Устройство для импульсного намагничивания ферромагнитных изделий Советский патент 1987 года по МПК H01F13/00 

Изобретение относится к электротехнике, точнее к устройствам для намагничивания и размагничивания, и может быть использовано для неразрушающего контроля ферромагнитных изделий.

Целью изобретения является повышение стабильности намагничивания.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - блок управления; на фиг. 3 - схема фильтра низненных выпрямителя 17, компаратора 18, одновибратора 19 и сумматора 20, второй вход которого соединен с выходом выпрямителя 17.

Блок 14 управления представлен на фиг. 2. Он состоит из последовательно соединенных одновибратора 21 и формирователя -22, состоящего из компаратора 23, один из входов которого соединен с резистором 24 И диодом 25, причем второй выкой частоты; на фиг. 4 - схема блока ам- Ю вод резистора соединен с общим проводом, плитудно-фазовой привязки; на фиг. 5 - ди- а второй вывод диода является входом

«Пуск-стоп управления, к второму входу компаратора 23 подсоединены конденсатор

26, первый диод 27, второй диод 28 и ресоединен с выпрямителем 1, а точка соединения конденсатора 2 и зарядного резистора 3 соединена с общим проводом, дополнительного управляемого вентиля 5, подсоеаграмма, поясняющая работу устройства.

Устройство состоит из последовательно

соединенных выпрямителя 1, конденсатора 2,

зарядного резистора 3 и управляемого вен- .j. зистор 29, вторые выводы конденсатора 26 тиля 4, второй силовой вывод которого и первого диода 27 соединены с общим

проводом, а резистор 29 соединен с резистором 30, второй вывод которого соединен с вторым выводом диода 28, причем точка соединения резисторов 29 и 30 является

диненного параллельно конденсатору 2, по- 20 этого формирователя, следовательно соединенных соленоида 6 иФильтр 11 низкой частоты (фиг. 3) реалиэлектронного ключа 7, подключенных парал- зован на основе операционного усилителя 31 лельно конденсатору 2, первого элемента И 8, конденсатором 32 в цепи обратной связи; выход которого соединен с управляющим вхо- причем параллельно конденсатору подклю- дом дополнительного управляемого вентиля 5, чен электронный ключ 33, выполненный на второго элемента И 9, выход которого сое- основе полевого транзистора, динен с управляющим входом управляемогоВ качестве выпрямителя 1 использована

вентиля 4, последовательно соединенных ин- двухполупериодная мостовая схема выпрям- тегратора 10, фильтра 11 и компаратора 12, ления. Управляемые вентили 4 и 5 выпол- выход которого соединен с вхбдом второгопены на тиристорах, а электронный ключ 7

элемента И 9, последовательно соединенных выполнен на семисторе. Элементы И 8, 9 вы- дополнительного компаратора 13 и блока 14 полнены на микросхеме К511ИЕ1. Интегра- управления, первый выход которого соединен тор 10 выполнен на основе операционного

усилителя с емкостной отрицательной обратной связью. Компараторы 12, 13 выполнены

на основе операционного усилителя.

с управляющим входом электронного ключа 7 и входом первого элемента И 8, второй выход связан с вторым входом второго элемента И 9 и фильтром 11 низких час- ,Источник 15 опорного напряжения выполтот, источника 15 опорного напряжения, под- ней с использованием цифроаналогового преобразователя и может управляться с помощью электронно-вычислительной машины. Устройство работает следующим образом. Устройство формирует мощные импульсы

вязки, вход которого св язаи с питающей 40 магнитного поля. Это поле создается током, сетью, а выход соединен с вторым входом протекающим через соленоид 6 по цепи:

верхняя (по схеме) обкладка конденсатора 2 - электронный ключ 7 - соленоид 6 - нижняя обкладка конденсатора 2.

Заряжается конденсатор 2 по цепи: верхс установкой режима (Р/Н) устройства, а иий (по схеме) вывод выпрямителя 1 - кон- второй вход блока 14 управления предназ- денсатор 2 - зарядный резистор 3 - управляемый вентиль 4 -- нижний вывод выпрямителя 1.

В исходном состоянии (после включения устройства) конденсатор 2 разряжен и, если установлен режим «Стоп, блок 14 управлеключенного к второму входу интегратора 10 и входу дополнительного компаратора 13, второй вход которого связан с конденсатором 2, блока 16 амплитудно-фазовой прикомпаратора 12, причем второй вход интегратора 10 соединен с источником 15 опорного напряжения, второй вход первого элемента 8 И предназначен для соединения

начен для подачи сигнала «Пуск-стоп запуска устройства.

