CS215982B1

CS215982B1 - Device for contactless switching of measured electrical signals and rotors of rotary machines

Info

Publication number: CS215982B1
Application number: CS632979A
Authority: CS
Inventors: Jan Skrivanek; Jiri Vanik; Jiri Zaruba
Original assignee: Jan Skrivanek; Jiri Vanik; Jiri Zaruba
Priority date: 1979-09-20
Filing date: 1979-09-20
Publication date: 1982-10-29

Abstract

Zařízení pro bezkontaktní přepínání měřených elektrických signálů z rotorů rotačních strojů,zejména turbokompresorů. Zařízení řeší bezkontaktní přepínání,při kteránjsou přenosové elementy postupně využívány pro přenos několika signálů. Podstatou řešení je, že spínací prvky spolu s příslušejícími pomocnými prvky jsou uloženy přímo na rotující části stroje a přitom každý spínací prvek je propojen jednak s jemu příslušejícím měřeným čidlem a jednak s párem signálových,přípádně napájecích přenosových elementů, které jsou společné vždy všem spínacím prvkům téže sekce. Všechny spínací prvky, příslušející jednomu měřenému čidlu jsou připojeny k jednomu ovládajícímu elementu např.ovládacímu kartáčku.Device for contactless switching of measured electrical signals from rotors of rotating machines, especially turbocompressors. The device solves contactless switching, in which the transmission elements are successively used for the transmission of several signals. The essence of the solution is that the switching elements together with the corresponding auxiliary elements are placed directly on the rotating part of the machine, and each switching element is connected both to its corresponding measured sensor and to a pair of signal, or power transmission elements, which are always common to all switching elements of the same section. All switching elements belonging to one measured sensor are connected to one control element, e.g. a control brush.

Description

Vynález se týká zařízení pro bezkontaktní přepínání měřených elektrických signálů a rotorů rotačních strojů. Zařízení obsahuje přepínací elementy, např.diody, unipolární a biopolární tranzistory, optočleny, integrované obvody, sestavené do jedné, či několika sekcí.The invention relates to a device for contactless switching of measured electrical signals and rotors of rotary machines. The device contains switching elements, eg diodes, unipolar and biopolar transistors, optocouplers, integrated circuits, assembled into one or several sections.

Elektrické signály se z rotujících částí převádějí na stranu statoru buá kontaktními sběrači, nebo bezkontaktně vysílači za rotace. Počet přenášených signálů je závislý na počtu kontaktů sběračů, případně kanálů vysílačů. V případech, kdy elektrické signály jsou na statorové straně zpracovány postupně a je nutné zvýšit jejich počet,zařazuje se ná rotu jící část před převodové elementy mechanický přepínač. Jeho nevýhodou je však obtížné a pomalé elektrické ovládání, které nevyhovuje systému pro sběr dat.Electrical signals from the rotating parts are transferred to the stator side either by contact collectors or by contactless transmitters during rotation. The number of transmitted signals depends on the number of contacts of the collectors or transmitter channels. In cases where the electrical signals on the stator side are processed sequentially and it is necessary to increase their number, the rotating part is placed in front of the transmission elements by a mechanical switch. Its disadvantage, however, is the difficult and slow electrical control that does not suit the data acquisition system.

Uvedené nedostatky jsou odstraněny zařízením pro bezkontaktní přepínání měřených elektrických signálů z rotorů rotačních strojů podle vynálezu. Podstatou zařízení je, že spínací prvky jsou uloženy spolu s příslušejícími pomocnými prvky přímo na měřené rotující Části stroje. Každý spínací prvek je propojen s jemu příslušným měřeným čidlem a s pérem signálových nebo napájecích přenosových elementů, které jsou společné vždy všem spínacím prvkům téže sekce. Všechny spínací prvky, příslušející jednomu měřenému Čidlu jsou připojeny k jednomu ovládacímu elementu.These drawbacks are overcome by a device for contactless switching of measured electrical signals from rotors of rotating machines according to the invention. The essence of the device is that the switching elements are, together with the associated auxiliary elements, mounted directly on the measured rotating parts of the machine. Each switching element is connected to its respective measured sensor and to the spring of the signal or power transmission elements, which are always common to all switching elements of the same section. All switching elements pertaining to a single sensor to be measured are connected to one control element.

