Устройство для измерения величины и направления внешних магнитных полей Советский патент 1982 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к измерительной технике и к элементам авто-; метизации производственных процессов и предназначено, в частности, для измерения неоднородности магнитного поля и для определения наличия направления магнитного поля от локальных источников, например, от постоянных магнитов, устанавливаемых на механизмах.

Известные устройства аналогичного назначения, содержащие сердечники из магнитомягкого материала и намотанные на них обмотки, обладают низкой чувствительностью, особенно при питании напряжением промышленной частоты 50 Гц, не защищены от влияния внешних однородных полей (магнитное поле Земли и т.п.) и не определяют напраьле ие магнитных полей.

Предлагаемое изобретение свободно от указанных недостатков за счет выполнения блока питания устройства

В виде Z-образной цепи диодов, один конец которой соединен с одним выводом обмотки возбуждения и через конденсатор, точку соединения двух диодов Z-образной цепи и тиристорс другим ее выводом, а другой конец через резистор связан с управляющим электродом тиристора и через нагрузочный резистор с выводом рабочей обмотки и одновременно через выходной тиристор с другой точкой соединения двух диодов Z-образной цепи, причем управляющий электрод выходного тиристора подключен к другому выводу рабочей обмотки.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 условное изображение переходных процессов при разряде конденсатора, поясняющее принцип определения направления контролируемого магнитного поля .

Устройство состоит из феррозонда с двумя разомкнутыми сердечниками 1. На конце каждого сердечника намотаны обмотки возбуждения 2. Сердечники 1 с обмотками 2 скреплены друг с другом и поверх на концы намотаны рабочие обмотки 3, которые соединены встречно-последовательно и их сигнал подается на цепь управления тиристора А, Обмотки 2 соединены с тиристором 5 и конденсатором 6. При открыва нии тиристора 5 конденсатор 6 разряжается на обмотки 2. По цепи : диод 7 - конденсатор 6 - диод 8 в один полупериод происходит заряд конденсатора 6, а по цепи; резистор 9 тиристор 5 - диод 10 в другой полупериод подается сигнал открывания на тиристор i, Работа датчика заключается в следующем. При подаче переменного напряжения питания IJn частотой 50 Гц конденсатор 6 каждый период разряжается на обмотки 2,которые создают магнитные потоки Ф (фиг.2),характеризующиеся крытым передним и пологим задним фронтами..В каждой обМотке 3 эти потоки создают ЭДС Е и Е, причем передние фронты возбуждают короткие импульсы большой амплитуды, а задние фронты возбуждают импульсы большой длительности, но малой амплитуды, которыми можно пренебречь, т.е. сигнал получается .полярный. При отсутствии внешнего магнитного поля эти импульсы взаимно компенсируются на выходе каждой из обмоток 3 напряжение отсутствует. При подмагничивании сердечников 1 внешним магнитным полем их магнитная проницаемость изменяется. 8 результате в обмотках 3 появля ется разность ЭДС Е- Е, причем ее знак определяется направлением внешнего магнитного поля. Если внешнее поле является одно родным, то сердечники подмагничены по своей длине равномерно и разности 3flC, наводимые в обмотках 3, одинако вы, а поскольку обмотки 3 включены встречно, то выходной сигнал, подаваемый на тиристор 4, ра1зен нулю. Ес ли же внешнее поле по длине датчика неоднородно, например от магнита 11, то правые и левые концы сердечников подмагничены неодинаково и на цепь управления тиристора поступает сигнал, пропорциональный величине неоднородности внешнего магнитного поля и, если полярность поступающего сигнала согласована со входом тиристора , по последний открывается и подает рабочее напряжение на нагрузку 12. При обратной полярности тиристор k остается закрытым. Сигнал выхода, поступающий на вход тиристора , является положительным или отрицательным, (в зависимости от направления внешнего магнитного поля), величиной в десятки вольт по амплитуде, но малой длительности. Поэтому основное назначение тиристора k - это расширение выходного сигнала и индикация направления внешнего магнитного поля. Формула изобретения Устройство для измерения величины и направления внешних магнитных полей, содержащее феррозонд с двумя разомкнутыми сердечниками, на концы которых намотаны две согласно-последовательно включенные обмотки возбуждения и встречно-последовательно соединенные рабочие обмотки, блок питания и регистрирующее устройство, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, блок питания устройства выполнен в виде Z-образной цепи диодов, один конец которой соединен с одним выводом обмотки возбуждения и через конденсатор, точку соединения двух диодов Z-образной цепи и тиристор - с другим ее выводом, а другой конец через резистор связан с управляющим электродом тиристора и через нагрузочный резистор с выводом рабочей обмотки и одновременно через выходной тиристор с другой точкой соединения двух диодов Z-образной цепи, причем управляющий электрод выходного тиристора подключен к другому выводу рабочей обмотки.