IT8348014A1

IT8348014A1 - Dispositivo di individuazione di guasti nei sensori, in particolare sensori montati su elementi di macchine fornite di parti rotanti

Info

Publication number: IT8348014A1
Application number: ITRM1983A048014A
Authority: IT
Original assignee: Daimler Benz Ag
Priority date: 1982-03-30
Filing date: 1983-03-29
Publication date: 1984-09-29
Also published as: GB2119097B; FR2524647A1; IT1164596B; GB8304185D0; JPH0333234B2; US4521769A; SE8300780L; FR2524647B1; SE444479B; GB2119097A; JPS58180957A; SE8300780D0; IT8348014A0; DE3211644C2; DE3211644A1

Description

DOCUMENTAZIONE

RILEGATA

_a_J5orred o_?di_ una ..domanda di brevett o_?pe.r ,_iny e n z io ne avente. per .titolo.:

"Dispositivo di individuazione di guasti nei sensori ,_ ! in particolare sensori monta ti su e1 emen t i_.d i _mac -I chine fornite di parti rotanti" I

!a nome: DAIMLER-RENZ AKTIENGESELLSCHAFT

RIASSUNTO

Dispositivo per l ' individuazione di inasti sensori montati su elementi di macchine fornite di o ?? ?parti rotanti dal segnale di uscita dei quali sen isori viene prelevato un segnale di riferimento, il <?> ? <' ~ ' " . ' >. <"" ~ >? jquale viene messo a confronto con il segnale di uscico ta in un comparatore dagli impulsi di uscita del quale_ viene_ eccitato un multivibratore ^ monostabile __riaz-_ i zer abile . La mancanza .d el _ s e gnal e_ di uscita fa scat- _ tare un allarme e/o un dispositivo di regolazione di _ Idet ermineti, macchinari JLa^s istemazione pu? risulta- ? _ } <? >i -re utile per la sorveglianza dei pi? diversi sensori^ :ad esemplo di sensori di detonazione nei motori a comibustione interna.

DESCRIZIONE

L ' invenzione consiste in un dispositivo per

? l ' individuazione di guasti in?. sensori montati su eie?menti di macchine fornite di parti rotanti, m parti-<"'>? : . <.. . " . " . " >? ; <">

[ ?colar _e in s _en _s _ori _ di deton _a _zione mon _t_a _ _ti . su . motori a

.jcombustione interna, il segn .ale di usci .ta -dei quali ?_

[viene convertito in un circuito di riferimento nel segnale di riferimento xsddrizzato e rettificato , che

(viene messo a confronto in un comparatore con una ul-_

j i

jteriore grandezza, per cui alla uscita del comparatore

1(compare un segn <'>ale, fino _a che questa <. >ulteriore g <.>ra Tridezza supera il segnale di riferimento. j

! In molte macchine, sulle quali sono monta- ts> jti sensori per la regolazione o la guida di partico- o o jlari funzioni, ? di particolare significato il buon | o oc I I 2T jfunzionamento di questi sensori, poich? un guasto dei <: : >p 3

<*3 sensori pu? condurre a notevoli noie di funzionamento ? o alla distruzione di queste macchine. Cos? per esem ?

ea pio, il guasto di un sensore di detonazione montato <: >CD I !su un motore a combustione interna, <1 >second :o il segna ?-le di uscita del quale la curva caratteristica di acjcensione viene conformata all ' andamento limite del batjtimento , pu? condurre ad una rapida distruzione del

jmotore a combustione interna.

