PL203389B1 - Układ sterowania urządzeniem do badań zmęczeniowych w płaskim stanie naprężenia niesynchronicznie zmiennego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ sterowania urządzeniem do badań zmęczeniowych w płaskim stanie naprężenia niesynchronicznie zmiennego, szczególnie do badań materiałów konstrukcyjnych o różnej trwałości.

Znany jest układ sterowania urządzeniem do badań zmęczeniowych w płaskim stanie naprężenia niesynchronicznie zmiennego, w którym każdy z dwóch falowników połączony jest z jednym silnikiem napędzającym odpowiednio dźwignię skręcania i dźwignię zginania, a fotokomórki z licznikami cykli pracy silników o stałym współczynniku skalującym. Na wejściu każdego z falowników podłączony jest bezpiecznik topikowy. Po załączeniu włącznika głównego napięcie sieciowe podawane jest do zasilacza zasilającego przekaźnik główny, a stąd do falownika. Napięciem z zasilacza zasilane są również liczniki cykli pracy każdego silnika oraz fotokomórki. Z fotokomórki impulsy napięciowe podawane są do licznika cykli pracy silnika. Prędkość obrotowa obu silników szacowana jest przez falowniki na podstawie wysyłanego sygnału prądowego do każdego z silników i regulowana przy pomocy potencjometrów. Czujniki tensometryczne określają położenie dźwigni odpowiednio: skręcającej i zginającej badaną próbkę. Napięciowy sygnał wyjściowy z czujników tensometrycznych podawany jest poprzez wzmacniacz do oscyloskopu, gdzie jest obserwowany, odczytywany i analizowany.

W znanym układzie sterowania urządzeniem do badań zmęczeniowych używanie dwóch falowników powoduje nie tylko wprowadzenie do sieci oświetleniowej znacznych zakłóceń, ale także znaczny pobór energii elektrycznej i związane z tym duże koszty. Wykorzystywanie nie programowalnych liczników cykli pracy silników i układów dzielnikowych impulsów ma niekorzystny wpływ na dokładność wyników pomiarowych, a w konsekwencji na ich analizę, ponieważ liczniki te nie mierzą czasu pracy silników, nie wyłączają ich po osiągnięciu zadanej liczby cykli pracy, a przy tym mierzony jest tylko co setny cykl. Sygnały pomiarowe położenia obu dźwigni przekazywane przez czujniki tensometryczne wymagają nie tylko wzmocnienia, ale i odfiltrowania zakłóceń. Zabezpieczenie nadprądowe w postaci bezpieczników topikowych wymusza ich wymianę w przypadku występowania przeciążenia.

Istota układu sterowania według wynalazku polega na tym, że wejście regulatora prędkości obrotowej silnika połączone jest z dławikiem, a obrotościomierz połączony jest z fotokomórką. Obrotościomierz i fotokomórka zasilane są z wewnętrznego źródła napięcia stałego programowalnego licznika o konfigurowalnej wartości współczynnika skalującego. Korzystnie jest, gdy jako czujniki położenia dźwigni odpowiednio skręcającej i zginającej stosowane są czujniki indukcyjne. Korzystnie jest również, gdy jako zabezpieczenie nadprądowe stosowany jest automatyczny wyłącznik nadprądowy.

W układzie według wynalazku wykorzystywany jest jeden silnik i jeden programowalny regulator prędkości obrotowej silnika, dzięki czemu zmniejsza się znacznie ilość pobieranej energii elektrycznej w porównaniu do znanych układów. Dławik chroni regulator prędkości obrotowej przed skutkami przepięć w sieci zasilającej oraz zmniejsza zawartość wyższych harmonicznych w prądzie wytwarzanym przez ten regulator, eliminując tym samym zakłócenia w sieci oświetleniowej. Programowalny licznik cykli pracy silnika pozwala mierzyć czas pracy silnika i wyłączać go po osiągnięciu zadanej liczby cykli pracy, a nadto rejestrowany jest każdy cykl. Występuje możliwość zamiennego pomiaru cykli pracy silnika lub czasu jego pracy bez niekorzystnego wpływu na wyniki badań zmęczeniowych. Czujniki indukcyjne zapewniają uzyskanie sygnałów pomiarowych wychyleń dźwigni odpowiednio skręcającej i zginają cej nie wymagających wzmocnienia i odfiltrowania zakł óceń . Automatyczny wyłącznik nadprądowy nie podlega wymianie w razie przeciążenia lub zwarcia, a po usunięciu usterki włączany jest ponownie.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania objaśniony jest na rysunku przedstawiającym schemat układu sterowania urządzeniem do badań zmęczeniowych w płaskim stanie naprężenia niesynchronicznie zmiennego.

