DE2733429C3 - Statistischer Analysator für Parameter von Arbeitsabläufen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen statistischen Analysator für Parameter von Arbeitsabläufen von Maschinen mit

— einem Umwandler zum Umwandeln einer physikalischen Größe in eine Wandlerspannung,

— η Komparatoren, von denen jeder diese Wandlerspannung mit einer von η Bezugsspannungen vergleicht, und

— π steuerbaren Schaltern, von denen jeder an einen der η Komparatoren angeschlossen ist und dann einen Stromimpuls zu einem dem jeweiligen Komparator zugeordneten Registrterer durchläßt, wenn die Wandlerspannung höher als die zugehörige Bezugsspannung ist.

Ein solcher statistischer Analysator ist für den Fall der Aufzeichnung von Dnuckwerten aus der GB-PS 71 021 bekannt, wobei jeder der Komparatoren so lange ein Signal auf seinen zugehörigen Registrierer abgibt, wie der zu verfolgende Meßwert die zugehörige Bezugsspannung übersteigt. Auf diese Weise ergibt sich insofern eine komplizierte Auswertung der Registrierergebnisse, als bei hohen Druckwerten eine Mehrzahl von Registrierern gleichzeitig in Tätigkeit ist.

Vorliegend geht es um einen statistischen Analysator für eine Vielzahl von Anwendungsfällen, insbesondere zur statistischen Auswertung des Betriebs von Bergbaumaschinen oder anderer Maschinenanlagen, wobei der zu verfolgende Meßwert eine Kraftbeanspruchung, eine Leistung, ein Drehmoment, eine Geschwindigkeit, ein Druck, eine Temperatur oder eine elektrische Größe oder dergl. sein kann.

Aus dem SU-Erfinderschein 4 36 371 ist ein statistischer Analysator der vorliegend betrachteten Art bekannt, der einen Umwandler der zu verfolgenden Meßgröße in eine Spannung aufweist, sowie π Komparatoren, auf deren direkte Eingänge der Umwandler wirkt und deren Ausgänge auf die Steuereingänge von zugehörigen Schaltern wirken, an deren anderen Eingänge jeweils ein Generator für einen stabilisierten Impulsstrom Hegt und deren Ausgänge an ίο je einen zugehörigen Registrierer angeschlossen sind, während der invertierende Eingang jedes Komparators mit einem Bezugsspannungsgeber verbunden ist

Dieser Analysator hat weiterhin Dioden, deren jede mit ihrer Anode an den invertierenden Eingang des Komparators und mit ihrer Katode an den Ausgang des Schalters des zugehörigen Bezugsspannungspegels und an den invertierenden Eingang des Komparators des nächstniedrigeren Bezugsspannungspegels angeschlossen ist. Die Registrierer sind elektrochemische Quecksilberintegratoren.

Der betrachtete Analysator hat nicht mehr als drei Bezugsspannungspegel und die Abstimmung der Meßkreise ist kompliziert. Dabei ist die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit wenig befriedigend.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines statistischen Analysators, bei dem die Genauigkeit und Zuverlässigkeit erhöht sowie die Auswertbarkeit der Meßergebnisse dadurch verbessert ist, daß bei jedem Vergleichsvorgang der Wandlerspannung mit der. η Bezugsspannungen nur jener der η Komparatoren ein Ausgangssignal zu einem ihm zugeordneten Registrierer abgibt, dessen zugeordnete Bezugsspannung unterhalb der Wandlerspannung liegt und dieser vom Wert her am nächsten kommt.

Ausgehend von der eingangs beschriebenen Ausbildung sind zur Lösung der genannten Aufgabe n-\ Summatoren vorgesehen, von denen jeder einem der n— 1 Komparatoren für die n— 1 niederen Bezugsspannungen zugeordnet ist, und jeder Summator ist

— an einem Eingang an die zugehörige Bezugsspannung,

— an den übrigen Eingängen an alle jene Komparatorausgänge, die höheren Bezugsspannungen zugeordnet sind, und

— mit dem Ausgang an jenen Eingang des zugehörigen Komparators, an dem die Wandlerspannung nicht anliegt,

angeschlossen.

Ein auf diese Weise ausgebildeter statistischer Analysator zeichnet sich durch hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit, durch einfache Abstimmung seiner Meßkanäle sowie durch einfache Auswertbarkeit seiner Meßergebnisse aus.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigegebenen Zeichnung weiter erläutert. Die Zeichnung zeigt das Blockschaltbild eines statistischen Analysators für Parameter von Arbeitsabläufen von Maschinen.

