Устройство регулирования магнитногопОля пРОТОННОгО СиНХРОТРОНА Советский патент 1981 года по МПК H05H7/04 

(54) c potic jsTynm Bmm Kfa:sm oro пйля ;; ар м онййго Ь1яхи)1 рся}А

. -. Изобретение относится к ускорительной технике и может Сыть исподьэовано при создании систем формирова ния магнитного поля протонного синхротрона с лвзбым количеством плоских участков. Известно устройство регулирования магнитного поля протонного синхротро на, содержащее управляемый истрчник питания электромагнита синзфотрона и датчик отклонения магнитного поля от заданной величкша,состоящий из электронного ийтегратора со схемой управления и катушки индуктивности, йеме&«енной в зазор электромагнита Ll Датчик отклонения магнитного поля от заданной величины вырабатывает сигнал в ;виде напряжения, пропорционального величине отклонения, который подается на вход управляемого источника питания, и тем самлм обеспечивается регулировка величины магнитного поля протонного синхротро на. Известное устройство позволяет формировать плоские участки магнитного поля длительностью 0,1-1,5 с с погрешностью, не превосходящей 10 10 от заданной величины. йедосггатком известного устройства является невозмояность обеспечения с его помоадью точности регулирования до 10 при длительности плоских участков, достигакией нескольких единиц и десятков секунд. Прототипом данного изобретения является устройство регулирования магнитного поля протонного синхротрона, содержащее регулируемлй источник питания обмотки электромагнита синхротрона, вход которого соеди нен с основным выходом компаратора тока, выполненного на основе магнитомодуляционного датчика второй гармоники и включенного последовательно в цепь питания обмотки йлектрО-Магнита, регулируемый источник тока, подключенный своим выходом к одному из входов кО1Лтарат эд)а тока, и блок фиксации заданного уровня магнитного поля С23. За счет управления работой регулируемого источника питания обмотки электромагнита, которое осуществляется сигяаламм с выхода компаратора тОка, осуществляется формирование рабочих циклов магнитного поля сиихротрона.

648021

Недостатком известного устройства явлйется недостаточная точность ре- . гулирования импульсного магнитного поля при болыиом количестве плоских участков, что обусловлено погрешностью магнитоМодуляцйонного датчика

Цель изобретения - повыиюние точ ности регулирования импульсного магнитного поля с любьзм количеством плоских участков.

Цель достигается тем, что в предлагаемое устройство дополнительно введены стабилизатор тока, йреобраэователь цифрового кода в ток и устройство управления режимом работы компаратора тока, соединенные своими выходами с входами компаратора тока, нуль-орган, вход которого соединен с выходом компаратора тока, а выход подключен к блоку фиксации заданного уровня магнитного поля и к первому входу устройства управления режимом работы компараторатока, преобразователь временного интервала в код и схема определения знака , выходы которых связаны с преобразЬвателем цифрового кода в ток, а первые входы соединены с выходом нуль-Органа, причём блок фиксации заданного уровня магнитного поля своими выходами связан со вторыми входами преобразователя временного интервала в цифровой код, схегФл определения знака, а также устройства управления режимо

работы компараторйтока.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства.J на фиг.2 временнйё диаграммы переходных процессов в цепях устройства.

В устройство регулирооеания магнитного поля nfioTOHHoro с4Й1 4ротрона входят регулируемый источник питания 1, обмотки электромагнита ускорителя 2,компаратор тока 3, нуль-орган 4 преобразователь 5 временного интервала в код, схема определения знака 6, устройство управления 7 режимом работы компаратора тока, блок Фиксации 8 заданного уровня магйитного поля, регулируемый источник тока 9, стабилизатор тока 10, преобразовател 11 цифрового кода в ток. -.

Регулируемый источник питания 1 обмотки электромагнита ускорителя 2 связан с основным выходом компаратор тока 3, включенного в цепь питания .электромагнита. Дополнительный выход компаратора тока 3 через нуль-орган 4 подключен к первым входс1М преобразователя 5 временного интервала в кйд, схемы определений знака б, устройства управления 7 режимом работы компаратора тока и к входу блока фиксации 8 заданного уровня магнитного поля. к входам компаратор тока 3 подключены регулируемый источник тока 9, стабилизатор тока10 преобразователь 11 цифрового кода в ток, входы которого связаны с

4

выходами преобразователя 5 и схекн 6. Кроме этого, блок фиксации 8 одним своим выходом через устройство управления 7 связан с входом компаратора тока 3, а другим выходом подключен к вторым входам преобразова5 теля б и схемы определения знака 6.

Р.абота устройства поясняется временными диаграммами на фиг. 2, где приведены следующие зависимости:

а - кривые изменения напряженности 0магнитного поля Н, тока питания электромагнита 3 и установки компаратора тока З; б - импульс блока 8 фиксации заданного уровня магнитного по5ля;

в - напряжение на дополнительном

выходе компаратора тока 3; г - импульс на выходе нуль-органа 4;. д д - напряжение на основном выходе

компаратора тока 3. Устройство работает следующим образом.

