй информационные входы которого подключены, соответственно, к выходу делителя напряжения и к выходу задатчика уровня. Пример выполнения устройства иллюстрируе тся прилагаемыми чертежами, где на: - фиг. 1 представлена электрическая схема устройства; - фиг. 2 - схема задатчика уровня; - фиг. 3 - схема блока синхронизации. Устройство для управления разрядником электроимпульсной установки и содержит источник 1 постоянного напряжения, подключенный к сети ~ 220 В, емкостной накопитель 2, соединенный разрядным контуром 3 через управляемый разрядник 4 с нагрузкой 5, параллельно накопителю подключен делитель 6 напряжения. На фиг. 1 также показаны блок 7 синхронизации, первый регистр 8, индикатор 9 напряжения и последовательно соединенные задатчик уровня 10, коммутатор 11, АЦП 12, второй регистр 13, компаратор 14. представляющий собой арифметико-логическое устройство АЛУ, промежуточный усилитель 15, усилитель 16 мощности и блок 17 поджига разрядника, причем второй вход коммутатора 11 подключен к выходу делителя 6, выход первого регистра 8 подключен ко второму входу компаратора 14, первый, второй, третий и четвертый выходы блока 7 синхронизации подключены, соответственно, ко вторым входам первого 8 и второго 13 регистров, третьему входу коммутатора 11 и второму входу АЦП 12, выход которого подключен также к информационным входам первого регистра 8 и индикатора 9 напряжения, а выход готовности АЦП 12 подключен ко входу блока 7 сигхронизации. Промежуточный усилитель 15 может быть выполнен, например, на базе микросхемы К155ЛИ1. Усилитель 16 мощности может быть выполнен, например, на транзисторе КТ815А 18 по схеме эмитерного повторителя. При этом конденсатор 19 используется для исключения постоянной составляющей сигнала. Блок 17 поджига разрядника состоит из последовательно соединенных конденсатора 21, заряжаемого через резистор 22 от источника постоянного напряжения, например, выпрямителя, подключенного к сети ключа 23, например, тиристора, управляющий вход которого является входом блока 17 поджига и повышающего трансформатора 24, вторичная обмотка которого является выходом блока 17. В качестве управляемого разрядника 4 могут использоваться игнитроны, тригатроны и управляемые искровые разрядники, в качестве нагрузки - электровзрывной патрон, водный промежуток и т.д., узлы электроимпульсных установок. АЦП 12 представляет собой последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и регистр: промышленностью выпускаются аналого-цифровые преобразователи АЦП, например, Ф7077/1(2), имеющие на выходе регистр. Индикатор 9 напряжения представляет собой последовательно соединенные дешифратор, реализованный, например, на микросхемах К155ИД1, и индикатор, реализованный, например, на индикаторах АЛС-324. Первый 8 и второй 13 регистры могут быть реализованы, например, с помощью микросхемы К155ИР13. Компаратор 14 представляет собой арифметико-логическое устройство АЛУ, которое может быть реализовано, например, на микросхемах К155ИПЗ. АЛУ осуществляет сравнение кодов текущего значения напряжения (код текущего значения напряжения хранится в первом регистре) и заданного (код заданного значения напряжения хранится вот втором регистре) и фиксирует момент превышения текущим значением напряжения заданного значения, т.е., в конечном итоге, выполняется операция A ³ B, где А - код текущего значения напряжения, В - код заданного его (напряжения) значения. Для осуществления операции A ³ B на выходы выбора режима S0-S3 микросхемы К155ИП3 подается код "0110", а на вход управления режимом логическая единица "1", для фиксации условия A ³ B, выходы А=В и Сn+4 объединяются по схеме "проволочное И", логическая единица на выходе которой (на выходе компаратора 14) несет информацию о том, что A ³ B (см.Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. - Челябинск: Металлургия. Челябинское отделение, 1988, с. 174-177). Задатчик 10 уровня (фиг. 2) состоит из источника 25 постоянного напряжения и включенного параллельно ему переменного резистора 26, центральный вход которого подключен к первому входу коммутатора 11. Коммутатор 11 представляет собой аналоговый коммутатор, например, на основе микросхемы К284КН1А. Блок 7 синхронизации (фиг. 3) состоит из D - триггера 27, реализованного, например, с помощью КД1155ТМ2, к прямому и инверсному выходам которого подключены первая И 1 28 и вторая И 2 29 схемы И, формирователи 30 импульсов и последовательно соединенных генератора 31 и линии 32 задержки. Генератор 31 импульсов стандартное функциональное устройство (см. например, Справочник по интегральным микросхемам/ Под ред. В.В.