Устройство для измерения статических магнитных характеристик Советский патент 1987 года по МПК G01R33/12 

при одновременном повышении точности измерения. Для достижения поставленной цели в устройство введены блок 7 сравнения, детектор 9 максимума, детектор 8 минимума и реверсивньй счетчик 10, Кроме того, устройство, содержит блок 1 программирования, блок 2 управления, блок 3 измерения и регистрации, намагничивающее устройство 4, реверсивньй коммутатор 5, управ- ля емьй источник 6 питания, входы 11-17 блока управления. Блок управления содержит одновибраторы 18,19 и 20, формирователь 21 импульсов сброса.

Изобретение относится к магнитоиз- мерительной технике и предназначено для автоматизированного измерения ста тических магнитных характеристик магнитных материалов о

Цель изобретения - обеспечение автоматизации процесса измерения при одновременном повышении точности.

На чертеже представлена функциональная схема устройства,

Устройство для измерения статических магнитных характеристик содержит блок 1 программирования, блок 2 управления, блок 3 измерения и регистрации, намагничивающее устройство 4, реверсивный коммутатор 5, управляемьй источник 6 питания, блок 7 сравнения, детекторы минимума 8 и максимума 9 и реверсивньй счетчик 10.

Выходы блока 1 программирования, с первого 11 по шестой 16, соединены с соответствующими входами блока 2 управления, а седьмой выход 17 соеДинен с первым входом блока 7 сравнения Первьй, второй и третий входы блока 3 измерения и регистрации соединены, соответственно, с первым и вторым выходами блока 2 управления и выходом намагничивающего устройства 4, вход которого соединен с первым выходом реверсивного коммутатора 5, первьй вход которого соединен с выходом управляемого источника 6 питания. Выход блока 7 сравнения соединен с седьмым входом блока 2 управления, а

генер атор 22 тактовых импульсов, . триггеры 23,24 и 25, элементы И 26- 30, элемент ИЛИ 31. Блок измерения и регистрации содержит блок 32 первичного преобразования, блок 33 регистрации. Реверсивньй коммутатор содержит одноразрядньй сметчик 34, согласующие элементы 35-38, ключевые элементы 39-42. Автоматизация процесса измерения и возможность регулирования времени нарастания тока исключают погрешности оператора, уменьшают случайные погрешности и резко сокращают время измерения. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

второй вход - с выходом реверсивного счетчика 10, входами управляемого источника 6 питания и детекторов минимума 8 и максимума 9 и четвертым входом блока 3 измерения и регистраци пятьй вход которого соединен с вторым выходом реверсивного коммутатора 5. Восьмой вход блока 2 управления соединен с выходом детектора 9 максимума а девятьй - с выходом детектора 8 минимума и вторым входом реверсивного коммутатора 5. Входы установки в О прямого и обратного счета реверсивног счетчика 10 соединены, соответственно с вторым, третьим и четвертым выходами блока 2 управления.

Блок 2 управления содержит первьй 18, второй 19 и третий 20 одновибраторы, формирователь 21 импульса сброса, генератор 22 тактовых импульсов, первьй 23, второй 24 и третий 25 триггеры, первьй 26, второй 27, третий 28, четвертый 29 и пятьй 30 элементы И и элемент ИЛИ 31, Вход первого одновибратора 18 соединен с первым входом 11 блока 2 управления, а выход - с R-входом первого 23 и S-вхо- дом второго 24 триггеров. Управляющие входы второго 19 и третьего 20 одно- вибраторов соединены с вторым 12 и третьим 13 входами блока 2 управления соответственно, четнертьй вход 14 которого соединен с входом управления генератора 22 тактовых.импульсов, выход которого соединен с первым

входом первого элемента И 26. Второй, третий, четвертый и пятьм входы первого элемента И 26 соединены, соответственно, с инверсным выходом первого триггера 23, прямым выходом вто- рого триггера 24, инверсным выходом второго элемента И 27 и пятым входом 15 блока 2 управления, а прямой выход соединен с первьми входами третьего 28 и четвертого 29 элементов И, вторые входы которых соединены, соответственно, с прямым и инверсным вы

