專(zhuān)利名稱(chēng)：帶航空插件伺服控制回路的檢測(cè)保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于伺服控制系統(tǒng)對(duì)其控制回路進(jìn)行在線檢測(cè)和保護(hù)的裝置， 屬于測(cè)量電變量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著自控技術(shù)的發(fā)展，航空插件越來(lái)越多地應(yīng)用在儀表控制系統(tǒng)的信號(hào)線路中。 這些航空插件雖然可以保證控制線路的連接牢固，但當(dāng)控制回路發(fā)生故障時(shí)，無(wú)法直接用萬(wàn)用表測(cè)量控制回路的電壓和電流，必須通過(guò)斷線、拆線等方法才能測(cè)量，這樣不但影響設(shè)備運(yùn)行安全，同時(shí)浪費(fèi)大量的時(shí)間，而且極易造成信號(hào)短路，帶來(lái)嚴(yán)重的后果。例如，在帶有航空插件的汽輪機(jī)伺服控制系統(tǒng)中，當(dāng)控制回路發(fā)生故障時(shí)，無(wú)法直接用萬(wàn)用表測(cè)量控制電壓和回路負(fù)載電流，不能立即判斷其故障是由于電液伺服閥故障， 還是伺服控制線路故障造成的，容易造成誤判，延長(zhǎng)檢修時(shí)間。此外，如果是線路短路故障時(shí)，伺服電流放大器的輸出電流會(huì)很大，容易燒毀伺服控制器。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提出一種能夠方便地對(duì)采用航空插件的伺服控制回路進(jìn)行在線故障檢測(cè)和保護(hù)的裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種帶航空插件伺服控制回路的檢測(cè)保護(hù)裝置，該裝置連接于所述伺服控制回路的伺服控制器輸出端與伺服執(zhí)行器輸入端之間，該裝置包括線路接觸不良故障檢測(cè)單元、線路接地故障檢測(cè)單元和線路過(guò)載短路故障檢測(cè)單元；所述線路接觸不良故障檢測(cè)單元含有連接伺服控制器輸出端和伺服執(zhí)行器輸入端的差動(dòng)放大器和連接差動(dòng)放大器輸出端的電壓比較器，所述線路接地故障檢測(cè)單元含有并聯(lián)于伺服執(zhí)行器輸入端的一對(duì)第一發(fā)光二極管，所述線路過(guò)載短路故障檢測(cè)單元含有連接伺服控制器輸出端的電流放大器、連接電流放大器輸出端的電流比較器、連接電流比較器輸出端的開(kāi)關(guān)三極管和繼電器，所述開(kāi)關(guān)三極管的輸出端接繼電器的線圈回路，所述電壓比較器的輸出端接有第二發(fā)光二極管，所述繼電器的線圈回路中接有第三發(fā)光二極管。本實(shí)用新型的檢測(cè)保護(hù)裝置的有益效果是1)當(dāng)伺服控制回路存在接地時(shí)(不管是正極接地還是負(fù)極接地)，一對(duì)第一發(fā)光二極管可以提供明確的指示；2)當(dāng)伺服控制回路存在接觸不良或開(kāi)路時(shí)，控制輸出電壓與負(fù)載接受電壓就存在差值，通過(guò)對(duì)伺服控制器的輸出電壓VA與伺服執(zhí)行器的輸入電壓VB進(jìn)行差動(dòng)放大運(yùn)算，輸出電壓經(jīng)與電壓比較器比較后輸出低電平信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)第二發(fā)光二極管發(fā)光以提供明確的指示；3)當(dāng)伺服控制回路過(guò)載時(shí)，則通過(guò)電流放大器檢測(cè)到過(guò)載電流，輸出觸發(fā)電壓信號(hào)，通過(guò)三極管控制繼電器動(dòng)作，迅速切斷控制輸出信號(hào)線路，保護(hù)伺服控制器不被大電流損壞，同時(shí)通過(guò)第三發(fā)光二極管提供明確的指示。這樣，可直接通過(guò)觀察發(fā)光二極管發(fā)光與否來(lái)判斷控制線路接地或接觸不良的故障現(xiàn)象，同時(shí)具有短路報(bào)警及保護(hù)功能；從而有利于快速判別故障點(diǎn)和及時(shí)檢修，且安裝方便。