Тарабрина. - 2-е изд., перераб. и доп. - С. 635, рис. 5-10). Линия 32 задержки также стандартное функциональное устройство (см. там же стр. 664, рис. 5-130), формирователь импульсов 25 - стандартное функциональное устройство (см. там же стр. 667, рис. 5-130). Блок 7 синхронизации служит для синхронизации работы всех элементов системы автоматического управления. Последовательно соединенные генератор 31 импульсов и линия 32 задержки осуществляют формирование импульса "ПУСК", по приходу которого на второй вход АЦП 12 начинается преобразование аналогового сигнала текущего значения напряжения в цифровой код. Частота следования импульсов генератора 31 определяется его RC цепочками и подбирается таким образом, чтобы цикл преобразования аналогового сигнала к цифровому виду и ввод его в регистр закончился раньше, чем был сформирован следующий импульс на выходе генератора 25. Формирователь 30 импульсов обеспечивает формирование импульса на ввод цифрового кода текущего значения напряжения в регистр 8 (фиг. 1, фиг. 3) по заднему фронту сигнала "Конец". Сигнал "Конец" формируется АЦП 12 в момент окончания преобразования аналогового сигнала текущего значения напряжения в цифровой код. Устройство работает следующим образом. Оператор с помощью задатчика 10 уровня выставляет заданное значение напряжения, обеспечивающее требуемое качество обработки изделий и включает установку. Блок 7 синхронизации обеспечивает синхронную работу узлов устройства. Генератор 31 импульсов сформирует первый импульс, который через линию 32 задержки поступит на второй вход АЦП 12 (сигнал "Пуск"), на первый вход которого поступает аналоговый сигнал текущего значения напряжения с выхода делителя 6. По приходу сигнала "Пуск" АЦП 12 начинает преобразование аналогового сигнала текущего значения напряжения в цифровой код. По окончании преобразователя АЦП 12 формирует сигнал "Конец", поступающий на вход формирователя 30 импульсов блока 7 синхронизации. По заднему фронту сигнала "Конец" формирователь 31 импульсов формирует управляющий сигнал на ввод кода текущего значения напряжения с выхода АЦП 12 в регистр 8. Коды текущего (с вы хода регистра 8) и заданного (с выхода регистра 13) значение напряжения поступают соответственно на первый и второй информационные входы компаратора 14. В соответствии с кодом, заданным на входа х выбора и управления режимом, компаратор 14 осуществляет сравнение кодов текущего и заданного значений напряжения. Если текущее значение напряжения больше или равно заданному, компаратор 14 срабатывает, на его выходе появится логическая единица, поступающая через промежуточный усилитель 15 на вход усилителя 16 мощности, который усилит сигнал до параметров, необходимых для открытия тиристора 23 блока 17 поджига разрядника, тиристор 23 откроется и конденсатор 21 разрядится на первичную обмотку повышающего трансформатора 24. При этом высоковольтный импульс с его вторичной обмотки будет подан на управляющий вход разрядника 4, который включится и замкнет разрядный контур 3 электроимпульсной установки, произойдет разряд накопителя 2 на нагрузку 5, в нагр узке 5 пройдет рабочий импульс тока, который взорвет электровзрывной патрон, или произведет работу по формообразованию металла в электроимпульсной установке. В дальнейшем накопитель 2 будет заряжаться, напряжение на нем будет увеличиваться и цикл обработки повторится. Если текущее значение напряжения не достигнет заданного по приходу последующего (второго) импульса с выхода генератора 31 в регистр 8 заносится код следующего значения текущего значения напряжения и компаратор 14 вновь осуществляет сравнение его с заданным, код которого находится на выходе регистра 13. Если текущее значение больше или равно заданному, то компаратор 14 через промежуточный усилитель мощности 16 и блок поджига 17 формирует сигнал на включение разрядника 4, после чего начинается новый цикл обработки. В противном случае, по приходу следующего, третьего, импульса с выхода генератора 31 в регистр 8 будет занесен код - следующее значение текущего напряжения, компаратор 14 вновь осуществит и х сравнение и т.д., причем этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока текущее значение не превзойдет заданное, на выходе компаратора 14 появится логическая единица, поступающая через промежуточный усилитель 15 на вход усилителя 16 мощности, который, усилив сигнал, включит блок 17 поджига. Блок 17 поджига, в свою очередь, формирует сигнал на включение разрядника. При этом разрядный контур 3 замкнется и произойдет разряд накопителя 2 на нагрузку 5. В дальнейшем накопитель 2 вновь начнет заряжаться и цикл обработки повторится. Представленное устройство обеспечивает визуальный контроль действительного напряжения включения разрядника и надежное включение разрядника в момент превышения текущим значением напряжения заданного, что позволяет повысить эффективность работы системы управления.