Цифровой измеритель магнитного потока Советский патент 1986 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к электро- змерительной технике и может быть , спользовано для измерения магнитого потока постоянных магнитов. Цель изобретения - упрощение стройства при одновременном упрощеии процесса измерения.

На фигЛ показана структурная лектрическая схема устройства; на иг, 2 - временные диагра1 1мы, поясняющие работу устройства.

Цифровой измеритель магнитного потока содержит последовательно соединенные индукционный первичный преобразователь 1, первый к.точ 2, преобразователь 3 напряжение - частота, второй ключ 4 и реверсив а Й счетчик 5 импульсов, выход которого соединен с D-входами первого 6 и второго 7 буферных регистров, выход регистра 7 соединен через дешифратор 8 с цифровой индикацией 9 результата измерений, также последовательно соединенные кварцевый генератор 10 импульсов, управляемый делитель 11 частоты, первьй 12 и второй 13 одновибраторы. Блок 14 переключения соединен с динамически- ми С-входами установки информации первого 15 и второго 16 триггеров, причем прямой выход первого триггера 15 соединен с входом третьего одновибратора 17 и D-ВХОДОМ третьего триггера 18, выход управляемого дели теля 11 частоты соединен с первыми входами первого 19 и второго 20 элементов И, инверсный выход первого триггера I5 соединен с первым входом третьего элемента И 21, выход второго одновибратора 13 соединен с первым входом четвертого элемента И 22, инверсньй выход третьего триггера 18 соединен с первым входом пятого элемента И 23 вьпсод которого соединен с S-входом четвертого триггера 24, прямой выход которого соединен с цифровой индикацией 25 знака.

А

Выход займа реверсивного счетчика 5 импульсов соединен с R-входом третьего триггера 18, а выход третьего од- новибратсра 17 - с R-входом управляемого делителя II частоты, С-входом установки информации реверсивного . счетчика 5 импульйов, R-входом четвертого триггера 24 и S-входом третьего триггера 18, выходы первого 19 и второго 20 элементов И соединены со- - ответственно с С-входами установки

,

559722

информации первого 6 и второго 7 бу- ферньпс регистре, выход третьего элемента И 21 соединен с К-входом второго триггера 16, а выход четвертого

5 элемента И 22 - с R-входом реверсивного счетчика 5 импульсов. Выход первого буферного регистра 6 соединен с D-входом счетчика 5, прямой выход первого триггера 15 соединен с уп 0 равляющим входом первого ключа 2, выход управляемого делителя 11 частоты соединен с С-входом установки информации третьего триггера 18, инверсный выход первого триггера 15 со 5 единен с V-входом управления коэффициентом пересчета управляемого делителя 1 частоты и с вторыми входами первого 19 и второго 20 элементов И, прямой выход триггера 16 соединен с

20 т|5етьим входом второго элемента И 20 и с вторым входом пятого элемента И 23, третий вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера 15, инверсный выход второго триг25 гера 16 соединен с третьим входом первого элемента И 19 и с вторым входом четвертого элемента И 22, вы-. ход первого одновибратора 12 соединен с вторым входом третьего эле30 мента И 21, прямой выход третьего триггера 18 соединен с управляющим входом второго ключа 4, выход второго одновибратора 13 соединен с R-входом первого триггера 15. Кроме тоJJ го, нормально замкнутые контакты второго ключа 4 соединены с суммирующим входом счетчика 5, а нормально разомкнутые - с вычитающим входом счетчика 5.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии сигнал на выходе индукционного первичного преобразователя 1 равен нулю, первый к,пю-ч 2, разомкнут, реверсивный счетчик 5 находится в нулевом состоянии, блок 14 переключения разомкнут, пер-. вьш 15 и второй 16 триггеры находятся в нулевом состоянии. Кварцевый генератор 10 импульсов формирует последовательность импульсов стабильной частоты, которая поступает на С-БХОД управляемого делителя 1I частоты, на V-вход - управления коэффициентом пересчета которого поступает единичный сигнал с инверсного выхода первого триггера 15, поэтому на выходе управляемого делителя 11 частоты формируется последовательность импульсов с периодом , где Т, - время измерения. По срезу импульса на выходе управляемого делителя 11 частоты возбуждается первый одновибратор 12, после которого второй одновибратор 13. Таким образом формируются последовательно три импульса, первый из которых - с выхода заправляемого делителя 1 частоты через первый элемент И 19 поступает на С-вход установки информации первого буферного регистра 6, второй - с выхода первого одновиб- ратора 12 через третий элемент И 21 поступает на R-вход установки в ноль второго триггера 16, третий - с выхода второго одновибратора 13 поступает на R-вход первого триггера 1 5 и через четвертый элемент И 22 - на R-вход реверсивного счетчика 5 импульсов. Второй элемент И 20 заблокирован нулевым сигналом с прямого выхода второго триггера 16.