Der beispielsgemäße Analysator hat einen Umwandler 1 der zu verfolgenden physikalischen Meßgröße in eine Spannung. Die physikalische Meßgröße kann zum Beispiel die Leistung eines Motors, das Drehmoment in einer Transmission, die Axial- oder Radialkraft des Stellorgans einer Maschine, ein hydraulischer Druck, die Temperatur einer Elektromotorwicklung, eine Arbeitsverschiebung oder dergl, sein.
An den Ausgang 2 des Umwandlers sind die direkten

Eingänge 3 von η Komparatoren 4 nach der Anzahl von Spannungsquantisierungsniveaus angeschlossen.

Der Ausgang 5 eines jeden der Komparatoren 4 ist art einen Steuereingang 6 eines entsprechenden Schalters T angeschlossen, mit einem anderen Eingang 8 des Schalters 7 ist der Ausgang 9 eines Generators 10 für einen stabilisierten Impulsstrom gekoppelt Der Ausgang 11 jedes Schalters 7 ist an einen jeweiligen Registrierer 12 angeschlossen. Als Registrierer 12! kommt bei der beschriebenen Variante ein elek*Tochemischer Quecksilberintegrator (s. beispielsweise einen Katalog der Firma »Takeies Airtronic« für 1972) zur Anwendung. Es ist eine Variante möglich, wo als Registrierer 12 elektronische oder elektrochemische Zähler ausgenutzt werden.

Bei der beschriebenen Variante ist der Komparator 4 aus einem Operationsverstärker aufgebaut. Als Schalter 7 gelangt ein Transistorschalter in Mikroschaltung (s. beispielsweise »Nachschlagbuch für Halbleiterelektronik«, redigiert von Lloid P. Hunter), i.am Einsatz. Als Summator wird ein Operationsverstärker ausgenutzt.

Der statistische Analysator enthält auch (n— 1) Summatoren 16, deren einer Eingang 17 an einen entsprechenden Ausgang 18 des Generators 15 für Bezugsspannungen angeschlossen ist.

Vom Generator 15 für Bezugsspannungen wird einem Eingang 13 jedes Komparators 4 eine Spannung zugeführt, deren Wert dem Quantisierungsniveau der dem betreffenden Komparator 4 entsprechen den Spannung entspricht.

Der Ausgang der Summatoren 16 ist an die Eingänge 13 der den Quantisierungsniveaus vom niedrigsten bis zum vorletzten höchsten Quantisierungsniveau entsprechenden Komparatoren 4 angeschlossen. Hierbei ist der Ausgang 5 eines jeden Komparators 4 an einen anderen Eingang 19 jedes einem Quantisierungsniveau um ein Niveau niedriger als das diesem Komparator 4 entsprechende Quantisierungsniveau entsprechenden Summators 16 angeschlossen. Die Anzahl der Eingänge 19 jedes Summators 16 steigt also mit der Erniedrigung des Quantisierungsniveaus an.

Der statistische Analysator enthält auch eine an Umwandler 1, Komparatoren 4, Generator 10 für einen stabilisierten Impulsstrom, Summatoren 16, Generator 15 für Bezugspannungen angeschlossene Speisequelle 20.

Die Arbeit des vorliegenden statistischen Analysators für Parameter von Arbeitsabläufen bei Maschinen besteht in folgendem.

Als Umwandler 1 physikalischer Größen in eine Spannung wird ein Leistungsumwandler ausgenutzt, dessen Spannung am Ausgang dem laufenden Wert der durch den Elektromotor der Maschine aufgenommenen Leistung entspricht. In der betrachteten Variante des statistischen Analysators ist die Anzahl der Spannungsquantisierungsniveaus gleich vier.

Es wird ein Fall betrachtet, wo die Spannung am Ausgang 2 des Umwandlers 1 die Spannung des ersten, niedrigsten Quantisierungsniveaus und also die Spannung am direkten Eingang 13 des Komparators 4 übersteigt. Auf den invertierenden Eingang 13 des Komparators 4 wird «H len Summator 16 vom Generator 15 für Bezugsspannungen eine Bezugsspannung gegeben. Hierbei erscheint am Ausgang 5 des Komparators 4 ein Signal, das am Eingang 6 des Schalters 7 des ersten Quantisierungsniveaus ankommt. Der Schalter 7 öffnet, und der Strom fließt vom Ausgang 9 des Generators 10 für einen stabilisierten Impulsstrom über den elektrochemischen Quecksilberintegrator. Die Skala des elektrochemischen Integrators ist in Stunden geeicht Die Anzeigen des Integrators gestatten es daher, die Betriebsdauer des Elektromotors der Maschine mit einer im Bereich zwischen dem ersten und zweiten Quantisierungsniveau liegenden Leistung ohne irgendwelche Umformungen zu ermitteln.

