RU2767959C1

RU2767959C1 - Method of controlling defectiveness of insulation of winding wires

Info

Publication number: RU2767959C1
Application number: RU2021106366A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Васильевич Смирнов
Priority date: 2021-03-12
Filing date: 2021-03-12
Publication date: 2022-03-22

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: invention relates to instrumentation, in particular to methods of controlling defectiveness of insulation of winding wires. Technical result is achieved by the fact that when the input defective section of insulation passes through the defect sensor, the value of the pulse voltage drop across the resistor U_1i= I₀R_p and at the output of the stabilized current source (from value U₀ to value U_2i = I₀(R_p + R₁), where R₁ is the resistance of the part of the winding wire enclosed between the connection point of the current stabilizer and the core wire at the point of the input defective section), formed defect pulses are supplied to the input of the total number of defects counter and to the counter of the total length of defects; when a defective section is formed in the insulation by elements of the winding machine, the voltage at the output of the current stabilizer changes in pulses during time t_2i of defective section passage through machine elements to value U_3i, amplitude U_3i is recorded and compared with voltage U_1i.

EFFECT: selective control of insulation defects applied on wire during production and during manufacture of windings.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, и может быть использовано, например, при контроле дефектности изоляции обмоточных проводов. The invention relates to instrumentation and can be used, for example, in monitoring the defective insulation of winding wires.

Известен способ контроля дефектности изоляции проводов, описанный в [1]. В соответствии с этим способом целостность изоляции выражается числом точечных повреждений на проводе определенной длины, зафиксированных с помощью электрического испытательного устройства.A known method for controlling the defectiveness of wire insulation, described in [1]. In accordance with this method, the insulation integrity is expressed by the number of point faults on a wire of a certain length, recorded using an electrical test device.

Образец провода длиной (30 ± 1) м протягивают со скоростью (275 ± 25) мм/с между двумя фетровыми пластинами, погруженными в электролитический раствор сернокислого натрия Na₂SO₄в воде (концентрация 30 г/л). При этом между жилой провода и раствором, соединенными в электрическую цепь, прикладывают испытательное напряжение постоянного тока (50 ± 3) В при разомкнутой цепи. Усилие, прикладываемое к проводу, должно быть не более 0,03 Н. Точечные повреждения фиксируют соответствующим реле со счетчиком. Счетчик должен срабатывать при сопротивлении изоляции провода менее 10 кОм в течение не менее 0,04 с. Счетчик не должен срабатывать при сопротивлении 15 кОм и более. Цепь для определения повреждений должна работать со скоростью срабатывания (5 ± 1) мс, обеспечивая регистрацию с частотой (500 ± 25) повреждений в минуту при протягивании провода без изоляции. Контроль по указанному способу осуществляют на отрезках провода длиной 30 м, отрезанных от конца провода катушек, выбранных выборочно из партии однотипных катушек. Проводят одно испытание. Фиксируют число точечных повреждений на длине провода 30 м. Если количество точечных повреждений превышает некоторую допустимую для данного типа провода величину, то партию катушек, из которых выбраны испытательные отрезки проводов, отбраковывают.A wire sample with a length of (30 ± 1) m is pulled at a speed of (275 ± 25) mm/s between two felt plates immersed in an electrolytic solution of sodium sulfate Na ₂ SO ₄ in water (concentration 30 g/l). In this case, a DC test voltage (50 ± 3) V is applied between the residential wire and the solution connected in an electrical circuit with an open circuit. The force applied to the wire should be no more than 0.03 N. Spot damage is fixed by the corresponding relay with a counter. The meter must operate when the wire insulation resistance is less than 10 kOhm for at least 0.04 s. The counter should not operate with a resistance of 15 kOhm or more. The fault detection circuit should operate at a response rate of (5 ± 1) ms, recording at a rate of (500 ± 25) faults per minute when the wire is pulled through without insulation. Control according to the specified method is carried out on pieces of wire 30 m long, cut off from the end of the wire coils, selected selectively from a batch of the same type of coils. Conduct one test. The number of point damages is fixed on a wire length of 30 m. If the number of point damages exceeds a certain value allowed for a given type of wire, then the batch of coils from which the test pieces of wires are selected is rejected.

Недостаток указанного способа заключается в том, что его применяют выборочно, для отрезка проводов, отрезанных от произвольно выбранных из партии катушек провода. Это приводит к тому, что основная часть провода в каждой контролируемой катушке остается не проконтролированной, не проконтролированными оказываются и остальные катушки партии, которые не попали под выборочный контроль, что снижает достоверность контроля. Кроме того, для реализации способа необходимо, чтобы контролируемый отрезок провода протягивался под датчиком точечных повреждений с постоянной относительно низкой (275 ± 25) мм/с скоростью провода. Это снижает точность и производительность контроля. Выбранный датчик точечных повреждений обладает низкой чувствительностью, поэтому указанный способ применяют только для проводов жилой номинальным диаметром до 0,050 мм включительно, имеющих тонкую толщину эмальизоляции. Между тем, как показывает практика, дефекты имеются и на проводах с большим диаметром, где указанный способ не применим. Это ограничивает сферу применения способа. Кроме того, способ является весьма затратным, так как уходят в отходы не только 30 метровые отрезки провода, но и все отбракованные катушки партии, которые не вписываются в диапазон допустимых значений количества точечных повреждений в эмальизоляции проводов. The disadvantage of this method lies in the fact that it is used selectively, for cutting wires cut off from wire coils randomly selected from a batch. This leads to the fact that the main part of the wire in each controlled coil remains uncontrolled, and the remaining coils of the batch that did not fall under selective control turn out to be uncontrolled, which reduces the reliability of the control. In addition, to implement the method, it is necessary that the controlled piece of wire is pulled under the point fault sensor at a constant relatively low (275 ± 25) mm/s wire speed. This reduces the accuracy and performance of the control. The selected point damage sensor has a low sensitivity, therefore, this method is used only for residential wires with a nominal diameter of up to 0.050 mm inclusive, having a thin enamel insulation thickness. Meanwhile, as practice shows, there are defects on wires with a large diameter, where this method is not applicable. This limits the scope of the method. In addition, the method is very costly, since not only 30-meter pieces of wire are wasted, but also all the rejected coils of the batch that do not fit into the range of allowable values for the number of pinpoint damage in the wire enamel insulation.

Известен способ контроля дефектности изоляции проводов, по которому провод протягивают через датчик-электрод, на который относительно жилы провода подается высокое напряжение [2]. В момент прохождения дефекта в эмалевой изоляции через датчик-электрод зажигается коронный разряд и с него путем интегрирования импульсов разряда с постоянной времени интегрирования формируется импульс дефекта, который регистрируется в счетчике. Качество изоляции оценивают по количеству зарегистрированных импульсов в счетчике, считая, что их количество равно количеству дефектных участков изоляции провода. A known method for monitoring the defectiveness of wire insulation, through which the wire is pulled through the sensor-electrode, to which a high voltage is applied relative to the wire strand [2]. At the moment of the passage of a defect in the enamel insulation, a corona discharge is ignited through the sensor-electrode, and from it, by integrating the discharge pulses with the integration time constant, a defect pulse is formed, which is recorded in the counter. The quality of the insulation is evaluated by the number of registered pulses in the meter, assuming that their number is equal to the number of defective sections of the wire insulation.

Недостатком этого способа является низкая точность контроля дефектности, обусловленная особенностями коронного разряда в датчике-электроде. Эти особенности заключаются в том, что ток коронного разряда имеет импульсную форму, и под влиянием различных факторов (поперечные колебания провода, изменение окружающей среды, наличие загрязнения на проводе и т.п.) в моменты подхода дефекта к датчику-электроду и выхода из него разряд может погасать на некоторое время. The disadvantage of this method is the low accuracy of defectiveness control, due to the peculiarities of the corona discharge in the sensor-electrode. These features lie in the fact that the corona discharge current has a pulsed form, and under the influence of various factors (transverse vibrations of the wire, changes in the environment, the presence of contamination on the wire, etc.) at the moments of the approach of the defect to the sensor-electrode and exit from it the discharge may go out for a while.

В упомянутом способе, для нормирования импульса дефекта интегрируются импульсы коронного разряда с постоянной времени интегрирования. Это приводит к тому, что на низких скоростях движения провода при подходе дефекта к датчику – электроду и выходе из него времена погасания коронного разряда могут превысить время интегрирования, в результате чего один дефект может быть зарегистрирован как два, три и более дефектов. In the above method, to normalize the defect pulse, corona discharge pulses are integrated with an integration time constant. This leads to the fact that at low wire speeds, when a defect approaches the sensor-electrode and leaves it, the corona discharge extinction times can exceed the integration time, as a result of which one defect can be registered as two, three or more defects.

На высоких скоростях провода за время интегрирования через датчик-электрод пройдет значительный отрезок провода. Если на данном отрезке провода имеются дефекты, то они не будут зарегистрированы. Кроме того, если на проводе имеется N дефектов и время на прохождения участков провода между соседними дефектами меньше времени интегрирования, то эти N дефектов будут зарегистрированы как один дефект.At high wire speeds, a significant length of wire will pass through the sensor-electrode during the integration time. If there are defects on this piece of wire, they will not be registered. In addition, if there are N defects on the wire and the time to pass the wire sections between adjacent defects is less than the integration time, then these N defects will be registered as one defect.

