Источник импульсного магнитного поля Советский патент 1989 года по МПК G01R33/12 

1

(21)4409312/24-21

(22)13.04.88

(46) 15.12.89. Бюл. № 46 (75) М.Е.Губичев, А.В.Ежков, В.А.Пашков и Ю.И.,Тихонов

(53)621.317.44(088.8)

(56)Патент США 4626758, кл. 324-64, 02.12.86.

Патент Великобритании № 2172715, кл. F 02D41/22, 18.03.86.

(54)ИСТОЧНШС ИШУЛЬСНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

(57)Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может быть использовано в качестве источника поля при контроле ферромагнитных изделий, при исследовании силового воздействия импульсного магнитного поля на ферромагнитные изделия для управления исполнительным механизмом в системе управления, например клапаном. Таймер 2 аапускается датчиком 1 положения и вместе с таймером 3 служит для формирования выходного импульса. Элементы И 4 и 13, элементы ИЛИ 5 и 7, генератор 10,

формирователь 1 и мультивибратор 12 служат для формирования управляющих импульсов ключей 19 и 20. Если средний ток в обмотках выходных исполнительных элементов 21 и 22 превышает допустимый, то пороговый блок 18 через функциональный преобразователь 14 ограничивает его. Инвертор 6 обеспечивает работу ключей 19 и 20 в про- тивофазе. Напряжение на интегратор 17 подается с шунта 16. Формирователь 15 служит для сброса интегратора 17. Счетные импульсы на таймер 2 поступают с датчика 8 импульсов через умножитель 9 частоты. Преобразователь 14 служит также для стабилизации среднего тока в элементах 21 и 22 при изменении питающего напряжения на входе 27. Управление формой выходных импульсов осуществляется кодом, поступающим на шину 26 данюлх, Это позволяет управлять формой импульса, поступающего на элементы 21 и 22, обеспечивая их надежное срабатывание, стабилизировать параметры этих импульсов и обеспечить автономность устройства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. п

(Л

01 1

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может быть использовано в качестве источника поля при контроле ферромагнитных изделий, при исследовании силового воздействия импульсного магнитного поля на ферромагнитные изделия, для управления исполнительным механизмом в системе управления, например клапаном.

Целью изобретения является повышение надежности за счет выбора оптимальной формы импульса, поступающего на исполнительный элемент, стабилизации параметров этого импульса, обеспечения автономной работы.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого источника импульсного магнитного поля; на фиг. 2 - программируемый таймер.

Источник импульсного магнитного поля содержит датчик 1 положения, последовательно соединенные первый программируемый таймер 2, второй программируемый таймер 3, элемент И 4 и элемент ИЛИ 5, выход которого через инвертор 6 подключен к первому входу элемента ИЛИ 7. Выход датчика 8 импульсов через умножитель 9 частоты подключен к счетному входу таймера 2. Устройство содержит также последовательно соединенные генератор 10, формирователь 11 импульсов, ждущий мультивибратор 12, элемент 13 И.

Функциональный преобразователь 14 подключен к управляющему входу ждущего мультивибратора 12, а второй формирователь 15 импульсов - к выходу таймера 3. Шунт 16 включен попледо- вательно в цепь питания исполнительных элементов (обмоток), а напряжение с него поступает на вход интегратора 17, выход которого соединен с входом порогового блока 18. Ключи 19 и 20 подключены к выводам выходных исполнительных элементов 21 и 22, Второй выход шунта 16 и первый вход преобразователя 14 подключен к выходу внешнего источника питания, т.е. являются входом питания устройства.

Таймеры 2 и 3 содержат (фиг. 2) триггер 23, элемент И 24 и счетчик 25. Позицией 26 обозначена шина данных, позицией 27 - вход питания устройства.

Датчики 1 и 8 могут быть выполнены в виде фотоэлектрических датчиков

положения и угла задающего элемента, например маховика, или являться различными выходами делителя частоты, , подключенного к выходу генератора импульсов. Датчик 1 предназначен для формирования однократного импульса в начале цикла работы устройства, а датчик 8 - для формирования последоQ вателыюсти импульсов в течение цикла.

Информационные входы счетчика 25 таймера 2 и 3 подключены к шине 26 данных устройства. Счетчик 25 выполнен реверсивным, работает на вычита5 ние. Он может включить также входной буферный регистр, в который по соответствующему адресу заносится информация с шины данных. Выходы регистра подключены к информационным входам

0 реверсивного счетчика, выход которого является выходом счетчика 25.