Un dispositivo come risulta dal concetto !

della rivendicazione 1 ? il DE-OS 2942250. Con que- j

sto dispositivo si prova, nelle fasi di controllo che

si trovano tra i processi di combustione, se 1 ' impie z

za, d e 11 a so gl i a d i de tona zio ne si tr p va all <1 >in te r no i_d i ...Asterminati 1 im i t i . Un tale dis po.s i t ivo non h abbastanz a sensibile ?_p er reagir e in modo abbast an z a r ap ido nel c aso di un lento guasto del sensore ,

E ' quindi compito dell ' invenzione formare

! un dispositivo, il quale sia in grado, in caso di di-

!

fetto , di reagire in modo essenzialmente pi? veloce _ ad un guasto del sensore e? _ se possibile? dare rapii damente un segnale di allarme : oppure di regolare la macc hina so 11 o sorve glianza in modo tal e da no n _p ermettere che aweng a un danno in conse^uenz

Questo compito viene assolto conformemente i all <1 >invenzione attraversoole caratteristiche caratterizzate nella rivendicazione 1

Quindi dal segnale di uscita del sensore? o <1 >i l il quale presenta una forma d'onda dipendente dal carico e dal : carico e dal numero di giri delle parti ?3

rotanti della macchina, nel caso di motori a combu?

<">T QCJ

stione interna ad esempio dipendente dall ' andamento : della pressione di compressione di un cilindro ? delle ^vibrazioni della struttura? o della tensione di ac- ; censione , viene formato un segnale raddrizzato e ret? i tificato ed attenuato fino al punto che in ogni pe? ! .riodo - con "periodo" si intende qu <. . >"i e nel it <. >- segu o <. >I! Ila distanza temporale media dei valori di picco del i segna e usc a e sensore r cava vo a n !

?

{volta dal numero di giri m - venga superato una vol-ita almeno dai valori di picco del segnale di uscita

del sensore . Questi superamenti vengono prelevati In

i

un comparatore? il segnal;e di uscita: del quale viene

usato per eccitare un multivibratore monostabile ri-

?

azzerabile, cos? che durante il funzionamento rego- !

lare del sensore, il multivibratore continuamente

eccitato e fornisce un segnale continuo. Se il senso- -?..

c? sre si guasta, vengono a mancare anche gli impulsi di -< O OC

jeccitazione e il multivibratore si diseccita allo sca-| o dere del tempo di rilassamento. Il segnale zero alla -rr:-uscita del multivibratore viene interpretato con se--O gnale di guasto e viene impiegato per comandare un

OC

allarme oppure un dispositivo di regolazione della ; co o macchina sotto sorveglianza.

Si pu? raggiungere una maggiore sicurezza

dei disturbi, se al segnale di riferimento si aggiuiige un .segnale dipendente dal numero di giri, in modo

jche con ci? si pu? individuare non solamente un gua-j

{sto totale, ma anche una propria diminuzione della |

jsensibilit? del sensore, che generalmente precede la

rottura completa.

Comunque , si pu? raggiungere una maggiore

sicurezza dai disturbi ed una pi? rapida individua

<l>zione_dei guasti? _se JLa durata_del ciclo del multivi-<'>bratore monostabile? il quale? se ? costante? deve_ _durare_piu_a_l_ungo__del_perioda del 2.i? Sbasso_num_e_ro_ di giri? viene parimenti variata in dipendenza del_ _ <?>numero di giri delle parti rotanti della macchina?_

icos? che sia rispettivamente poco pi? lunga del pe-

i ? triodo del numero di giri istantaneo oppure di una _

! <" . . ' ~ >I funzione legata a questo._ [_ I <' >r <_ ' >T aL ! _ <? >_ L ' invenzione viene spiegata ne 1 se guito in t/? i P; 'base .ad_ur_esempio di esecuzione di una_individuazio- O O

ne di gu a s t p in_ un s ensor e _di de tonazione . o -? _ Nel di s e gno si mo s tra: _

oO |_ figura__1: uno schema elettrico schematico *I

idei dispositivo e_ _ OC CQ

_ \ _ figura 2: 1:1 andamento temporale del singo- CZ) T <? ? " ' >? _ pio segale _ _ _ _ _ _ _ _ | _ j_ In figura 1 il sensore 1 di detonazione di ?<~ " " ?" >?<-?? >J<~ >_ nna cosi detta regolazione antibattimento AKR per un

