Устройство для преобразования величины механических напряжений в ферромагнитных материалах в частоту следования прямоугольных электрических импульсов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

{5l) 4 G 01 1 1/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1084629 (21) 3959155/24-10 (22) 02.10 ° 86 (46) 07.05.88. Бюл. В 17 (71) Киевский институт автоматики им. ХХУ съезда КПСС (72) Э. В. Голован, В. Г. Квачев и С. В. Стерехов (53) 531.781(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1084629, кл. G 01 Т 1/12, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ВЕЛИЧИНЫ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В

ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛАХ В ЧАСТОТУ

СЛЕДОВАНИЯ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к силоизмерительной технике. Цель изобре„„SU„„1394072 А 2 тения — повышение стабильности и точности работы устр-ва. При воздействии усилий на магнитопровод под влиянием механических упругих деформаций изменяются магнитные св-ва материала, что приводит к изменению скорости перемагничивания магнитопровода и частоты следования прямоугольных импульсов на выходе преобразователя, которая характеризует величину механических напряжений в материале магнитопровода. Устр-во позволяет скомпенсировать нестабильности параметров датчика и генератора от времени и температуры, а также других медленно меняющихся факторов, влияющих на точность преобразования усилия в частоту следования импульсов.

1 з.п. ф-лы, 2 ил.! 394072!

Изобретение относится к силоизмеительной технике, может быть испольовано в качестве первичных преобра зователей в информационно-измеритель5

Йых системах при BBToMGTHçàöèè проиэВодственных процессов в металлургии, на транспорте и в горнодобывающей промышленности и является усовершен:ствованием устройства по авт. св.

;.11 1084629.

Цель изобретения — повышение стабильности и точности работы устройства.

На фиг. 1 показана принципиальная ! схема устройства; на фиг. 2 — схема

1 блока управления.

Устройство содержит основные би: полярные транзисторы 1 и 2, базовые резисторы 3 и 4, дополнительные би-! полярные транзисторы 5 и 6, полевые транзисторы 7 и 8, катушки 9 и 10

1 индуктивности, магнитопровод 11, регулировочный резистор 12, первую схему И \3 первый счетчик 14, первый запоминающий блок 15, коммутатор 16, 25 первую схему 17 разности, второй счетчик 18, схему НЕ 19, вторую схему И 20, третий счетчик 21, второй запоминающий блок 22, вторую схему 23 разности, генератор 24 вы- 30 сокой частоты, делитель 25, блок 26 управления. При этом база второго дополнительного биполярного транзистора 6 соединена с входом схемы НЕ

19, первой схемой И 13, коммутатором

16, блоком 26 управления, второй вход первой схемы И 13 соединен с вы-. ходом генератора 24 высокой частоты, с одним иэ входов второй схемы И 20, второй вход которой соединен с выходом схемы НЕ 19, а выход первой схемы И 13 через первый счетчик 14 и первый запоминающий блок 15 подключен к первому входу коммутатора 16, второй вход которого через второй запоминающий блок 22 и третий счетчик 21 подключен к выходу второй схемы И 20, а выходы коммутатора 16 соединены с соответствующими входами первой схемы 17 разности, выход которой подключен к второму счетчику 18, а второй вход второй схемы 23 разности соединен с выходом второго счетчика 18 и первым входом делителя 25, второй вход которого соединен с выходом схемы 23 разности, первый выход блока

26 управления подключен к управляющим входам первого счетчика 14 и второго запоминающего блока 22, второй выход блока 26 управления соединен с управляющими входами третьего счетчика 21 и первого запоминающего блоКа 15, третий выход блока управления подключен к второму управляющему входу второго запоминающего блока 22, а четвертый выход блока 26 управления подключен к второму управляющему входу первого запоминающего блока 15.

Блок 26 управления включает первую дифференциальную цепочку 27, первый выпрямитель 28, первую линию 29 задержки, инвертор 30, вторую дифференциальную цепочку 31 второй выпрямитель 32, вторую линию 33 задержки.

При этом вход блока 26 управления подключен к входу инвертора 30 и к входу первой дифференциальной цепочки 27, выход которой после первого выпрямителя 28 подключен к первому выходу блока 26 управления, а также после первой линии задержки подключен к третьему выходу блока 26, а выход инвертора 30 соединен с входом второй дифференциальной цепочки 31, выход которой через второй выщ>ямитель 32 соединен с вторым выходом

r блока 26, а также через вторую линию

33 задержки подключен к четвертому выходу блока.

Устройство работает следующим об, разом.

Магнитоанизотропный датчик устанавливают на контролируемом изделии, как правило на технологической линии (например, прокатный стан). В качестве магнитопровода датчика используется сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса. В магнитопроводе имеются отверстия, в которых взаимно перпендикулярно расположены две иден;тичные катушки индуктивности. Пред1 лагаемое устройство питается от стабильного источника напряжения +U.

Пусть в исходном состоянии транзистор 1 открыт, а транзистор 2 закрыт. Рассмотрим переход транзистора

1 из открытого в закрытое состояние.

После достижения индукцией в магнитопроводе значения насыщения коллекторный ток начинает уменьшаться, что приводит к увеличению положительного потенциала на коллекторе транзистора

1 и влечет за собой открывание транзистора 5. При этом ток через базу транзистора 2,увеличивается, что приводит к открыванию транзистора 2 и уменьшению положительного потенциала

1394072 (3) k.(t) = k;,Ä(t). (6) у

1 1 на его коллекторе и соответственно открыванию полевого транзистора 7.