Блок 14 управления предназначен для формирования сигналов, управляющих работой устройства.

Блок 16 амплитудно-фазовой привязки предназначен для обеспечения фазового управления управляемым вентилем 4, причем фазовый угол при котором открывается, упния блокирует цепь заряда конденсатора 2 подачей управляющих сигналов на фильтр 11 низкой частоты и на элемент И 9. При этом на выходе элемента И 9 образуется нулеравляемый вентиль 4 зависит от величины 55 ° сигнал, удерживающий управляемый напряжения питающей сети.вентиль 4 в закрытом состоянии. На вход

Блок амплитудно-фазовой привязки (фиг. 4) состоит из последовательно соедикомпаратора 18 (фиг. 4) поступает выпрямленное напряжение питающей сети Ui

ненных выпрямителя 17, компаратора 18, одновибратора 19 и сумматора 20, второй вход которого соединен с выходом выпрямителя 17.

Блок 14 управления представлен на фиг. 2. Он состоит из последовательно соединенных одновибратора 21 и формирователя -22, состоящего из компаратора 23, один из входов которого соединен с резистором 24 И диодом 25, причем второй вы26, первый диод 27, второй диод 28 и резистор 29, вторые выводы конденсатора 26 и первого диода 27 соединены с общим

на основе операционного усилителя.

Источник 15 опорного напряжения

ния блокирует цепь заряда конденсатора 2 подачей управляющих сигналов на фильтр 11 низкой частоты и на элемент И 9. При этом на выходе элемента И 9 образуется нуле ° сигнал, удерживающий управляемый вентиль 4 в закрытом состоянии. На вход

компаратора 18 (фиг. 4) поступает выпрямленное напряжение питающей сети Ui

(фиг. 5). Выходные импульсы . компара тора 18 (фиг. 4) запускают одновибратор 19. На входы сумматора 20 поступают выпрямленные импульсы питающей сети и выходные импульсы одновибратора 19. На один вход 5 компаратора 12 (фиг. 1) поступают импульсы (Ui2 на фиг. 5) с выхода сумматора 20, а на другой вход компаратора 12 поступает низкий уровень с выхода заблокированного фильтра низкой частоты. В этом

Если средний ток заряда велик, то уменьшается среднее значение выходного напряжения интегратора, уменьшается длительность импульса компаратора 12, что приводит к уменьшению среднего значения тока заряда. Таким образом, выходное напряжение интегратора 10 меняется таким образом, чтобы среднее значение тока через зарядный резистор 3 поддерживать постоянным. Такое фазовое регулирование с отрицательной обсостоянии на выходе компаратора 12 образу- 0 ратной связью по току заряда позволяет,

ется потенциал, подтверждающий состояниеменяя величину 6 оп, задавать величину средэлемента И 9. При этом управляемый вен-него тока заряда и поддерживать его затиль 4 закрыт, а конденсатор 2 не заряжа-данным при наличии дестабилизирующих

ется. Интегратор 10 интегрирует сигнал ис-факторов (например, изменение напряжеточника 15 опорного напряжения до насыще- питающей сети).

ния.Блок амплитудно-фазовой привязки обесПри поступлении на блок 14 управления сигнала «Пуск разблокируются одновибратор 21 и формирователь 22 (фиг. 2). Выходное напряжение одновибратора (фиг. 2) разпечивает дополнительный стабилизирующий фактор. Это возможно благодаря наличию в выходном сигнале данного блока участка СД (фиг. 5, L i2), который непосредстблокирует элемент И 9 (фиг. 1) и фильтр 11 20 венно привязан к напряжению питающей се- низкой частоты. Благодаря тому, что на ти (это часть выходного напряжения вы- входе фильтра 11 низкой частоты присутству- прямителя 17 (на фиг. 4). ет высокий уровень напряжения насыщенияДополнительным стабилизирующим факинтегратора 10, на выходе фильтра низкой тдром является то, что при изменении ве- частоты начинает нарастать напряжение. Это личины напряжения питающей сети меня- напряжение поступает на вход компаратора ется величина выходного сигнала блока ам- 12 (12 пунктиром на фиг. 4). В моментплитудно-фазовой привязки на участке СД.