Известен способ контроля дефектности изоляции провода, согласно которому протягивают контролируемый провод через датчик-электрод, подают на него высокое напряжение до возникновения коронного разряда, измеряют частоту импульсов тока коронного разряда [3]. A known method for monitoring the defectiveness of the wire insulation, according to which the controlled wire is pulled through the sensor-electrode, a high voltage is applied to it until a corona discharge occurs, and the frequency of the corona discharge current pulses is measured [3].

Однако в известном техническом решении имеют место недостатки: не учтено влияние зоны нестабильности коронного разряда, что приводит к тому, что с двух одинаковых дефектов на поверхности контролируемого провода будет зарегистрировано различное число импульсов коронного разряда, а также то, что при изменении скорости движения провода число импульсов коронного разряда с двух идентичных дефектов в эмальизоляции изменяется еще в более широком диапазоне. However, the well-known technical solution has disadvantages: the influence of the corona discharge instability zone is not taken into account, which leads to the fact that a different number of corona discharge pulses will be recorded from two identical defects on the surface of the controlled wire, and also that when the wire speed changes, the number pulses of corona discharge from two identical defects in enamel insulation varies in an even wider range.

Эти причины не позволяют произвести количественную оценку наличия микротрещин (дефектов) на проводе, а дают лишь некоторую ориентировочную качественную оценку состояния провода, что значительно снижает точность и достоверность контроля известно. Для того чтобы повысить достоверность, точность и оптимальность метрологических характеристик измерителей дефектности изоляции обмоточных проводов необходимо производить калибровку и поверку измерителей дефектности.These reasons do not allow a quantitative assessment of the presence of microcracks (defects) on the wire, but give only some approximate qualitative assessment of the state of the wire, which significantly reduces the accuracy and reliability of the control. In order to increase the reliability, accuracy and optimality of the metrological characteristics of the winding wire insulation defectiveness meters, it is necessary to calibrate and verify the defectiveness meters.

Наиболее близким к заявляемому является способ контроля дефектности изоляции провода, описанный в [4]Closest to the claimed is a method for monitoring the defectiveness of the wire insulation, described in [4]

Способ – прототип заключается в подаче высокого напряжения на датчик дефектов, и в формировании импульсов дефектов, длительность T_i которых определяется временем горения разряда между жилой провода и электродами датчика дефектов при прохождении дефектного участка изоляции провода в активной зоне датчика дефектов, в процессе контроля непрерывно генерируют импульсы, частоту следования которых изменяют прямо пропорционально скорости движения провода, при этом воздушное пространство в области датчика дефектов непрерывно облучают ультрафиолетовым излучением, причем датчик дефектов перед контролем предварительно калибруют, для чего на бездефектном участке изоляции провода наносят искусственный точечный дефект в виде прокола до токопроводящей жилы провода, после чего указанный участок провода многократно протягивают через датчик дефектов и при каждом последующем протягивании напряжение на датчике повышают по сравнению с предыдущим протягиванием, эту процедуру осуществляют до тех пор пока при прохождении дефектного участка провода в зоне датчика дефектов не загорится коронный разряд, при зажигании которого формируют импульс дефекта, длительностью t _с, и подсчитывают количество импульсов скорости k сгенерированных за время t _с, после чего напряжение U _р, при котором зажигается упомянутый коронный разряд принимают за рабочее напряжение, и контроль изоляции проводов осуществляют при упомянутой величине напряжения на датчике, причём при прохождении каждого дефектного участка изоляции через датчик дефектов, формируют импульс дефекта длительностью t _i и подсчитывают количество n _i сгенерированных импульсов скорости за упомянутое время t _i, и протяженность l _i каждого дефекта определяют по формуле l _i = l _э (n _i - k), где l _э– протяженность элементарного отрезка провода прошедшего через датчик дефектов за время одного сгенерированного импульса скорости, k- поправка на разрешающую способность датчика дефектов.Method - the prototype consists in applying a high voltage to the defect sensor, and in the formation of defect pulses, duration T_i which is determined by the burning time of the discharge between the core wire and the electrodes of the defect sensor during the passage of the defective section of the wire insulation in the active zone of the defect sensor, during the control process, pulses are continuously generated, the repetition frequency of which is changed in direct proportion to the speed of the wire, while the air space in the region of the defect sensor is continuously irradiated with ultraviolet radiation, and the defect sensor is pre-calibrated before control, for which an artificial point defect is applied on the defect-free section of the wire insulation in the form of a puncture to the conductive core of the wire, after which the specified section of the wire is repeatedly pulled through the defect sensor and with each subsequent pulling the voltage on the sensor is increased compared with the previous pulling, this procedure is carried out until, when passing through the defective section of the wire, a corona discharge ignites in the zone of the defect sensor, upon ignition of which I form t defect impulse, durationt _from, and count the number of speed pulsesk generated over timet _from, after which the voltageU _R, at which the said corona discharge is ignited, it is taken as the operating voltage, and the wire insulation is monitored at the mentioned voltage value on the sensor, and when each defective section of the insulation passes through the defect sensor, a defect pulse with a duration oft _i and count the numbern _i generated speed impulses for the mentioned timet _i, and the lengthl _i each defect is determined by the formulal _i = l _uh (n _i - k),wherel _uhis the length of an elementary piece of wire that passed through the defect sensor during one generated speed pulse,k- correction for the resolution of the defect sensor.

Недостатком способа-прототипа является невозможность осуществления селективного контроля входных дефектов и технологических дефектов, вносимых в изоляцию провода элементами оборудования при изготовлении из него обмоток.The disadvantage of the prototype method is the impossibility of selective control of input defects and technological defects introduced into the wire insulation by equipment elements in the manufacture of windings from it.

