Цифровой веберметр Советский патент 1987 года по МПК G01R33/02 H03M1/60 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения магнитного потока постоянных магнитов.

Цель изобретения - повьшгение надежности устройства путем упрощения.

На чертеже представлена функпио- нальная структурная схема устройства

Цифровой веберметр содержит пер- вичньй преобразователь 1, выход которого соединен с входом модулятора

2,выход которого соединен с входом преобразователя напряжение-частота

3,реверсивный счетчик 4, первый 5, второй 6 и третий 7 триггеры, блок индикации 8, вход модуля потока которого соединен с выходом дешифратора 9, вход которого соединен с выходом регистра 10, первый 11 и второй 12 элементы И, генератор импульсов 13, одновибратор 14, элемент ИЛИ 15, микропереключатель 16 и преобразователь кода 17. Выход генератора 13 соединен со счетным входом

триггера 5, прямой выход которого соединен со входом управления модулятора 2 и первым входом элемента И 11, инверсный выход со входом од- новибратора 14 и первым входом элемента И 12.

Вторые входы элементов И 11 и 12 слединены с выходом преобразователя 3, а выходы, соответственно со входами прямого и инверсного счета счетчика 4, R -вход которого соединен с выходом микропереключателя 16 и первым входом элемента ИЛИ 15, второй вход которого соединен с выходом переполнения реверсивного счетчика 4, выход заема из младшего разряда кото рого с 5 -входом триггера 6. R -вход триггера 6 соединен с выходом элемента ИЛИ 15, а выход - с D -входом триггера 7 и со знаковым входом преоразователя 17, информадионньп вход которого соединен с выходом с четчи- ка 4, а выход - с информационным входом регистра 9, вход установки которого соединен со входом установки триггера 7, выходом одновибратора 14 и входом микропереключателя 16. Знаковый вход блока индикации 8 соединен с выходом триггера 7.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии выходное напряжение индукционного первичного преобразователя 1 равно нулю, микро

5

0

5

0

переключатель 16 замкнут. Генератор импульсов 13 формирует прямоугольные колебания стабильной частоты, которая поступает на счетный вход первого триггера 15. Цо срезу импупъса на инверсном выходе первого триггера формируется короткий импульс на выходе одновибратора 14, который поступает на вход установки информации регистра 10, вход установки информации третьего триггера 7 и через микропереключатель 16 - на R -вход счетчика и первый вход элемента ИЛИ 15, с выхода которого поступает на R-вход второго триггера 6. В результате на блоке индикации 8 высвечивается ноль, а на индикаторе полярности 8 - плюс. Измерение начинается после размыкания микропереключателя 16 и продолжается до следующего замыкания .

Устройство работает циклически, длительность цикла равна периоду колебаний Т выходного сигнала первого триггера 15. Выходное напряжение ин дукционного первичного преобразователя 1 через модулятор 2 поступает на вход преобразователя напряжение-частота 3, который имеет характеристику вида:

Fj(t) KjU.Ct)

+ F(t),

35

40

45

50

55

где

7j(t}

К,

выходная частота преобразователя напряжение- частота 3;

коэффициент пропорциональности;

UjCt) - выходное напряжение модулятора 2;

FQ(t) - выходная частота преобразователя напряжение-частота 3 при нулевом сигнале на входе.

Цри единичном сигнале на прямом выходе первого триггера 5, коэффициент передачи модулятора 2 равен единице. На втором входе первого 11 элемента И-НЕ присутствует единица, а на втором входе второго 12 элемента И-НЕ - ноль, поэтому выходная частота преобразователя напряжение- частота 3 поступает на суммирзртощий вход реверсивного счетчика импульсов 4. В течение второго полупериода колебаний на инверсном выходе первого триттера 5 присутствует единица и частота ) поступает на вычитающий вход счетчика импульсов 4. Таким

образом, состояние счетчика импульсов 4 в момент возникновения следующего импульса на выходе одновибрато- ра 14, по которому производится запись состояния счетчика импульсов 4 через преобразователь кода 12 в буферный регистр 10, определяется выражением

TI2

т|г

N(T) ) K,U,(t)-fF(t) dt -

о -K,Ujt) + F(t) dt

) dt

0

т

т/2

.

О

(t) dt J

TI2

F/t)

dt

Так как частота колебаний на выоде триггера 5 значительно больп1е астоты изменений F

Tit

oCt), то ) dt JFjt) d.

поэтому т

N(t) K,U.(t) dt (1) 25 j i о

Величина N(t) пропорциональна изменению магнитного потока,пронизьгоающе- го индукционный первичный преобразова

тель в течение интервала времени Т. Содержимое регистра 10 поступаетчерез дешифратор 9 на вход блока индикации 8, В течение следующего периода сигнала на выходе первого триггера 5 процессы происходят аналогичным образом, но суммирование выходных импульсов преобразователя напряжение- частота 3 начинается с начальными условиями, определяемыми выражением (1). Таким образом, в момент времени 2Т состояние счетчика импульсов 4 определяется выражением

т2Т

N(2T) J KjU(t) dt +iK,Ujt) dt

2T

5 K,u.(t) dt

Далее процесс повторяется. В моменты времени пТ состояние счетчика импульсов и блока индикации 8 определяется выражением пТ

N(nT) I K,U(t) dt,

где n 1.2,3, . ..

Следовательно, состояние буферного регистра )0 и блока индикации 8 в каждый момент времени соответствует текущему значению магнитного потока,

льдуюато-зав 4 бувы|г

fO

)5

вып1е

20

(1) 25

пронизывающего индукционный первичньй преобразователь 1. Таким образом измерение продолжается до следующего момента замыкания микропереключателя 16, которое определяет оператор.