Формирователь 11 может быть выполнен в виде ждущего мультивибратора формирующего им1тульсы заданной дли5 тельности, Он может быть выполнен перестраиваемым. Нультивибратор 12 выполнен управляемым, так что длительность его выходных импульсов зависит от напряжения на управляющем

0 входе. В качестве мультивибратора можно использовать также программируемый таймер с высокочастотным генератором на счетном входе. При этом информационный вход таймера под5 ключен к кодовому выходу преобразователя 14 или через ЛЦП к его аналоговому выходу.

Преобразователь 14 может быть выполнен в виде дешифратора (ППЗУ),

0 устанавливающее однозначное соответствие между выходным кодом АЦП, на вход которого поступает напряжение с первого входа преобразователя 14, и выходным кодом преобразователя 14,

5 который через соответствующий ЦАП может также подаваться на его аналоговый выход (это необходимо в случае выполнения мультивибратора 12 аналоговым). Второй вход дешифратора подо ключен к Выходу блока 18 и при появлении, например, логической единицы на втором входе деши(1)ратора вид задаваемой им функциональной зависи-- мости меняется, уменьшая значение выходного кода в заданное число раз

5

или ограничивая его по величине.

Формирователь 15 предназначен для формирования короткого и1-1пульса по заднему фронту входного импульса и

может быть выполнен в виде последовательно соединенных дифференциатора, огра 1ичителя, блока смещения и инвертора. Интегратор 17 представляет собой последовательно соединенные дифференциальный усилитель и интегратор со сбросом. Блок 18 выполнен в виде двух компараторов с объединенными входами. Выводы компараторов соединены с выходами блока 18, выход компаратора, подключенный ко входу элемента 7 может быть также соединен с выходом сигнала неисправности устройства. Элементы 21 и 22 могут пред ставлять собой электромагниты, управляющие обмотки клапанов, форсунок и т.п.

Устройство работает следующим образом.

Выходной импульс датчика I запускает таймер 2, который начинает подсчитывать выходные импульсы умножителя 9. В момент, когда число этих импульсов окажется равным значению кода, записанного в момент запуска в счетчик 25, потенциал на его выходе переполнения устанавливает триггер 2 в исходное состояние и запускает таймер 3. Триггер 23 выполнен с динамическими входами, т.е. срабатывает по перепаду входного потенциала, например из единицы в ноль.

Пока на выходе таймера 2 присутствует высокий логический уровень импульсы через элемент Н 13 и элемент ИЛИ 5 поступают на управляющий вход ключа 20. Длительность импульсов задается мультивибратором 12, который в свою очередь управляется преобразователем 14. Это позволяет сформировать первую часть импульса тока в элементах 21 и 22 с амплитудой, превышающей амплитуду остальной части выходного имлульса. Когда ключ 20 открыт, через выходные элементы 21 и 22 протекает ток. Напряженность выходного поля определяется средним значением тока в элементах 21 и 22. В моменты времени, когда ключ 20 закрывается, открывается ключ 19, исключая влияние ЭДС самоиндукции на параметры выходного импульса поля и защищая элементы 21 и 22.

Запуск таймера 3 происходит в момент окончания выходного импульса таймера 2. С этого момента на ключ 2 через элемент И 4 и элемент ИЛ1 5 поступают импульсы меньшей скважно

сти с выхода формирователя II. В момент (окончания импульса на выходе таймера 3 устройство оказывается в исходном состоянии. Импульсы напряжения с шунта 16 интегрируются интегратором 17, Если его выходной сигнап превысит первое пороговое значение, задаваемое установкой на входе соответствующего компаратора блока 18, последний через преобразователь 14 ограничивает скважность импульсов мультивибратора 12, а следовательно и амплитуду выходных импульсов (их начальной части). Если же напряжение на интеграторе 17 продолжает возрастать, оно достигает второго порогового значения, при этом блок 18 через элемент ИЛИ 7 замыкает ключ 19 и сигнализирует о неисправности.

В момент окончания выходного импульса таймера 3 формирователь 15 сбрасывает интегратор 17.

