Цифровой измеритель магнитного потока

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - упрощение устройства при одновременном упрощении процесса измерения . Цифровой измеритель содержит индукционный первичный преобразователь 1, ключи 2, 4, преобразователь 3 напряжение-частота, реверсивный счетчик 5 импульсов, буферные регистры 6 и 7, дешифратор 8 с цифровой индикацией 9 результата измерений , кварцевый генератор 10 импульсов , управляемый делитель 11 частоты, одновибраторы 12, 13 и 17, блок 14 переключения, триггеры 15 и 16, элементы И 19, 20, 21 и 22 и цифровую индикацию 25 знака. Введение триггеров 18 и 24, элемента И 23 с образованием новых связей между элементами устройства позволяет достичь поставленную цель. 2 ил. (Л

) 255972 2

Изобретение относится к электро.,иэмерительной технике и может быть использовано для измерения магнитного потока постоянных магнитов.

Цель изобретения — упрощение устройства при одновременном упрощении процесса измерении.

На фиг.l показана структурная электрическая схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Цифровой измеритель магнитного потока содержит последовательно соединенные индукционный первичныи преобразователь 1, первый ключ 2, преобразователь 3 напряжение — частота, второй ключ 4 и реверсивныи счетчик 5 импульсов, выход которого соединен с D-входами первого 6 и второго 7 буферных регистров, выход регистра 7 соединен через дешифратор 8 с цифровой индикацией 9 результата измерений, также последовательно соединенные кварцевый генератор 10 импульсов, управляемый делитель 11 частоты, первый 12 и второй 13 одновибраторы. Блок 14 переключения соединен с динамическими ми С-входами установки информации первого 15 и второго 16 триггеров, причем прямой выход первого триггера 15 соединен с входом третьего оцновибратора 17 и D-входом третьего триггера 18, выход управляемого делителя 1! частоты соединен с первыми входами первого 19 и второго 20 элементов И, инверсный выход первого триггера 15 соединен с первым входом третьего элемента И 21, выход второго одновибратора 13 соединен с первым входом четвертого элемента И 22, инверсньггг выход третьего триггера 18 соединен с первым входом пятого элемента И 23 выход которого соединен с

S-входом четвертого триггера 24, прямой выход которого соединен с цифровой индикацией 25 знака.

Выход займа реверсивного счетчика

5 импульсов соединен с R-входом третьего триггера 18, а выход третьего одновибратсра 17 — с R-входом управляемого делителя ll частоты, С-входом установки информации реверсивного счетчика 5 импульсов, R-входом четвертого триггера 24 и 8-входом третьего триггера 18, выходы первого 19 и второго 20 элементов И соединены соответственно с С-входами установки

40

45 г50

l5

ЗО

35 информации первого 6 и второго 7 буферных регистроВ, выход третьего элемента И 2) соединен с R-входом второго триггера 16, а вьгход четвертого элемента И 22 — с R-входом реверсивного счетчика 5 импульсов. Выход первого буферного регистра 6 соединен с

D-входом счетчика 5, прямой выход первого триггера 15 соединен с управляющим входом первого ключа 2, выход управляемого делителя 11 частоты соединен с С-входом установки информации третьего триггера 18, инверсный выход первого триггера 15 соединен с V-входом управления коэффициентом пересчета управляемого делителя 11 частоты и с вторыми входами первого 19 и второго 20 элементов И, прямой выход триггера 16 соединен с третьим входом второго элемента И 20 и с вторым входом пятого элемента

И 23, третий вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера 15, инверсный выход второго триггера 16 соединен с третьим входом первого элемента И 19 и с вторым входом четвертого элемента И 22, вы-. ход первого одновибратора 12 соединен с вторым входом третьего элемента И 21, прямой вьжод третьего триггера 18 соединен с управляющим входом второго ключа 4, выход второго одновибратора 13 соединен с R-входом первого триггера 15. Кроме то-. го, нормально замкнутые контакты второго ключа 4 соединены с суммирующим входом счетчика 5, а нормально- разомкнутые — с вычитающим входом счетчика 5.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии сигнал на выходе индукционного первичного преобразователя 1 равен нулю, первый ключ 2. разомкнут, реверсивный счетчик 5 находится в нулевом состоянии, блок 14 переключения разомкнут, пер-. вый 15 и второй 16 триггеры находятся в нулевом состоянии. Кварцевый генератор 10 импульсов формирует последовательность импульсов стабильной частоты, которая поступает на