ходами третьего триггера 25. Первые R- и S-входы третьего триггера 25 соединены с инверсным выходом элемента И, второй R-вход соединен с выходом элемента ИЛИ 31, входом третьего одновибратора 20 и первым входом второго элемента И 27, а второй S-вход соединен с входом второго одновибратора 19, вторым входом второго элемента И 27 и девятым входом блока 2 управления. Восьмой, ч:едьмой и шестой входы блока 2 управления соединены с вторым входом элемента ИЛИ 31 и вторьп; и первым входами пятого элемента И 30 соответственно. Выход пятого элемента И 30 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 31. Вход формирователя 21 импульса установки соединен с шиной питания, а выход - с первым R-входом триггера 24, второй R-вход которого соединен с выходом второго одновибратора 19. Выход третьего одновибратора .20 соединен с S-входом триггера 23. Первый, второй, третий и четвертьм выходы блока управления соединены с прямым выходом первого триггера 23, инверсным выходом второго триггера 24 и выходами третьего 28 и четвертого 29 элементов И соответственно. Первьй и второй R- входы, также как первый и второй S- входы триггера 25, объединены логичекой функцией И..

Блок 3 измерения и регистрации содержит блок 32 первичного преобразования и блок 33 регистрации. Первый, второй, четвертьй и пятьй входы блока 2 соединены с первым,вторым, третьим и четвертым входами блока 3 регистрации соответственно, а третий вход через блок первичного преобразования соединен с пятым входом блока 3 регистрации.

Реверсивньй коммутатор 5 содержит одноразрядньй счетчик 34, первый 35, второй 36, третий 37 и четвертьй 38

согласующие элементы, первьй 39, второй 40, третий 41 и четвертьй 42 ключевые -элементы. Первьй выход счетчика 34 через согласующие элементы 35 и 36 соединен с управляющими входами ключевых элементов 39 и 40 соответственно. Второй выход счетчика 34 через согласующие элементы 37 и 38 соединен с управляющими входами ключевых элементов 41 и 42 соответственно. Токовые входы первого 39 и третьего 41 ключевых элементов соединены с первой токонесущей шиной первого входа реверсивного коммутатора 5, а

токовые входы второго 40 и четвертого 42 ключевых элементов соединены с второй токонесущей шиной первого входа реверсивного коммутатора 5, второй вход которого соединен с тактовым входом счетчика 34, а первая и вторая шины выхода - с выходами первого 39 и четвертого 42 элементов и, соответственно, с выходами второго 40 и третьего 41 элементов.

Блок 1 программирования представляет собой совокупность элементов коммутации (тумблеров, кнопок, программных переключателей и т.п.), посредством которых формируются необходимые сочетания потенциальных сигналов для организации режимов перемагничи- вания, а также изменения прриода следований тактовых импульСюв при определенных значениях сигнала в блоке 3

(например, при измерении коэрцитивной силы по индукции требуется измерение тока при нулевом значении сигнала).

Устройство работает следующим образом.

Установка ве личины заданного максимального значения тока производится программными переключателями, что значительно сокращает время работы оператора за счет представления числовых значений в десятичном коде. Устройство обеспечивает измерение ста- .тических характеристик магнитных материалов при линейном изменении тока намагничивающего устройства в диапазонах: от нулевого до максимального значения (максимально допустимого для выбранного типа регулируемого источника питания); от нулевого до заданного значения; от нулевого до максимального и до нулевого значения; от нулевого до заданного и до нулевого значения; циклическое от нулевого до максимального и до нулевого значения с автоматическим изменением на правления тока в момент равенства его нулю; циклическое от нулевого до заданного и до нулевого значения с автоматическим изменением направлени тока в момент равенства его нулю.

При включении питающего электронную часть напряжений импупьс с выхода формирователя 21 устанавливает первьй триггер 23 в нулевое состоя- ние, при этом закрывается элемент 26 сбрасывается реверсивньш счетчик 10 и состояние готовности устройства фиксируется блоком 33 регистрации. При этом сигнал с выхода детектора 8 минимума устанавливает триггер 25 в состояние, при котором обеспечивается прохождение тактовых импульсов с генератора 22 и элемента И 26 через элемент И 28 на суммирующий вход реверсивного счетчика 10. В зависимости от выбранного диапазона изменения тока намагничивания на элементы блока 2 управления с блока 1 программирования подаются соответст- вующие потенциальные сигналы.