! <? ? ' " ' ' >? jmotore a combustione interna ? rappresentato schema-T <? >- <.>. <? ' ? " ' " >. <' >n i - ;

;ticamente da un circolo. Pu? essere ad esempio un j

; - i

! _ <'>sensore d'accelerazione piezoelettrico? come viene

i j ^montato in certe regolazioni . Il _suo segnai e_ di uscii <? " >. <" .>. <' " "" >. ?<~ >_ ta? il quale in seguito_ alle parti rotanti j?ella jnac-_ ! ! . china o a funzioni ad_esse legate (tensione di acce-_ lerazione o andamento della pressione di combustione Inel motore a combustione interna) mostra un andamenjto che cambia periodicamente tra impulsi di ampiezza

?

| grande e piccola! giunge! dopo un eventuale amplifi-.. .. <' >. .. . <' >:

cazione_e filtraggio in un circuito schematicamente

raffigurato come il quadrato 2, come segnale di uscita del sensore U alla regolazione antibattimento AKR

s -!non raffigurata ma rappresentata come una freccia.

Questo segnale d' uscita del sensore viene inviato ad un circuito 3 di riferimento! nel qua--? le viene da quello prelevato un segnale Up di rife- Ju irimento raddrizzato e rettificato e amplificato o attenuato fino a che durante il suo andamento! viene superato da periodicamente comparenti valori di picco

del segnale U di uscita del sensore normale} ovvero

^7

-non di__s_t_u_r_b_a_t?o.?A.?l--s-e-g?n.al.e U?K_-di riferimento che co?mr?-jpare all 'uscita del circuito 3 di riferimento viene CCQ O

23 aggiunto in un sommatore analogico 8 un segnale Un '

di numero di giri, dipendente dal numero di giri deile parti rotanti della macchina! sotto forma di una

tensione continua

-Il segnale so;m-ma U_?+?Un-viene inviato all'ij?ngresso di un comparatore 4, all 'altro ingresso del

quale viene applicato il segnale di uscita del sensore . Il comparatore fornisce un impulso 1^. di uscita j

quando il segnale di uscita del sensore supera il

seg a e somma_?+ . a q es mp s ^. c a

I

!vj.ene_eccita.tq_ un_mul.trvibratore_ monqstabile_ riazze-J

'rabile___5.j__la__du.r_ata__degli impulsi di uscita del quale

l e -parimenti variabile in dipendenza dal numero di gi-

jri delle parti rotanti della macchina e p er _es empio _

i

I

!ammonta ad una volta e mezza la duratj^ del^ periodo

idei segnale U l<1>uscita del sensore. Con ci? ? veri-| ! <'>ficaio che ognuno degli impulsi elle occorrono almeno

oO luna volta al periodo eccita il multivibratore mono-

o Istabile, fintanto che di quelli ? ancora disponibile atz <?>O r o ;un impulso di uscita fatto scattare dal precedente 2|

<" >r <?>4t Iimpulso di eccitazione. Cos? si ottiene, intanto che

I

l <D il sensore rimane intatto, un costante segnale di u- - ?

r-J o& scita digitale, che serve a far scattare un di-<' >-<?.

_ G2L

O

spositivo 7 di allarme e un dispositivo di regolazio-

ne per esempio per il marento di accensione. Viene

Ipoi fatto scattare l'allarme se il segnale UMF di u-

jscita scompare^

La figura 2 mostra un andamento del tempo

del singolo segnale._ Il segnale di uscita Ug del se?-

jsore ? rappresentato con un segnale di tensione va-;

? <* >r riabile con ampiezza variabile , dal quale si vede sen-I

: za difficolt? lo " andamento periodico" del segnale . .

