Устройство для импульсного намагничивания и контроля изделий из магнитотвердых материалов Советский патент 1982 года по МПК G01R33/12 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО НАМАГНИЧИВАНИЯ и КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ из МАГНИТОТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения магнитных параметров образцов из магнитотвердых эластичн и неэластичных материалов, при производстве постоянных магнитов. Известно устройство для импульсн го намагничивания магнитотвердых материалов, содержащее зарядный резистор, блок кондесаторов, зарядный и разрядный управляемые вентили транзисторный ключ, триггер управле ния, динистор, трансформатор, импульсную катушку и согласующие резисторы 1. Недостаток устройства - отсутств автоматического режима намагничивания. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство, содержащее батарею конденсаторов, зарядный резистор, управляемый вентиль, электронный ключ. намагничивающую катушку, интегрирующий операционный усилитель,вход которого подключен к зарядному резистору, а выход - к пороговому устройству, причем выход последнего соединен с переходом управляющий электрод - катод управляемого вентиля и электронным ключом 2}. Недостатки устройства - малый срок службы,отсутствие автоматического режима намагничивания и контроля и недостаточная надежность- намагничивания. Это объясняется тем, что режим заряд-разряд конденсаторов, составляющих батарею, протекает в импульсном режиме при больших начальных токах, что приводит к тому, что емкость импульсных конденсаторов непрерывно уменьшается, последнее требует их замены. Процесс намагничивания требует также стабильной величины импульсов для различных магиитотвердых материалов определенного значения, при этом это значение в указанных устрой ствах не регулируется и не контролируется. Цель изобретения - повышение быст родействия и надежности устройства. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее первую батарею конденсаторов, первый управляемый ключ, вход которого связан с входами интегрирующего операционного усилителя непосредственно и через зарядны резистор, а выход усилителя подключе к первому входу порогового элемента управляемый вентиль, катод которого подключен к намагничивающей катушке а также измерительный блок, дополнительно введены вторая батарея конденсаторов, второй управляемый ключ, входы которого подключены к выходам первого управляемого ключа и к соответствующим батареям конденсаторов, а выход - к аноду управляемого вентиля, подключенны.й к втором входу порогового элемента задатчик режима заряда батарей конденсаторов подключенный к его первому выходу регулируемый источник напряжения экспоненциальной формы с ограничение выход которого подключен к зарядовом pfeзиcтopy, а также элемент задержки коммутационный блок,подключенные к выходу порогового элемента и последо вательно соединенные сигнальная катушка, блок согласующих элементов и блок сравнения, выход которого соеди нен с первым входом измерительного блока и вторым .входом задатчика режи ма заряда батарей конденсаторов,второй выход последнего связан с вторым входом измерительного блока, третий выход - с вторым входом порогового элемента, выход элемента задержки подключен к управляющему электроду управляемого вентиля, выходы коммутационного блока - к управляющим входам обоих управляемых ключей, а второй выход блока согласующих элементов соединен с вторым входом регу лируемого источника напряжения экспо ненциальной формы с ограничением. На фиг.1 представлена структурная схема устройства. Устройство содержит регулируемый источник 1 напряжения экспоненциальной формы с ограничением, зарядный резистор 2, первый управляемый ключ 3, первую батарею конденсаторов Д, управляемый вентиль 5, намаг-ничивающую катушку 6, интегрирующий операционный усилитель 7, пороговый элемент 8, элемент задержки 9, коммутационный блок 10, второй управляемый ключ 11, вторую батарею 12 конденсаторов, сигнальную катушку 13, блок И согласующих элементов, блок 15 сравнения, задатчик 16 режима заряда батарей конденсаторов сигнально-измерительный блок 17 и исследуемый образец 