Техническая задача, поставленная в рамках данного изобретения, заключается в создании возможности селективного контроля дефектов.The technical problem posed in the framework of this invention is to create the possibility of selective control of defects.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в способе контроля дефектности изоляции обмоточных проводов, при котором непрерывно генерируют импульсы скорости, частоту которых изменяют пропорционально скорости провода, формируют импульс дефекта при прохождении каждого дефектного участка изоляции провода через датчик дефектов, длительность которого t_i равняется времени прохождения дефектным участком через упомянутый датчик, подсчитывают количество n_вх сформированных после прохождения дефектными участками изоляции провода через датчик дефектов импульсов дефекта, и одновременно подсчитывают количество импульсов скорости за время t_i, после чего по результатам контроля определяют количество входных дефектных участков n_вх и их протяженностей l_i, при этом датчик дефектов выполняют в виде контактного электрода, который устанавливают на входе провода в намоточный станок и соединяют с корпусом намоточного станка через резистор R_р, а выход датчика дефектов соединяют с входом счетчика количества входных дефектов и с входом счетчика протяженности входных дефектов, при этом жилу провода на одном из концов катушки намоточного провода подсоединяют к выходу источника стабилизированного тока величиной I₀, и в процессе намотки обмоток непрерывно контролируют напряжение на упомянутом резисторе и на выходе источника стабилизированного тока, причём при прохождении входного дефектного участка изоляции через датчик дефектов регистрируют и запоминают величину импульсного падения напряжения на резисторе U_1i =I₀ R_р и величину импульсного падения напряжения на выходе источника стабилизированного тока с величины U₀ до величины U_2i= I₀ (R_р +R₁), где R₁сопротивление части обмоточного провода заключенного между точкой подключения стабилизатора тока и жилой провода в месте входного дефектного участка изоляции, подают сформированные импульсы дефектов на вход счетчика суммарного количества дефектов и одновременно на счетчик суммарной протяженности дефектов, при образовании дефектного участка в изоляции провода элементами намоточного станка напряжение на выходе стабилизатора тока импульсно изменяется в течение времени t_2i прохождения упомянутого дефектного участка через элементы станка до величины U_3i, указанную амплитуду U_3i регистрируют и сравнивают с напряжением U_1i, и при равенстве этих значений, вырабатывают сигнал, запрещающий подсчет дефектов в счетчике количества дефектов вносимых оборудованием, при несовпадении амплитудных значений сравниваемых напряжений, формируют сигнал, запрещающий подсчет количества и протяженности входных дефектов, но разрешающий счет количества k в счетчике дефектов, вносимых намоточным станком, фиксируют результат контроля в счетчике суммарного количества всех дефектов в изоляции провода N₁=n_вх+k₁, и сравнивают его с суммой N=n_вх+k входных дефектов n_вх зарегистрированных счетчиком входных дефектов и количеством k дефектов зарегистрированных счетчиком дефектов вносимых оборудованием, и по результатам измерений подсчитывают суммарную протяженность L_тех дефектов, вносимых оборудованием по формуле L _тех = L- L _вх - (N-N ₁ ) l _ср, где L- суммарная протяженность дефектов зарегистрированная в счетчике суммарной протяженности дефектов, L _вх- суммарная протяженность входных дефектов, зарегистрированная в счетчике протяженности входных дефектов l _ср= L _вх / n_вх- среднестатистическая протяженность входных дефектов.The solution of the stated technical problem is achieved by the fact that in the method for monitoring the defectiveness of the insulation of the winding wires, in which speed pulses are continuously generated, the frequency of which is changed in proportion to the speed of the wire,a defect pulse is formed during the passage of each defective section of the wire insulation through the defect sensor, the duration of which is t_i equals the time of passage of the defective area through the mentioned sensor, count the number n_in formed after the passage of the defective sections of the wire insulation through the sensor of defects of the defect pulses, and simultaneously count the number of speed pulses for the time t_i, after which, according to the results of the control, the number of input defective sections n is determined_in and their lengths l_i, while the defect sensor is made in the form of a contact electrode, which is installed at the wire inlet to the winding machine and connected to the body of the winding machine through a resistor R_R, and the output of the defect sensor is connected to the input of the counter of the number of input defects and to the input of the counter of the length of input defects, while the wire strand at one end of the coil of the winding wire is connected to the output of a source of stabilized current with a value of I₀, and in the process of winding the windings, the voltage at the said resistor and at the output of the stabilized current source is continuously monitored, and when the input defective section of the insulation passes through the defect sensor, the value of the pulsed voltage drop across the resistor U is recorded and stored_1i =I₀ R_R and the magnitude of the pulse voltage drop at the output of the stabilized current source from the value U₀ up to U_2i= I₀ (R_R +R_one), where R_onethe resistance of a part of the winding wire enclosed between the connection point of the current stabilizer and the residential wire at the input defective section of the insulation, the formed defect pulses are fed to the input of the counter of the total number of defects and simultaneously to the counter of the total length of defects, when a defective section is formed in the wire insulation by the elements of the winding machine, the voltage on the output of the current stabilizer pulse changes over time t_2i passage of the mentioned defective area through the elements of the machine to the value U_3i, the specified amplitude U_3i register and compare with voltage U_1i,and if these values are equal, a signal is generated that prohibits counting defects in the counter of the number of defects introduced by the equipment, if the amplitude values of the compared voltages do not match, a signal is generated that prohibits counting the number and length of input defects, but allows counting the number k in the counter of defects introduced by the winding machine, fix the result of the control in the counter of the total number of all defects in the wire insulation N_one=n_in+k_one, and compare it with the sum N=n_in+k input defects n_in registered by the counter of input defects and the number k of defects registered by the counter of defects introduced by the equipment, and according to the measurement results, the total length L is calculated_those defects introduced by the equipment according to the formulaL _those = L-L _in - (NN _one )l _Wed, whereL- the total length of defects registered in the counter of the total length of defects,L _in- total length of input defects, registered in the counter of the length of input defectsl _Wed=L _in / n_in- average length of input defects.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, реализующего заявляемый способ. На фиг. 2 приведен блок сравнения и запоминания, который состоит из следующих элементов (фиг. 2).In FIG. 1 shows a block diagram of a device that implements the proposed method. In FIG. Figure 2 shows a block of comparison and storage, which consists of the following elements (Fig. 2).

На фиг. 3 приведены эпюры сигналов, служащие для пояснения сущности изобретения. На фиг. 4 изображен совместный блок контактного электрода датчика и датчика скорости. In FIG. 3 shows signal diagrams that serve to explain the essence of the invention. In FIG. 4 shows a joint block of the contact electrode of the sensor and the speed sensor.

На фиг. 1 введены следующие обозначения: 1–датчик дефектов; 2 – источник стабилизированного тока; 3-формирователь импульсов запуска, 4–пиковый детектор с цепью сброса; 5 – аналого-цифровой преобразователь (АЦП); 6 – блок сравнения и запоминания; 7 – схема совпадения; 8 – счетчик количества входных дефектов; 9 – счетчик количества дефектов, вносимых оборудованием; 10 –ждущий мультивибратор; 11 – дифференциальный усилитель; 12 – резистор; 13 – элементы намоточного станка; 14 – датчик скорости; 15 – генератор импульсов скорости; 16 – формирователь импульсов скорости (умножитель частоты); 17 – счетчик протяженности входных дефектов; 18 – счетчик суммарной протяженности дефектов; 19 – счетчик длины проконтролированного провода, 21- второе ключевое устройство, 22–счетчик суммарного количества дефектов.In FIG. 1 the following designations are introduced: 1 – defect sensor; 2 – stabilized current source; 3 trigger pulse shaper, 4 peak detector with reset circuit; 5 – analog-to-digital converter (ADC); 6 - block of comparison and storage; 7 – coincidence scheme; 8 - counter of the number of input defects; 9 - counter of the number of defects introduced by the equipment; 10 - waiting multivibrator; 11 - differential amplifier; 12 - resistor; 13 - elements of the winding machine; 14 - speed sensor; 15 – speed pulse generator; 16 – speed pulse shaper (frequency multiplier); 17 - counter of the length of input defects; 18 - counter of the total length of defects; 19 - the counter of the length of the controlled wire, 21 - the second key device, 22 - the counter of the total number of defects.

Блок сравнения и запоминания состоит из следующих элементов (фиг. 2): буферного регистра 23, схемы сравнения 24, оперативно-запоминающего устройства (ОЗУ) 25, генератора 26 адреса, RS-триггера 27, первой 28 и второй 29 схем ИЛИ, первой 30 и второй 31 схем совпадения, формирователя 32 импульса. The comparison and storage unit consists of the following elements (Fig. 2): buffer register 23, comparison circuit 24, random access memory (RAM) 25, address generator 26, RS flip-flop 27, first 28 and second 29 OR circuits, first 30 and the second 31 coincidence circuits, the shaper 32 of the pulse.

На фиг. 4 введены следующие обозначения: 33– дискообразный блок; 34– шарикоподшипник; 35–ось блока; 36–жила контролируемого провода; 37– эмалевая изоляция провода; 38–контакт их проводящей резины. In FIG. 4 introduced the following designations: 33 - disk-shaped block; 34– ball bearing; 35-axis of the block; 36 - core of the controlled wire; 37 - enamel wire insulation; 38-contact of their conductive rubber.

При движении провода в процессе намотки обмоток датчик 14 скорости (фиг.1) вырабатывает импульсы скорости, частота которых пропорциональна скорости V движения провода. Эти импульсы поступают на вход формирователя 16 импульсов скорости, где происходит формирование их по напряжению и крутизне фронтов. Сформированные импульсы скорости поступают на счётчик 19 длины проконтролированного провода и входы счетчиков 17 и 18, но в счетчики 17 и 18 эти импульсы не проходят, так как на разрешающем входе упомянутых счетчиков нет соответствующих командных импульсов. When the wire moves in the process of winding the windings, the speed sensor 14 (figure 1) generates speed pulses, the frequency of which is proportional to the speed V of the wire movement. These pulses are fed to the input of the shaper 16 of the speed pulses, where they are formed according to the voltage and steepness of the fronts. The generated speed pulses are fed to the counter 19 of the length of the controlled wire and the inputs of the counters 17 and 18, but these pulses do not pass to the counters 17 and 18, since there are no corresponding command pulses at the enabling input of the mentioned counters.

На счетный вход счетчика 19 длины проконтролированного провода непрерывно поступают импульсы скорости с формирователя 16 импульсов скорости с периодом следования, равным прохождению под датчиком скорости, фиксированной определенной длины провода, например 0,5 мм (фиг.3 эпюра а). To the counting input of the counter 19 lengths of wire monitored continuously speed pulses are received from the shaper 16 of the speed pulses with a repetition period equal to the passage under the speed sensor of a fixed fixed wire length, for example 0.5 mm (figure 3 diagram a).

Так как длительность одного импульса скорости соответствует прохождению через датчик дефектов строго фиксированной элементарной длины провода l _э, величина которой остается неизменной при изменении скорости, то проконтролированная длина провода, определяется величиной l_пр = l_э×m, где m - количество импульсов скорости, прошедших в счетчик 19 (фиг. 3 эпюра а). Since the duration of one speed pulse corresponds to the passage of a strictly fixed elementary wire length l _e through the defect sensor, the value of which remains unchanged when the speed changes, the controlled wire length is determined by the value l _pr \u003d l _e ×m, where m is the number of speed pulses that have passed into the counter 19 (Fig. 3 diagram a).

Рассмотрим, как осуществляется контроль протяженности дефектов.Let us consider how the control of the length of defects is carried out.