На участке нарастания магнитного поля по сигналу извне или другим 5 способом в блок фиксации 8 вводят уставку Н - лн, а в компаратор тока - устаску 3 -ЬЗ (кривые а), где Н 3 - заданные значения магнитного поля и тока на t-м плоском 0 участке импульса-, jiH &3 - постоянные значения, соответствующие изменению магнитного поля и тока при плавном переходе с участка нарастания на горизонтальную площадку и обратно. 5 Величина уставки 3, формируется тЬком от регулируемого источника 9, а & 3 - током от стабилизатора 10 (устанавливается экспериментально при наладке ускорителя и в дальнейшем п не изменяется)..

В момент времени t, когда магнитные поля электромагнита Н достигает значения - ЛН, блок фиксации 8 вырабатывает импульс, который по5 ступает в схему определения знака 6

и включает преобразователь 5 врекюннбго ино ервала в код. Если в этот

момент эремени ток электромагнита

,3j не равен установке 3; - йЗ , то

0 напряжение на дополнительном выхо-г де компаратора тока 3 кривые б не равно нулю. Оно достигает нуля в момент времени ti (,в случае, если Зщ-CJii a ), срабаты -вает нуль-орган 4, импульс которого поступает в схему определения знака б и включает преобразователь 5. На выходе преобразователя 5 появляется цифровой код, соответствующий отличию уставки 5 - аЗ от тока электромагнита Зщ в момент . Этот код

вместе с сигналом знака ошибки, выработанным схемой б, поступает на. входы преобразователя 11 цифрового кода, в ток, который корректирует уставку

5 компаратора тока 3 rta величину (f3 (кривые д). Если в момент времени -лЗ , то первым срабатывает |нуль-орган 4, а затем - блок фиксации 8, коррекция уставки будет имет знак плюс. Если в момент времени ь то коррекция a-j 0 Импульс нуль-органа 4 в момент времени t,; поступает также в устрой ство управления 7 режимом работы компаратора тока, которое вырабатывает сигнал, изменяющий с помощью стабилизатора 10 уставку компаратор 3 на величину +дЗ. В момент в|ремени t, (практически он может совпадать С моментом времени tj) в компаратор тока 3 введена уставка 3; - cPj , и сигнал с основного выхода компаратора (кривые д) подан на вход регулируемого источника питания 1, что обеспечивает замыкание отрица- тельной обратной связи по отклонени тока в обмотке электромагнита 2 от заданного уровня. К моменту времени tij процесс плавного перехода на плоский участок поля обычно заканчивают, и устройство работает в режиме стабилизации тока электромагнита на уровне Л -сГд , формируя 1-ю площадку импульса магнитного по ля. После окончания i-го плоского участка, в момент времени tz,, по .сигналу извне или другим способом через устройство 7 разиллкают отрица тельную обратную связь, отключая основной выход компаратора 3 от рег лируемого источника питания 1; и с помощью стабилизатора тока изменяют уставку компаратора с помощью стабилизатора тока 10 изменяют уставку компаратора тока на + i3. Одновремен но начинают плавно увеличивать ток электромагнита , регулируя напря жение источника 1 и формируя плагный переход с i-ro плоского участка на участок нарастания магнитного поля. При достижении током электромагнита Зц ве.личины уставки 3 -Оз + ЛЗ напряжение на дополнительном выходе компаратора тока 3 уменьшается до нуля (момент времени t , кривые в). Срабатывает нуль-орган 4 (кривые г) и своим импульсом устанавливает в нулевое состояние преобразователь 5 и схему 6, а также включает блок фиксации 8 заданного уровня магнитного поля. В этот же моментвремени t, или несколько позже по сигналу извне в блок фиксации 8 и в компаратор 3 вводят уставки - ЬН к 3,.д - ьз , для формирования (i + 1)-го плоского участка импульса магнитного поля. Далее все операции, описанные вьше, повторяются. Такое построение устройства позволяет обеспечить высокую точность регулиройания магнитного поля на любом числе плоских участков продо/ жительностью в единицы и десятки секунд. Формула изобретения Устройство регулирования магнитного поля протонного синхротрЬна, содержащее регулируемый источник питания обмотки электромагнита синхротрона, вход которого соединен с основным выходом компаратора тока, выполненного на осн6в е магнйтомодуляционного датчика второй гармоники и включенного последовательно в цепь питания обмотки электромагнита, регулируемой источник тока, подключенный своим выходом к одному из входов компаратора тока/ и блок фиксации заданного уровня магнитного поля, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования импульсного магнитного .поля с любым количеством плоских участков, в него дополнительно введены стабилизатор тока, преобразователь цифрового кода в ток и устройство управления режимом работы компаратора тока, соединенные своими выходами с входами компаратора тока, нуль-орган, вход которого соединен с выходом компаратора тока, а выход подключен к блоку фиксации заданного уровня магнитного поля первому входу устройства управления режимом работы компаратора тока, преобразователь временного интервала в код и схема ощ еделеиия знака;, выходы которых связаны с преобразователем цифрового кода в ток, а первые входы соединены с выходом нуль-органа, причем блок фиксации заданного уровня магнитного поля своими выходами вязан с вторыми входамипреобразоваеля временного интервала в цифровой од, схели определения знака, а акже устройства управления режимом аботы компаратора тока. Источники информации, ринятые во внимание При экТзпёргизе 1. ГУсев A.M. и др. Повышение ачества синхронитронов для медленноо вывода частиц. Труды третьего сесоюзного совещания по ускорителям аряженных частиц. Т. 2, М., Наука, 973, с. 118-121. 2, Авторское свидетельство СССР „408613, кл. Н 05 Н 7/04, 1975.