18. Устройство работает следующим образом. Контролируемый образец устанавливается между катушками 6 и 13. В задатчик-е 1б режима заряда батарей конденсаторов вводится информация о режиме заряда блока конденсаторов (время и ток заряда ), сигнально-измерительный блок 17 фиксирует данный режим, при этом с выхода задатчика 16 подается сигнал, который управляет регулируемым источником 1 напряжения, на выходе которого потенциал изменяется по закону U - е до расчетного, заданного значения напряжения, где 1 - зарядный ток; R - сопротивление зарядного резистора; t - время; Т RC - постоянная рремени заряда конденсаторов. Это обеспечивает основное условие работы устройства - поддержание зарядного тока первой и второй бата- . рей конденсаторов 4 и 12 постоянной величины (1т, const) в определенный задаваемый задатчиком 16 интервал времени. На фиг.2 показан график изменения напряжения на батарее k (12) конденсаторов для обеспечения режима L const. Величина зарядного тока 13 регулируется и зависит от начального значения напряжения Уидц выходе источника 1 напряжения и величины зарядного резистора 2. При этом заряд ный ток поступает от регулируемого источника 1 напряжения через резистор 2 и управляемый ключ 3 на батарею конденсаторов . Второй управляемый ключ 11 в этом случае подключен на вторую батарею конденсаторов 12 к управляемому вентилю 5 и находится в этом состоянии до тех . пор пока не зарядится батарея конденсаторов , так как коммутационный блок 10 попеременно включает первую 4 или вторую 12 батареи на заряд 5 через зарядный резистор 2 и первый управляемый ключ 3, или на разряд через второй управляемый ключ 11 и управляемый вентиль 5- 8 закрытом состоянии вентиля 5 ток через катушку 6 не протекает. На операционный усилитель 7 поступает сигнал, снимаемый с зарядного резистора 2, а на его выходе формируется сигнал, кото рый сравнивается с опорным потенциалом порогового элемента 8. При этом с выходаинтегрирующего операционного усилителя 7 снимается таюхе сигна изменяющийся по линейному закону ( так как на вход этого усилителя подается потенциал постоянный величины в заданный интервал времени) и подается на вход задатчика 16 режима заряда батарей конденсаторов для управления регулируемым источником 1 напряжения экспоненциальной формы с ограничением для обеспечения закона U R-IT B С задатчика 16 подается также опорный потенциал на второй вход по рогового элемента 8, величина которо го изменяется в зависимости от вели чины управляемого сигнала, поступающего с блока 15 сравнения-. Когда сигнал с выхода операционного усилителя 7 достигает заданной величины, на выходе порогового элемента 8 по,является импульс, который воздействует на коммутационный блок 10 и переключает первыУ1 и второй управляемые ключи 3 и 11 и через элемент задержки 9 открывае управляемый вентиль 5-,5 это время происходит разряд батареи конденсаторов k через второй управляемый ключ 11, вентиль 5 на намагничивающую катушку 6. Причем в новом цикле батарея кон денсаторов 12 заряжается от регулир емого источника 1 через зарядный ре зистор 2 и первый управляемый ключ 3. При этом заряд второй батареи конденсаторов 12 начинается не с максимального значения напряжения, а с начального значения, задаваемог задатчиком 16. Так как при разряде первой батареи конденсаторов на намагничивающую катушку 6 в сигналь ной катушке 13 индуцируется импульс который через блок согласующих элементов подается на блок 15 сравнения, с выхода которого управляющий сигнал подается на задатчик 1б, 26 одновременно сигнал с блока 1 согласующих элементов подается на регулируемый источник 1 напряжения, который возвращает регулируемое напряжение в исходное состояние для заряда подключенной второй батареи 12 конденсаторов. При этом задатчик 16 вырабатывает сигнал опорного потенциал, подаваемого на вход порогового элемента 8, а сигнально-измерительный . блок 17 фиксирует амплитудное значение сигнала, поступающего с блока 15 сравнения, по величине которого 7)пределяют качество намаТничивания магнитотвердых материалов. На блок 15 сравнения подается опорный потенциал , который изменяется в зависимости от материала контролируемого изделия. Таким образом в предлагаемом устройстве заряд первой и второй, батарей конденсаторов и 12 осуществляется постоянной величиной тока, величина заряда конденсаторов стабилизируется и поддерживается в процессе заряда постоянной, т.