При протягивании контролируемого провода через датчик 14 скорости, последний выдает сигнал, частота которого пропорциональна скорости протягивания провода под датчиком. Этот сигнал поступает в формирователь 15 (фиг. 1) импульсов, который является умножителем частоты. Обозначим период следования импульсов с умножителя частоты через Т₁. Если при скорости движения провода V, пропускать в счетчик 19 импульсы, частотой f ₁ =

, то за время одного периода сигнальных импульсов провод пройдет расстояние, принятое за протяженность эквивалентного точечного повреждения, равное по величине When pulling the controlled wire through the speed sensor 14, the latter generates a signal, the frequency of which is proportional to the speed of pulling the wire under the sensor. This signal enters the shaper 15 (Fig. 1) pulses, which is a frequency multiplier. Let us denote the repetition period of pulses from the frequency multiplier through T ₁ . If at the speed of the wire V , pass pulses into the counter 19, frequency f ₁ =

, then during one period of signal pulses the wire will cover a distance, taken as the length of the equivalent point damage, equal in value

l _э =V ₁ ×T ₁ (1) l _uh =V _one ×T _one (one)

При изменении скоростей протягивания провода в g раз пропорционально ей в g раз изменяется и частота импульсов эквивалентных точечных повреждений, что приводит к неизменности величины, определяемой по выражению (1).When the wire pulling speed changes by g times, the frequency of pulses of equivalent point damages also changes proportionally to it by g times, which leads to the invariance of the value determined by expression (1).

Действительно, частота импульсов скорости изменяется пропорционально скорости провода V_пр Indeed, the frequency of the speed pulses changes in proportion to the speed of the wire V _pr

f= К₁

V_пр(2),f= K ₁

V _pr (2),

где К₁ – коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции датчика скорости.where K ₁ - coefficient of proportionality, depending on the design of the speed sensor.

За время одного периода индуцированного в датчике скорости напряжения, через датчик-электрод проходит участок провода длиной l_э , равный During one period of the voltage induced in the speed sensor, a section of wire with a length l _e passes through the sensor-electrode , equal to

l_э = V_пр × Т_э

, (3)l _e \u003d V _pr × T _e

, (3)

где T_э=l/f – период импульсов в датчике скорости.where T _e \u003d l / f - the period of pulses in the speed sensor.

Как следует из выражения (3), величина l_э, не зависит от скорости движения провода. Приняв l_э за единицу измерения, можно определить какая длина провода l_i прошла через датчик повреждений, если посчитать количество импульсов скорости n, в счетчике 19 (рис. 1) за время контроля Т_кон указанного отрезка провода.As follows from expression (3), the value of l _e does not depend on the speed of the wire. Taking l _e as a unit of measurement, you can determine how long the wire l _i passed through the damage sensor, if you count the number of speed pulses n, in the counter 19 (Fig. 1) during the control time T _con of the specified wire segment.

l_i = n× l_э, (4)l _i = n × l _e , (4)

где l_i – длина отрезка провода, прошедшего через датчик; n – количество импульсов скорости за время Т прохождения через датчик скорости 14 провода протяженностью l_i. where l_i -the length of the piece of wire that passed through the sensor; n is the number of speed impulses during the time T passing through the speed sensor 14 wires with length l_i.

При прохождении участков обмоточного провода с бездефектной изоляцией через датчик – электрод 1, если элементы намоточного станка 13 не повреждают изоляцию, никаких изменений, кроме подсчета количества импульсов скорости в счетчике 19 длины проконтролированного провода, в сигналах устройства не происходит. При этом источник 2 стабилизированного постоянного тока находится в режиме стабилизации напряжения и на его выходе постоянный потенциал U_1. Это напряжение через дифференциальный усилитель 11 поступает на вход пикового детектора 4, где и запоминается, а с его выхода поступает на вход аналого – цифрового преобразователя 5, который преобразует его в двоично – десятичный код, который подается на вход блоков сравнения и запоминания 6, но в него не проходит, так как отсутствует импульс запуска с формирователя 3 импульса запуска.When passing sections of the winding wire with defect-free insulation through the sensor - electrode 1, if the elements of the winding machine 13 do not damage the insulation, no changes, except for counting the number of speed pulses in the counter 19 of the length of the controlled wire, occur in the device signals. In this case, the stabilized direct current source 2 is in the voltage stabilization mode and at its output is a constant potential U _1. This voltage is fed through the differential amplifier 11 to the input of the peak detector 4, where it is stored, and from its output it is fed to the input of the analog-to-digital converter 5 , which converts it into a binary - decimal code, which is fed to the input of the comparison and storage units 6, but does not pass into it, since there is no start pulse from the start pulse shaper 3.

Пусть в некоторый момент времени t₁ (фиг. 3 эпюра б) через контактный электрод–датчик 1 проходит дефектный участок эмалевой изоляции, имеющийся на проводе в состоянии поставки. В момент прохождения дефектного участка через датчик 1 дефектов происходит замыкание жилы провода через датчик 1 и резистор 12 на корпус станка. Источник 2 стабилизированного тока переходит в режим стабилизации тока и через катушку 14 провода, контактный электрод – датчик 1 и резистор 12 начинает протекать стабилизированный постоянный ток I₀, который вызывает падение напряжения на резисторе 12, равное U_р= I₀ R_p, где R_p-сопротивление резистора. Это напряжение будет находиться на резисторе R_p в течение времени t_i1 прохождения дефектным участком через контактный датчик 1 дефектов, которое будет равно t_i1 =t₂-t₁ (фиг. 3 эпюра б)_.По переднемуфронту возникшего перепада напряжение срабатывает ключевое устройство 20, и ключевое устройство 21 и на их выходе вырабатывается импульс, длительностью t_i1 =t₂-t_1,который поступает на вход счетчика 8 количества входных дефектов, имеющихся на изоляции провода в состоянии поставки, и на вход счетчика 22 суммарного количества дефектов. Каждый импульс, поступивший на счетный вход счетчиков 8 и 22, регистрируется как один дефект. Поэтому поступивший единичный сигнал от ключевых устройств 20 и 21 в счетчики 8 и 22 в обоих указанных счетчиках регистрируется, как один дефект. Одновременно этот же импульс поступает на вход счетчиков протяженности входных дефектов 17 и вход счетчика 18 суммарной протяженности дефектов и разрешает прохождение импульсов скорости с умножителя частоты 16 в указанные счетчики. Счетчики 17 и 18 подсчитывают количество импульсов скорости, прошедшее в них за время t_i1 с умножителя частоты 16 (фиг. 3 эпюра е). По количеству n_i этих импульсов определяется протяженность входного дефектного участка l_i1 одновременно в обоих счетчиках 17 и 18 (фиг. 3 эпюра е). Дефектный участок эмалевой изоляции, имеющийся в состоянии поставки, зарегистрированный счетчиками 8, 17,18 и 22, может вызвать замыкание жилы провода с любым элементом намоточного станка 13, и будет зарегистрирован счетчиками 18 и 22 столько раз, сколько раз жила провода в дефектном месте соприкасается с элементами намоточного станка, тогда как в счетчиках 8 и 17 один дефект будет зарегистрирован только один раз.Let at some time t_one (Fig. 3 diagram b) through the contact electrode-sensor 1 passes a defective area of enamel insulation, which is present on the wire in the state of delivery. At the moment the defective area passes through the defect sensor 1, the wire core closes through the sensor 1 and the resistor 12 to the machine body. The stabilized current source 2 switches to the current stabilization mode and a stabilized direct current I begins to flow through the wire coil 14, the contact electrode - sensor 1 and the resistor 12₀, which causes a voltage drop across resistor 12 equal to U_R= I₀ R_p, where R_pis the resistance of the resistor. This voltage will be across the resistor R_p during time t_i1 passage of the defective area through the contact sensor 1 defects, which will be equal to t_i1 =t₂-t_one (Fig. 3 plot b)_.Frontthe front of the resulting voltage drop, the key device 20 is triggered, and the key device 21 and at their output a pulse is generated with a duration t_i1 =t₂-t_one,which is fed to the input of the counter 8 of the number of input defects present on the wire insulation in the delivered state, and to the input of the counter 22 of the total number of defects. Each pulse received at the counting input of counters 8 and 22 is registered as one defect. Therefore, the received single signal from the key devices 20 and 21 to the counters 8 and 22 in both of these counters is recorded as one defect. At the same time, the same pulse is fed to the input of the counters of the length of input defects 17 and the input of the counter 18 of the total length of defects and allows the passage of speed pulses from the frequency multiplier 16 to these counters. Counters 17 and 18 count the number of speed pulses that have passed through them during the time t_i1 from the frequency multiplier 16 (Fig. 3 plot e). By number n_i of these pulses, the length of the input defective section l_i1 simultaneously in both counters 17 and 18 (Fig. 3 plot e). A defective area of enamel insulation, available in the delivery state, registered by meters 8, 17, 18 and 22, can cause a wire strand to close with any element of the winding machine 13, and will be registered by meters 18 and 22 as many times as the number of times the wire strand in the defective place is in contact with elements of the winding machine, while in counters 8 and 17 one defect will be registered only once.