Если состояние счетчика импуль- сов 4 в момент времени возникновения импульса на выходе одновибратора 14 соответствует положительному числу N(nT), то преобразователь кода 17 не изменяет кодовую комбинацию, и в буферный регистр 10 запишется число N(nT) , Если N(nT) 0,что соответствует отрицательной полярности сигнала на выходе индукционного первичного преобразователя 1, то число импульсов, поступивших на вычитающий вход счетчика импульсов 4, превысит число импульсов, поступивших на суммирующий вход. Это условие означает, что в некоторый момент времени состояние счетчика импульсов 5 переключится из нулевого состояния в состояние 10-1, причем это проис5

0

0

5

0

ходит при поступлении импульсов на вычитающий вход. В зтом случае на выходе О счетчика импульсов 4 сформируется импульс, который устанавливает второй триггер 6 в единичное состояние и на его 0 выходе формируется сигнал логической единицы. При поступлении единицы на знаковый вход Зн преобразователя кода 17 на его выходе формируется код N, соответствующий абсолютной чине числа N(nT) при N -i-O. Код N является по отношению к N(nT) дополняющим. Поэтому блок индикации 8 высвечивает число, пропорциональное магнитному потоку измеряемого образца. В момент возникновения импульса на выходе одновибратора 14 третий триггер 7 устанавливается в единичное состояние и на блоке индикации 8 высвечивается знак минус. В последующий полупериод колебаний первого триггера 5, когда осуществляется суммирование выходных импульсов преобразователя напряжение-частота 3, состояние счетчика импульсов переключается из отрицательного в положительное . В этом случае на его выходе 9 формируется импульс, который через элемент ИЛИ поступает на R -вход установки в ноль второго триггера 6 и последний переключается в нулевое состояние. Однако зто не приводит к переключение третьего триггера 7с В

5

последующий полупериод, когда выходные импульсы преобразователя напряжение-частота 3 поступают на вычитаю щий ВХОД счетчика импульсов 4, состояние последнего может принять отри цательное значение, тогда второй триггер 6 снова переключится в единичное состояние, а третий триггер 7 сохранит единичное состояние. Если состояние счетчика импульсов 4 в момент возникновения импульса на выходе одноЕибратора 14 будет положительным, то второй триггер будет находиться в нулевом состоянии и указанным импульсом третий триггер 7 переключится в нулевое состояние. Второй триггер 6 выполняет функции динамического триггера знака, а третий триггер 7 - статического, за счет чего исключается эффект мерцания цифрового индикатора полярности. Далее устройство работает аналогично до следующего замыкания микропереключателя 16, которое приведет к установке в ноль счетчика импульсов 4, второго 6 и третьего 7 триггеров. После этого устройство готово к проведению следующего измерения.

Таким образом, за счет модуляции аналогового сигнала с выхода индукционного первичного преобразователя 1, преобразования в частоту следова ния импульсов и цифровой демодуляции снижается влияние дрейфа нуля аналоговых элементов устройства в течение времени измерения. Кроме того, предлагаемое устройство обеспечивает получение пpo feжyтoчньгx результатов измерения, что позволяет исследовать динамику изменения магнитного потока измеряемого образца.

Формула изобретения

Цифровой веберметр, содержащий первичный преобразователь 5 выход коСоставитель Е.Аносова Редактор Н.Горват Техред Л.Олейник Корректор С.Черни

Заказ 1629/46 Тираж 731Подписное

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

торого соединен с входом модулятора, выход которого соединен с входом преобразователя напряжение-частота, реверсивный счетчик, первый, второй и третий триггеры, блок индикации, вход модуля которого соединен с выходом дешифратора, вход которого соединен с выходом регистра, первый и второй элементы И, генератор импульсов, одновибратор, отличающийся тем, что, с целью noBbmiei- ния надежности путем упрощения, в него введены элемент ИЛИ, микропереключатель и преобразователь кода, прргчем выход генератора импульсов . соединен с счетным входом первого триггера, прямой выход которого соединен с входом управления модулятора и первым входом первого элемента И, инверсный выход - с входом одновибратора и первым входом второго элемента И, вторые входы первого и второго элементов И соединены с выходом преобразователя напряжение- частота, а выходы, соответственно, с входами прямого и обратного счета реверсивного счетчика, R-вход которого соединен с выходом микропереключателя и первым входом элемента

ИЛIi, второй вход которого соединен с выходом переполнения старшего разряда реверсивного счетчика, выход заема из младшего разряда которого соединен с S-входом второго триггера, R-вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход - с D-входом третьего триггера и знаковым входом преобразователя кодов, информационный вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, а выход - с информационным входом регистра, вход установки которого соединен с входом установки третьего триггера, выходом одновибратора и

входом микропереключателя, причем знаковый вход блока индикации соединен с выходом третьего триггера.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано-для измерения магнитного потока постоянных магнитов. Целью изобретения является повышение надежности устройства. Для достижения поставленной цели в устройство дополнительно введены элемент ИЛИ 15, микропереключатель 16 и преобразователь 17 кода. Кроме того, устройство содержит первичный преобразователь 1, модулятор 2, преобразователь 3 напряжение - частота, реверсивный счетчик 4, триггеры 5,6 и 7, блок 8 индикации, дешифратор 9, регистр 10, элементы И 11 и 12, генератор 13 импульсов и одновибратор 14. Устройство обеспечивает получение промежуточных результатов измерения, что позволяет исследовать динамику изменения магнитного потока измеряемого образца. 1 ил. с ю (Л