Il rispettivo inizio dei periodi susseguentesi ? in-

dicato attraverso le cifre marcate dai circoletti da

?-L.<a >J* I.periodi 1 e 2 sono in relazione ad un fiss?-Tito<; >numero di.g<.>iri n , ? seguen<.>ti pi? brevi periodi ad<?>

TI<~. >. <1 . ' . . . ">ii<">

>un numero di giri n circa 1,5 volte pi? alto. Sia

f <""" " d " ' . . ' ' >?

| . <' >i

jnei periodi __da L? _3_<1>i segnale del_sensore "normale^,

!I <? >. <'. >[|

nei periodi 4 e 5 diminuisce in seguito ad una minore

<? . ? ~ '. . >T<">

sensibilit? del sensore come segno dell'inizio_di uh

(guasto e dal periodo 6 non sia pi? disponibile in s?-Iguito al_guasto del sensore.

li segnale di rif c rimerito _co struito a

(/> [partire dal segnale U_ di uscita del sensore ad esem- -t Ipio attraverso raddrizzamento dei vaio ri di picco e

<'>2k rappresentato con una linea a tratto e punto ed at -t tenuato fino a che venga superato da almeno uno c due

piechi del segnale di uscita del sensore. In questo

caso il comparatore 4 fornisce impulsi ??K_rdi uscita, 3

O

che sono rappresentati in un secondo diagramma in fun-I

1

zione del tempo..In t-utti gli impulsi di uscita da I[1?-a Ig (a tratto e a linea continua) - gli indici sono

jin:relazione ai suddetti periodi numerati - il segna-Le di uscita del sensore ? pi? grande del segnale U.

di riferimento. Ci? si verifica anche nei periodi 4

e 5? dove, assieme al segnale

? diminuito anche_il segnale di riferimento. Se pero

il segnale di riferimento viene adibito a valore di

soglia, una diminuita sensibilit? del sensore non vie

jne_riconoseiuta.,come_errore. Per_questo motivo viene _ i ;

I ! iaggiunta, al., segnale... di riferimento .U^ ^unajtensipne _

ic.o nt i nua .dip.en dente d al . num ero . di gir _i_ c_o me se gn ale _ j ;

<:>U di numero di siri. Il risultante U U ? rappresen-<~ >n-- - - - r n- ? ;-

Lt ato__eon._una_.l.ine a_ continua__n_e_l_ diagramma sup e riore del-

ls_f_iguraL. 2j_dove Ja_grandezza_U ? in relazione _al _ j <nl >;

.numero de i ._ giri n^ e la grandezza ^ al numero di _

! * igiri_n ? Cosi da una parte vengono a mancare 1 doppi _

!

Iimpulsici e I. , perch? non riescono a superare il _ _.j_ T <' >1?. <? ' ~ ' >. <" >d. ! <f >

i 'nuovo valore di soglia U? U . . E vengono anche a man-<? " >ir n-. <?>? ? - ; ?T

Lare per lo stesso motivo gli impulsi di I e 1^. Lo_ i j

!impulso Ir viene a mancare, perch? ora anche picchi_

! <? "" ? >?<">T [molto.piccoli del segnale di uscita del sensorei che_

ancora superano il segnale di riferimento che tende <. ' . . " ' ~ ~ >I a zero, non raggiungono pi? il valore Ung _ i _ -< i ! r o ! _ La differenza si pu? chiaramente vedere sul gg f <" ? ^ >i

Isegnale U di uscita del multivibratore monostabile,_ ! i

1che ? riportata in funzione del tempo nel terzo dia-_

| <' " ' ^ ~ >! ^gramma. Il tempo di eccitazione del multivibratore mo-_ ? i

!nostabile Tt dipendente dal numero di giri, come esem-

.

<: >pio era_stato preso pari ad una volta e mezzo la du.-_

!rata del periodo del rispettivo numero di giri^ ?_in-_ !

