Zapojení obvodu elektrického hnacího ústrojí zvonů. Oblast techniky

Transkript

1 Zapojení obvodu elektrického hnacího ústrojí zvonů Oblast techniky Technické řešení se týká zapojení obvodu elektrického pohonu, řídícího celý průběh vyzvánění od počátku do konce s možností nastavení optimálního úhlu rozkyvu zvonu Dosavadní stav techniky V současné době je známa celá řada mechanických, zejména elektrických obvodů, zajišťujících rozhoupávání zvonů a nahrazujících tak fyzicky namáhavé ruční rozhoupávání. Kupříkladu ze spisu DE D je znám hnací elektromotor, který je zapínán a vypínán v proměnlivých bodech v průběhu jedné nebo obou polovin kyvů zvonu. Je-li dosažen požadovaný rozkyv zvonu, jehož úhel odpovídá udržování optimální intonace, pak je elektrická energie, přiváděná do hnacího elektromotoru, redukována zkrácením doby činnosti motoru v průběhu kyvu. Úbytek energie kývavé soustavy při kývání v jedné polovině periody nebo jejích obou polovinách je stanoven z rozdílu mezi dvěma po sobě jdoucími úhly rozkyvu a mezi energií, přivedenou do motoru pro kompenzaci vypočtených ztrát energie. Zvonový mechanizmus dle zveřejněné britské přihlášky GB A obsahuje hnací motor pro vykonání houpavých pohybů zvonu v obou směrech. Změna směru pohonu motoru je způsobena reverzačním obvodem a energie je do motoru přiváděna přes přepínací zařízení, které určuje okamžik zapnutí a vypnutí přívodu k motoru tak, aby byl samostatně přepínán pro oba směry kývavého pohybu zvonu. Kolední zvonek podle patentového spisu US 3,769,780 tvoří zlepšenou soustavu koledního zvonku, ve kterém je zvonkové kladívko poháněno točivým hnacím elektromotorem. Kladívko je neseno ohebným elementem, namontovaným souose s hřídelem hnacího elektromotoru, uloženým zpravidla souose se zvonem. Hřídel se zvonovým kladívkem uvnitř zvonu je veden otvorem na uzavřené straně zvonu. Ve spisu zveřejněné přihlášky DE A1 je popsáno vyzváněcí zařízení s pohonem, zabraňujícím tomu, aby ložiskové síly zvonu vedly k rozkmitání zvonice. Tomu zamezuje hnací zařízení se stálým rozkyvem zvonu. Ze spisu EP A2 je známo zařízení k řízení hnacího motoru vyzváněcího pohonu, jehož příslušná úhlová rychlost zvonu je měřena tachogenerátorem, spolupůsobícím s hnací hřídelí hnacího motoru. Z výstupního signálu tachogenerátoru jsou pak odvozovány čas sepnutí a délka sepnutí hnacího motoru. Spis EP A2 popisuje zvonové vyzváněcí zařízení s reverzibilním hnacím motorem pro kývavě poháněné zvony, jež obsahuje řídicí ústrojí, které v časovém a dráhovém úseku jedné nebo obou polovin periody zapíná a vypíná hnací motor. Po rozhoupání zvonu je udržován dosažený stav kývání zvonu snížením přívodu elektrické energie do hnacího motoru prostřednictvím zkrácení doby nebo dráhy sepnutí za kyv. Tím je zachován úhel rozkyvu, potřebný k optimální intonaci zvonu v rozhoupaném stavu nezávisle na příslušných okolnostech činnosti. V rozhoupaném stavu je udržována zadaná potřebná hodnota optimálního úhlu rozkyvu; při jeho dosažení kmitavou soustavou se zjišťuje brzdná energie, potřebná k zastavení potřebné hodnoty úhlu rozkyvu a ta je poté přiváděna k hnacímu motoru. Spis EP A2 popisuje pneumaticko - elektrické uspořádání, kde ozubené kolečko je v záběru s ozubeným hřebenem, spřaženým se závěsem zvonu. Detektor detekuje obrácení kývavého pohybu závěsu zvonu, zatímco jiný detektor indikuje počátek tlaku, dosahovaného v komoře pneumatického válce, jenž unáší píst. Hradítko kuželky způsobuje, je-li v zasunuté poloze, fázi spuštění zvonění, která trvá až do okamžiku rozkmitu, dosahujícího limitní hodnotu a hradítko je uvedeno do činnosti vačkou spojenou se zvonem. Druhá fáze je fáze letmého - 1 -