Po umieszczeniu próbki badanego materiału konstrukcyjnego w urządzeniu do badań zmęczeniowych i zaprogramowaniu prędkości obrotowej i kierunku obrotów silnika M napędzającego dźwignie oraz skonfigurowaniu falownika jako regulatora obrotu prędkości RP przy pomocy komputera tak, aby przeprowadzić zaplanowane badania zmęczeniowe próbki, załączany jest przełącznik główny P jednofazowego napięcia sieciowego 230V, 50 Hz, które podawane jest na wejście zasilacza Z24 o stałym napięciu równym 24 V, a stąd poprzez przełączniki odpowiednio: wyłącznik awaryjny WA, wyłączający STOP i włączający START lub styk przekaźnika błędów S__PB i styk pomocniczy S_PP1 przekaźnika pierwszego P1 do cewki tego przekaźnika P1. Po naciśnięciu przycisku włączającego START napięcie sieciowe podawane jest poprzez styki robocze S_RP1 przekaźnika pierwszego P1 i dławik D na wejPL 203 389 B1 ście falownika RP. Napięcie sieciowe podawane jest również na wejście programowalnego licznika cykli L pracy silnika M, a poprzez zasilacz Z5 o stałym napięciu równym 5 V na diodę świecącą w podczerwieni fotokomórki F podłączoną do tego zasilacza. Tachometr jako obrotościomierz OBR i fototranzystor fotokomórki F zasilane są z programowalnego licznika cykli L pracy silnika M mającego osobne źródło napięciowe o wartości 24 V. Impulsy napięciowe z fotokomórki F obrazujące cykle pracy silnika M podawane są na wejścia zliczające tachometru OBR i licznika cykli L. Po naciśnięciu przycisku Mstart zamykany jest styk roboczy S_RP2 przekaźnika drugiego P2 i uruchamiany silnik M, przy czym cewka przekaźnika drugiego P2 zasilana jest stałym napięciem o wartości 24 V z zasilacza Z24. Prędkość obrotowa silnika M zmieniana jest przez komputer połączony z falownikiem RP poprzez standardowe łącze szeregowe. Prędkość obrotowa silnika M ustalana jest w oparciu o częstotliwość rezonansową urządzenia do badań zmęczeniowych materiału tak, by uzyskać największe wychylenie dźwigni, odpowiednio skręcającej i zginającej. Stała prędkość obrotowa silnika M dla konkretnego badania odczytywana jest na bieżąco z tachometru OBR. Ilość cykli pracy silnika M zliczana jest przez programowalny licznik cykli L przy pomocy fotokomórki F, aż do pęknięcia badanej próbki, a wówczas następuje wyłączenie silnika M poprzez wyłączniki krańcowe, odpowiednio pierwszy KR1 i/lub drugi KR2. W przypadku wystąpienia zwarcia lub przegrzania silnika M następuje rozłączenie przekaźnika błędów Spb regulatora prędkości RP, po czym wyłączenie tego regulatora RP. Przez styk przekaźnika błędów Spb i styk pomocniczy Sppi przekaźnika pierwszego P1 podtrzymywane jest zasilanie układu sterowania i tak w przypadku przeciążenia falownika RP następuje rozwarcie styku przekaźnika błędów Spb i styku pomocniczego S_PP1, a potem styków roboczych S_RP1 przekaźnika pierwszego P1 i w konsekwencji wyłączenie układu. Czujniki indukcyjne Ci_nd zasilane napięciem stałym o wartości 24 V z zasilacza Z24 umieszczone są w odległości 10 mm nad każdą z dźwigni, a ich napięciowe sygnały wyjściowe obrazujące amplitudy wychyleń obu dźwigni podawane są na wejścia analogowo - cyfrowe, odpowiednio: pierwsze A/C1 i drugie A/C komputera, gdzie wyznaczany jest kąt przesunięcia fazowego między sygnałami obrazującymi skręcanie i zginanie badanej próbki. Stykiem licznika Sl wyłączany jest silnik M po zaprogramowaniu ilości jego cykli pracy. Wyłącznikiem awaryjnym WA wyłączany jest układ sterowania w przypadku niebezpieczeństwa grożącego obsłudze. Silnik M może być wyłączany w dowolnym czasie przyciskiem wyłączającym Mstop

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ sterowania urządzeniem do badań zmęczeniowych w płaskim stanie naprężenia niesynchronicznie zmiennego, w którym programowalny regulator prędkości obrotowej silnika połączony jest z silnikiem, a fotokomórka z licznikiem cykli pracy silnika, przy czym wejście regulatora prędkości obrotowej silnika połączone jest z zabezpieczeniem nadprądowym i zasilaczem zasilającym przekaźnik i czujniki położenia dźwigni, znamienny tym, że wejście regulatora prędkości obrotowej silnika (RP) połączone jest z dławikiem (D), a obrotościomierz (OBR) połączony jest z fotokomórką (F), przy czym obrotościomierz (OBR) i fotokomórka (F) zasilane są z wewnętrznego źródła napięcia stałego programowalnego licznika o konfigurowalnej wartości współczynnika skalującego (L).
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że jako czujniki położenia dźwigni, odpowiednio skręcającej i zginającej stosowane są czujniki indukcyjne (Ci_nd).
3. 3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że jako zabezpieczenie nadprądowe stosowany jest automatyczny wyłącznik nadprądowy (WN).