Выходная частота преобразователя 3 напряжение - частота определяется статической характеристикой

F (и вых

,t) К и (t) +F (t).

вх

ых

К де Е (и ,t) - выходная частота . преобразователя 3 напряжение - частота (фиг.2а); 5 коэффициент пропорциональности ; (t) - сигнал на входе

преобразователя 3 . напряжение - час- 40 тота;

частота на выходе преобразователя 3 напряжение - частота при нулевом сигнале на входе.

Величина F (t) выбирается равной оловине максимально возможной часоты на выходе преобразователя 3 на- 0

вх

FO (t)

пряжение - частота F

Установка

FO- указанной величины обеспечивает работоспособность преобразователя 3 напряжение - частота при входных сигналах положительной и отрицательной полярности.

По фронту выходного импульса управляемого делителя 11 частоты тре559724

тий триггер 18 устанавливается в нулевое состояние, поэтому второй ключ 4 подключает выход преобразователя 3 напряжение - частота к сумми- 5 руюшему входу реверсивного счетчика 5 (фиг.2г, сплошная линия). Состояние последнего в конце интервала времеопределяется следующим выраТи.,м/2

F (t) dt ,

о

Это значение записьшается в первый буферный регистр 6 и хранится там до момента возникновения следующего импульса на выходе управляемого делителя 11 частоты. Далее процесс повторяется.

ни Т,„/2 жением:

to

N(T, /2)

пул

(5

Для выполнения измерения магнитного потока испытуемый образец размещается в рабочей зоне индукционного первичного преобразователя 1, при этом замыкается блок 14 переключения. Процесс измерения начинается с момента размыкания блока 14 переключения, которое осуществляется перед извлечением испытуемого образца из рабочей зоны индукционного шервичного преобразователя 1. Размыкание блока 14 переключения вызывает переключение первого 15 и второго 16 триггеров в единичное состояние (фиг.26, в). На прямом выходе первого триггера 15 прИ-. сутствует единица, которая приводит к замыканию первого ключа 2. По фронту импульса на прямом выходе первого триггера 15 возбуждается третий одно- вибратор 17, вькодной импульс которого устанавливает в ноль управляемый делитель 1 1 частоты, реверсивный счетчик 5 импульсов - в состояние, сохраг няющееся в первом буферном регистре 6, четвертьш триггер 24 - в нулевое, а третий триггер 18 - в единичное со-- стояние. Единичный сигнал.на прямом выходе третьего триггера 18 поступает на управляющий вход второго ключа 4, который подключает выход преобразователя 3 напряжение - частота к вычитающего входу реверсивного счетчика 5 импульсов. На V-вход управления коэффициентом пересчета управляемого делителя 11 частоты посту- 7 пает нулевой сигнал с инверсного выхода первого триггера 15, поэтому следующий импульс на выходе делителя 11 частоты сформируется через

промежуток времени Т

ичм

которое

заранее определяет оператор. Так как выходная частота преобразователя 3 напряжение - частота поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 5, то в некоторый момент времени t состояние последнег.о примет значение, равное нулю, а на выходе займа сформируется короткий импульс (фиг.2е, сплошная линия), который поступает на R-вход установки в ноль третьего триггера 18, поэтому на прямом выходе последнего устанавливается ноль (фиг.2ж), по которому выход преобразователя 3 напряжение - частота подключается к суммирующему входу реверсивного счетчика 5 импульсов. В этот интервал времени пятый элемент И 23 заблокирован нулевым сигналом с инверсного выхода первого триггера 15, следовательно, четвертый триггер 24 сохраняет нулевое состояние. В течение интервала времени Tj выходная частота преобразователя 3 напряжение - частота определяется выходным сигналом индукционного первичного преобразователя 1 и величиной FP (t).

