Устройство для измерения статических магнитных характеристик

 

Изобретение относится к технике магнитных измерений и может быть использовано для автоматизированного измерения статических магнитных характеристик магнитных материалов. Целью изобретения является обеспечение автоматизации процесса измерения (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) (51) 4 G 01 R 33/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3837431/24-21 (22) 04.01.85 (46) 07.04.87. Бюл. И- 13 (72) В.А. Зайцев, А.М. Иванцов и Е.Н. Лобанов (53) 621.317.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

> 836608, кл. С 01 R 33/14, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Ф 840771, кл. Г 01 R 33/02, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК (57) Изобретение относится к технике магнитных измерений и может быть использовано для автоматизированного измерения статических магнитных характеристик магнитных материалов.

Целью изобретения является обеспечение автоматизации процесса измерения

13022 при одновременном повышении точности измерения. Для достижения поставленной цели в устройство введены блок 7 сравнения, детектор 9 максимума, де- тектор 8 минимума и реверсивный счетчик 10 ° Кроме того, устройство содержит блок 1 программирования, блок 2 управления, блок 3 измерения и регистрации, намагничивающее устройство

4, реверсивный коммутатор 5, управляемый источник 6 питания, входы

11-17 блока управления. Блок управления содержит одновибраторы 18, 19 и

20, формирователь 21 импульсов сброса, 28 генератор 22 тактовых импульсов, триггеры 23,24 и 25, элементы И 2630, элемент ИЛИ 31. Блок измерения и регистрации содержит блок 32 первичного преобразования, блок 33 регистрации. Реверсивный коммутатор содержит одноразрядный счетчик 34, согласующие элементы 35-38, ключевые элементы

39-42. Автоматизация процесса измерения и возможность регулирования времени нарастания тока исключают погреш« ности оператора, уменьшают случайные погрешности и резко сокращают время измерения. 3 з.п.h-лы, 1 ил.

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и предназначено для автоматизированного измерения статических магнитных характеристик магнитных материалов. 5

Цель изобретения — обеспечение автоматизации процесса измерения при одновременном повышении точности.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство для измерения статических магнитных характеристик содержит блок 1 программирования, блок 2 управления, блок 3 измерения и регист- рации, намагничивающее устройство 4, f5 реверсивный коммутатор 5, управляемый источник 6 питания, блок 7 сравнения, детекторы минимума 8 и максимума 9 и реверсивный счетчик 10.

Выходы блока 1 программирования, с первого 11 по шестой 16, соединены с соответствующими входами блока 2 управления, а седьмой выход 17 соеди-, нен с первым входом блока 7 сравнения. 25

Первый, второй и третий входы блока 3 измерения и регистрации соединены, соответственно, с первым и вторым выходами блока 2 управления и выходом намагничивающего устройства 4, вход 30 которого соединен с первым выходом реверсивного коммутатора 5, первый вход которого соединен с выходом управляемого источника 6 питания. Выход блока 7 сравнения соединен с 35 седьмым входом блока 2 управления, а второй вход — с выходом реверсивного счетчика 10, входами управляемого ис точника 6 питания и детекторов минимума 8 и максимума 9 и четвертым входом блока 3 измерения и регистрации, пятый вход которого соединен с вторым выходом реверсивного коммутатора 5.

Восьмой вход блока 2 управления соединен с выходом детектора 9 максимума, а девятый — с выходом детектора 8 минимума и вторым входом реверсивного коммутатора 5. Входы установки в "0" прямого и обратного счета реверсивного счетчика 10 соединены, соответственно, с вторым, третьим и четвертым выходами блока 2 управления.