е. 1 const. Значение зарядного тока i , может регулироваться задатчиком 16 режима заряда батарей конденсаторов в зависмости от магнитных свойств намагничиваемых материалов. Первая и вторая батареи конденса торов 4 и 12 работают попеременно и не испытывают влияния импульсного изменения тока в начальный момент при заряде, они работают в импульсном режиме только на заряд. При этом наблюдается однонаправленное воздействие механических сил на обкладки конденсаторов. Разряд происходит через определенные интервалы времени, потому что батареи работают попеременно, такой режим не способствует быстрому выходу конденсаторов из строя, так как исклю чены изменяющие направления действующих сил, которые существуют в процессе заряд-разряд при постоянном повышенном напряжении источника и малой величине сопротивлений ограничительного резиствра. Все перечисленные меры повышают срок эксплуатации намагничивающего устройства. Величина импульса разрядного тока регулируется и контролируется с целью обеспечения автоматизации режима намагничивания. 7 контроля и надежности намагничивани Это обеспечивается тем, что в устройство введены регулируемый источник напряжения экспоненциальной фор мы с ограничением, дополнительный ключ, дополнительная батарея конден саторов, элемент задержки, коммутационный блок, сигналвная катушка, блок согласующих элементов, сравнивающее устройство, задатчик режим заряда батарей конденсаторов и сигнально-измерительный блок. Кроме того, введение сигнальной, одновитковой свободно перемещающейс катушки по намагничиваемому образцу и выполнение условия, обеспечивающего расстояние этой катушки от намагничивающей во много раз большее, чем значение воздушного зазора между образцом и витками катушек, позв ляет также повысить качество контро ля и намагничивания с обеспечением автоматического режима, что в свою очередь, способствует повышению надежности процесса.намагничивания, формула изобретения Устройство для импульсного намаг ничивания и контроля изделий из маг тотвердых материалов, содержащее первую батарею конденсаторов, первы управляемый ключ, вход которого свя зан с входами интегрирующего операционного усилителя непосредственно и через зарядный резистор, а выход усилителя подключен к первому входу порогового элемента, управляемый вентиль, катод которого подключен к намагничивающей катушке, а также измерительный блок, отличающее с я тем,что,с целью повышения быстродействия и надежности устройства, в него дополнительно введены вторая батарея конденсаторов, второй управляемый ключ, входы которого подключены к выходам первого управляемого ключа и к соответствующим батареям конденсаторов, а выход к аноду управляемого вентиля, подключенный к второму входу порогового элемента зЭдатчик режима заряда батарей конденсаторов, подключенный к его первому выходу регулируемый источник напряжения экспоненциальной формы с ограничением, выход которого подключен, х зарядовому резистору,а также элeмeнt задержки,коммутационный блок, подключенные к выходу порогового элемента и последовательно соединенные сигнальная катушка , блок согласующих элементов и блок сравнения, выход которого соединен с первым входом измерительного блока и вторым входом задатчика режима заряда батарей конденсаторов, второй выход последнего связан с вторым входом измерительного блока, третий выход со вторым входом порогового элемента, выход элемента задержки подключен к управляющему электроду управляемого вентиля, выходы коммутационного блока - к управляющим входам обоих управляемых ключей, а второй выход блока согласующих -элементов соединен с вторым входом регулируемого источника напряжения экспоненциальной фирмы с ограничением. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Андриевский Е.Л. Измерение параметров постоянных магнитов. Киев, Техника, 19772.Авторское свидетельство СССР f , кл. G 01 R 33/12, 197.

опор.

Фиг. 1

Ifotp