Импульс на выходе управляемого делителя 11 частоты формируется в конц интервала времени , по фронту которого третий триггер 18 устанавливается в единицу, так как на его D-входе присутствует единица с прямого выхода первого триггера 15. При этом второй триггер 16 находится в единичном состоянии, поэтому все пять элементов И 19 - 23 будут заблокированы. На управляющем входе второго ключа 4 формируется единица с прямого выхода третьего триггера 18, поэтому выход преобразователя 3 напряжение - частота подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика 5 импульсов. По срезу импульса на выходе управляемого делителя I1 частоты возбуждается первый одновибратор 12, выходной импульс которого поступает на вход третьего элемента И 21, но на его выход не проходит, поэтому второй триггер 16 сохраняет единичное состояние, и на вход второго одновибратора 13, выходной импульс которого устанавливает первый тригг.ер 15 в нулевое состояние, вследствие чего размыкается первый ключ 2.. На V-вход управления коэффициентом пересчета управляемого делителя 11 частоты поступает единичный сигнал с инверсного выхода первого триггера 15, поэтому следующий импульс на выходе делителя 11 частоты сформируется через проме5 жуток времени Т /2. В течение этого интервала времени вьгходная часто та преобразователя 3 напряжение - частота определяется величиной F, (t) . Если сигнал на выходе индукционно10 го первичного преобразователя i, определяемый направлением намагничен- о- ности. измеряемого образца, имеет положительную полярность, то состояние реверсивного счетчика импульсов в

15 момент времени 2Т будет больше нуля

и определяется выражением

HJM

.

,

) F (t) dt

(t) +F (t) dt +

J ex

Jf2T,,V

+ r IKU (t) F (t)J dt i. 3«

F(t) dt 0.

Если сигнал на выходе индукционного первичного преобразователя 1 имеет отрицательную полярность, то в некоторый момент времени ; t состояние реверсивного счетчика 5 импульсов примет нулевое значение (фиг.2г, пунктирная линия) и на его выходе О сформируется короткий импульс (фиг.2е, пунктирная линия), который подается на R-вход третьего триггера 18, вследствие чего последний устанавливается в ноль (фиг.2з), а преобразователь 3 напряжение - частота подключается к суммирующему входу реверсивного счетчика 5 импульсов. При этом на выходе пятого элемента И 23 сформируется единичный сигнал, который установит четвертый триггер 24 в единичное состояние (фиг.2и), а на цифровой индикации знака загорится минус. Таким образом осуществляется определение знака результата измерения. В этом случае состояние реверсивного счетчика 5 импульсов в момент времени 2Т определяется выражением

fЫ( 2Т

HJM

HJM /2

P.U)Jt- ,,(t).F,(t)di- .м|2

3/2 Т KU

изм

Sx

(t)FJt)dt-j F(tMt +

/2Т„

«}M

2 т

MJM

Fjt)

В момент времени 2Т на выходе управляемого делителя, 11 частоты Сформируется импульс, который через второй элемент И 20, на втором третьем входах которого присутствуют единичные сигналы с прямого выхода второго 16 и инверсного выхода первого 15 триггеров, поступит на С-вход установки информации второго буферного регистра 7, в результате чего в последний запишется состояние реверсивного счетчика 5 импульсов (фиг,2д;. По срезу импульса с выхода управляемого делителя 11 частоты вырабатывает импульс первый одновибратор 12, по которому через третий элемент И 21 -установится в ноль второй триггер 16, после чего выходным сигналом второго одновиб- ратора 13 через четвертый элемент И 22 установится в ноль реверсивный счетчик 3 импульсов. Таким образом устройство снова находится в исход- ном состоянии и готово к проведению следующего измерения, а результат высвечивается на цифровой индикации результата 9 и знака 25.

