177529. lajstromszámú szabadalom • Eljárás emelőgépeknél a túlterhelés megakadályozására és kapcsolási elrendezés az eljárás foganatosítására
7 177529 8 séglépcső áramkör jelenlététől most eltekinthetünk, mert ez a k.dF/dt jelet egy viszonylag kicsi AU értékkel csökkenti. A tárgyalt I. esetben a k.dF/dt tárolt jel például 5 volt nagyságrendű, amihez képest a AU = lOOmV elhanyagolható. A t = to időpontban az 5 első komparátor átbillen, és kimenete vezérli a 8 vezérelt tároló 82 vezérlő bemenetét. Ebben a pillanatban a 85 tároló kondenzátor töltése megszakad, és a 8 vezérelt tároló kimenetén az 5 első komparátor visszabillenéséig az dF(t = t0) Uj,2 = k----------------AU dt állandósult feszültség mérhető, amely a 4c. ábra teljes vonallal kihúzott Uu2 diagramján megfigyelhető. A t = t! időpontban a 6 második komparátor is átbillen, mert az erőérték átlépte a második küszöbszintet. Ebben a pillanatban a 11 harmadik komparátor (vagy a 12 kapcsolóegység) működésképessé válik. A 4c. ábrán megfigyelhetjük, hogy a t| időpontban az Um jelfeszültség, azaz a differenciált dF/dt jel kisebb, mint az Um feszültség, ezért a 11 harmadik komparátor alapállapotban (kimenete pozitív) marad. Fizikailag ez azt jelenti, hogy az erő a maximális megengedett érték elérése után egyre kisebb ütemben növekszik, és még az Fdinmax szint elérése előtt eléri maximumát. Matematikailag bebizonyítható, hogy a k és AU állandók megfelelő megválasztásával bármely lehetséges erődiagram mellett az F kötélerő mindig kisebb lesz az Fdinmax szintnél, ha U(> Uin a 6 második komparátor átbillenési időpontjában. A 2. és 3. ábra szerinti áramköri megvalósításnál alapállapotban a 6 második komparátor kimenetén negatív tápfeszültség mérhető, amely a 63 diódán és a 64 ellenálláson keresztül a 11 harmadik komparátor 111 jelbemenetének feszültségét negatív irányban eltolja, és ekkor a 11 harmadik komparátor nem billenhet át; A F időpontban a 6 második komparátor kimenete pozitívvá válik, és ezt a jelet a 63 dióda nem engedi át, ezért a 111 jelbemenet feszültségét a 4 differenciáló egység kimeneti feszültsége határozza meg. A 2. és 3. ábrákon láthatjuk, hogy az 5 első komparátor alapállapotban nyitja a 83 térvezérlésű tranzisztort, a t0 időpontban átbillen és a 83 térvezérlésű tranzisztor lezárásával a 85 tároló kondenzátor feszültségét a t0 időpontban felvett értéken tartja. A fentiek alapján láthatjuk, hogy az 1. esetben a 11 harmadik komparátor nem billent át, kimenetén pozitív feszültség volt mérhető, amely a 2. és 3. ábrán vázolt polaritások mellett a 122 erősítő tranzisztort vezető állapotban, a 124 jelfogót pedig meghúzva tartja. Az I. esetet a ti időpont után vizsgálva láthatjuk, hogy a Í2 időpontban az 5 első komparátor, a t3 időpontban pedig a 6 második komparátor ismét átbillen. Nyilvánvaló, hogy a védelem most sem szólal meg, mert a csillapított jellegű rezgésnél a második periódus differenciálhányadosa a t3 időpontban a t2 időponthoz viszonyítva az első periódushoz képest jobban csökken (a görbe laposabb). Az ekvivalencia a B2 pontban következik be, amely a t3 időpontot megelőzi, ezért a 11 harmadik komparátor állapota nem változik. A II. esetben a megengedett maximális terhelésnél nagyobb terhelés emeléséhez tartozó erődiagramot tüntettük fel. A t4 időpontban az F erő túllépi az első küszöbszintet, az 5 első komparátor átbillen. A görbe növekedése a második küszöbszint átlépésekor a t5 időpontban még nem csökken megfelelő mértékben (a dF/dt csak később