Блок 2 управления содержит первый

18, второй 19 и третий 20 одновибраторы, формирователь 21 импульса сброса, генератор 22 тактовых импульсов, первый 23, второй 24 и третий 25 триггеры, первый 26, второй 27, третий

28, четвертый 29 и пятый 30 элементы И и элемент ИЛИ 31. Вход первого одновибратора 18 соединен с первым входом 11 блока 2 управления, а выход — с R-входом первого 23 и S-входом второго 24 триггеров. Управляющие входы второго 19 и третьего 20 одновибраторов соединены с вторым 12 и третьим 13 входами блока 2 управления соответственно, четвертый вход

14 которого соединен с входом управления генератора 22 тактовых импульсов, выход которого соединен с первым

3 13022 входом первого элемента И 26. Второй, третий, четвертый и йятый входы первого элемента И 26 соединены, соответственно, с инверсным выходом первого триггера 23, прямым выходом второго триггера 24, инверсным выходом второго элемента И 27 и пятым входом

15 блока 2 управления, а прямой выход соединен с первыми входами третьего ?8 и четвертого 29 элементов И, 10 вторые входы которых соединены, соответственно, с прямым и инверсным выходами третьего триггера 25. Первые

R- u S-входы третьего триггера 25 соединены с инверсным выходом эле- !5 мента И, второй R-вход соединен с выходом элемента ИЛИ 31, входом третьего одновибратора 20 и первым входом второго элемента И 27, а второй

S-вход соединен с входом второго од- 20 новибратора 19, вторым входом второго элемента И 27 и девятым входом блока

2 управления. Восьмой, едьмой и шестой входы блока 2 управления соединены с вторым входом элемента ИЛИ 31 и вторьм и первым входами пятого элемента И 30 соответственно. Выход пятого элемента И 30 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 31. Вход формирователя 21 импульса установки соединен с 30 шиной питания, а выход — с первым

R-входом триггера 24, второй R-вход которого соединен с выходом второго одновибратора 19. Выход третьего одновибратора 20 соединен с S-входом триггера 23. Первый, второй, третий и четвертый выходы блока управления соединены с прямым выходом первого триггера 23, инверсным выходом второго триггера 24 и выходами третьего 40

28 и четвертого 29 элементов И соответственно. Первый и второй Rвходы, также как первый и второй Sвходы триггера 25, объединены логической функцией И. 45

Блок 3 измерения и регистрации содержит блок 32 первичного преобразования и блок 33 регистрации. Первый, второй, четвертый и пятый входы блока 2 соединены с первым, вторым, 50 третьим и четвертым входами блока 3 регистрации соответственно, а третий вход через блок первичного преобразования соединен с пятым входом блока 3 регистрации. 55

Реверсивный коммутатор 5 содержит одноразрядный счетчик 34, первый 35, второй 36, третий 37 и четвертый 38

28 4 согласующие элементы, первый 39, второй 40, третий 41 и четвертый 42 ключевые элементы. Первый выход счетчика

34 через согласующие элементы 35 и

36 соединен с управляющими входами ключевых элементов 39 и 40 соответственно. Второй выход счетчика 34 через согласующие элементы 37 и 38 соединен с управляющими входами ключевых элементов 41 и 42 соответственно. Токовые входы первого 39 и третьего 41 ключевых элементов соединены с первой токонесущей шиной первого входа реверсивного коммутатора 5, а токовые входы второго 40 и четвертого

42 ключевых элементов соединены с второй токонесущей шиной первого входа реверсивного коммутатора 5, второй вход которого соединен с тактовым входом счетчика 34, а первая и вторая шины выхода — с выходами первого 39 и четвертого 42 элементов и, соответственно, с выходами второго 40 и третьего 41 элементов.

Блок 1 программирования представляет собой совокупность элементов коммутации (тумблеров, кнопок, программных переключателей и т,п,), посредством которых формируются необходимые сочетания потенциальных сигналов для организации режимов перемагничивания, а также изменения периода следований тактовых импульСов при определенных значениях сигнала в блоке 3 (например, при измерении коэрцитивной силы по индукции требуется измерение тока при нулевом значении сигнала) °

Устройство работает следующим образом.

Установка величины заданного максимального значения тока производится программными переключателями, что значительно сокращает время работы оператора за счет представления числовых значений в десятИчном коде.