Режим 1: шина 11 - момент пуска; шина 12 - запрещающий (логический О); шина 15 - разрешающий (логичес- кая 1)i шина 13 - разрёшакиций (логическая 1); шина 16 - запрещающий (логический 0)J шина 17 - произвольный код. После поступления сигнала по шине 11 импульс с выхода одновиб- ратора 18 устанавливает или подтверждает нулевое состояние триггера 23 и устанавливает в единичное состояние триггер 24, в результате чего эле

мент И 26 открьгоается для прохождения 40 направления тока намагничивающего тактовых импульсов с выхода генерато- устройства 4, устанавливает триггер ра 22 через элемент И 28 на суммирую- 25 в единичное состояние по заднему щйй вход реверсивного счетчика 10. При этом в соответствии с изменением состояния счетчика изменяются выход- ное напряжение (ток) управляемого источника 6 питания и показания бло- ка регистрации. При достижении счетчиком состояния, соответствующего единицам во всех разрядах (максимальное 0 значение выходного параметра управляемого источника питания), на выходе детектора 9 максимума появляется сигфронту тактового импульса на выходе элемента И, подготавливая тем самым прохождение тактовых импульсов через элемент И 28 на суммирующий вход реверсивного счетчика 1.0, и запускает одновибратор 19, на выходе которого формируется импульс, устанавливающий триггер в нулевое состояние. В результате закрьшается элемент И 26 дл прохождения тактовых импульсов и сос тояние реверсивного счетчика остается неизменным. Потенциальньм сигнал с выхода триггера 2А поступает в бло 33 регистрации и зажигает индикатор

нал, который, пройдя элемент ИЛИ 31, поступает на вход одновибратора 20, сигнал с выхода которого устанавливает триггер 23 в единичное состояние что прерьшает поступление импульсов через элемент И .26 и зажигает инди

0 5 0

Q

5

катор 1 блока 33 регистрации. Единичный потенциал с вькода схемы ИЛИ 31 по заднему фронту тактового импульса, с выхода элемента И устанавливает v триггер 25 в нулевое состояние, что дает разрешение на прохождение тактовых импульсов на вычитающий вход реверсивного счетчика 10. Но элемент И 26 закрыт запрещающим уровнем выхода триггера.23 и состояние счетчика остается неизменным. Таким образом производится однократная развертка от нулевого значения до максимального.

Режиму 2 соответствуют следунщие сочетания выходов блока 1: шина 11 - разрешающий в момент пуска; шина 12- разрешающий; шина 15 - разрешающий; шина 13 - запрещакщий; шина 16 - запрещающий; шина 17 - произвольный код.

Устройство в данном режиме после прихода по шине 11 разрешающего урон-, ня в момент пуска работает аналогично режиму 1 с той разницей, что после достижения реверсивным счетчиком 10 максимального состояния,одновибратор 20 не вьфабатывает импульса, триггер 23 остается в нулевом состоянии, элемент И 26 остается открытым и так товые импульсы поступают через элемент И 29 на вычитающий вход реверсив ного счетчика 10. При достижении счетчиком 10 нулевого состояния на выходе детектора 8 минимума появляется единичный потенциал, которому реверсив- ньй коммутатор 5 производит изменение

направления тока намагничивающего устройства 4, устанавливает триггер 25 в единичное состояние по заднему

фронту тактового импульса на выходе элемента И, подготавливая тем самым прохождение тактовых импульсов через элемент И 28 на суммирующий вход реверсивного счетчика 1.0, и запускает одновибратор 19, на выходе которого формируется импульс, устанавливающий триггер в нулевое состояние. В результате закрьшается элемент И 26 для прохождения тактовых импульсов и состояние реверсивного счетчика остается неизменным. Потенциальньм сигнал с выхода триггера 2А поступает в блок 33 регистрации и зажигает индикатор

останова по 1

Таким образом осуществляется однократная развертка

от нулевого до максимального значения.

В режиме 3 состояние выходов блока 1 следующее: шина 11 - разрешающий в момент пуска; шина 12 - запрещающий уровень; шина 15 - разрешающий уровень; шина,13 - разрешающий уровень; шина 16 - разрешающий уровень; шина 17 - двоично-десятичный код, соответствующий выбранному максимальному значению тока намагничивающего устройства. . 10

Работа устройства происходит анало- гично режиму 1 за исключением того, что при установке реверсивного счетчика 10 в состояние, соответствующее

запрещающий; шина 16 - разрешанлций шина 17 - двоично-десятичный код, соответствующий выбранному максимальному значению тока намагничивающего устройства.

Работа устройства происходит аналогично режиму 3 за исключением того, что в связи с подачей по шине 12 запрещающего сигнала одновибратор 19 не вырабатывает сигнала для сброса триггера 24, элемент И 26 остается открытым для прохождения тактовых импульсов и схема работает непрерьшно с изменением направления тока намагникоду максимального значения тока (за- t5 чивающего устройства в момент равенст- данного кода на шину 17), на вход схемы ИЛИ 31 поступает сигнал с выхода блока 7 сравнения.