При уменьшении величины питающего напряжения уменьшается также напряжение участка СД, а время (фазовый угол), в

превышения выходным напряжением фильтра 11 низкой частоты выходного напряжения блока 16 амплитудно-фазовой привязки

перебрасывается компаратор 12. При этом на „ течение которого открыт управляемый венобоих входах элемента И 9 присутствуют единичные уровни. На выходе элемента И 9 также образуется единичный уровень, открывающий управляемый вентиль 4. Начинается заряд конденсатора 2. Ток заряда протекатиль 4 (фиг. 1), увеличивается, что не позволяет уменьщиться среднему току заряда конденсатора 2 (L g, t/s пунктиром на фиг. 5). При увеличении напряжения питающей сети фазовый угол уменьшается, что

ет по зарядному резистору 3. Падение на-не позволяет увеличить средний ток заряда пряжения на этом резисторе (/з на фиг. 5) поконденсатора 2. Таким образом осуществля- ступает на один вход интегратора 10, а нается дополнительная параметрическая ком- другой вход поступает противоположное попенсация нестабильности питающей сети, знаку напряжение от источника опорногочто повышает точность стабилизации заряд- напряжения LJon. На выходе интегратора 10ного тока. При достижении напряжением формируется смещенное по уровню пульси- 40на конденсаторе 2 (фиг. 1) величины L on блок рующее напряжения на фиг. 5). Это14 управления формирует управляющие сиг- напряжение фильтруется фильтром 11 низкойналы, которые блокируют фильтр 11 низкой частоты, чтобы на вход компаратора 12 по-частоты и элемент И 9. При этом прекра- ступал только средний уровень выходногощается дальнейший заряд конденсатора 2. сигнала интегратора 10, иначе возникаютЧерез некоторое время, необходимое для no.ri- нежелательные срабатывания компаратора 45ной блокировки цепи заряда конденсатора 12, в моменты пересечения пульсирующего2, выходной сигнал блока 14 управления от- напряжения с выхода интегратора 10 с выходкрывает электроннь 1Й ключ 7, замыкает цепь ным напряжением блока 16 амплитудно-фа-разряда конденсатора 2. Времени задержки зовой привязки. Если среднее значение токадля переднего фронта выходного импульса в цепи заряда мало (мало падение на- одновибратора 21 (фиг. 2) достаточно для пряжения на зарядном резисторе), то сред-полной блокировки цепи заряда с помощью

формирователя 22. В исходном состоянии конденсатор 26 формирователя заряжен до положительного напряжения, равного выходному напряжению одновибратора 21. Отриса элемента И 9 (L g на фиг. 4), что приводит 55цательный выходной импульс одновибратора

к увеличению времени, в течение которого21 перезаряжает конденсатор 26 до уровня

открыт управляющий вентиль 4, и увеличе-ограниченного диодом 27, включенным панию среднего тока заряда конденсатора 2.раллельно конденсатору. Время задержки опнии уровень выходного напряжения интегратора 10 увеличивается. Соответственно увеличиваются длительности выходного импульса компаратора 12 и выходного импульЕсли средний ток заряда велик, то уменьшается среднее значение выходного напряжения интегратора, уменьшается длительность импульса компаратора 12, что приводит к уменьшению среднего значения тока заряда. Таким образом, выходное напряжение интегратора 10 меняется таким образом, чтобы среднее значение тока через зарядный резистор 3 поддерживать постоянным. Такое фазовое регулирование с отрицательной об ратной связью по току заряда позволяет,

течение которого открыт управляемый вентиль 4 (фиг. 1), увеличивается, что не позволяет уменьщиться среднему току заряда конденсатора 2 (L g, t/s пунктиром на фиг. 5). При увеличении напряжения питающей сети фазовый угол уменьшается, что

ределяется моментом времени, когда напряжение на конденсаторе 26 пересечет нулевой уровень. В этот момент времени перебрасывается компаратор 23 формирователя, выходной сигнал которого отключает электронный ключ 7 (фиг. 1).

Если включен режим «Размагничивание, то в колебательном контуре, образованном конденсатором 2 (фиг. 1) и соленоидом 6, возникают затухаюодие периодические колебания, а магнитное поле, создаваемое соле- ноидом 6, является размагничивающим. Если включен режим «Намагничивание (сигнал Р/Н единичный), то на верхнем по схеме входе элемента И 8 устанавливается единичный уровень, а на нижнем по схеме входе элемента И 8 и управляю- щем входе электронного ключа 7 устанавливается единичный уровень с выхода формирователя 22 (фиг. 2). При этом на выходе элемента И 8 устанавливается единичный уровень, открывающий управляемый вентиль 5. Колебательный контур, образованный конденсатором 2 и соленоидом 6 щунтируется. Поэтому процесс в нем становится апериодическим, а магнитное поле соленоида 6 - намагничивающим. Амплитуда магнитного поля соленоида 6 зависит от величины на- пряжения б смакс., до которого заряжается конденсатор 2. Последнее регулируется величиной напряжения t/on, постунаюнлего на интегратор 10 и компаратор 13.