25

30

35

40

По сравнению с известным, предлагаемое устройство обладает следующими преим ществами: позволяет сформировать выходной импульс поля сложной формы с напряженностью на начальном участке большей или меньшей, чем в остальной части импульса, что позволяет получить заданный закон изменения намагничивающего поля, а при использовании в силовых элементах обеспечить надежное срабатывание исполнительного органа; амплитуда начальной части выходного импульса в предлагаемом устройстве стабильна при измене}пш напряжения питания, что обеспечивает надежное срабатывание исполнительного элемента или перемаг ннчивание заданным полем; вид зависимости выходного сигнала от напряжения питания (или иной величины, инд5 формация о которой подается на функциональный преобразователь) может изменяться путем перестройки, изменения структуры дешифратора этого преобразователя; выходные обмотки в

50 предлагаемом устройстве надежно защищены от перегрева, а ЭДС самоиндукции не оказывает влияния на выходной сигнал; при выходе из строя управляющего процессора, подключенного к шиг не данных, устройство продолжает работать по заданной программе, поскольку информация о длительности вы- ходного импульса н его форме хранится в программируекмх таймерах. Это

обеспечивает повышение надежности по сравнению с известными устройствами.

Формула изобретения

1, Источник импульсного магнитног поля, содержащий датчик положения, выход которого соединен с входом запуска программируемого таймера, счет ный вход которого соединен с выходом блока формирования, вход которого соединен с выходом датчика импульсов а также группу выходных исполнительных элементов, отличающий- с я тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен вторым программируемым таймером, двумя элементами ИЛИ, инвертором, двумя элементами И, двумя формирователями импульсов, ге- нератором импульсов, функциональным преобразователем, ждущим мультивибратором, пороговым блоком, двумя ключами, шунтом и интегратором, при этом блок формирования выполнен в виде ум- ножителя частоты, выход первого npoi- раммируемого таймера соединен с входом запуска второго программируемого таймера и первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входами управления первого ключа и входом инвертора, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом управления второго ключа, первый выход которого соединен с первым выводом шунта, первым входом интегратора и первыми выводами группы выходных исполнительных элементов, вторые выводы которых соединены с вторым выводом второго ключа и первым выводом

-

первого ключа, второй вывод которого соединен с общей шиной, причем второй вывод шунта соединен с вторым входом интегратора, входом питания источника импульсного магнитного поля и входом функционального преобразователя, выход которого соединен с управляющим входом ждущего мультивибратора, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход генератора импульсов соединен со счетным входом второго программируемого таймера и входом первого-формирователя импульсов, выход которого соединен с входом запуска ждущего мультивибратора и первым входом второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИШ, а выход второго программируемого таймера соединен с вторым входом элемента И и входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с входом сброса интегратора, выход которого соединен с входом порогового блока, выходы которого соединены соответственно с управляющим входом функционального преобразователя и Вторым входом второго элемента ИЛИ,

2, Источник поп, 1, отличающийся тем, что программируемый таймер выполнен в виде триггера, элемента И и счетчика, при этом вход запуска программируемого таймера соединен с первым входом триггера и входом записи счетчика, счетный вход которого -соединен с выходом элемента И, входы которого соединены соответственно со счетным входом программируемого таймера и выходом триггера, второй вход которого соединен с выходом переполнения счетчика и выходом программируемого таймера.

д.

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может быть использовано в качестве источника поля при контроле ферромагнитных изделий, при исследовании силового воздействия импульсного магнитного поля на ферромагнитные изделия для управления исполнительным механизмом в системе управления, например клапаном. Таймер 2 запускается датчиком 1 положения и вместе с таймером 3 служит для формирования выходного импульса. Элементы И 4 и 13, элементы ИЛИ 5 и 7, генератор 10, формирователь 11 и мультивибратор 12 служат для формирования управляющих импульсов ключей 19,20. Если средний ток в обмотках выходных исполнительных элементов 21,22 превышает допустимый, то пороговый блок 18 через функциональный преобразователь 14 ограничивает его. Инвертор 6 обеспечивает работу ключей 19,20 в противофазе. Напряжение на интегратор 17 подается с шунта 16. Формирователь 15 служит для сброса интегратора 17. Счетные импульсы на таймер 2 поступают с датчика 8 импульсов через умножитель 9 частоты. Преобразователь 14 служит также для стабилизации среднего тока в элементах 21,22 при изменении питающего напряжения на входе 27. Управление формой выходных импульсов осуществляется кодом, поступающим на шину 26 данных. Это позволяет управлять формой импульса, поступающего на элементы 21,22, обеспечивая их надежное срабатывание, стабилизировать параметры этих импульсов и обеспечивать автономность устройства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

13

Зап

ЛУ.

Редактор Н.Парфенова

Составитель С.Шумилишская Техред Л.Сердюкова

Заказ 7637/41

Тираж 714

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

/4

с

V

25

Iff us 2

Корректор Н.Пожо

Подписное