csökken), ezért a második komparálás ts időpontjában a 4c. ábrán vázolt szaggatott vonal a teljes vonallal kihúzott érték fölött van, azaz a 11 harmadik komparátor 111 jelbemenetén a komparálási t5 időpontban pozitívabb a feszültség a 112 referencia bemeneténél, ezért a 11 harmadik komparátor a t5 időpontban átbillen, és a túlterhelésvédelem aktivizálódik. A túlterhelésvédelem hatása miatt a valóságban az erő növekedése már a t5 időpont után megszűnik (az emelés azonnal leáll), tehát a 4a. diagramon vázolt viszonyok már nem tudnak kialakulni. A II. esetben a 4a. és 4b. diagramon a t5 időpont után szaggatott vonallal azt az erőalakulást tüntettük fel, ami a védelem működése nélkül előállott volna. A védelem még jóval az előtt működésbe lépett, mielőtt az erőcsúcs az Fdinmax szintet elérte volna. A találmány egyik további jellegzetességét az képezi, hogy a túlterhelésvédelem aktivizálódása után (a t5 időpont után) a 7 küszöbértékbeállító egység révén az 5 és 6 első és második komparátorok referencia feszültségeit lényegesen (például felére) lecsökkentjük. Ezzel a túlterhelésvédelem kioldását egészen addig késleltetjük, ameddig az erő csökkenésekor az új második referencia szintet el nem éri. Ennek eléréséhez a terhet le kell tenni. A 2. ábrán vázolt kiviteli alaknál a 11 harmadik komparátor kimeneti feszültsége amikor negatívvá válik, a 75 diódán keresztül a 76 tranzisztor kinyit, és a 74 ellenállásra kapcsolt negatív feszültség lesöntölésével a referencia szinteket lecsökkenti. A 3. ábrán vázolt kapcsolásnál ugyanezt a hatást a 125 potenciométeren keresztül biztosítjuk. A túlterhelésvédelem megszólalásakor ugyanis a 125 potenciométemek a 124 jelfogóval összekötött vége a +Ur pozitív tápfeszültségre kerül, és a pozitív feszültség a 7 küszőbértékbeállító egység ellenállásláncának a felső végét pozitívabbá teszi, és ezzel a küszöbfeszültségek pozitívabbá válnak. A 4. ábrán a III esetben azt a gyakorlatban ritkán előforduló erőnövekedést tüntettük fel, amelynél az F erő a megengedett szintet kis meredekséggel növekedve metszi. Az ilyen erőnövekedéshez a dF/dt jel nagyon alacsony értéke tartozik, és a dF/dt jel az első komparálás t6 időpontjában azonos a második komparálás t7 időpontjában felvett értékkel. Ilyen esetben a védelmet feltétlenül biztosítani kell. Tekintettel arra, hogy mindig a dF/dt jel értéket hasonlítjuk össze a k • dF/dt jel értékkel, ahol k < 1, elvileg biztosított, hogy ha a két komparálás időpontjában a dF/dt jel értékek egymással azonosak, akkor a 11 harmadik komparátor megszólal. Az 5 első, a 6 második és a 11 harmadik komparátoroknak azonban a nullkomparálás tartományában meghatározott bizonytalansága van. Ha dF/dt jel értéke nagyon alacsony, akkor a dF/dt—k-dF/dt különbség nullához nagyon közel esik, mert például k = 0,95 esetén a különbség 0,05 dF/dt-re adódik. Az ebből származó bizonytalanság elkerülése végett mintegy 100 mV nagyságú offset feszültséget levonunk a 11 harmadik komparátor 112 referencia bemenetének feszültségéből, illetve a 111 jelbemenet feszültségéhez ezt hozzáadjuk, és ezzel a kis különbségből származó bizonytalanságot elkerüljük. A 4c. ábrán láthatjuk, hogy a t7 időpontban az Um jelfeszültség pozitívabb az UI n referencia feszültségnél, ezért a 11 harmadik komparátor átbillen és a védelmet megszólaltatja. A korábbiakban már említettük, hogy a 2. ábra szerinti kapcsolásnál a AU offset feszültséget a 114 offset potencio-51 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