В режиме 4 состояние выходов блока

ва тока нулю.

Ручное управление изменением тока намагничивающего устройства возможно при всех разобранных режимах работы. При этом по шине 15 разрешающий сигнал подается только на время ручного управления (например, нажатия кнопки ручного управления). После прекращения подачи разрешающего сигнала (например, отпускания кнопки ручного управления) элемент И 26 закрьшает- ся, величина тока остается неизменной до следующей подачи разрешающего сигнала по шине 15.

1 следующее: шина 11 - разрешающий в момент пускает шина 12 - разрешающий уровень; шина 15 - разрешающий уровень; шина 13 - запрещающий уровень; шина 16 - разрешающий уровень; шина 17 - двоично-десятичньй код, соответствующий выбранному максимальному значению тока намагничивающего устройства.

Работа устройства происходит ана

логично 2 за исключением того что при установке реверсивного счетчика 10 в состояние, соответствующее коду максимального значения тока, на вход схемы ИЛИ 31 поступает сигнал с выхода блока 7 сравнения.

В режиме 5 состояние выходов блока 1 следующее: шина 11 - разрешающий в момент пуска; шина 12 - запрещающий уровень; шина 15 -разрешающий уровень; шина 13 - запрещающий уровень; шина 16 - разрешающий уровень; лиина 17 - произвольный код.

Работа устройства происходит аналогично режиму 2 за исключением того что в связи с подачей по шине 12 за- прещакяцего сигнала одновибратор 19 не вырабатывает сигнала для сброса триггера 24, элемент И 26 остается открытым.для прохождения тактовых импульсов и схема работает непрерывно с изменением направления тока намагничивающего устройства в момент равенства тока нулю, что отображается в блоке 33 регистрации.

В режиме 6 состояние выходов блок 1 .следующее: шина 11 - разрешающий .в момент пуска; шина 12 - запрещающий; шина 15 - разрешающий; шина 13

запрещающий; шина 16 - разрешанлций шина 17 - двоично-десятичный код, соответствующий выбранному максимальному значению тока намагничивающего устройства.

Работа устройства происходит аналогично режиму 3 за исключением того, что в связи с подачей по шине 12 запрещающего сигнала одновибратор 19 не вырабатывает сигнала для сброса триггера 24, элемент И 26 остается открытым для прохождения тактовых импульсов и схема работает непрерьшно с изменением направления тока намагничивающего устройства в момент равенст-

ва тока нулю.

Ручное управление изменением тока намагничивающего устройства возможно при всех разобранных режимах работы. При этом по шине 15 разрешающий сигнал подается только на время ручного управления (например, нажатия кнопки ручного управления). После прекращения подачи разрешающего сигнала (например, отпускания кнопки ручного управления) элемент И 26 закрьшает- ся, величина тока остается неизменной до следующей подачи разрешающего сигнала по шине 15.

Шина 14 служит для дискретного регулирования частоты генератора 22 так- товьпс импульсов, т.е. регулирования скорости изменения тока, которую необходимо понижать во время работы

при ручном управлении с целью повышения точности регулировки магнитного поля.

Элемент И 27 служит во всех режимах для запрета работы устройства при ошибочном наборе оператором нулевого значения максимального тока, так как при отсутствии связи выход элемента 27 - вход элемента И 26 устройство работает в неопределенном режиме.

В предлагаемом устройстве в результате автоматизации процесса измерения и возможности регулирования времени нарастания тока повышается точность измерения коэрцитивной силы и коэффициента прямоугольности в результате исключения погрешности оператора и уменьшения случайной погрешности, резко сокрап1ается время измерения .(в среднем время измерения петли гистерезиса сокращается до двух минут).

Формула изобретения I

1. Устройство для измерения статических магнитных характеристик, содержащее блок программирования, блок,управления, блокизмерения и регистрации, первый, второй и третий входы которого соединены с первым и вторым выходами блока управления и выходом намагничивающего устройства соответственно, вход намагничивающего устройства соединен с первым выходом реверсивного коммутатора, первый вход кото рого соединен с выходом управляемого источника питания, отличающееся тем, что, с целью обеспечения автоматизации процесса измерения, в него введены блок сравнения, детектор максимума, детектор минимума и реверсивный счетчик, причем выходы блока программирования, с первого по шестой, соединены с соответствующими входами блока управления, седьмой выход блока программирования соеди- нен с первым входом блока сравнения, выход которого соединен с седьмым входом блока управления, восьмой.вход которого соединен с выходом детектора максимума, а второй, третий и четвертьш выходы - с входом установки в О и входами прямого и обратного счета реверсивного счетчика соответственно, причем выход реверсивного счетчика . соединен с вторым входом блока срав- нения, входами детектора максимума, детектора минимума, управляемого источника питания и четвертым входом блока измерения и регистрации, пятый

вход которого соединен с вторым выхо- 35 вертьй выходы блока управления соедидом блока коммутации, второй вход которого соединен с выходом детектора минимума и девятым входом блока управления.