Sobald die Spannung am Ausgang 2 des Umwandlers 1 die Bezugsspannung des zweiten Quantisierungsniveaus überschritten hat, d. h. die Spannung am direkten Eingang 3 des dem zweiten Quantisierungsniveau entsprechenden Komparators 4 größer als die Spannung an dessen invertierendem Eingang 13 geworden ist, tritt am Ausgang 5 des Komparators 4 ein Signal auf, das am Eingang 6 des dem zweiten Quantisierungsniveau entsprechenden Schalters 7 ankommt Der Schalter 7 öffnet, und der Strom fließt vom Ausgang 9 des Generators 10 für einen stabilisierten Impulsstrom über den elektrochemischen Quecksilberintegrator.

Hierbei wird am Registrierer 12 die Betriebsdauer des Elektromotors der Maschine mit einer in einem Bereich zwischen dem zweiten und dem dritten Quantisierungsniveau liegenden Leistung registriert Zugleich trifft ein Signal vom Ausgang 5 des dem zweiten Quantisierungsniveau entsprechenden Komparators 4 auf einen der Eingänge 19 des dem ersten Quantisierungsniveau entsprechenden Summators 16 auf. Infolgedessen wird die Spannung am Ausgang des Summators 16 und also am invertierenden Eingang 13 des dem ersten

jo Quantisierungsniveau entsprechenden Komparators 4 größer als die Spannung an dessen direktem Eingang 3. Hierbei wird das Signal am Ausgang 5 des Komparators 4 gleich Null, der Schalter 7 schließt, und der dem ersten Quantisierungsniveau entsprechende elektrochemische Integrator wird stromlos.

Immer dann, wenn die Spannung am Ausgang 2 des Umwandlers 1 das nächstfolgende, höhere Quantisierungsniveau überschreitet, fließt der Strom über den diesem Quantisierungsniveau entsprechenden elektrochemischen Quecksilberintegrator, und es fließt kein Strom über den dem vorhergehenden, niedrigeren Quantisierungsniveau entsprechenden elektrochemischen Quecksilberintegrator.
Wenn die Spannung am Ausgang 2 des Umwandlers 1 das vierte, höchste Quantisierungsniveau überschreitet, fließt der Strom nur über den dem vierten Quantisierungsniveau entsprechenden elektrochemischen Quecksilberintegrator und registriert die Betriebsdauer der Maschine mit einer Leistung oberhalb des vierten letzten Quantisierungsniveaus.

Im Falle einer anschließenden Abnahme der Spannung am Ausgang 2 des Umwandlers 1 fließt der Strom über den dem gegebenen Quantisierungsniveau entsprechenden elektrochemischen Quecksilberintegrator, und es fließt kein Strom über den dem vorhergehenden, höheren Quantisierungsniveau entsprechenden elektrochemischen Quecksilberintegrator.

Zu jedem Zeitpunkt fließt der Strom nur über einen der die Betriebsdauer der Maschine mit einer im Bereich zwischen dem gegebenen und dem nächstfolgenden höheren Quantisierungsniveau befindlichen Leistung registrierenden elektrochemischen Quecksilberintegratoren.
Der statistische Analysator gestattet es also, eine Verteilung nach den Leistungspegeln oder ein Hystogramm der durch den Elektromotor der Maschine unter den Betriebsverhältnissen aufgenommenen Leistung zu ermitteln.

i i

Zur Erhaltung des Hystogramms eines beliebigen anderen Parameters des Arbeitsablaufes der Maschine wird ein entsprechender Umwandler physikalischer Größe in eine Spannung ausgenutzt. Der vorliegende statistische Analysator weist eine hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit auf und zeichnet sich durch eine einfache Abstimmung aus.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Statistischer Analysator für Parameter von Arbeitsabläufen von Maschinen, der

   — einen Umwandler zum Umwandeln einer physikalischen Größe in eine Wandlerspannung,

   — π Komparatoren, von denen jeder diese Wandlerspannung mit einer von η Bezugsspannungen vergleicht, und

   — η steuerbare Schalter, von denen jeder an einen der π Komparatoren angeschlossen ist und dann einen Stromimpuls zu einem dem jeweiligen Komparatoren zugeordneten Registrierer durchläßt, wenn die Wandlerspannung höher als die zugehörige Bezugsspannung ist,

   aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß /j—1 Summatoren (16) vorgesehen sind, von denen jeder einem der n-1 Komparatoren (4) für die n~ 1 niederen Bezugsspannungen zugeordnet ist, und jeder Summator (16)

   — an einem Eingang (17) an die zugehörige Bezugspannung,

   — an den übrigen Eingängen (19) an alle jene Komparatorausgänge (5), die höheren Bezugsspannungen zugeordnet sind, und

   — mit dem Ausgang an jenen Eingang (13) des zugehörigen Komparators (4), an dem die Wandlerspannung nicht anliegt,

   angeschlossen ist.