Формула изобретения

1. Устройство для импульсного намагничивания ферромагнитных изделий, содержащее последовательно соединенные выпрямитель, конденсатор, зарядный резистор, управляемый вентиль, а также интегратор, компаратор, соленоид, электронный ключ, источник опорного напряжения, причем второй силовой вывод управляемого вентиля -соединен с выпрямителем, а точка соеди

5

0

0

5

нения конденсатора и зарядного резистора соединена с общи.м проводом, первый вход интегратора соединен с зарядным резистором, а соленоид и электронный ключ соединены последовательно и подключены параллельно конденсатору, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности намагничивания, в него введены дополнительные компаратор и управляемый вентиль, два элемента И, фильтр низких частот, блок управления, блок амплитудно-фазовой привязки, дополнительный управляемый вентиль подключен параллельно конденсатору, один вход дополнительного компаратора связан с конденсатором, второй вход - с источником опорного напряжения, выход первого элемента И соединен с yпpaBv яющим входом дополнительного управляемого вентиля, один вход второго элемента И соединен с выходом компаратора, а выход - с управляющим входом управляемого вeнтиv я, вход фильтра низких частот соединен с выходом интегратора, а выход - с первым входом компаратора, первый вход блока управления соединен с выходом дополнительного компаратора, первый выход - с управляющим входом электронного ключа и входом первого элемента И, второй выход блока управления - с вторым входом второго элемента И и фильтром низких частот, вход блока амплитудно-фазовой привязки связан с питающей сетью, а выход соединен с вторым входом компаратора, причем второй вход интегратора соединен с источником опорного напряжения, второй вход первого элемента И предназначен для соединения с установкой режима устройства, а второй вход блока управления предназначен для подачи сигнала запуска устройства.

2. Устройство по п. I, отличающееся тем, что блок амплитудно-фазовой привязки содержит последовательно соединенные выпрямитель, компаратор, одновибратор, сумматор, второй вход которого соединен с выходом выпрямителя.

J;r

22

.

фиг.2

JJ

a

ih

J7

Фиг.З

Фиг4

иХ /X /Л

.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для неразрушающего контроля ферромагнитных изделий. Целью изобретения является повышение стабильности намагничивания. Устройство состоит из последовательно соединенных выпрямителя 1, конденсатора 2, зарядного резистора (ЗР) 3 и управляемого вентиля 4, второй силовой вывод которого соединен с выпрямителем 1, а точка соединения конденсатора 2 и ЗР 3 соединена с общим проводом, дополнительного управляемого вентиля (ДУВ) 5, подсоединенного параллельно конденсатору 2, последовательно соединенР/н ных соленоида 6 и электронного ключа (ЭК) 7, подключенных параллельно конденсатору 2, первого элемента И 8, выход которого соединен с управляющим входом ДУВ 5, второго элемента И 9, выход которого соединен с управляющим входом управляемого вентиля 4, последовательно соединенных интегратора 10, фильтра низких частот 11 и компаратора 12, выход которого соединен с входом второго элемента И 9, последовательно соединенных дополнительного компаратора 13 и блока управления 14, первый выход которого соединен с управляющим входом ЭК 7 и входом первого элемента И 8, второй выход соединен с вторым входом второго элемента И 9 и фильтром низких частот 11, источника опорного напряжения 15, подключенного к второму входу интегратора 10 и входу дополнительного компаратора 13, второй вход которого связан с конденсатором 2, блока 16 амплитудно-фазовой привязки, в.ход которого связан с питающей сетью, а выход соединен с вторым входом компаратора 12, причем второй вход интегратора 10 соединен с источником опорного напряжения 15, второй вход первого элемента И 8 соединен с входом установки режима (Р/Н) устройства, а на второй вход блока управления 14 подается сигнал запуска «Пуск-стоп устройства. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. i СО Np; СО сриг1

Составитель А. Лукин

Техред И. ВересКорректор Л. Ильин

Тираж 698Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 (3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4