С-вход управляемого делителя 11 частоты, на V-вход управления коэффициентом пересчета которого поступает единичный сигнал с инверсного вьгхода первого триггера 15, поэтому на выходе управляемого делителя 11 час72 4 тий триггер 18 устанавливается в нулевое состояние, поэтому второй ключ 4 подключает выход преобразователя 3 напряжение — частота к суммирующему входу реверсивного счетчика

5 (фиг.2г, сплошная линия) . Состояние последнего в конце интервала времени Т /2 определяется следующим выраи3м жением: и м/2

N(T /2) = F (t) dt о

Это значение записывается в первый буферный регистр 6 и хранится там до момента возникновения следующего импульса на выходе управляемого дели,теля ll частоты. Далее процесс повторяется.

I 2559

Величина F (t) выбирается равной половине максимально возможной частоты на выходе преобразователя 3 на- 50 пряжение — частота Р„, Установка

F, (Г) указанной величины обеспечивает работоспособность преобразователя

3 напряжение — частота при входных сигналах положительной и отрицатель- ной полярности.

По фронту выходного импульса управляемого делителя Il частоты трето ты форм ируе тся по следов атель но сть импульсов с периодом T»„/2, где Т„ — время измерения. По. срезу имйульса на выходе управляемого делителя 11 частоты возбуждается первый одновибратор 12, после которого— второй одновибратор 13. Таким образом формируются последовательно три импульса, первый из которых— с выхода управляемого делителя ll частоты через первый элемент И 19 поступает на С-вход установки информации первого буферного регистра 6, второй — с выхода первого одновибратора 12 через третий элемент И 21 1S поступает на R-вход установки в ноль второго триггера 16, третий с выхода второго одновибратора 13 поступает на R-вход первого триггера 15 и через четвертый элемент И

22 — на R-вход реверсивного счетчика 5 импульсов. Второй элемент И 20 заблокирован нулевым сигналом с прямого выхода второго триггера 16.

Выходная частота преобразова— теля 3 напряжение — частота определяется статической характеристикой

F (U t) = K U (t) + F. (t) 30 где F (Usx,t) — выходнаЯ частота вых преобразователя 3 напряжение — частота (фиг. 2а); 35

К вЂ” коэффициент пропорциональности; (t) — сигнал на входе

sx преобразователя 3 напряжение — час- 40 тота;

F (t) — частота на выхоо де преобразователя 3 напряжение частота 4> при нулевом сигнале на входе.

Для выполнения измерения магнитного потока испытуемый образец размещается в рабочей зоне индукционного первичного преобразователя 1, при этом замыкается блок 14 переключения.

Процесс измерения начинается с момента размыкания блока 14 переключения, которое осуществляется перед извлечением испытуемого образца из рабочей эоны индукционного первичного преобразователя I. Размыкание блока 14 переключения вызывает переключение первого 15 и второго 16 триггеров в единичное состояние (фиг.2б, в). На прямом выходе первого триггера 15 при-. сутствует единица, которая приводит к замыканию первого ключа 2. По фронту импульса на прямом выходе первого триггера 15 возбуждается третий одновибратор 17, выходной импульс которого устанавливает в ноль управляемый делитель 11 частоты, реверсивный счетчик 5 импульсов — в состояние, сохра-, няющееся в первом буферном регистре