Рассмотрим, как эту информацию можно использовать для определения количества и протяженности дефектов, вносимых элементами намоточного станка. Для этой цели необходимо получить дополнительную информацию о том, какое количество дефектов (повреждений) изоляции провода вносят элементы намоточного оборудования 14. Эту дополнительную информацию получают следующим образом. При прохождении дефекта через контактный датчик 1 дефектов формируется сигнал, который поступает на счетчики 8 и 17, 18 и 22. Одновременно этот же сигнал поступает на вход ждущего мультивибратора 10, с выхода которого формируется сигнал длительностью Т₁ (фиг. 3 эпюра в), поступающий на первый вход схемы совпадения 7, и запрещает прохождение сигнала с блока 6 сравнения и запоминания к счетчику 9 количества дефектов вносимых оборудованием на время Т₁.Let's consider how this information can be used to determine the number and extent of defects introduced by the elements of the winding machine. For this purpose, it is necessary to obtain additional information on how many defects (damages) of the wire insulation are introduced by the elements of the winding equipment 14. This additional information is obtained as follows. When a defect passes through the contact sensor 1 of defects, a signal is generated that is fed to counters 8 and 17, 18 and 22. At the same time, the same signal is fed to the input of the waiting multivibrator 10, from the output of which a signal of duration T ₁ is formed (Fig. 3 diagram c), arriving at the first input of the coincidence circuit 7, and prohibits the passage of the signal from the block 6 of comparison and storage to the counter 9 of the number of defects introduced by the equipment for a time T ₁ .

Длительность импульса Pulse duration

Т₁=Т₂+Т_3, T ₁ \u003d T ₂ + T _3,

T₂ - время, необходимое для записи пиковым детектором напряжения соответствующего дефекту и преобразования его в двоичный код АЦП 5;T ₂ - the time required for recording the peak voltage detector corresponding to the defect and converting it into a binary code of the ADC 5;

Т₃ - время опроса и запоминания.T ₃ - the time of interrogation and memorization.

Замыкание жилы в дефектном участке на корпус станка через контактный датчик 1 дефектов не вызовет ложного срабатывания счетчика 9. Запоминание уровня напряжения, присущее данному дефекту происходит в следующей последовательности. В момент времени t₁ жила провода в дефектном участке замыкает через контактный датчик 1 дефектов и резистор 12 на корпус станка. В результате часть провода откорочена через резистор 12 на корпус станка (общий провод) и сопротивление провода, заключенного между точкой подключения выхода источника 2 стабилизированного постоянного тока и дефектным участком изоляции, в месте которого происходит замыкание провода на корпус станка через резистор 12, принимает величину R₁. Протекающий через сопротивления R₁ и R_р стабильный постоянный ток I₀, вызовет падение напряжения на выходе стабилизированного источника 2 постоянного тока до величины U₂= I₀(R₁+R_p) (фиг. 3. эпюра б). Сигнал U₂ с выхода источника 2 стабилизированного постоянного тока поступает на первый (не инвертирующий) вход дифференциального усилителя 11. На второй (инвертирующий) вход дифференциального усилителя 11 поступает напряжение U_p (фиг. 3. эпюра б). На выходе дифференциального усилителя 11 вырабатывается разностный сигнал, равный U₃= U₂- U_p, который и является падением напряжения на сопротивлении R₁. С выхода источника 2 стабилизированного постоянного тока сигнал поступает на вход формирователя 3 импульса запуска. С выхода дифференциального усилителя 11 сигнал U₃ поступает на вход пикового детектора 4. Конденсатор пикового детектора 4 разряжается и на выходе пикового детектора 4 происходит линейное изменение напряжения с U₁ до U₃(фиг. 3. эпюра г). При этом амплитуда U₃ на выходе пикового детектора 4 запоминается. Время изменения напряжения на выходе пикового детектора от U₁ до U₃ определяется постоянной времени заряда пикового детектора 4. С выхода пикового детектора 4 напряжение U₃ подается на вход АЦП 5, где преобразуется в двоичный код, подаваемый на блок 6 сравнения и запоминания. На выходе формирователя 3 импульса запуска формируется импульс, задержанный на время Т₂ (фиг. 3. эпюра д), который поступает на управляющий вход блока 6 сравнения и запоминания и на цепь сброса пикового детектора 4. Двоичный код с выхода АЦП 5 записывается буферными регистрами блока 6 сравнения и запоминания. После этого импульсом запуска осуществляется сброс пикового детектора 4 и на его выходе устанавливается напряжение U₁. Двоичный код дефекта, записанный буферными регистрами блока 6 сравнения и запоминания, сравнивается с кодами, записанными в оперативно-запоминающем устройстве (ОЗУ) блока сравнения и запоминания. Каждому коду соответствует определенное значение напряжения, соответствующее определенному дефекту. Если такого кода в ОЗУ нет (этот дефект ранее не зафиксирован), то он записывается в ОЗУ и на входе блока 6 сравнения и запоминания формируется сигнал дефекта, поступающий на вход схемы 7 совпадения, но на входы счетчика 9 он не проходит, так как по первому входу схемы 7 совпадения действует импульс запрета с выхода ждущего мультивибратора 10. Closing the core in the defective area to the machine body through the contact sensor 1 of defects will not cause false alarm counter 9. The voltage level inherent in this defect is memorized in the following sequence. At time t ₁ , the core of the wire in the defective area closes the defects through the contact sensor 1 and the resistor 12 to the machine body. As a result, part of the wire is shortened through resistor 12 to the machine body (common wire) and the resistance of the wire enclosed between the connection point of the stabilized direct current source 2 output and the defective section of insulation, where the wire is shorted to the machine body through resistor 12, takes on the value R ₁ . A stable direct current I ₀ flowing through the resistances R ₁ and R _p will cause a voltage drop at the output of the stabilized DC source 2 to a value U ₂ = I ₀ (R ₁ + R _p ) (Fig. 3. diagram b). The signal U ₂ from the output of the stabilized direct current source 2 is fed to the first (non-inverting) input of the differential amplifier 11. The voltage U _p is supplied to the second (inverting) input of the differential amplifier 11 (Fig. 3. diagram b). At the output of the differential amplifier 11, a difference signal is generated equal to U ₃ = U ₂ - U _p , which is the voltage drop across the resistance R ₁ . From the output of the source 2 stabilized DC signal is fed to the input of the shaper 3 start pulse. From the output of the differential amplifier 11, the signal U ₃ is fed to the input of the peak detector 4. The capacitor of the peak detector 4 is discharged and the voltage at the output of the peak detector 4 changes linearly from U ₁ to U ₃ (Fig. 3. diagram d). When this amplitude U ₃ at the output of the peak detector 4 is stored. The time of voltage change at the output of the peak detector from U ₁ to U ₃ is determined by the time constant of the charge of the peak detector 4. From the output of the peak detector 4, the voltage U ₃ is supplied to the input of the ADC 5, where it is converted into a binary code supplied to the comparison and storage unit 6. At the output of the trigger pulse shaper 3, a pulse is formed that is delayed by time T ₂ (Fig. 3. plot e), which is fed to the control input of the comparison and storage unit 6 and to the reset circuit of the peak detector 4. The binary code from the output of the ADC 5 is recorded by buffer registers block 6 comparison and storage. After that, the trigger pulse resets the peak detector 4 and the voltage U ₁ is set at its output. The binary code of the defect, written in the buffer registers of the block 6 comparison and storage, is compared with the codes recorded in the random access memory (RAM) block comparison and storage. Each code corresponds to a certain voltage value corresponding to a certain defect. If there is no such code in the RAM (this defect has not been previously recorded), then it is written to the RAM and at the input of the comparison and storage unit 6 a defect signal is generated, which is fed to the input of the coincidence circuit 7, but it does not pass to the inputs of the counter 9, since according to the first input of the coincidence circuit 7 is affected by a prohibition pulse from the output of the waiting multivibrator 10.

Задержка Т₃, входящая в Т₁, необходима для того, чтобы блок 6 сравнения и запоминания мог записать установившийся код, соответствующий значению напряжения U₃. Исходя из этого, определяется его длительность.The delay T ₃ included in T ₁ is necessary so that the block 6 comparison and storage can write a steady code corresponding to the value of the voltage U ₃ . Based on this, its duration is determined.