Устройство обеспечивает измерение статических характеристик магнитных материалов при линейном изменении тока намагничивающего устройства в диапазонах: от нулевого до максимального значения (максимально допустимого для выбранного типа регулируемого исгочника питания); от нулевого .до заданного значения; от нулевого до максимального и до нулевого значения; от нулевого до заданного и до нулевого значения; циклическое от нулевого до максимального и до нулевого значе5 13022 ния с автоматическим изменением наУстройство. в данном режиме после прихода по шине 11 разрешающего уров; ня в момент пуска работает аналогично режиму 1 с той разницей, что после достижения реверсивным счетчиком 10 максимального состояния,одновибратор

20 не вырабатывает импульса, триггер 23 остается в нулевом состоянии, элемент И 26 остается открытым и тактовые импульсы поступают через элемент И 29 на вычитающий вход реверсив ного счетчика 10. При достижении счетчиком 10 нулевого состояния на выходе детектора 8 минимума появляется единичный потенциал, которому реверсивный коммутатор 5 производит изменение направления тока намагничивающего устройства 4, устанавливает триггер

25 в единичное состояние по заднему фронту тактового импульса на выходе элемента И, подготавливая тем самым прохождение тактовых импульсов через элемент И 28 на суммирующий вход реверсивного счетчика 10, и запускает одновибратор 19, на выходе которого формируется импульс, устанавливающий триггер в нулевое состояние. В результате закрывается элемент И 26 для прбхождения тактовых импульсов и состояние реверсивного счетчика остается неизменным. Потенциальный сигнал с выхода триггера 24 поступает в блок

33 регистрации и зажигает индикатор останова по 1„„„. Таким образом осуществляется однократная развертка от нулевого до максимального значения. правления тока в момент равенства его нулю, циклическое от нулевого до заданного и до нулевого значения с автоматическим изменением направления 5 тока в момент равенства его нулю.

При включении питающего электронную часть напряжения импульс с выхода формирователя 21 устанавливает первый триггер 23 в нулевое состоя- 10 ние, при этом закрывается элемент 26, сбрасывается реверсивный счетчик 10 и состояние готовности устройства фиксируется блоком 33 регистрации.

При этом сигнал с выхода детектора f5

8 минимума устанавливает триггер

25 в состояние, при котором обеспечи- вается прохождение тактовых импульсов с генератора 22 и элемента И 26 через элемент И 28 на суммирующий 20 вход реверсивного счетчика 10. В зависимости от выбранного диапазона изменения тока намагничивания на элементы блока 2 управления с блока 1 программирования подаются соответствующие потенциальные сигналы.

Режим 1: шина 11 — момент пуска; шина 12 — запрещающий (логический

"0"), шина 15 - разрешающий (логичес- З0 кая "1"); шина 13 — разрешающий (логическая "1"); шина 16 — запрещающий (логический "0"), шина 17 — произволь" ный код. После поступления сигнала по шине 11 импульс с выхода одновибратора 18 устанавливает или подтверждает нулевое состояние триггера 23 и устанавливает в единичное состояние триггер 24, в результате чего элемент И 26 открывается для прохождения 40 тактовых импульсов с выхода генератора 22 через элемент И 28 на суммирующий вход реверсивного счетчика 10.

При этом в соответствии с изменением состояния счетчика изменяются выход- 45 ное напряжение (ток) управляемого источника 6 питания и показания блока регистрации. При достижении счетчиком состояния, соответствующего единицам во всех разрядах (максимальное значение выходного параметра управляемого источника питания), на выходе детектора 9 максимума появляется сигнал, который, пройдя элемент ИЛИ 3 1, поступает на вход одновибратора 20, сигнал с выхода которого устанавливает триггер 23 в единичное состояни что прерывает поступление импульсов через элемент И,26 и зажигает инди28 6 катор 1 блока 33 регистрации. Единичный потенциал с выхода схемы ИЛИ 31 по заднему фронту тактового импульса

1 с выхода элемента И устанавливает . триггер 25 в нулевое состояние, что дает разрешение на прохождение тактовых импульсов на вычитающий вход реверсивного счетчика 10. Но элемент И 26 закрыт запрещающим уровнем выхода триггера.23 и состояние счетчика остается неизменным. Таким образом производится одиократная развертка от нулевого значения до максимального.

Режиму 2 соответствуют следующие сочетания выходов блока 1: шина 11 разрешающий в момент пуска, шина 12разрешающий; шина 15 — разрешающий; шина 13 — запрещающий; шина 16 — запрещающий, шина 17 — произвольный код.