6, четвертый триггер 24 — в нулевое, а третий триггер 18 — в единичное со стояние. Единичный сигнал на прямом выходе третьего триггера 18 поступает на управляющий вход второго ключа 4, который подключает выход преобразователя 3 напряжение — частота к вычитающего входу реверсивного счетчика 5 импульсов. На V-вход управления коэффициентом пересчета управляемого делителя 11 частоты поступает нулевой сигнал с инверсного выхода первого триггера 15, поэтому следующий импульс на выходе делителя 11 частоты сформируется через промежуток времени Т„,„, которое

5 .125 заранее определяет оператор. Так как выходная частота преббразователя 3 напряжение — частота поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 5, то в некоторый момент времени t состояние последнего прик мет зна4ение, равное нулю, а на выходе займа сформируется короткий импульс (фиг.2е, сплошная линия), который поступает на R-вход установки в ноль третьего триггера 18, поэтому на прямом выходе последнего устанавливается ноль (фиг.2ж), по которому выход преобразователя 3 напряжение — частота подключается к суммирующему входу реверсивного счетчика 5 импульсов. В этот интервал времени пятый элемент И 23 заблокирован нулевым сигналом с инверсного выхода первого триггера 15, следовательно, четвертый триггер,24 сохраняет нулевое состояние. В течение интервала времени Т выходная частота преобразователя 3 напряжение— частота определяется выходным сигналом индукционного первичного преобразователя 1 и величиной Г, (t).

Импульс на выходе управляемого делителя 11 частоты формируется в конце интервала времени Т„, по фронту которого третий триггер 18 устанавливается в единицу, так как на его

D-входе присутствует единица с прямого выхода первого триггера 15. При этом второй триггер 16 находится в единичном состоянии, поэтому все пять элементов И 19 — 23 будут заблокированы. На управляющем входе второго ключа 4 формируется единица с прямого выхода третьего триггера 18, поэтому выход преобразователя 3 напряжение — частота подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика 5 импульсов. По срезу импульса на выходе управляемого делителя 11 частоты возбуждается первый одновибратор 12, выходной импульс которого поступает на вход третьего элемента И 21, но на его выход не проходит, поэтому второй триггер 16 сохраняет единичное состояние, и на вход второго одновибратора 13, вы— ходной импульс которого устанавливает первый триггер 15 в нулевое состояние, вследствие чего размыкается первый ключ 2. Ha V-вход управления коэффициентом пересчета управляемого делителя 11 частоты посту5972 Ь пает единичный сигнал с инверсного

I выхода первого триггера 15, поэтому следующий импульс на выходе делителя

11 частоты сформируется через проме жуток времени Т „ /2. В течение это«в(« го интервала времени выходная часто-. та преобразователя 3 напряжение частота определяется величиной F. (t).

Если сигнал на выходе индукционно10 го первичного преобразователя 1, определяемый направлением намагниченности измеряемого образца, имеет положительную полярность, то состояние реверсивного счетчика импульсов в

15 момент времени 2Т, „ будет больше нуля и определяется выражением т в

N(27„. ) = F, (t) dt

Ф ,"1 (2

2D — - . . J (KU (t) + F (t)) dt

3(2T„)„ «)« 2

+ (KU (t) + F (t)) dt— гт„,„

f F (t) dt т О.

25 З1 1 ) "

Если сигнал на выходе индукционного первичного преобразователя 1 имеет отрицательную полярность, то в некоторый момент времени 3/2Т (t <

«) «2 (2Т, „состояние реверсивного счетчика 5 импульсов примет нулевое значение (фиг.2г, пунктирная линия) и на его выходе (О" сформируется короткий импульс (фиг.2е, пунктирная линия), который подается на R-вход третьего триггера 18, вследствие чего последний устанавливается в ноль (фиг.2з), а преобразователь 3 напряжение — частота подключается к суммирующему входу реверсивного счетчика

5 импульсов. При этом на выходе пятого элемента И 23 сформируется единичный сигнал, который установит чет45 вертый триггер 24 в единичное состоя— ние (фиг.2и), а на цифровой индикации знака загорится минус". Таким образом осуществляется определение знака результата измерения. В этом случае состояние реверсивного счетчика 5 импульсов в момент времени 2Т определяется выражением «,и /2

К1

55 Н(2 Г ) F (t)df- EKUâõ (t)if ()) М + о

Т«в2« 2

1255972

3/2 Ти м х (Ku,„(t) F,(t))dt- F. (1И ° х, r T„ ì

2Тн.