Соприкосновение рассматриваемого дефекта с любым из элементов намоточного станка 13 ложного счета счетчиком 9 не дает. Пусть указанный процесс происходит в момент времени t_2i. (фиг. 3. эпюра а). Замыкание рассматриваемого дефектного участка провода на элементы намоточного станка 13 вновь вызовет изменение напряжения на выходе источника 2 стабилизированного постоянного тока с U₁, но уже до напряжения U₃ , так как замыкание происходит не через контактный датчик 1 дефектов, а на элементы 13 намоточного оборудования (станка). Стабилизированный ток I₀, протекает только через сопротивление R₁ и напряжение на выходе источника 2 постоянного стабилизированного тока равно U₂= I₀ R₁, а поскольку напряжение U_р равно 0 , то на второй (не инвертирующий) вход усилителя 11 напряжение компенсации не поступает, и на входе дифференциального усилителя 11 формируется сигнал U₃, который численно равен напряжению, действующему по первому (не инвертирующему) входу. Поскольку двоичный код, соответствующий напряжению U₃, запомнен ОЗУ блока сравнения и запоминания при прохождении дефекта через контактный датчик 1 дефектов в момент времени t_1i , то сигнала на выходе блока 6 сравнения и запоминания нет. Сигнал на выходе блока 6 сравнения и запоминания появляется только в том случае, если сигнал на выходе дифференциального усилителя 11 отличен от сигнала, запомненного блоком 6 сравнения и запоминания.The contact of the considered defect with any of the elements of the winding machine 13 does not give a false count by the counter 9. Let the indicated process take place at time t _2i . (Fig. 3. Diagram a). The closure of the considered defective section of the wire to the elements of the winding machine 13 will again cause a change in voltage at the output of the stabilized direct current source 2 from U ₁ , but already to the voltage U ₃ , since the closure occurs not through the contact sensor 1 of defects, but on the elements 13 of the winding equipment ( machine). The stabilized current I ₀ flows only through the resistance R ₁ and the voltage at the output of the constant stabilized current source 2 is U ₂ \u003d I ₀ R ₁ , and since the voltage U _p is 0, then the compensation voltage is not applied to the second (non-inverting) input of the amplifier 11 arrives, and at the input of the differential amplifier 11 a signal U ₃ is generated, which is numerically equal to the voltage acting on the first (non-inverting) input. Since the binary code corresponding to the voltage U ₃ is stored in the RAM of the comparison and storage unit when a defect passes through the defect contact sensor 1 at time t _1i , there is no signal at the output of the comparison and storage unit 6. The signal at the output of the block 6 comparison and storage appears only if the signal at the output of the differential amplifier 11 is different from the signal stored by the block 6 comparison and storage.

Блок сравнения и запоминания работает следующим образом. Из аналого-цифрового преобразователя 5 двоичный код поступает на входы буферного регистра 23. С приходом импульса запуска буферный регистр 23 пропускает двоичный вход на первый вход схемы 24 сравнения. Этот же импульс запуска через первый вход схемы 28 ИЛИ переводит генератор 26 адреса в исходное состояние, а по входу триггера 27 разрешает генерацию адреса. Начинается просмотр ОЗУ 25. На шине данных ОЗУ 25 устанавливаются двоичные коды. Эти коды поступают на второй вход схемы 24 сравнения. В схеме 24 сравнения происходит сравнение пришедшего кода с двоичным кодом, извлеченным из ОЗУ 25. При совпадении кодов на выходе первой схемы 28 совпадения появиться сигнал, который через второй вход схемы 28 ИЛИ производит сброс генератора 26 адреса в исходное состояние, а через второй вход схемы 29 ИЛИ производит по входу R RS-триггера останов генератора 26 адреса. Если же в ОЗУ 25 не окажется двоичного кода, равного пришедшему, то, когда появятся свободные ячейки на выходе второй схемы 29 совпадения, появится сигнал, который запустит формирователь 30 импульса. На выходе формирователя 30 импульса появляется сигнал, по которому схема 24 сравнения пропускает двоичный код с первого входа на шину ОЗУ 25, переводится ОЗУ из режима «Считывание» в режим «Запись», через первый вход второй схемы ИЛИ 29 происходит по входу R RS-триггера останов генератора 26 адреса, и этот же сигнал появится на выходе сравнения и запоминания, который и является импульсом счета, поступающего на второй вход схемы и совпадения устройства. По количеству импульсов, пришедших в счетчик 9 определяют количество дефектов, вносимых оборудованием. Таким образом, на счетчик 9 поступают импульсы только тех дефектов, которые вносят элементы намоточного станка.Block comparison and storage works as follows. From the analog-to-digital converter 5, the binary code is fed to the inputs of the buffer register 23. With the arrival of the start pulse, the buffer register 23 passes the binary input to the first input of the comparison circuit 24. The same start pulse through the first input of the circuit 28 OR transfers the address generator 26 to its initial state, and at the input of the trigger 27 allows the generation of the address. RAM 25 browsing begins. Binary codes are set on the RAM 25 data bus. These codes are fed to the second input of the circuit 24 comparison. In the comparison circuit 24, the incoming code is compared with the binary code extracted from the RAM 25. If the codes match, a signal will appear at the output of the first coincidence circuit 28, which, through the second input of the circuit 28 OR, resets the address generator 26 to its initial state, and through the second input of the circuit 29 OR produces a stop of the generator 26 of the address at the input R of the RS-flip-flop. If the RAM 25 does not contain a binary code equal to the incoming one, then when free cells appear at the output of the second coincidence circuit 29, a signal will appear that will start the pulse shaper 30. At the output of the pulse shaper 30, a signal appears, according to which the comparison circuit 24 passes the binary code from the first input to the RAM bus 25, the RAM is transferred from the "Read" mode to the "Write" mode, through the first input of the second circuit OR 29 occurs at the input R RS- trigger stop generator 26 addresses, and the same signal will appear at the output of the comparison and storage, which is the pulse of the count coming to the second input of the circuit and the coincidence of the device. By the number of pulses that came to the counter 9 determine the number of defects introduced by the equipment. Thus, the counter 9 receives pulses of only those defects that are introduced by the elements of the winding machine.

Рассмотрим, как производится селекция входных и технологических (вносимых оборудованием) дефектов и их протяженностей. Пусть количество входных дефектов, зарегистрированных счетчиком 8 входных дефектов равно n, а их суммарная протяженность, зарегистрированная в счетчике 17 равна l _вх . Средняя протяженность каждого входного дефекта будет равна l _ср = l _вх/n. Пусть счетчик 9, показал, что технологическое оборудование (элементы намоточного станка 13), создали в изоляции провода k дефектов. Пусть счетчик 22 суммарного количества дефектов зарегистрировал N дефектов, а счетчик 18 суммарной протяженности дефектов зарегистрировал величину L.Let us consider how the selection of input and technological (introduced by equipment) defects and their lengths is carried out. Let the number of input defects registered by the counter 8 of the input defects be equal to n, and their total length, registered in the counter 17, is equal to l _in . The average length of each input defect will be equal to l _cf = l _in / n. Let the counter 9 show that the technological equipment (elements of the winding machine 13) created k defects in the wire insulation. Let the counter 22 of the total number of defects register N defects, and the counter 18 of the total length of defects register the value L.

Суммарное количество дефектов в изоляции провода должно быть равно величине N₁=n+k. Такое количество дефектов в счетчике 22 суммарного количества дефектов может быть получено в случае, если ни один из входных дефектов не соприкоснулся с элементами намоточного оборудования и не вызвал замыкания на корпус станка. В реальности же входные дефекты и их протяженности могут быть дополнительно зарегистрированы счетчиками 18 и 22 столько раз, сколько жила провода входного дефекта соприкоснется с элементами намоточного оборудования. По этой причине величина N может оказаться больше величины N_1.Так как количество входных дефектов точно зарегистрировал счётчик 8 , а количество входных дефектов точно зарегистрировал счетчик 9, то количество замыканий жилы провода входных дефектных участков на элементы намоточного станка 13 будет равно N _лож =N-N ₁. Суммарная протяженность L_тех дефектов, вносимых оборудованием будет равна L _тех = L- l _вх - (N-N ₁ ) l _ср. The total number of defects in the wire insulation should be equal to the value of N ₁ =n+k. Such a number of defects in the counter 22 of the total number of defects can be obtained if none of the input defects has come into contact with the elements of the winding equipment and has not caused a short circuit to the machine body. In reality, input defects and their lengths can be additionally recorded by counters 18 and 22 as many times as the input defect wire strand comes into contact with the elements of the winding equipment. For this reason, the value of N may turn out to be greater than the value of N _1. Since the number of input defects was accurately registered by the counter 8, and the number of input defects was accurately registered by the counter 9, the number of short circuits of the wire core of the input defective sections on the elements of the winding machine 13 will be equal to N _lies \u003d NN ₁ . The total length L _{of those} defects introduced by the equipment will be equal to L _those = L - l _in - (NN ₁ ) l _cf.