7 13022

В режиме 3 состояние выходов блока 1 следующее: шина 11 — разрешающий в момент пуска; шина 12 — запрещающий уровень, шина 15 — разрешающий уровень, шина,13 — разрешающий уровень, шина 16 — разрешающий уровень; шина 17 — двоично-десятичный код, соответствующий выбранному максимальному значению тока намагничивающего устройства. 10

Работа устройства происходит аналогично режиму 1 за исключением того, что при установке реверсивного счетчика 10 в состояние, соответствующее коду максимального значения тока (за- 15 данного кода на шину 17), на вход схемы ИЛИ 31 поступает сигнал с выхода блока 7 сравнения.

В режиме 4 состояние выходов блока

1 следующее: шина 11 — разрешающий 20 в момент пуска," шина 12 — разрешающий уровень; шина 15 — разрешающий уровень, шина 13 — запрещающий уровень, шина 16 — разрешающий уровень; шина 17 - двоично-десятичный код, 25 соответствующий выбранному максимальному значению тока намагничивающего устройства.

Работа устройства происходит аналогично режиму 2 за исключением того, 30 что при установке реверсивного счетчика 10 в состояние, соответствующее коду максимального значения тока, на вход схемы ИЛИ 31 поступает сигнал с выхода блока 7 сравнения. 35

В режиме 5 состояние выходов блока 1 следующее: шина 11 — разрешающий в момент пуска, шина 12 - запрещающий уровень; шина 15 †. разрешающий уровень; шина 13 — запрещающий уровень; шина 16 — разрешающий уровень, шина 17 — произвольный код.

Работа устройства происходит аналогично режиму 2 за исключением того, что в связи с подачей по шине 12 запрещающего сигнала одновибратор 19 не вырабатывает сигнала для сброса триггера 24, элемент И 26 остается открытым для прохождения тактовых импульсов и схема работает непрерывно с изменением направления тока намагничивающего устройства в момент равенства тока нулю, что отображается в блоке 33 регистрации.

В режиме 6 состояние выходов блока

1 .следующее: шина 11 — разрешающий .в момент пуска; шина 12 — запрещающий, шина 15 — разрешающий, шина 1328 запрещающий; шина 16 — разрешающий, шина 17 — двоично-десятичный код, соответствующий выбранному максимальному значению тока намагничивающего устройства.

Работа устройства происходит аналогично режиму 3 за исключением того, что в связи с подачей по шине 12 запрещающего сигнала одновибратор 19 не вырабатывает сигнала для сброса триггера 24, элемент И 26 остается открытым для прохождения тактовых импульсов и схема работает непрерывно с изменением направления тока намагничивающего устройства в момент равенства тока нулю, Ручное управление изменением тока намагничивающего устройства возможно при всех разобранных режимах работы.

При этом по шине 15 разрешающий сигнал подается только на время ручного управления (например, нажатия кнопки ручного управления) ° После прекращения подачи разрешающего сигнала (например, отпускания кнопки ручного управления) элемент И 26 закрывается, величина тока остается неизменной до следующей подачи разрешающего сигнала по шине 15.

Лина 14 служит для дискретного регулирования частоты генератора 22 тактовых импульсов, т.е. регулирования скорости изменения тока, которую необходимо понижать во время работы при ручном управлении с целью повышения точности регулировки магнитного поля.

Элемент И 27 служит во всех режимах для запрета работы устройства при ошибочном наборе оператором нулевого значения максимального тока, так как при отсутствии связи "выход элемента 27— вход элемента И 26" устройство работает в неопределенном режиме.

