Непрерывный контроль тока в машинах контактной сварки

Существуют задачи, для решения которых необходимо непрерывно контролировать величину тока. Например, требуется оценить статистическими методами разброс этого параметра у конкретной машины, чтобы решить, можно ли на ней сваривать узлы на заданном оптимальном режиме. Аналогичная задача возникает при испытании машин после изготовления или ремонта, при анализе надежности процесса и выбора оптимального количества контрольных операций, при прогнозировании числа ситуаций, в которых появляется брак, и т.п.

На рис. 1 изображена структурная схема серийного прибора КАСТ-2М, предназначенного для автоматического измерения и записи величины сварочного тока. Так же, как и при измерении амплитудной величины тока с прибором АСУ-1М, в приборе КАСТ-2М датчиком является устройство типа тороида К, сигнал которого интегрируется решающим усилителем VI. Постоянная времени интегрирования, т.е. масштаб, устанавливается в зависимости от величины тока посредством переключения величин R1 и С1. Режим интегрирования задается синхронизирующими элементами МУК и Р1. Сопротивления резисторов R3 и R4 равны, поэтому коэффициент усиления У2 равен —1. Таким образом, напряжение u2 равно u1, но имеет противоположную полярность.

Рис. 1. Прибор КАСТ-2М:

а — структурная схема;

б — внешний вид

Напряжение u3, равное по модулю u1 или u2, имеет всегда положительную полярность. Оно сравнивается по величине с напряжением u4. При соблюдении равенств

, ,

срабатывают оба пороговых устройства (триггеры Шмитта) ТШ1 и ТШ2. При соблюдении условия  ТШ1 не срабатывает. При соблюдении условия . ТШ2 сработает даже если |.

Таким образом, изменяя сопротивление резисторов R5 и R8, можно изменить уровни срабатывания пороговых устройств. Изменением сопротивления резистора R11 устанавливается номинальный уровень (рис. 2), а изменением сопротивления резисторов R5 и R8 устанавливается граница контролируемых отклонений тока от номинала, отдельно для минимальных и максимальных значений тока.

Рис. 2. Схема автоматического контроля

а — настройка;

б — измерения

Для установки номинального уровня границы контролируемых отклонений сближаются до размаха, равного 1% (рис. 2, а). Для измерения тока используют элементы схемы, аналогичные элементам прибора АСУ-1М, когда он работает в режиме измерения амплитуды. Через диод Д3 заряжается конденсатор С2, который в паузе между импульсами тока переключается с помощью кнопки К1 и реле Р2 в цепь обратной связи У1. При этом датчик автоматически отключается. Потенциал заряда С2, равный по модулю u3, сохраняется и действует в схеме достаточное время. Это позволяет вручную найти такое положение низкоомного резистора К11, которое удовлетворяет условиям срабатывания ТШ2 и несрабатывания ТШ1. Во время измерения к выходу У1 подключается стрелочный Прибор, что позволяет решать, соответствует ли уровень тока, на который настраивается контрольная система, номинальному, заданному значению тока или имеет место произвольное отклонение тока и настраивать пороговые устройства на данный уровень нельзя. После настройки контрольной системы схема возвращается в исходное состояние с помощью кнопки К2, т.е. конденсатор С2 отключается. Галетными переключателями ступенчато изменяются сопротивления и на величину, обеспечивающую контроль заданных границ (рис. 2, б). Положения переключателя градуированы в процентах отклонения от номинального уровня.

Для запоминания результатов используется схема на тиратронах Л1, Л2. Схема регулярно возвращается в исходное положение, так как является промежуточным элементом «памяти». Тиратроны возбуждают электромеханические реле, которые включают световые индикаторы и приводят в действие элемент длительной «памяти» — регистрирующее устройство РУ-1. Тиратроны Л1 и Л2 гаснут одновременно с началом каждого последующего импульса тока, что обеспечивается блоком ФУ.

Устройство РУ-1 показано на рис. 3. Его назначение нанести на телеграфную ленту знаки, фиксирующие общее число включений тока, и зарегистрировать количество его отклонений, отдельно в положительную и отрицательную стороны в соответствии с установленными границами допустимых отклонений.

Рис. 3. Устройство РУ-1

Лента с бабины 1 протягивается через систему направляющих тянущим роликом 2, который имеет шаговое вращение. Каждому циклу включения тока соответствует перемещение ленты на 0,6…1 мм. Лента прижата к тянущему ролику прижимом 3. Системой пассиков вращение тянущего ролика передается на ролик 4, который имеет фрикционное сцепление либо с левой 5, либо с правой 6 катушкой, на которых размещена копировальная лента от пишущей машинки. Сцеплением ролика 4 управляет поводок 7, который в зависимости от заполнения катушки 6 включает или выключает тяговый магнит 8. Таким образом, копировальная лента перематывается непрерывно. Как копировальная, так и телеграфная ленты, совмещенные в одной плоскости, проходят над площадкой 9. Три магнита, совмещенные в один блок 10, приводят в движение рычажки 11, которые жестко скреплены с якорями магнитов 10. По командам из блока временной «памяти» прибора рычажки ударяют сверху по копировальной ленте и наносят соответствующий знак на телеграфную ленту. Устройство может нанести максимально 10 знаков в секунду.

На рис. 1, б показан прибор КАСТ-2 вместе с устройством РУ-1. С помощью прибора были собраны данные по стабильности величины тока на некоторых типах машин. Максимальный разброс величины тока имеют машины серий МТИП, МШШИ. Предельные отклонения тока составляют 5…6%. Для машин серии МТПТ предельные отклонения составляют 3,5…4%. Опытный образец машины МШВ-50 имел предельные отклонения 2,5…3%. Минимальный разброс величины тока имеют конденсаторные машины, предельные отключения не превышают 2,5…2%. При уменьшении емкости зарядной батареи разброс увеличивается и достигает значений 3…4%.

Аналогичные системы контроля и сбора информации о величине тока для последующей статистической обработки результатов широко применяются и за рубежом. Например, «Duffers Associates» (США) выпускает комплект приборов для измерения тока, в который входит система счетчиков, фиксирующая число включений тока и количество его отклонений, выходящих за установленную границу.