Výhodou řešení podle vynálezu je, že přenosové elementy jsou postupně využívány pro přenos několika signálů. Dosáhne se tak několikanásobného zvětšení jejich kapacity. U přepínače mostů, představujícího jedno z konkrétních provedení zařízení podle vynálezu, je možno např. při použití n sekcí měřit současně n mostů. Při použití m ovládacích kartáčků lze na sběrače připojit celkem η x m mostů a je k tomu třeba 4n v m kartáčků. Při měření stejného počtu mostů bez přepínače podle vynálezu je zapotřebí použít minimálně 3 χ η x m kartáčků sběračů. U přepínače termočlánků, což je další konkrétní využití řešení podle vynálezu je bez přepínače nutné použít 34 kartáčků, avšak β přepínačem pouze 11 kartáčků sběračů. Proti mechanickému přepínači se zvýší spolehlivost a lze ho ovládat přímo systémem pro sběr dat. Použitím vhodných přepínacích prvků lze zhotovit rotující přepínač, pracující spolehlivě i při přetížení 2000 g.An advantage of the solution according to the invention is that the transmission elements are gradually used to transmit several signals. This increases their capacity several times. For a bridge switch representing one particular embodiment of the device according to the invention, for example, when using n sections, n bridges can be measured simultaneously. When using m control brushes, a total of η x m bridges can be connected to the pantograph and 4n in m brushes are required. When measuring the same number of bridges without a switch according to the invention, it is necessary to use at least 3 χ η x m pantograph brushes. For the thermocouple switch, another particular application of the invention, 34 brushes are required without the switch, but only 11 pantograph brushes are required by the β switch. Reliability is increased against a mechanical switch and can be controlled directly by the data acquisition system. By using suitable switching elements, a rotating switch can be produced, operating reliably even at an overload of 2000 g.

Na připojených výkresech jsou znázorněny schematicky dva příklady provedení zařízení pro bezkontaktní přepínání měřených signálů podle vynálezu. Obr. k znázorňuje schematicky přepínač mostů s bipolárními tranzistory PNP a unipolárními tranzistory s kanálem P pro měření několika mostů současně a jejich přepínání. Jsou znázorněny dvě stejné sekce s možností jejich n násobného zvětšení. Přepínač mostů v příkladu provedení podle obr.1 je využit při měření mechanického namáhání lopatek turbokompresoru. Na obr. 2 je znázorněn schematicky přepínač termočlánků s unipolárními tranzistory s kanálem P.Two exemplary embodiments of a device for contactless switching of measured signals according to the invention are shown schematically in the accompanying drawings. Giant. k shows schematically a bridge switch with bipolar PNP transistors and unipolar P channel transistors for measuring several bridges simultaneously and switching them. Two identical sections are shown with the possibility of their n multiplication. The bridge switch in the embodiment of FIG. 1 is used to measure the mechanical stress of the turbocompressor blades. Fig. 2 shows schematically a thermocouple switch with unipolar P-channel transistors.

Přepínač mostů je tvořen válcovým pláštěm, uvnitř kterého je isolační hmotou zalita elektronická část přepínače, vytvořená na tištěných spojích. Válcově tvarovaný přepínač mostů je vkládán do vývrtu v hřídeli rotačního stroje-turbokompresoru. Na jeho vývody jsou pak připojeny měřené mosty £, rozmístěné na sledovaných místech lopatek turbokompresoru. Propojení elektronické části přepínače mostů s měřenými mosty £ je znázorněno na obr.1. Vlastní elektronická část přepínače mostů se skládá z napájecí části, signální části a ovládací části. Napájecí část v každé sekci 15 je tvořena napájecími kartáčky 1 sběračů 2, spojenými s bipolárními tranzistory £, které jsou propojeny s napájecí částí mostů £. Do bází bipolámích tranzistorů £ jsou připojeny omezující odpory £. Signální část mostů £ v každé sekci 15 je spojena s unipolárními tranzistory 6, chráněnými Zenerovou diodou £ a přee ně se signálovými kartáčky 8. Báze unipolárních tranzistorů 6 jsou odděleny oddělovacími odpory £. V ovládací části jeou zařazeny ovládací kartáčky 10, uložené na sběrači 2. Jsou propojeny s odpovídajícími omezujícími odpory £ a a odpovídajícími oddělovacími odpory £, které příslušejí k napájecím a signálovým částem právě měřených mostů £,The bridge switch is formed by a cylindrical shell inside which the electronic part of the switch formed on the printed circuit boards is embedded in the insulating material. The cylindrical bridge switch is inserted into the bore in the shaft of the rotary machine-turbo compressor. At its outlets are then measured bridges 6, located at the monitored points of the turbocompressor blades. The connection of the electronic part of the bridge switch with the measured bridges 6 is shown in Fig. 1. The actual electronic part of the bridge switch consists of a power supply part, a signal part and a control part. The power portion in each section 15 is formed by the power brushes 1 of the header 2 connected to the bipolar transistors 6, which are connected to the power portion of the bridges. Limiting resistors 6 are connected to the bases of the bipolar transistors. The signal portion of the bridges 6 in each section 15 is connected to the unipolar transistors 6 protected by the Zener diode 6 and in particular to the signal brushes 8. The bases of the unipolar transistors 6 are separated by separating resistors 6. In the control section, the control brushes 10 mounted on the collector 2 are connected. They are connected to the corresponding limiting resistors 6 and the corresponding isolating resistors 6, which belong to the power and signal portions of the bridges currently being measured.