[0007]上述技術(shù)方案的完善是所述差動(dòng)放大器由并聯(lián)的第一運(yùn)算放大器和第二運(yùn)算放大器構(gòu)成，所述電壓比較器由第三運(yùn)算放大器和接于第三運(yùn)算放大器正輸入端的第一穩(wěn)壓管構(gòu)成，所述第二發(fā)光二極管接于第三運(yùn)算放大器的輸出端，所述電流放大器由第四運(yùn)算放大器構(gòu)成，所述電流比較器由第五運(yùn)算放大器和接于第五運(yùn)算放大器負(fù)輸入端的第二穩(wěn)壓管構(gòu)成；所述第一、第二運(yùn)算放大器的正負(fù)輸入端分別反向連接伺服控制器輸出端和伺服執(zhí)行器輸入端，其輸出端接第三運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端；所述第四運(yùn)算放大器的輸出端連接第五運(yùn)算放大器的輸入端，所述第五運(yùn)算放大器的輸出端接開(kāi)關(guān)三極管的輸入端。上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善是所述第四運(yùn)算放大器含有兩個(gè)運(yùn)算放大器和兩個(gè)三極管；所述第四運(yùn)算放大器的輸入端接有電流采樣電阻，其輸出端通過(guò)電阻接地。 上述技術(shù)方案的更進(jìn)一步完善是所述第一、二、四運(yùn)算放大器的輸出端分別接有可調(diào)電阻，所述第一、二運(yùn)算放大器的輸出端分別設(shè)有接有二極管，所述繼電器的線圈回路中接有復(fù)位按鈕。上述技術(shù)方案的再進(jìn)一步完善是還包括連接伺服執(zhí)行器輸入端的電流表。以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的檢測(cè)保護(hù)裝置作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的檢測(cè)保護(hù)裝置接入伺服控制回路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的檢測(cè)保護(hù)裝置的電路原理圖。圖3是圖2中電流放大電路的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例本實(shí)施例的帶航空插件伺服控制回路的檢測(cè)保護(hù)裝置如圖1所示，伺服控制回路的伺服控制器1與伺服執(zhí)行器2(通常是電液伺服閥)之間的線路采用航空插頭3。本實(shí)施例的檢測(cè)保護(hù)裝置100就連接于伺服控制器1輸出端與伺服執(zhí)行器2輸入端之間的線路上。如圖2所示，本實(shí)施例的檢測(cè)保護(hù)裝置包括線路接觸不良故障檢測(cè)單元、線路接地故障檢測(cè)單元和線路過(guò)載短路故障檢測(cè)單元。線路接觸不良故障檢測(cè)單元含有連接伺服控制器1輸出端和伺服執(zhí)行器2輸入端的差動(dòng)放大器和連接差動(dòng)放大器輸出端的電壓比較器。線路接地故障檢測(cè)單元含有并聯(lián)于伺服執(zhí)行器(電液伺服閥)2輸入端的一對(duì)第一發(fā)光二極管D1、D2。線路過(guò)載短路故障檢測(cè)單元含有連接伺服控制器1輸出端的電流放大器、 連接電流放大器輸出端的電流比較器、連接電流比較器輸出端的開(kāi)關(guān)三極管Q和繼電器K。 差動(dòng)放大器由并聯(lián)的第一運(yùn)算放大器ICl (型號(hào)是LM741)和第二運(yùn)算放大器IC2 (型號(hào)是 LM741)構(gòu)成。電壓比較器由第三運(yùn)算放大器IC3、接于第三運(yùn)算放大器IC3正輸入端的第一穩(wěn)壓管DWl和接于第三運(yùn)算放大器IC3(型號(hào)是LM339)輸出端(即電壓比較器的輸出端) 的第二發(fā)光二極管D5構(gòu)成。電流放大器由第四運(yùn)算放大器IC4(型號(hào)是MAX472)構(gòu)成。電流比較器由第五運(yùn)算放大器IC5(型號(hào)是LM339)和接于第五運(yùn)算放大器IC5負(fù)輸入端的第二穩(wěn)壓管DW2構(gòu)成。