2 2 zvonění. Třetí fáze je fáze brzdící, zahájená návratem hradítka do uzavírací polohy. Po úplném zastavení způsobí časové relé nakonec uvedení obvodu do výchozí polohy. Zveřejněný spis přihlášky vynálezu EP A2 obsahuje vynález, jenž se týká způsobu vyzvánění a vyzváněcího zařízení pro zvon, hnaného motorem. První řídicí signál je vyvolán pod kontrolou, určující smysl rotace osy motoru, jejíž hodnota udává pohyby zvonu. V případě, že tyto parametry nesouhlasí, je přivedením energie do motoru vytvořen druhý signál. Rumunský patent RO 923 B1 se týká zařízení pro zvony, obsahující kladívko, uložené jako dvojzvratná páka, kinematicky vázaně spojená s klikovým ústrojím, poháněným rotačním motorem. Polský patentový spis PL 1742 B1 se týká zařízení zvonu, podepřeného v ložiscích stolice, jenž je poháněn lineárním motorem, magneticky izolovaným a upevněným na zvonové stolici v místě vzdáleném od ložisek, a zahrnujícího rovněž budící vinutí, upevněné k pevné, magneticky odizolované konstrukci stolice, přičemž vzájemně spolupracující plochy kotvy a budícího vinutí lineárního motoru leží v rovinách, rovnoběžných s rovinou vychýlení zvonu. Polský patentový spis PL B1 se týká řídicího obvodu zvonového pohonu, kde silové napětí je přiváděno na blok triaků, jehož vývody jsou spojeny se statorem i kotvou lineárního motoru. Kotva je pevně spojena s trámcem zvonu, na němž je současně upevněn obvod tranzistorových optických čidel, jejichž směrový signál výchylky zvonu, signál kontroly činnosti motoru v době překrývání obou částí motoru, signál levostranné a pravostranné výchylky zvonu jsou vysílány do řídicího obvodu, spřaženého s blokem regulace úhlů rozkyvu zvonu a časovým blokem činnosti zvonu. Výstupy z řídicího obvodu jsou současně spojeny se vstupy bloku triaků. Mezi nejvýznamnější nevýhody dosud známých řešení zařízení pro rozhoupávání zvonů patří zejména jejich poměrná složitost vzhledem k funkcím, umožňujícím ovládání zvonění a jeho průběhu, resp. nastavení parametrů činnosti vyzváněcího zařízení, náročnost na údržbu, složitá instalace jakož i vysoká pořizovací cena. Podstata technického řešení 3 4 Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení obvodu elektrického hnacího ústrojí zvonů dle technického řešení, obsahující elektrický pohon, řídicí jednotku a alespoň jeden snímač, jehož podstata spočívá v tom, že k řídicímu procesoru, obsahujícímu rovněž vlastní paměť, je svým vývodem připojen zdroj ovládacích obvodů, tvořící část napájecího zdroje, když ke vstupům řídicího procesoru je připojen obvod nastavení náklonu a brždění a snímač náklonu, přičemž výstup řídicí jednotky je spojen se spínačem alespoň jednoho elektromagnetu a/nebo lineárního elektromotoru, spojeného s napájecím zdrojem a svým výstupem spojeného s elektromagnetem a/nebo lineárním elektromotorem. Lineární motor přitom může být zhotoven jako jednostranný, nebo zejména v případě zvonů s vyšší hmotností - dvoustranný. Cívka elektromagnetu a/nebo stator lineárního elektromotoru jsou upevněny na zvonové stolici v ose zvonu nebo v její blízkosti a jádro elektromagnetu a/nebo kotva lineárního elektromotoru jsou upevněny k závěsu zvonu nebo na jeho hlavu, nebo jsou cívka elektromagnetu a/nebo stator lineárního elektromotoru uchyceny k závěsu zvonu nebo jeho hlavě a jádro elektromagnetu a/nebo kotva lineárního elektromotoru jsou upevněny na zvonové stolici v ose zvonu nebo její blízkosti. Ke vstupu řídicího procesoru je připojen nastavitelný mechanický spínač pro úhel náklonu zvonu, popřípadě řídicí jednotka obsahuje elektronický vypínač nebo je k ní připojen koncový vypínač. Mezi nejvýznamnější výhody, dosažené využitím obvodu elektrického hnacího ústrojí zvonů dle technického řešení patří zejména dosažení provozní spolehlivosti a bezpečnosti provozu zařízení s minimálními náklady na údržbu, dosažení přesnosti nastavení parametrů vyzvánění tak, aby byl dosažen jeho optimální průběh s přihlédnutím ke všem důležitým parametrům, jako např

