Устройство для создания стабильного электромагнитного поля Советский патент 1980 года по МПК G05F7/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ СТАБИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системе питания электрофизических установок. Известно устройство для создания стабильного электромагнитного поля, содержащее первый и второй каналы регулирования. Недостатком этого устройства явля ется то, что оно непригодно для стабилизации питания электрофизической аппаратуры, так как их задача - точная переда ча утла, а не стабилизация магнитного по ля или напряженности поля электромагнита 1. Известно также и другое устройство для создания стабильного электромагнитного поля, являющееся наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению, содержащее канал грубой стабилизации, состоящий из датчика величины магнитного поля, к выходу которого подключен один из ЕЙСОДОВ ух;илителя ошибки, на другой вход которого подключен выход инвертирующего усили теля, входом соединеншлй с выходным ВЫВОДОМ, выход усилителя ошибки соединен со входом блока регулирования, выход которого пощшючен к основной обмот ке электромагнита f2j. Недостатком этого стройства является невозможность осуществления периодической коррекции напряжения смещения операционного усилителя, на котором построен регулятор тока в стабилизации тока, это является следствием непрерывного характера работы инерционного регулятора, кроме того, необходимость вкяюченрш резисторов на входе регулято ра тока вызывает дополнительный дрейф напряжёшш смещения операционного усилителя, на котором построен регулятор тока, недостаток устройства состоит в трудности корре1шии частотной характеристики устройства в области высоких честрт в широксяи диапазоне параметров нагрузки и сглаживающего LC,-фильтра вследствие влляния резонанс1ЕЬ х свойств сглаживающего LC фильтра и колебательного контура, образованного параллельным соединением конденсаторов сгпалдавающего LC- mnbrpa и индуктивности иагруэки.. Цепью 1-13обретения явпается; повьпиенне коэффициента счабипизации. Это достигается тем, что в устройство дяя. создания стабильного электромагнитиого поля, содерл«1щее канал грубой стабилизации, состоящий из датчика величины магнитного поля, к выходу которого подключен один из входов усилителя ошибки, на другой кход которого пoдJШючeн выход инвертирующего усилителя, входом соединфиный с выходным выводом, ныход усилителя ошибки соединен со входом блока регулирования, выход которого пош5;лючен к основной обмотке электромагнита, введен канал ТОЧНО : стабилизации, состоящий из усилитс гш мощности первого комиарато™ ра электронного ключа, чувствительного элемента и допоанительной обмотки электромагнита, причем один нход чувстви1 ель- ното элемента погжлючен к выхо/:1у датчике ве,т;.ичипы магнитного поля канала бой ста6нлизаи,ии, другой гжод - к выходному выводу, а выход через электронный кл.оч - :-;:о входу усилителя моихност}, один Еа.од первого комнаратора соединен с выхо;хчым BbiBOjaoM, а другой ™ с выходом усилителя ошибки кш-шла грубой стабили- aairiiH, Еьзход первого комнаратора соедихЗев; с упр,,вляющим входом электронного ключа, кроме того, чувствительный эле мент канала точной стабилизации мол-сет оъ.ггь выполнен в виде второго комнарато™ ра. На фиг. 1 и 2 изображена в упрощенном виде фу7пшиональна5. схема нредлагае™ мого устройства (два варианта). Устройство состоит из к:анала грубой стабилизации и канапа точной стабилиза дни. К ныходу источника напряжения 1 через инвертир чощий усилитель 2 нодключен орли вход усилителя ошибки 3 канала грУ бой стабилиз а.ции питания основной обмот ки элeктpo лaгннтa 4, второй нход которого нодключен к 1ыходу дат-гика 3 15еличИ ны магнитного поля, а выход усилителя 3 через блок 6 регулирошзния вклк:чающий цепи кор зекни.и и контуры стабилизации тока и наяряжения, подключён к основной обмотке 7 электромагнита 4. (Входы чувствителыгого элемента 8 ка- .нала точной стабилизации магнитного поля подютючены к выходу источника нанрянсенкя; магнитного поля, а вьпсод чувствительного элемента 8 через электронный ключ 9 подключен ко нходу транзисторного усил теля 10 мощности, выход которого подключен к донолнительиой обмотке 11 электромагнита 4, Вход 5П1равлен 1Я электронным ключом 9 ношслючен к выходуко{ 1парато ра 12, первый вход которого нош шочен к выходу усилителя 3 канала грубой ста™ билизации питания основной обмотки электромагнита 4, а второй вход подключен к выходу источника 2 напряжения. Узлы 3, 5, 6 и 7 составяшот канал грубой стабили™ зации, а узлы 8, 9, 10, 11 и 12 - канал точной стабилизации. Чувствительнь й элемент канала точной стабилизации питания вьтолнен в виде компаратора. При величине сигнала на выходе усилителя 3 капала грубой стабилизации мап-нитного поля основной обмотки электромаг нита 4, превосходящей значение уставки относительной величины ошибки регуллро- вания, при которой должен ыслючаться ; канал точной стабилизации питания, компаратор 12 держит ключ 9 в заперчхэм состоянии и дополнительная обмотка 11 элект ромагнита обесточена. При уменьшении ошибки в канале грубой стабил51зацин питан1ш до значения, меньшего уставки, компаратор 12 включает ключ 9 и канал тс)чной стабилизации питания дополнительной обмотки электромагнита 5 1еньшает онибк.у по полко до номинального значения. В ycTpoiiCTBe на фиг. 2 число витков обеих обмоток электромагнита ошп аково, а датчиком обратной связи является.датчик 13 тока, и устройство производит не с-табилизацию величинь магнитного поля электро- магни-га, а величиш суммарного тока об- моток электузомагнита. Технико-экономическая Э1)фективиость устройства состоит в том, что оно позволяет получить высокое гшчество стабилизации питани51 при применении операционных усилителей, не обладающих высокой стабильностью параметров по температуре и времени и благодаря этому произвести унификаллию и стандартиза. точных систем стабилизации питания электроф 5зической аппаратуры на основе вьшускаемых гфомьгал ленностью- операционных усилителей в интегральном исполнении. Формула изобретения 1. Устройство для Создания с-га б ильного электромагнитного поля, содержащее канал грубой стабилизации, состоящий из

датчика величш1ы магнитного поля, к выходу которого подключен один из входов усилителя ошибки, на другой вход которог подключен выход инвертирующего усилителя, входом соединенный с выходным вы водом, выход усилителя ошибки соединен со входом блока регулирования, выход которого подключен к основной обмотке электромагнита, отличающеес я тем, что. С; целью повышения коэффициента стабилизации, в него введен канал точной стабилизации, состоящий из усилителя мощности первого компаратора, электронного ключа, чувствителыюго элемента и дополнительной обмотки электро магнита, причем один вход чувствительного элемента подключен к выхрду датчика величины магнитного поля канала грубой стабилизации, крутой вход - к выходному выводу, а выход через электронный ключ

ко входу усилителя мощности, один вход первого компаратора соединен с выход:ным выводом, а другой - с выходом усалите ля ошибки канала грубой стабилизации, выход первого компаратора соединен с управляющим входе электронного ключа.

2. Устройство поп. 1, отлича ющ е е с я тем, что чувствительеый элемент канала точной стабилизации вьтоянен в виде второго компаратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертнзе

1,Патент США Nb 3193827, кл. 318-18, 197О.

2.Гусев А. М. к др. Повышение качества регулирования магнитного поля яротонных синхротронов для медленного вь вода частиц. Труды третьего всесоюзного совещания по ускорителям заряженных чаотиц, М., Наука, 1973 (прототип).