Přepínač 16ti termočlánků, jehož elektronická část je znázorněna schematicky na obr. 2 je použit pro měření teplot na sledovaných místech rotoru turbokompresoru Je tvořen opět stejným válcovým pláštěm, v němž je umístěna elektronické 'část, zalitá izolační hmotou. Elektronická část se v tomto příkladu provedení přepínače skládá pouze ze signální a ovládací části. Signální část je tvořena dvojicemi unipolárních tranzistorů 6, které jsouThe thermocouple switch 16, the electronic part of which is shown schematically in FIG. 2, is used to measure temperatures at the monitored points of the turbocharger rotor. Again, it consists of the same cylindrical housing in which the electronic part is embedded in the insulating material. In this embodiment of the switch, the electronic part consists only of a signal and a control part. The signal portion is formed by pairs of unipolar transistors 6 which are

-2chráněny Zenerovými diodami 2 a ovládány přes oddělovací odpory 2* ^Každá tato dvojice je propojena jednak β přísluěejíéím termočlánkem 11. přičemž všechny dvojice unipolárních tranzistorů 6 jsou připojeny pouze na jednu dvojici signálových kartáčků 8. Ovládací část je tvořena dekodérem 12, který je propojen s ovládacími kartáčky 10. Na referenční kartáčky 14 je připojen termistor 13 pro měření teploty studeného spoje měřených termočlánků 11.-2chráněny Zener diodes 2 and controlled via isolating resistors * 2 ^each and the pair is connected one thermocouple 11th β přísluěejíéím wherein each pair of unipolar transistors 6 are connected to only one pair of signal brushes 8. The actuating part is formed by a decoder 12 which is connected A thermistor 13 is connected to the reference brushes 14 for measuring the cold junction temperature of the thermocouples to be measured.

Přepínač mostů dle obr. 1 pracuje tak, že při měření určitého mostu 4 je přivedeno k příslušejícímu ovládacímu kartáčku 10 a k emitorů příslušejícího bipolárního tranzistoru 2 přes napájecí kartáčky 1 ovládací napětí, volené s ohledem na typ tranzistoru 3, 6. s polaritou plus na emitorů tranzistoru £, £. Příslušející tranzistory 6 jsou tTm otevřeny. Měřený most £ je napájen ze zdroje konstantního proudu přes napájecí kartáčky 1 a signál, úměrný namáhání na lopatkách turbokompresoru je snímán přes signální kartáčky 8. Přes ostatní ovládací kartáčky 10 jsou tranzistory 3, £ spojené s právě měřenými mosty £ uzavřeny. Přepínač termočlánků dle obr. 2 pracuje tak, že při měření určitého termočlánku 11 je přivedeno z dekodéru 12 příslušející dvojici unipolárních tranzistorů 6 ovládací napětí o velikosti a polaritě takové, při níž jsou unipolární tranzistory 6 sepnuty.The bridge switch according to FIG. 1 operates so that, when measuring a particular bridge 4, a control voltage selected with respect to the type of transistor 3, 6 with polarity plus to the emitters is applied to the respective control brush 10 and to the emitters of the associated bipolar transistor 2 via the power brushes. transistor £, £. The corresponding transistors 6 are open. The measured bridge 8 is fed from a constant current source through the power brushes 1 and the signal, proportional to the stress on the turbocompressor blades, is sensed through the signal brushes 8. Through the other control brushes 10, the transistors 3, 6 connected to the bridges just being measured are closed. The thermocouple switch of FIG. 2 operates so that when measuring a certain thermocouple 11, a control voltage of magnitude and polarity such that the unipolar transistors 6 are energized is supplied from a decoder 12 belonging to a pair of unipolar transistors 6.

Termonapětí na termočlánku 11 se měří na signálových kartáčcích 8. Ostatní unipolární tranzistory 6 jsou přes dekodér 12 uzavřeny. Dekodér 12 dvojkového kódu na jedna z šestnácti dekóduje a řídl, které z dvojic tranzistorů 6 má být sepnuté a který termočlánek 11 je přes signálové kartáčky měřen. Termistor 12 snímá teplotu studených spojů termočlánkůThe thermo-voltage on the thermocouple 11 is measured on the signal brushes 8. The other unipolar transistors 6 are closed via the decoder 12. The binary code decoder 12 decodes and controlled which of the pairs of transistors 6 to be closed and which thermocouple 11 is measured via signal brushes to one of sixteen. Thermistor 12 senses the temperature of the thermocouple cold junction

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Apparatus for contactless switching of measured electrical signals from rotors of rotary rotary machines comprising diodes, unipolar and dipolar transistors, optocouplers and integrated circuits assembled in at least one section, characterized in that the switching elements, for example bipolar transistors (3) and unipolar transistors (6) together with their associated auxiliary elements, for example limiting resistors (5), decoders (12) are mounted directly on the measured rotating part of the machine, while each switching element is connected to its respective measured sensor, for example bridge (4) or thermocouple (11) and or power transmission elements, for example with a pair of signal brushes (8), or a pair of power brushes (1), which are always common to all switching elements of the same section (15), all switching elements belonging to one measured sensor, e.g. (4) or thermocouple (11) are connected to one actuating element, for example an actuating brush (10).