Формула изобретени

Цифровой измеритель магнитного потока, содержащий последовательно соединенные индукционный первичный преобразователь, первый ключ, преобразователь напряжение - частота, второй ключ и реверсивный счет- чик импульсов, также последовательно соединенные кварцевый генератор импульсов, управляемьй делитель частоты, первьгй и второй одновиб- раторы, причем выход реверсивного счетчика импульсов соединен с D-BXO- дами первого и второго буферных регистров, выходы которых соединены соответственно с D-входом реверсивнго счетчика импульсов и через дешифратор с цифровой индикацией результата измерений, выход управляемого делителя частоты соединен с первыми

входами первого и второго элементов И, блок переключения соединен с динамическими С-входами установки информации первого и второго триггеров, причем прямой выход первого триггера соединен с входом третьего одновибратора и управляющим входом первого ключа, а инверсньй выход перво го триггера - с вторыми

входами первого, второго, первым

входом третьего элементов И и V-BXO- дом управления коэффициентом пересчета управляемого делителя частоты, выход первого одновибратора соединен с вторым входом третьего элемента И, а выход второго одновибратора - с первым входом четвертого элемента И и R-входом первого триггера, выход третьего одновибратора - с R-входом управляемого делителя частоты и С-входом установки информации реверсивног о счетчика импульсов, при этом прямой выход второго триггера соединен с третьим входом второго элемента И, а инверсный выход второго триггера - с третьим входом первого и вторым входом четвертого элементов И, причем выходы первого и второго элементов

и соединены соответственно с С-входами установки информации первого и второго буферных регистров, выход третьего элемента И - с R-входом второго триггера, а выход четвертого элемента И - с R-входом реверсивного счетчика импульсов, а также цифровую индикацию знака, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства при одновременном упрощении процесса измерения, в устройство введены пятый элемент И, третий,и четвертый триггеры, причем выход управляемого делителя частоты соединен с С-входом установки

информации третьего триггера, D-вход которого соединен с прямым выходом первого триггера, R-вход - с выходом займа реверсивного счетчика импульсов, прямой выход третьего триггера соединен с управляющим входом второго ключа, а инверсный выход - с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом второго триггера, а третий

вход - с инверсным выходом первого триггера, причем выход пятого элемента И соединен с S-входом четвертого триггера, прямой выход которого сое- .

91255972 10

динен с цифровой индикацией знака, нормально замкнутые контакты второ- выход третьего одновибратора соеди- го ключа соединены с суммирующим входом иен с S-входом третьего и R-входом реверсивного счетчика импульсов, а нор- четвертого триггеров, кроме того мально разомкнутые - с вычитающим.

/

а

3т

гг..

e/jM

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - упрощение устройства при одновременном упрощении процесса измерения . Цифровой измеритель содержит индукционный первичный преобразователь 1, ключи 2, 4, преобразователь 3 напряжение-частота, реверсивный счетчик 5 импульсов, буферные регистры 6 и 7, дешифратор 8 с цифровой индикацией 9 результата измерений, кварцевый генератор 10 импульсов, управляемый делитель 11 частоты, одновибраторы 12, 13 и 17, блок 14 переключения, триггеры 15 и 16, элементы И 19, 20, 21 и 22 и цифровую индикацию 25 знака. Введение триггеров 18 и 24, элемента И 23 с образованием новых связей между элементами устройства позволяет достичь поставленную цель. 2 ил. (Л

t,

t,

с

/

ч

а

/W

и..

rrjiи

тгзи

I/,

гг

.

Редактор Н.Данкулич

Составитель С.Будович

Техред И.Попович Корректор Л.Патай

Заказ 4820/46 Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

/

/

х

fjff

X

i

i 7