Пример конкретного выполнения. Был проведен контроль по заявляемому способу при помощи измеритель дефектности обмоточных проводов, реализующему заявляемый способ, блок–схема которого приведена на фиг. 1. Электрод – датчик дефектов и датчик скорости были объединены в единый блок (фиг. 3) An example of a specific implementation. The control according to the claimed method was carried out with the help of a defectiveness meter of winding wires, which implements the claimed method, the block diagram of which is shown in Fig. 1. Electrode - defect sensor and speed sensor were combined into a single unit (Fig. 3)

Контактный датчик - электрод дефектов представлял собой два соприкасающихся по образующей цилиндрических ролика-электрода 33 (фиг.4). Электроды через подшипники 34 размещались на осях 35, которые закреплены на подвижных, поджатых друг к другу пластинчатыми пружинами рычагах (коромыслах) (на фиг.4 не показаны), позволяющих электродам-роликам совершать вертикальные перемещения синхронно с колебаниями провода. На фиг. 4 стрелками показано, что электроды 33 поджимаются друг к другу при помощи пружин, размещенных на коромыслах. Напряжение от стабилизированного источника тока к электродам 33 подводилось через скользящие контакты поджатые к осям 35. По образующей роликов - электродов была выполнена полукруглая проточка в которую размещался эластичный контакт 38, выполненный из проводящей резины. При контроле эмаль 37 контролируемого провода 36 (на фиг. 4 закрашена темным цветом) плотно обжималась эластичными проводящими контактами 38. Под действием трения поверхности провода с поверхностями эластичных контактов 38 размещенных проточках в электродов 33, последние начинают вращаться на подшипниках 34 вокруг осей 35. При вращении ролика 33 приходит во вращение прикрепленный к нему соосно диск 39 (см. фиг.4) с равномерно выполненными в нем сквозными радиальными прорезями 40. Светодиод 41 излучает свет, который через прорези 40 поступает к фотодиоду 42. Поскольку радиальные сквозные прорези 40 размещены равномерно по поверхности диска, то свет, проходя через упомянутые прорези, инициирует в фотодиоде, играющем роль приемника, импульсный ток. Количество импульсов тока в фотодиоде за один оборот ролика 33 будет равно количеству n - прорезей, а длина провода l, прошедшего через датчик за один оборот будет равна The contact sensor - the electrode of defects consisted of two cylindrical roller electrode 33 touching along the generatrix (Fig.4). The electrodes through the bearings 34 were placed on the axes 35, which are fixed on movable, pressed against each other by leaf springs levers (rocker arms) (not shown in figure 4), allowing the roller electrodes to make vertical movements synchronously with the vibrations of the wire. In FIG. 4 arrows show that the electrodes 33 are pressed against each other by means of springs placed on the rocker arms. The voltage from a stabilized current source to the electrodes 33 was supplied through sliding contacts pressed against the axes 35. A semicircular groove was made along the generatrix of the rollers - electrodes, into which an elastic contact 38, made of conductive rubber, was placed. During the control, the enamel 37 of the controlled wire 36 (shown in dark color in Fig. 4) was tightly crimped with elastic conductive contacts 38. Under the action of friction of the wire surface with the surfaces of elastic contacts 38 located grooves in electrodes 33, the latter begin to rotate on bearings 34 around axes 35. When rotation of the roller 33 comes into rotation coaxially attached to the disk 39 (see figure 4) with evenly made through the radial slots 40. The LED 41 emits light, which through the slots 40 is supplied to the photodiode 42. Since the radial through slots 40 are evenly spaced along the surface of the disk, then the light passing through the said slots initiates a pulsed current in the photodiode, which plays the role of a receiver. The number of current pulses in the photodiode per one revolution of the roller 33 will be equal to the number of n - slots, and the length of the wire l passing through the sensor in one revolution will be equal to

l=2π

(D-d) (5)l=2π

(Dd) (5)

где D -диаметр ролика 18, в мм; d - диаметр проточки под провод по образующей ролика 18, в мм.where D is the roller diameter 18, in mm; d is the diameter of the groove for the wire along the generatrix of the roller 18, in mm.

За время, равное длительности одного импульса фототока на выходе фотодиода 42 через датчик пройдет элементарный отрезок провода, равный For a time equal to the duration of one photocurrent pulse at the output of photodiode 42, an elementary piece of wire will pass through the sensor, equal to

l_э =

(5).l _e =

(five).

При этом независимо от того, с какой скоростью будет протягиваться провод через датчик, величина элементарного отрезка провода l_э, определяемая формулой 5 всегда будет оставаться неизменной, так как все величины входящие в формулу 5 постоянны. In this case, regardless of the speed at which the wire is pulled through the sensor, the value of the elementary piece of wire l _e , determined by formula 5, will always remain unchanged, since all quantities included in formula 5 are constant.

При этом, чем больше количество прорезей n тем меньше величина l_э, принятая за единицу измерения протяженности, и тем выше точность определения указанной протяженности. По количеству N импульсов фототока с выхода фотодиода 51, прошедших в электронную схему измерителя дефектности можно определить длину L проконтролированного провода по формулеIn this case, the greater the number of slots n, the smaller the value of l _e taken as a unit of measurement of the length, and the higher the accuracy of determining the specified length. By the number N of photocurrent pulses from the output of photodiode 51, which have passed into the electronic circuit of the defectiveness meter, one can determine the length L of the monitored wire by the formula

L= l_э

N (6)L= l _e

N(6)

Кроме длины проконтролированного провода L, (счетчик 19 фиг. 1) можно определить также и протяженность каждого дефектного участка провода счетчиками 17 и 18.In addition to the length of the controlled wire L, (counter 19 of Fig. 1), it is also possible to determine the length of each defective section of the wire with counters 17 and 18.

Заявляемым устройством осуществлялся контроль дефектности изоляции обмоточного провода марки ПЭТВ диаметром 0,8 мм. В качестве датчика скорости 14 (фиг.1) и контактного электрода – датчика дефектов 1 (фиг. 1) , был использован функциональный блок схематически приведенный на фиг 4, включающий в себя эти элементы. Упомянутый блок приведен фиг.4 включал в себя фотоэлектрический преобразователь перемещений.The claimed device monitored the defectiveness of the insulation of the winding wire of the PETV brand with a diameter of 0.8 mm. As a speed sensor 14 (Fig.1) and a contact electrode - a defect sensor 1 (Fig. 1), a functional block was used schematically shown in Fig. 4, which includes these elements. Said block shown in Fig. 4 included a photoelectric displacement transducer.

Рабочим элементом блока служили ролики 33 с эластическим контактом 38. Диаметры роликов были равны 12 мм. По образующей поверхности роликов были проточены канавки радиусом равным 2 мм. В проточки укладывалась манжета из проводящей резины 38. Образующие поверхности роликов 33 прижимали друг к другу пружины, выполненные из стальной упругой пластины толщиной 1 мм. К боковой поверхности одного из роликов 33 были механически (сваркой) прикреплен стакан с диском 39 (фиг.4) с равномерно выполненными в нем сквозными радиальными прорезями 40. При диаметре 19,1 мм диска 40 нам удалось выполнить фотолитографией растр с 240 прорезями. Rollers 33 with elastic contact 38 served as the working element of the block. The diameters of the rollers were 12 mm. Grooves with a radius of 2 mm were machined along the generatrix of the rollers. A cuff made of conductive rubber 38 was placed in the grooves. The forming surfaces of the rollers 33 were pressed against each other by springs made of an elastic steel plate 1 mm thick. To the side surface of one of the rollers 33 were mechanically (welded) attached to the glass disk 39 (figure 4) with evenly made in it through radial slots 40. With a diameter of 19.1 mm of the disk 40, we managed to perform photolithography raster with 240 slots.

В качестве светодиода 41 использовалась лампа vfhrb UV-Inspector 2000 [3]. Срок работы от одной зарядки - около 4-х часов. Интенсивность УФ-излучения при 400 мм: 2000 µW/см². Длина волны: 365 нм.A vfhrb UV-Inspector 2000 lamp [3] was used as LED 41. The battery life from one charge is about 4 hours. UV intensity at 400 mm: 2000 µW/cm ² . Wavelength: 365 nm.

В качестве фотодиода 42 был взят ультрафиолетовый фотодиод компании SGLUX выполненный на основе карбида кремния (SiC).As the photodiode 42 was taken ultraviolet photodiode company SGLUX made on the basis of silicon carbide (SiC).

В качестве формирователя импульсов скорости 4 (фиг. 1) был использован умножитель частоты с коэффициентом умножения равном 10. С использованием функционального блока, приведенного на фиг. 4 и введения в устройство умножителя частоты удалось обеспечить величину

A frequency multiplier with a multiplication factor of 10 was used as the speed pulse shaper 4 (FIG. 1). Using the function block shown in FIG. 4 and the introduction of a frequency multiplier into the device, it was possible to provide the value

В соответствии с заявляемым устройством, при прохождении каждого дефектного участка изоляции через датчик дефектов должен формироваться импульс дефекта длительностью t _i, равной времени прохождения дефектного участка эмалевой изоляции через контактирующий с жилой провода в месте дефекта элемент станка или электрод-датчик дефектов, и осуществлялся подсчёт количество n _i сгенерированных импульсов скорости за упомянутое время t _i. Время t _i , с другой стороны, равно времени падения напряжения на выходе стабилизатора тока, при закоротке жилы контролируемого провода с заземленным элементом намоточного станка или с поверхностью контактного датчика-электрода Протяженность l _i каждого дефекта определялась по формуле l _i = l _э n _i , где l _э– протяженность элементарного отрезка провода прошедшего через датчик дефектов за время одного сгенерированного импульса скорости. In accordance with the claimed device, during the passage of each defective section of the insulation through the defect sensor, a defect pulse with a duration oft _i, equal to the time of passage of the defective area of enamel insulation through the element of the machine or the electrode-sensor of defects that is in contact with the core wire at the defect site, and the number ofn _i generated speed impulses for the mentioned timet _i. Timet _i , on the other hand, is equal to the voltage drop time at the output of the current stabilizer, when the core of the controlled wire is short-circuited with a grounded element of the winding machine or with the surface of the contact sensor-electrodel _i each defect was determined by the formulal _i = l _uh n _i ,wherel _uh– the length of an elementary piece of wire that passed through the defect sensor during one generated speed pulse.