В предлагаемом устройстве в результате автоматизации процесса измерения и возможности регулирования времени нарастания тока повышается точность измерения коэрцитивной силы и коэффициента прямоугольности в результате исключения погрешности оператора и уменьшения случайной погрешности, резко сокращается время измерения .(в среднем время измерения петли гистерезиса сокращается до двух минут). формула изобретения

1. Устройство для измерения статических магнитных характеристик, содер9 13022 жащее блок программирования, блок .управления, блок измерения и регистрации, первый, второй и третий входы которого соединены с первым и вторым выходами блока управления и выходом намагничивающего устройства соответственно, вход намагничивающего устройства соединен с первым выходом реверсивного коммутатора, первый вход которого соединен с выходом управляемого f0 источника питания, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью обеспечения автоматизации процесса измерения, в него введены блок сравнения, детектор максимума, детектор минимума >5 и реверсивный счетчик, причем выходы блока программирования, с первого по шестой, соединены с соответствующими входами блока управления, седьмой выход блока программирования соеди- 20 нен с первым входом блока сравнения, выход которого соединен с седьмым входом блока управления, восьмой вход которого соединен с выходом детектора максимума, а второй, третий и четвертый выходы — с входом установки в "0" и входами прямого и обратного счета реверсивного счетчика соответственно, причем выход реверсивного счетчика соединен с вторым входом блока сравнения, входами детектора максимума, детектора минимума, управляемого источника питания и четвертым входом блока измерения и регистрации, пятый вход которого соединен с вторым выхо- 35 дом блока коммутации, второй вход которого соединен с выходом детектора минимума и девятым входом блока управления.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит первый, второй и третий одновибраторы, формирователь импульса сброса, генератор тактовых импульсов, первый, второй и третий триггеры, первый, второй, третий,. четвертый и пятый элементы И и элемент ИЛИ, причем вход первого одновибратора является первым входом блока управления, а выход соединен с

R-входом первого и S-входом второго триггера, управляющие входы второго и третьего одновибраторов соединены с вторым и третьим входами блока уп" равления соответственно, четвертый вход которого соединен с входом управления генератора тактовых импульсов, выход которого соединен с пер28 1О вым входом первого элемента И, второй, третий, четвертый и пятый входы которого соединены с инверсным выходом первого триггера, прямым выходом второго триггера, инверсным выходоь второго элемента И и пятым входом блока управления соответственно, прямой выход соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены с прямым и инверсным выходами третьего триггера соответственно, первый R- u

S-входы которого соединены с инверсным выходом первого элемента И, второй R-вход соединен с выходом элемента ИЛИ, входом третьего одновибратора и первым входом второго элемента И, а второй S-вход соединен с входом второго одновибратора, вторым входом второго элемента И и девятым входом блока управления, восьмой, седьмой и шестой входы которого соединены с первым входом элемента ИЛИ, первым, вторым входами пятого элемента И соответственно, выход пятого элемен- та И соединен с вторым входом элемента ИЛИ, вход формирователя импульса установки соединен с шиной питания, а выход — с первым R-входом второго триггера, второи R-вход которого соединен с выходом второго одновибратора, выход третьего одновибратора соединен с S-входом первого триггера, причем первый, второй, третий и четвертый выходы блока управления соединены с прямым выходом первого триггера, инверсным выходом второго триггера и выходами третьего и четвертого элементов И соответственно, первый и второй R-входы третьего триггера объединены логической функцией И, первыи и второй S-входы третьего триггера объединены логической функцией И.

3. Устройство по п.1-, о т л ич а ю щ е. е с я тем, что блок измерения и регистрации содержит блок ре-. гистрации и блок первичного преобразования, причем первый, второй, четвертый и пятый входы блока измерения и регистрации соединены с первым, вторым, третьим и четвертым входами блока регистрации соответственно, а третий вход через блок первичного преобразования — с пятым входом блока регистрации.

4. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что реверсивный коммутатор содержит одноразрядный

1302228

Составитель С. Клевцов

Техред Л.Сердюкова Корректор А. Ильин

Редактор Н. Тупица

Заказ 1214/45 Тираж 731 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 счетчик, первый, второй, третий и четвертый согласующие элементы, причем первый выход одноразрядного счетчика соединен с входами первого и -.второго согласующих элементов, а второй — с входами третьего и четвертого согласующих элементов, выходы первого, второго, третьего и четвертого согласующих элементов соединены, соответственно, с управляющими входами первого, второго, третьего и четвертого ключевых элементов, токовые..входы первого и третьего ключевых элементов соединены с первой токонесущей шиной первого входа реверсивного коммутатора, а второго и четвертого - с второй.