Формирователь тока электромагнита Советский патент 1982 года по МПК G01R33/12 

154) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ТОКА ЭЛЕКТРОМАГНИТА

Изобретение относится к измерению физических величин, в частности к устройствам формиров ания тока электромагнита в установках для регистрации цикла перемагнйчивания магнитотвердых материалов. Известен источник постоянного то ка для питания пермеаметра, содержащий генератор постоянного тока, обмотка возбуждения которого питает ся от электромашинного усилителя с жесткой отрицательной обратной связ по напряжению генератора, задающий круговой потенциометр с приводом от нереверсируемогр электродвигателя с регули)уемой скоростью для -изменения формы и частоты испытательного напряжения, круговой реостат с пр1 водом ползунка от указанного двигателя. Вход электромашинного усилителя согласован с выходом задающего кругового потенциометра через двухтактный магнитный усилитель 1 }. Однако ручное регулирование скорости электродвигателя для изменения формы и частоты испытательного напряжения увеличивает трудоемкость и длительность измерения характеристик. Известен источник питания намагничивающих катушек электромагнита,содержащий управляемый источник тока, соединенный с задающим потенциометром, движок которого через редуктор связан с исполнительным двигателем. В схеме предусмотрена Электромеханическая обратная связь, пред-ставляющая собой тормозное устройство, воздействующее на исполнительный двигатель. Тормозное устройство управляется усилителем по сигналу катушки индуктивности - датчика магнитной индукции 2. . . Однако большая постоянная времени цепи обратной связи и малая ее эффективность не позволяет выдержать постоянную скорость изменения магнитной индукции в испытуемом образце в течение цикла намагничивания и перемагничивания. Поэтому при иамерени.и магнитных характеристик испытуемого образца точность измере НИИ физических величин снижается и длительность регистрации цикла перемагничивания образца увеличивается. Кроме того, использование задаю щего потенциометра со скользящим контактом приводит к колебаниям тока электромагнита, а вследствие это го скорость изменения магнитной индукции в испытуемом образце не постоянна. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается .тем, что в формирователь тока электромагнита, содержащий последовательно, соединенные дагчик и первы усилитель, последовательно соединен ные исполнительный двигатель и fjeдуктор, а также последовательно сое диненные магнитный и второй усилите в него дополнительно введены подклю ченные к выходу первого усилителя диодный детектор и компаратор,связанный с исполнительным двигателем последовательно соединенные со вторым, выходом диодного детектора эмит терный повторитель, оптрон и операционный усилитель, подключенный ко входу магнитного усилителя, а также последовательно соединные с, редуктором магнитная система и преобразо ватель Холла, подключенный к втором входу операционного усилителя. ( Причем преобразователь Холла помещен в диаметральный разрез статор магнитной системы, ротор которой за креплен на выходном валу редуктора. На фиг.1 представлена функциональная схема формирователя тока электромагнита; на фиг.2 представле на кинематическая схема формирователя тока электромагнита. Формирователь тока электромагнита .1 ) содержит датчик магнитной индукции - обмотку 1 индуктивности, первый усилитель 2, диодный детектор 3, компаратор Ц, первый источник 5 питания, исполнительный двигатель б, редуктор 7 второй источник 8 питания, магнитную систему 9, преобразователь 10 Холла, эмиттерный повторитель 11, резисторный оптрон 12, четвертый операционный усилитель 13 второй (магнитный) усилитель Н; третий (электромашинный) усилитель 15 электромагнит 16, испытуемый образец 17. Обмотка 1 индуктивности соединена с первым усилителем 2. Компаратор 4 образует первый канал отрицательной обратной связи. Он соединен с диодным детектором 3 и первым источником 5 питания. Преобразователь 10 Холла запитан от второго источника 8 литания и подключен к четвертому операционному усилителю 13. Эмиттерный повторитель П и резисторный оптрон 12 образуют второй канал отрицательной обратной связи и соединен с диодным детектором 3 и четвертым (операционным ) усилителем 13. Четвертый (операционный) усилитель 13 через второй (магнитный) усилитель соединен с третьим электромашинным) усилителем 15, который соединен с электромагнитом 16. В зазоре электромагнита 16 помещен испытуемый образец 17. На образец 17 помещена обмотка 1 индуктивности. Механическая схема формирователя тока электромагнита (фиг.2) содержит исполнительный двигатель 6 -, редуктор 7 и магнитную систему 9. Ротор магнитной системы 9 изготовлен из двухполярного постоянного магнита 18, жестко закрепленного на выходном валу редуктора 7. Статор магнитной системы 9 имеет форму двух полуколец изготовленных из магнитомягкого материала. Полукольца установлены неподвижно с зазорами 19. В один из зазоров 19 введен преобразователь Холла 9. Формирователь тока электромагнита работает следующим образом. Исполнительный двигатель 6 через редуктор 7 приводит в движение двухполярный постоянный магнит 18 магнитной системь 9. При этом между полукольцами в зазоре 19 магнитный поток изменяется по синусоидальному закону. Преобразователь 10 Холла преобразует изменение магнитного потока в электрический сигнал. Этот сигнал усиливается четвертым (операционным ) усилителем 13, вторым . магнитным) усилителем 14 и третьим ( электромашинным ) усилителем 15. На выходе третьего (электромашинного) усилителя 15 образуется знакопеременное напряжение. Амплитуда напряжения зависит от величины магнитной индукции в системе 9 коэффициента преобразования преобразователя 10 Холла и коэффициента передами второго, третьего и четвертого усилителей ,15 и 13. При постоянном значении амплитуды магнитной индукции, коэффициента преобразования и коэффициента усиления, амплитуда напряжени может изменяться в широких пределах от нуля до максим1ального значения) изменением тока преобразователей 10 Холла, запитанных от второго источника 8 питания. Это используется для установки амплитудного значения тока при испытании материалов с различным циклом перемагничивания.Частота напряжения зависит от скорости вращения исполнительного двигателя 6 и передаточного отношения редуктоIра 7. Она может изменяться дискретно изменением передаточного отношения редуктора 7 и плавно за счет изменения напряжения первого источника 5 питания.