第一、第二運(yùn)算放大器IC1、IC2的正負(fù)輸入端分別反向連接伺服控制器1輸出端和伺服執(zhí)行器2輸入端，即第一運(yùn)算放大器ICl和第二運(yùn)算放大器IC2的正輸入端連接伺服控制器1輸出端，第一運(yùn)算放大器ICl和第二運(yùn)算放大器IC2的負(fù)輸入端連接伺服執(zhí)行器2輸入端。第一、第二運(yùn)算放大器IC1、IC2的輸出端接第三運(yùn)算放大器IC3 的負(fù)輸入端。第四運(yùn)算放大器IC4的輸出端連接第五運(yùn)算放大器的輸入端，第五運(yùn)算放大器IC5的輸出端接開(kāi)關(guān)三極管Q的輸入端，開(kāi)關(guān)三極管Q的輸出端接入繼電器K的線圈回路，繼電器K的線圈回路中接有第三發(fā)光二極管D6。在第一運(yùn)算放大器ICl、第二運(yùn)算放大器IC2和第四運(yùn)算放大器IC4的輸出端分別接有可調(diào)電阻R4、R8和R11，在第一運(yùn)算放大器IC1、第二運(yùn)算放大器IC2的輸出端分別設(shè)有接有二極管D3、D4。二極管D3、D4起到反向阻斷作用，以防止第一、二運(yùn)算放大器IC1、 IC2輸出相互干擾。繼電器K的線圈回路中接有復(fù)位按鈕AN。第四運(yùn)算放大器IC4的輸入端接有電流采樣電阻RI，第四運(yùn)算放大器IC4的輸出端通過(guò)電阻Rll接地。在伺服執(zhí)行器 2輸入端連接有電流表mA，電流表mA表用于指示流過(guò)伺服執(zhí)行器(電液伺服閥)2線圈的電流。使用時(shí)，伺服控制器1的輸出電壓VA和伺服執(zhí)行器2的輸入電壓VB分別接至第一運(yùn)算放大器ICl和第二運(yùn)算放大器IC2的輸入端，伺服控制器1的輸出電流(即伺服控制回路的電流)I接至第四運(yùn)算放大器IC4的輸入端，具體使用過(guò)程有一、由于伺服控制器1的輸出電壓VA分為正向和反向動(dòng)作電壓，當(dāng)伺服控制器1 輸出正向動(dòng)作電壓VA時(shí)，正向動(dòng)作電壓VA同時(shí)進(jìn)入第一運(yùn)算放大器ICl正端和第二運(yùn)算放大器IC2負(fù)端，伺服執(zhí)行器2的輸入電壓VB同時(shí)進(jìn)入第一運(yùn)算放大器ICl負(fù)端和第二運(yùn)算放大器IC2正端，第一運(yùn)算放大器ICl對(duì)VA與VB進(jìn)行差值比較放大并輸出電壓U1，此時(shí)第二運(yùn)算放大器IC2由于輸入反偏，而不起作用；同理當(dāng)伺服控制器1輸出反向動(dòng)作電壓VA時(shí)，則第二運(yùn)算放大器IC2輸出電壓U2，第一運(yùn)算放大器ICl不起作用。改變可調(diào)電阻R4、R8的電阻值可改變第一、二運(yùn)算放大器IC1、IC2的放大倍數(shù)，一般放大倍數(shù)是4倍左右。第一、二運(yùn)算放大器IC1、IC2的輸出電壓U1、U2進(jìn)入第三運(yùn)算放大器IC3負(fù)端，穩(wěn)壓管 Dffl作為基準(zhǔn)電壓進(jìn)入第三運(yùn)算放大器IC3正端，當(dāng)?shù)谝弧⒍\(yùn)算放大器IC1、IC2的輸出電壓U1、U2低于基準(zhǔn)電壓時(shí)，第三運(yùn)算放大器IC3輸出高電平，第二發(fā)光二極管D5不亮，當(dāng)?shù)谝?、二運(yùn)算放大器IC1、IC2的輸出電壓U1、U2高于基準(zhǔn)電壓時(shí)，第三運(yùn)算放大器IC3輸出低電平，第二發(fā)光二極管D5亮，提示線路存在接觸不良或開(kāi)路故障。具體判斷有A)伺服執(zhí)行器2不動(dòng)，D5燈亮，mA表無(wú)指示，表明伺服控制回路開(kāi)路；B)伺服執(zhí)行器2不動(dòng)，D5燈不亮，mA表無(wú)指示，表明伺服控制線路正常，伺服執(zhí)行器2的線圈存在故障；C)伺服執(zhí)行器2 動(dòng)作遲緩，D5燈亮，表明伺服控制回路存在接觸不良；D)D5燈不亮，mA表指示正常，伺服執(zhí)行器2不動(dòng)或動(dòng)作遲緩，表明伺服控制回路和伺服執(zhí)行器2線圈正常，伺服執(zhí)行器2或控制油路存在機(jī)械或油路故障。