2. Устройство ПОП.1, отличающее с я тем, что блок управления содерщ т первьй, второй и третий одновибраторы, формирователь импульса сброса, генератор тактовых им- пульсов, первый, второй и третий триггеры, первьй, второй, третий, четвертый и пятьй элементы И и эленены с прямым выходом первого триггера, инверсным выходом второго триггера и выходами третьего и четвертого элементов И соответственно, первый и второй R-входы третьего триггера объединены логической функцией И, пер вьш и второй S-входы третьего триггера объединены логической функцией И. 3. Устройство по П.1, о т л и - чатоще-еся тем, что блок измерения и регистрации содержит блок ре-, гистрации и блок первичного преобразования, причем первьй, второй, четмент ИЛИ, причем вход первого одно- вибратора является первым входом бло- „ вертьй и пятый входы блока измерения

регистрации соединены с первым втррым, третьим и четвертым входами блока регистрации соответственно,

а третий вход через блок первичного преобразования - с пятым входом блока

ка управления, а выход соединен с R-входом первого и S-входом второго триггера, управляющие входы второго и третьего одновибраторов соединены с вторым и третьим входами блока уп- равления соответственно, четвертьй вход которого соединен с входом управления генератора тактовых импульсов, выход которого соединен с пер55

регистрации,

4, Устройство по п.1, отличающееся тем, что реверсивный коммутатор содержит одноразрядный

вым входом первого элемента И, второй, третий, четвертый и пятьш входы которого соединены с инверсным выходом первого триггера, прямым выходом второго триггера, инверсным выходом второго элемента И и пятым входом блока управления соответственно, прямой выход соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены с прямым и инверсным выходами третьего триггера соответственно, первый R- и S-входы которого соединены с инверсным выходом первого элемента И, второй R-вход соединен с выходом элемента ИЛИ, входом третьего одновибратора и первым входом второго элемента И, а второй S-вход соединен с входом второго одновибратора, вторым входом второго элемента И и девятым входом, блока управления, восьмой, седьмой и шестой входы которого соединены с первым входом элемента ИЛИ, первым, вторьм входами пятого элемента И соответственно, выход пятого элемен- та И соединен с вторым входом элемента ИЛИ, вход формирователя импульса установки соединен с шиной питания, а вьпсод - с первым R-входом второго триггера, второй К-вход которого соединен с выходом второга одновибратора, выход третьего одновибратора соединен с S-входом первого триггера, причем первый, второй, третий и четнены с прямым выходом первого триггера, инверсным выходом второго триггера и выходами третьего и четвертого элементов И соответственно, первый и второй R-входы третьего триггера объединены логической функцией И, пер- вьш и второй S-входы третьего триггера объединены логической функцией И. 3. Устройство по П.1, о т л и - чатоще-еся тем, что блок измерения и регистрации содержит блок ре-, гистрации и блок первичного преобразования, причем первьй, второй, четвертьй и пятый входы блока измерения

а третий вход через блок первичного преобразования - с пятым входом блока

55

регистрации,

4, Устройство по п.1, отличающееся тем, что реверсивный коммутатор содержит одноразрядный

11130222812

счетчик, первый, второй, третий исукяцих элементов соединены, соответстчетвертый согласующие элементы, при-аенно, с управляющими входами первого,

чем первый выход одноразрядного счет-второго, третьего и четвертого ключечи ка соединен с входами первого и-гвых элементов, токовые.-входы первого

второго согласующих элементов, а вто- 5и третьего ключевых элементов соедирой - с входами третьего и четвертогонены с первой токонесущей шиной персогласующих элементов, выходы первого,вого входа реверсивного коммутатора,

второго, третьего и четвертого согла-а второго и четвертого - с второй.

Изобретение относится к технике магнитных измерений и может быть использовано для автоматизированного измерения статических магнитных характеристик магнитных материалов. Целью изобретения является обеспечение автоматизации процесса измерения (Л