!dieato per il numero di giri nj| con T e per il m - _

1 <' >j

!mero di giri n con e rispettivamente riportato^ ;_

r ' come freccia nella direzione dell'asse dei_ tempi,_fat-_

.' 1 ; i

i to scattare dagli impulsi ?^ oppure ?^. |

__ _ Nel_caso, che_il segnale di riferimento

servala valore di ^soglia, il segnale U di uscita <?>

!

termina soltanto nel settimo periodo dopo che ? trascorso il tempo di eccitazione del multivibratore mono stabile , eccitato dall <1 >impulso ?6> dove non viene

rilevata la diminuita difettosa sensibilit? del seno. sore, ma soltanto la totale rottura. Questo segnale Cx? ? <" >:

j? rappresentato tratteggiato . ! o O

Nell ' altro caso ? che al segnale di riferi- o -ac <?>x imento venga aggiunto il segnale di numero di giri, j->? oO il <1 >impulso h- l 'ultimo all 'uscita del comparatore ? i4> prima che la sensibilit? del sensore si riduca al

OQ

p -unto che il valore di soglia U? il-+ ?U n - non possa pi ? es O sere superato. Il segnale di uscita U^ , rappresentato con una linea continua? finisce gi? nel quarto periodo dopo che ? trascorso il tempo di eccitazione T,

eccitato da I0 ? cosi che qui l 'allarme oppure l ' apparecchio di regolazione possono essere attivati gi?

jtre periodi prima.

Il descritto dispositivo per l ' individuazione di guasti pu? essere utilizzato con tutti i senisori, che forniscano un "segnale periodico"? ovvero

jnon ? limitato soltanto ai sensori di detonazione per

Imo tori a combustione interna.

_

Claims

RIVENDICAZIONI

1 . Dispositivo per l ' individuazione di gua?

i sti in sensori montati su elementi di macchine for- <1>

! nite di parti rotanti, in particolare in sensori di j

1 detonazione montati su motori a combustione interna,

i il segnale di uscita dei quali viene convertito in I

un circuito di riferimento in un segnale di riferi-

mento raddrizzato e rettificato, che viene messo a :

' ci. confronto in un comparatore con una ulteriore grandez-? =?s?

za, per cui alla uscita del comparatore compare un se- Q

gnale, fino a che questo ulteriore grandezza supera aci

|il segnale di riferimento, caratterizzato dal fatto r-J

che la ulteriore grandezza ? il segnale.(U ) di usci- <D

ta--del sensore, che il segnale (UnK-) di rifer-i-m?nt-o??" ? 03 attenuato o amplificato fino a che durante il suo anda- o

(mento venga superato dei valori di picco, che compaio-

|no periodicamente, del normale segnale di uscita del

sensore, che ? previsto un multivihratore (5) mono-

I

stabile riazzerabile dal segnale (1?-) ?i uscita del j i <: : >! (comparatore (4), il tempo (T) di eccitazione del qua-

le ? pi? grande della durata del periodo del segnale

(U ) di useita del sensore, e dopo il quale ? colle-? s-

gato un dispositivo (6,7) di regolazione e/o di allar-

me, che fornisce un segnale di regolazione e/o di al-

i i jlarme, quando il segnale (U^) di uscita del multivibratore ( 5) monostabile scompare

2_._ Dispo si t ivo se condo la rivendic azione

1 > caratterizzato dal fatto che ? previsto un circu?-

;_to (8) sommatore, nel quale al segnale di riferimen-

<1 >to (U ) ? sommato un segnale di numero di_ giri dipen-

hden t e_ dal numero di giri delle parti rotant i _ della

: macchina.

(/ H )r <1 >3? Dispositivo secondo la rivendicazione

! 0 1 o 2 f caratterizzato dal fatto che la durata (T) del 01 i

I <"" ' " ' >C* !_segnal e di uscita del mul tivibratore (5) monostabile c ;

<

j ? variabile in dipendenza dal numero di giri (n) del- r-?<1 >j <! >? -<Z> I le parti rojtanti_della macchina.

| Botna, 2 9 MAR. 1983 <?>c ! . i

cr> j p .p. : DAIMLER-HENZ AKTIENGESELLSCHAFT \

j

per se e per gli altri

-Antonio Tfttiercio - ;TAS/gt.-8929

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