При испытании ферромагнитных материалов с помощью первого и второго источников 5 и 8 питания устанавливают частоту и амплитуду напряжени на выходе третьего (электромашинного усилителя 15. Включают формирователь тока электромагнита. При намагничивании испытуемогообразца 17 в зазоре электромагнита 16 происходит изменение магнитной индукции. На выход обмотки 1 индуктивности образуется электрический сигнал, пропорциональный скорости изменения магнитной индукции. Этот сигнал усиливается первым усилителем 2 и после выпрямления диодным детектором 3 подается на компаратор 4 и эмиттерный повторитель 11. Как только скорость изменения магнитной инДукции превысит заданный уровень, сработает компаратор Ц и выключит первый источник 5 питания. Исполнительный двигатель 6 остановится. Напряжение на выходе . третьего усилителя 15 перестанет . изменяться. Сигнал на выходе датчика 1 магнитной индукции уменьшится. Компаратор Ч переключится в исходное положение и включит исполнительный двигатель 6. Цикл намагничивания и . пер емагничивания будет продолжаться. КанГал отрицательной обратной связи, образованной диодным детектором 3 и компаратором k осуществляет позиционное регулирование скорости изменения магнитной индукции, является

инерционным и не обеспечивает плавности регулирования. Для устранения инерционности регулирования применяется дополнительный канал отрицательной обратной связи, образованный эмиттерным повторителем 11 и резисторным оптроном 12. На выходе эмиттерного повторителя 11 образуется сигнал, пропорциональный скорости

изменения магнитной индукции испыту-. емого образца. 8 резисторном оптроне 12 этот сигнал преобразуется в свето вой поток. При увеличении сигнала световой поток возрастает, а выхОдное сопротивление оптрона 12 уменьшается. При этом уменьшается коэффиент передачи четвертого (операционного) усилителя 13 и соответственно напряжения на выходе третьего усилителя 15- Скорость изменения магнитного потока уменьшается. Напряжение на выходе эмиттерного повторителя 11, световой поток в оптроне 12 уменьшается, а выходное сопротивление оптрона 12 возрастает. Коэффициент передачи четЕ1ертого усилителя 13 увеличится и напряжение на выходе третьего усилителя 15 возрастает. Эта цепь отрицательной обратной связи будет поддерживать постоянство скорости изменения магнитного потока безынерционно и плавно. /

Экономическая эффективность использования формирователя тока электромагнита в установках для регистрации цикла перемагничивания заключается в том, что этот формирователь позволяет автоматически поддерживать постоянную скорость изменения магнит-, ной индукции в испытуемом образце. Это повышает точность измерения магнитной индукции, сокращает длительность измерения и упрощает эксплуатацию установки для регистрации цикла перемагничивания. Так, напри-. мер, замена формирователя тока в установке ОП-7 Меркурий на данный позволила существенно сократить длительность измерений. Производительность при этом возросла в 1,5 2 раза. Отпала также необходимость в настройке формирователя перед изме рением новой партии испытуемых образцов.

Формула изобретения

Формирователь тока электромагнита, содержащий последовательно соединенные датчик и первый усилитель последовательно соединенные испытательный двигатель и редуктор, а также последовательно соединенные магнитный и второй усилители, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены подключенн«91е к выходу первого усилителя диодный детектор и компаратор связанный с исполнительным двигателем, последовательно соединенные с вторым выходом диодного детектора эмиттерный повторитель, оптрон .и операционный усилитель, подключенный к входу магнитного усилителя, а также последовательно соединенные с

382298

редуктором магнитная система и преобразователь Холла, подключенный к второму входу операционного усилителя.

5 2. Формирователь по п.1, о т л ичающийся тем, что преобразователь Холг.а помещен в диаметральный разрез статора магнитной системы,ротор которой закреплен на выходном

О валу редуктора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

15 2. Шихин А.Я. Автоматические магнитоизмёрительные системы. М., Энергия, 1977, с. 19-20.