F.() Н>о .

В момент времени 2Т„,„на выходе управляемого делителя Й частоты

Сформируется импульс, который через второй элемент И 20, на втором и третьем входах которого присутству-ют единичные сигналы с прямого выхода второго 16 и инверсного выхода первого 15 триггеров, поступит на

С-вход установки информации второго буферного регистра 7, в результате чего в последний запишется состояние реверсивного счетчика 5 импульсов (фиг.2д). По срезу импульса с выхода управляемого делителя 11 частоты вырабатывает импульс первый одновибратор 12, по которому через третий элемент И 21 .установится в ноль второй триггер 16, после чего выходным сигналом второго одновибратора 13 через четвертый элемент

И 22 установится в ноль реверсивный счетчик 5 импульсов. Таким образом устройство снова находится в исход- ном состоянии и готово к проведению следующего измерения, а результат высвечивается на цифровой индикации результата 9 и знака 25.

Формула изобретения

Цифровой измеритель магнитного потока, содержащий последовательно соединенные индукционный первичный преобразователь, первый ключ, преобразователь напряжение — частота, второй ключ и реверсивный счетчик импульсов, также последовательно соединенные кварцевый генератор

° импульсов, управляемый делитель г частоты, первый и нторой одновибраторы, причем выход реверсивного счетчика импульсов соединен с D-нходами первого и второго буферных регистров, выходы которых соединены соответственно с D-входом реверсивного счетчика импульсов и через дешифратор с цифровой индикацией результата измерений, выход управляемого делителя частоты соединен с первыми

10 !

55 входами первого и второго элементов И, блок переключения соединен с динамическими С-входами установки информации первого и второго триггеров, причем прямой выход первого триггера соединен с входом третьего однонибратора и управляющим входом первого ключа, а инверсный выход первого триггера — с вторыми входами первого, второго, первым

1 входом третьего элементов И и V-вхо-1 дом управления коэффициентом пересчета управляемого делителя частоты, выход первого оцновибратора соединен с вторым входом третьего элемента И, а выход второго одновибратора — с первым входом четнертого элемента И и R-входом первого триггера, выход третьего одновибратора — с R-входом управляемого делителя частоты и С-входом установки информации реверсивного счетчика импульсов, при этом прямой выход второго триггера соединен с третьим входом второго элемента И, а инверсный выход второго триггера — с третьим входом первого и вторым входом четвертого элементов И, причем выходы первого и второго элементов

И соединены соответственно с С-входами установки информации первого и второго буферных регистров, выход третьего элемента И вЂ” с R-входом второго триггера, а ныход четвертого элемента И вЂ” с R-входом реверсивного счетчика импульсов, а также цифровую индикацию знака, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения устройства при одновременном упрощении процесса измерения, в устройство введены пятый элемент

И, третий.и четвертый триггеры, причем выход управляемого делителя частоты соединен с С-входом установки информации третьего триггера, D-вход которого соединен с прямым выходом первого триггера, R-вход — с выходом займа реверсивного счетчика импульсов, прямой выход третьего триггера соединен с управляющим входом второго ключа, а инверсный выход — с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом второго триггера, а третий вход — с инверсным выходом первого триггера, причем выход пятого элемента И соединен с S-входом четвертого триггера, прямой выход которого сое- .

1255972

Составитель С.Будович

Редактор Н.Данкулич Техред И.Попович Корректор Л.Патай

Заказ 4820/46 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.ужгород, ул.Проектная,4 динен с цифровой индикацией знака, выход третьего одновибратора соединен с S-входом третьего и К-входом четвертого триггеров, кроме того нормально замкнутые контакты второго ключа соединены с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов, а нор- мально разомкнутые — с вычитающим.