二、當(dāng)伺服控制器1輸出正向動(dòng)作電壓VA時(shí)，如果正極電纜有接地現(xiàn)象，其對(duì)地電壓 衰減成負(fù)電壓，第一發(fā)光二極管之一 Dl不亮；反之當(dāng)負(fù)極電纜有接地現(xiàn)象，第一發(fā)光二極管之二 D2不亮。這樣，第一發(fā)光二極管D1、D2就可以提示線路存在接地故障；同時(shí)亦可作為伺服執(zhí)行器2的動(dòng)作方向指示，即當(dāng)伺服執(zhí)行器2正向動(dòng)作，第一發(fā)光二極管之一 Dl 亮，反向動(dòng)作第一發(fā)光二極管之二D2亮。具體判斷有A)D1、D2不亮，電流表指示正常，表明線路存在單點(diǎn)接地，對(duì)線路影響不大；B)若電流表指示偏低或無(wú)，表明線路存在多點(diǎn)接地， 對(duì)流過(guò)電液伺服閥線圈的電流有分流作用，此時(shí)必須對(duì)伺服控制回路進(jìn)行檢修。[0022]三、伺服執(zhí)行器2的輸入電流IA經(jīng)第四運(yùn)算放大器IC4放大后輸出至第五運(yùn)算放大器IC5正端，假設(shè)過(guò)載電流為250mA，第二穩(wěn)壓管DW2取值在12. 5V，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流低于 250mA,第五運(yùn)算放大器IC5輸出低電平，開(kāi)關(guān)三極管Q截止，繼電器K不動(dòng)作。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流高于250mA，第五運(yùn)算放大器IC5輸出高電平，開(kāi)關(guān)三極管Q導(dǎo)通，繼電器K動(dòng)作，繼電器K 的常開(kāi)觸點(diǎn)Κ-1、Κ-2閉合，第三發(fā)光二極管D6亮，作為過(guò)載報(bào)警；同時(shí)繼電器K的常閉Κ-3 觸點(diǎn)開(kāi)路，切斷伺服執(zhí)行器2的輸入電流I，以防止伺服控制回路出現(xiàn)短路故障及燒毀伺服控制器1。當(dāng)短路故障消除后，按復(fù)位按鈕ΑΝ，使線路恢復(fù)正常。復(fù)位按鈕AN為雙層按鈕， 當(dāng)D6亮，按復(fù)位試驗(yàn)按鈕ΑΝ，使伺服執(zhí)行器2線圈斷開(kāi)，此時(shí)若D6仍亮，表明線路存在短路性故障，若此時(shí)D6不亮，表明伺服執(zhí)行器2線圈存在短路性故障。第四運(yùn)算放大器IC4 (ΜΑΧ472)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示，含有兩個(gè)運(yùn)算放大器Al、 Α2和兩個(gè)三極管Ql和Q2。兩個(gè)運(yùn)算放大器Al和Α2構(gòu)成差動(dòng)輸入，可增強(qiáng)抗干擾能力，提高小電流信號(hào)的測(cè)量準(zhǔn)確度。第四運(yùn)算放大器IC4的工作原理是正向電流流過(guò)電流采樣電阻RI，則Al工作并產(chǎn)生由Ql的發(fā)射極流出的電流lout，此時(shí)Q2截止；反之，則A2工作， Ql截止，產(chǎn)生由Q2產(chǎn)生由Q2的發(fā)射極 流出的電流lout。電流Iout流過(guò)Rll產(chǎn)生的電流正比于流過(guò)電流采樣電阻RI的電流。本實(shí)施例的特點(diǎn)有1)可在線判斷伺服控制線路是否存在接地，接觸不良或開(kāi)路，短路，伺服閥線圈等故障；2)為迅速判別電氣控制回路或機(jī)械故障提供了理論依據(jù)；3)具有線路短路，電路過(guò)載保護(hù)功能；4)實(shí)現(xiàn)了在帶有航空插頭電纜信號(hào)接插件的控制系統(tǒng)中，不拆線、不斷線，即可快速發(fā)現(xiàn)并判斷故障。本實(shí)用新型的不局限于上述各實(shí)施例。