3 nastavení maximálního úhlu náklonu, ale i stavu ložisek. Řídicí procesor pracuje s vlastní pamětí a vlastní inteligencí, takže všechny požadované parametry jsou uloženy v paměti. Přehled obrázků na výkrese Podstata zapojení obvodu elektrického hnacího ústrojí zvonů dle technického řešení je v další části podrobněji objasněna prostřednictvím podrobného popisu příkladu jeho provedení, schematicky znázorněného na připojeném výkrese, představujícím blokové zapojení. Příklady provedení 2 3 Blokové schéma příkladného zapojení obvodu elektrického hnacího ústrojí zvonů dle technického řešení, znázorněné na připojeném výkrese, obsahuje napájecí zdroj 1, připojený k elektrorozvodné síti 3 x 380 V. Součástí napájecího zdroje 1 je rovněž zdroj 2 ovládacích obvodů, určený k napájení připojených elektronických obvodů. Vývod zdroje 2 ovládacích obvodů je připojen k řídicímu procesoru, obsahujícímu zde zvlášť nevyznačenou paměť, k jehož vstupům je dále připojen obvod 3 nastavení náklonu a brždění zvonu, vícepolohový mechanický spínač 6 náklonu zvonu a snímač 8 náklonu zvonu. Výstup řídicího procesoru je spojen s elektronickým spínačem 4, zajišťujícím spojení lineárního elektromotoru 7 a/nebo alespoň jednoho, zde neznázorněného elektromagnetu k silovým napájecím vodičům napájecího zdroje 1. Mezi elektronický spínač 4 a řídicí procesor je s výhodou připojen čárkovaně vyznačený mechanický koncový vypínač 9, zajišťující v případě potřeby možnost vypnutí, resp. přepnutí řídicího procesoru do polohy, umožňující například klasické ruční zvonění. Lineární elektromotor 7 je nainstalován na zvonové stolici na úrovni přibližně dvou třetin výšky zde neznázorněného zvonu tak, že mezi statorem a kotvou lineárního elektromotoru 7 je vzduchová mezera přibližně až 7 mm. Snímač 8 náklonu je umístěn přímo na hřídeli zvonu, čímž je zajištěno přesné snímání okamžité polohy zvonu. Úhel rozkyvu zvonu je možno nastavit v rozmezí cca s přesností 2,. Po sepnutí řídicího procesoru je provedeno vyhodnocení připojených ochranných prvků a čidel, jakými jsou teplotní čidlo lineárního elektromotoru 7, koncový spínač, snímač 8 náklonu, apod. Po úspěšném vyhodnocení bezporuchového stavu je sepnut spínač 4 a připojený lineární elektromotor 7 zahájí rozhoupávání zvonu, jež je s ohledem na hmotnost uvedeného zvonu prováděno buďto v jednom smyslu, nebo v obou smyslech jeho houpání. Rychlost rozhoupávání je přitom dána velikostí vytvořeného magnetického pole. Po dosažení předem nastaveného úhlu rozkyvu vestavěná logika řídicího procesoru provede přepnutí do tzv. udržovacího režimu, v němž lineární elektromotor 7 svou činností pouze eliminuje ztráty třením. Tím je udržován největší nastavený úhel rozkyvu zvonu, potřebný pro optimální úder zvonového srdce na vnitřní stěnu zvonu, a zároveň je zabráněno tvrdým úderům srdce na stěnu zvonu a jeho možnému poškození. Po uplynutí nastaveného časového intervalu je zahájena fáze brždění, která může být provedena buďto pouhým odpojením lineárního elektromotoru 7 od napájecího zdroje 1 prostřednictvím spínače 4, nebo je lineární elektromotor 7 využit k aktivnímu brždění zvonu s tím, že pracuje v podstatě stejným způsobem jako ve fázi rozhoupávání, pouze se smyslem pohybu opačným vůči smyslu kyvu zvonu. NÁROKY NA OCHRANU 1. Zapojení obvodu elektrického hnacího ústrojí zvonů, obsahující elektrický pohon, řídicí jednotku a alespoň jeden snímač, vyznač ující se tím, že k řídicímu procesoru () je svým vývodem připojen zdroj (2) ovládacích obvodů, tvořící část napájecího zdroje (1), ke vstupům řídicího procesoru () s pamětí je připojen obvod (3) nastavení náklonu a brždění - 3 -

4 a snímač (8) náklonu, výstup řídicího procesoru () je spojen se spínačem (4) alespoň jednoho elektromagnetu a/nebo lineárního elektromotoru (7), spínač (4) je spojen s napájecím zdrojem (1) a svým výstupem je spínač (4) spojen s elektromagnetem a/nebo lineárním elektromotorem (7), přičemž cívka elektromagnetu a/nebo stator lineárního elektromotoru (7) jsou upevněny na zvonové stolici v ose zvonu nebo v její blízkosti a jádro elektromagnetu a/nebo kotva lineárního elektromotoru (7) jsou upevněny k závěsu zvonu nebo na jeho hlavu, nebo jsou cívka elektromagnetu a/nebo stator lineárního elektromotoru (7) uchyceny k závěsu zvonu nebo jeho hlavě a jádro elektromagnetu a/nebo kotva lineárního elektromotoru (7) jsou upevněny na zvonové stolici v ose zvonu nebo její blízkosti. 2. Zapojení podle nároku 1, vyznač ující se tím, že ke vstupu řídicího procesoru () je připojen mechanický spínač (6) nastavení úhlu náklonu zvonu, jenž je s výhodou vícepolohový. 3. Zapojení podle nároku 1, vyznač ující se tím, že řídicí procesor () obsahuje elektronický vypínač nebo je k němu připojen koncový vypínač (9). 4. Zapojení podle nároku 1, vyznač ující se tím, že lineární elektromotor (7) je dvoustranný. 1 výkres - 4 -

5 Konec dokumentu - -