Для проверки работоспособности и точности контроля дефектности изоляции провода станок останавливали и на бездефектном участке изоляции отрезка провода наносили 2 дефекта, протяженностью 1 мм и 2 мм перед электродом датчиком 1 (фиг.1) и 2 таких же дефекта по протяженности дефекта после него. После этого запускали станок и проверяли показатели прибора. Счетчик 8 количества входных дефектов, зарегистрировал n =2 дефекта, Счетчик 17 зарегистрировал 120 импульсов скорости. Так как за длительность одного импульса проходит отрезок провода l _э =0,025 мм, то суммарная протяженность входных дефектов, зарегистрированная в счетчике 17 была равна l _вх = 0,025× 120=3 мм. Средняя протяженность каждого входного дефекта будет равна l _ср = l _вх/n=3/2=1,5 мм. Счетчик 9, показал, что технологическое оборудование (элементы намоточного станка 13), создали в изоляции провода k=2 дефекта. Счетчик 22 суммарного количества дефектов зарегистрировал N =6 дефектов, а счетчик 18 суммарной протяженности дефектов зарегистрировал величину 360 импульсов скорости и определенная этим счетчиком суммарная протяженность всех дефектов оказалась равной L=0,025×360=9 мм.To check the performance and accuracy of monitoring the defectiveness of the wire insulation, the machine was stopped and 2 defects were applied on the defect-free section of the insulation of the wire segment, with a length of 1 mm and 2 mm in front of the sensor electrode 1 (figure 1) and 2 of the same defect along the length of the defect after it. After that, they started the machine and checked the performance of the device. Counter 8 the number of input defects, registered n =2 defects, Counter 17 registered 120 speed pulses. Since a piece of wire passes l _e \u003d 0.025 mm during the duration of one pulse, the total length of input defects recorded in counter 17 was equal to l in \ _u003d 0.025 × 120 \u003d 3 mm. The average length of each input defect will be equal to l _cf = l _in / n=3/2=1.5 mm. The counter 9 showed that the technological equipment (elements of the winding machine 13) created k=2 defects in the wire insulation. The counter 22 of the total number of defects registered N = 6 defects, and the counter 18 of the total length of defects registered the value of 360 speed pulses and the total length of all defects determined by this counter turned out to be L=0.025×360=9 mm.

Суммарное количество дефектов в изоляции провода должно быть равно измеренное счетчиком величине N₁=n+k=2+2=4. Такое количество дефектов в счетчике 22 суммарного количества дефектов может быть получено в случае, если ни один из входных дефектов не соприкоснулся с элементами намоточного оборудования и не вызвал замыкания на корпус станка. В реальности же входные дефекты и их протяженности могут быть дополнительно зарегистрированы счетчиками 18 и 22 столько раз, сколько жила провода входного дефекта соприкоснется с элементами намоточного оборудования. По этой причине величина N может оказаться больше величины N_1.Так как количество входных дефектов точно зарегистрировал счётчик 8, а количество технологических дефектов, вносимых элементами намоточного оборудования 13 дефектов точно зарегистрировал счетчик 9, то количество замыканий жилы провода на элементы 13 намоточного оборудования в месте входных дефектных участков изоляции провода будет равно N _лож =N-N ₁ =6-4=2. Суммарная протяженность L_тех дефектов, вносимых оборудованием будет равнаThe total number of defects in the insulation of the wire must be equal to the value measured by the meter N ₁ =n+k=2+2=4. Such a number of defects in the counter 22 of the total number of defects can be obtained if none of the input defects has come into contact with the elements of the winding equipment and has not caused a short circuit to the machine body. In reality, input defects and their lengths can be additionally recorded by counters 18 and 22 as many times as the input defect wire strand comes into contact with the elements of the winding equipment. For this reason, the value of N may turn out to be greater than the value of N _1. Since the number of input defects was accurately registered by the counter 8, and the number of technological defects introduced by the elements of the winding equipment 13 of the defects was accurately registered by the counter 9, the number of short circuits of the wire core to the elements 13 of the winding equipment in place input defective sections of wire insulation will be equal to N _lies =NN ₁ = 6-4=2. The total length L _{of those} defects introduced by the equipment will be equal to

L _тех = L- L _вх - (N-N ₁ ) l _ср. =9-3-(6-4)×1,5=3 мм L _those \ _u003d L - L in - (NN ₁ ) l _cf. =9-3-(6-4)×1.5=3mm

Способ-прототип смог бы зарегистрировать только 2 входных дефекта с протяженностью 3 мм, а дефекты вносимые элементами оборудования указанный способ не смогло бы зарегистрировать.The prototype method could register only 2 input defects with a length of 3 mm, and the specified method could not register defects introduced by equipment elements.

Таким образом, по сравнению с прототипом заявляемый способ позволяет регистрировать не только входные дефекты и их протяженность, но и дефекты, и их протяженность, вносимые в изоляцию обмоточного провода элементами намоточного оборудования. Иными словами заявляемый способ позволяет осуществлять селективный контроль входных и технологических дефектов, чего невозможно было выполнить способо – прототипом. Thus, compared with the prototype, the proposed method allows you to register not only input defects and their length, but also defects and their length introduced into the winding wire insulation by winding equipment elements. In other words, the proposed method allows for selective control of input and technological defects, which could not be performed by the prototype method.

Используемые источникиSources used

1. ГОСТ Р МЭК 60851-5-2008. Провода обмоточные. Методы испытаний. Часть 5. Электрические свойства.1. GOST R IEC 60851-5-2008. Winding wires. Test methods. Part 5. Electrical properties.

2. Смирнов Г.В. Прибор контроля качества эмалевой изоляции обмоточных проводов. Ж. Надежность и контроль качества, 1987, №10, с.51.2. Smirnov G.V. Device for quality control of enamel insulation of winding wires. Zh. Reliability and quality control, 1987, No. 10, p.51.

3. Авторское свидетельство СССР № 364885, кл. G01N27/68.3. Author's certificate of the USSR No. 364885, class. G01N27/68.

4. Патент РФ 2737515 (по заявке 2020107811 от 21.02.20.) Способ контроля дефектности изоляции обмоточных проводов / Смирнов Г.В. Опубл.01.12.2020 Бюл. № 34, 15 стр. (Прототип) 4. RF patent 2737515 ( according to application 2020107811 dated February 21, 2020) A method for monitoring the defectiveness of the insulation of winding wires / Smirnov G.V. Published 01.12.2020 Bull. No. 34, 15 p . (Prototype)

Claims

A method for monitoring the defectiveness of the insulation of winding wires, in which speed pulses are continuously generated, the frequency of which is changed in proportion to the speed of the wire, a defect pulse is formed when each defective section of the wire insulation passes through the defect sensor, the duration of which t _i is equal to the time the defective section passes through the said sensor, the number of n _in , formed after the passage of defective sections of the wire insulation through the sensor of defects of the defect pulses, and simultaneously count the number of speed pulses during the time t _i , after which the control results determine the number of input defective sections n _in and their lengths l _i , characterized in that the sensor defects are made in the form of a contact electrode, which is installed at the input of the wire to the winding machine and connected to the body of the winding machine through the resistor R _p , and the output of the defect sensor is connected to the input of the counter of the number of input defects and to the input m of the counter of the length of input defects, while the core of the wire at one end of the coil of the winding wire is connected to the output of a source of stabilized current with a value of I ₀ , and in the process of winding the windings, the voltage at the said resistor and at the output of the source of stabilized current is continuously monitored, and when passing the input defective the insulation section through the defect sensor registers and remembers the magnitude of the pulsed voltage drop across the resistor U _1i =I ₀ R _p and the magnitude of the pulsed voltage drop at the output of the stabilized current source from U ₀ to U _2i = I ₀ (R _p +R ₁ ), where R ₁ is the resistance of a part of the winding wire enclosed between the connection point of the current stabilizer and the core wire at the input defective section of the insulation, the formed defect pulses are fed to the input of the counter of the total number of defects and simultaneously to the counter of the total length of defects, when a defective section is formed in the insulation of the wire and by the elements of the winding machine, the voltage at the output of the current stabilizer pulses during the time t _2i of the passage of the mentioned defective area through the elements of the machine to the value U _3i , the indicated amplitude U _3i is recorded and compared with the voltage U _1i , and if these values are equal, a signal is generated that prohibits counting defects in the counter of the number of defects introduced by the equipment, if the amplitude values of the compared voltages do not match, a signal is generated that prohibits counting the number and length of input defects, but allows the counting of the number k in the counter of defects introduced by the winding machine, the result of the control is recorded in the counter of the total number of all defects in the insulation wires N ₁ \ _u003d n in + k ₁ , and compare it with the sum N \ _u003d n in + k input defects n _in registered by the input defect counter, and the number k of defects recorded by the defect counter introduced by the equipment, and based on the measurement results, the total length is calculated the number L _{of those} defects introduced by the equipment according to the formula L _tech = L - L _in - (NN ₁ ) l _cf , where L is the total length of defects registered in the counter of the total length of defects, L _in is the total length of input defects registered in the length meter input defects l _cf = L _in / n _in - average length of input defects.