凡采用等同替換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種帶航空插件伺服控制回路的檢測(cè)保護(hù)裝置，連接于所述伺服控制回路的伺服控制器輸出端與伺服執(zhí)行器輸入端之間，其特征在于包括線路接觸不良故障檢測(cè)單元、線路接地故障檢測(cè)單元和線路過(guò)載短路故障檢測(cè)單元；所述線路接觸不良故障檢測(cè)單元含有連接伺服控制器輸出端和伺服執(zhí)行器輸入端的差動(dòng)放大器和連接差動(dòng)放大器輸出端的電壓比較器，所述線路接地故障檢測(cè)單元含有并聯(lián)于伺服執(zhí)行器輸入端的一對(duì)第一發(fā)光二極管，所述線路過(guò)載短路故障檢測(cè)單元含有連接伺服控制器輸出端的電流放大器、連接電流放大器輸出端的電流比較器、連接電流比較器輸出端的開(kāi)關(guān)三極管和繼電器，所述開(kāi)關(guān)三極管的輸出端接繼電器的線圈回路，所述電壓比較器的輸出端接有第二發(fā)光二極管，所述繼電器的線圈回路中接有第三發(fā)光二極管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶航空插件伺 服控制回路的檢測(cè)保護(hù)裝置，其特征在于所述差動(dòng)放大器由并聯(lián)的第一運(yùn)算放大器和第二運(yùn)算放大器構(gòu)成，所述電壓比較器由第三運(yùn)算放大器和接于第三運(yùn)算放大器正輸入端的第一穩(wěn)壓管構(gòu)成，所述第二發(fā)光二極管接于第三運(yùn)算放大器的輸出端，所述電流放大器由第四運(yùn)算放大器構(gòu)成，所述電流比較器由第五運(yùn)算放大器和接于第五運(yùn)算放大器負(fù)輸入端的第二穩(wěn)壓管構(gòu)成；所述第一、第二運(yùn)算放大器的正負(fù)輸入端分別反向連接伺服控制器輸出端和伺服執(zhí)行器輸入端，其輸出端接第三運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端；所述第四運(yùn)算放大器的輸出端連接第五運(yùn)算放大器的輸入端，所述第五運(yùn)算放大器的輸出端接開(kāi)關(guān)三極管的輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述帶航空插件伺服控制回路的檢測(cè)保護(hù)裝置，其特征在于所述第四運(yùn)算放大器含有兩個(gè)運(yùn)算放大器和兩個(gè)三極管；所述第四運(yùn)算放大器的輸入端接有電流采樣電阻，其輸出端通過(guò)電阻接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述帶航空插件伺服控制回路的檢測(cè)保護(hù)裝置，其特征在于所述第一、二、四運(yùn)算放大器的輸出端分別接有可調(diào)電阻，所述第一、二運(yùn)算放大器的輸出端分別設(shè)有接有二極管，所述繼電器的線圈回路中接有復(fù)位按鈕。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之任一所述帶航空插件伺服控制回路的檢測(cè)保護(hù)裝置，其特征在于還包括連接伺服執(zhí)行器輸入端的電流表。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種帶航空插件伺服控制回路的檢測(cè)保護(hù)裝置，屬于測(cè)量電變量技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括線路接觸不良故障檢測(cè)單元、線路接地故障檢測(cè)單元和線路過(guò)載短路故障檢測(cè)單元；線路接觸不良故障檢測(cè)單元含有差動(dòng)放大器和電壓比較器，線路接地故障檢測(cè)單元含有并聯(lián)于伺服執(zhí)行器輸入端的一對(duì)第一發(fā)光二極管，線路過(guò)載短路故障檢測(cè)單元含有電流放大器、電流比較器、開(kāi)關(guān)三極管和繼電器。該裝置可直接通過(guò)觀察發(fā)光二極管發(fā)光與否來(lái)判斷控制線路接地或接觸不良的故障現(xiàn)象，同時(shí)具有短路報(bào)警及保護(hù)功能；從而有利于快速判別故障點(diǎn)和及時(shí)檢修，且安裝方便。
文檔編號(hào)H02H7/08GK202059157SQ201120081839
公開(kāi)日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者成濤, 王蓉婷, 陸振岳, 陸洪波 申請(qǐng)人:上海梅山鋼鐵股份有限公司