Таким образом, при воздействии усилий на магнитопровод под влиянием

5 механических упругих деформаций изменяются магнитные свойства материала, что приводит к изменению скорости перемагничивания магнитопровода и частоты следования прямоугольных импульсов на выходе преобразователя, которая характеризует величину механических напряжений в материале магнитопровода. Настолько же информативным является и длительность прямо- !5 угольных импульсов, получаемых на выходе преобразователя.

Устройство позволяет скомпенсировать нестабильности параметров датчика и генератора от времени и от температуры, а также других медленно меняющихся факторов, влияющих на точ ность преобразования усилия в частоту следования импульсов.

Такие влияющие факторы относят к 25 категорищ мультипликативных помех.

Информационный сигнал y,(t} в i-й момент времени с учетом мешающих факторов можно представить в виде

30 у (t) = k;(t) Г x + x; ццф(Л, (l) где k . (С) — помеха, вызванная неста1 бильностями параметров датчика и генератора; х — начальное значение инфоро мационного сигнала (в данном случае длительность информационного импульса) при отсутствии 4р усилия на магнитопроводе; х. (t) — мгновенное значение ин! инФ формационного сигнала (длительность импульса в

1. и MQMPHT ВРемени) ° 45

Последовательность импульсов поступает на две схемы И 13 и 20 после инверсии на схеме НЕ !9. В то же время на обе схемы И подается высокая частота с генератора 24 высокой частоты, частота которого выбирается на два порядка вьппе минимальной частоты.

Таким образом, импульсы с генератора являются селекторными импульсами, которые на выходе схем И !3 и 20 выделяют пачки импульсов высокой частоты, количество которых пропорционально длительности информационного импульса. Количество импульсов высокой частоты сосчитывается на ревер-. сивных счетчиках 14 и 21 и соответственно регистрируется в двух запоминающих блоках 15 и 2?.

Так на выходе запоминающего блока 15 получается число в двоичном коде, пропорциональное информационному параметру (длительность импульса) в i-й момент времени, величина которого выражена формулой (1), а на выходе запоминающего блока 22 число в двоичном коде, пропорциональное информационному параметру в ,(i+1)-й момент времени:

У ° () = k;„(t) (X + х1+ „Ф (tU (2) Функция, описывающая помеху k .(t) меняется значительно медленнее информационной функции х;„„Ф(1), что естественно предположить, так как временное старение параметров или уход их с температурой происходит значительно медленней, чем изменение информационного параметра, например, на технологической линии, где регистрация значения информации происходит не реже, чем через 1 мс, поэтому

В соответствии со значением информационного импульса после коммутатора

16 информация с запоминающих устройств поступает на схему 17 разности, на виходе которой имеем:

y;„(t) — y;(t,) = k,(t) х (; „„<(t) х; ннФ (t )j . (4) Полученная разность поступает на реверсивный счетчик 18, работающий в режиме непрерывного счета. На выходе счетчика 18 имеем: ! — (y;„(t ) — y, (t)j

) !

k.(t) 8 х „„(t), (5)

1=О так как k .(t) меняется значительно ! медленнее, чем х; „„Ф(1}, то справедливо выражение

Сигнал (7) с выхода реверсивного счетчика 18 поступает совместно с сигналом у; = k;(t) - (х, + х;qy(t)I. 5 139407 с, запоминающего устройства 22 на схем 23 разности, после чего получаем:

1 ! .. (t) — у, = k)(<) х,, (7)

С выхода схемы 23 разности сигнал (8) подается на делитель 25 в качестве делителя, а делимым является сигнал (7) с выхода. счетчика 18. Тоr 10 а на выходе делителя и всего устройтва получаем информационный сигнал, вободный от мультипликативных исажений и приведенный к нулевому значению информации

x, „„„„,,(t)

При этом блок 26 управления работает следующим образом. На вход диф- 20 ференциальной цепочки 27, на вход ин- вертора 30 поступает сигнал с базы дополнительного биполярного транзистора ° С выхода дифференциальной цепочки 27 двухполярные импульсы поступают 25 на выпрямитель 28, на выходе которого положительные импульсы задержива» ются линией 29 задержки. Аналогично работает ветвь: дифференциальная цепочка 31, выпрямитель 32, линия 33 30 задержки. С выхода выпрямителей 28 и

32 импульсы обнуления счетчиков поступают соответственно на счетчики

14 и 21, в то же время эти же импуль. сы поступают в качестве обнуляющих сигналов соответственно на запоминающие блоки 22 и 15, После линий 29 и

33 задержки сигналы поступают на запоминающие блоки соответсгвенно 22 и 15 в качестве сигналов записи 40 информации. Величина задержки выбирается исходя из частоты генератора высокой частоты, но не вьппе 1 мкс.

Формула из об рет ения 45

1. Устройство для преобразования величины механических напряжений в ферромагнитных материалах в частоту следования прямоугольных электрических импульсов по авт. св. Н 1084629, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения стабильности и точности работы устройства, в него введены блок управления и последовательно соединенные генератор высокой частоты, первая схема И, первый счетчик, первый запоминающий блок, коммутатор, первая схема разности, второй счетчик, вторая схема разности, делитель, а также последовательно соединенные схема HF., вторая схема И, третий счетчик, второй запоминакиций блок, при этом второй вход первой схемы И соединен с базой второго дополнительного биполярного транзистора, входом схемы НЕ, входом блока управления, вторым выходом коммутатора, второй вход второй схемы И соединен с выходом генератора высокой частоты, выход второго счетчика соединен с вторым входом делителя, выход второго запоминающего блока соединен с вторым входом коммутатора и вторым входом второй схемы разности, а первый выход блока управления соединен с вторыми входами первого счетчика И второго. запоминающего блока, второй выход блока управления соединен с вторыми входами третьего счетчика и первого запоминающего блока, третий выход блока управления соединен с третьим входом второго запоминающего блока, четвертый выход блока управления соединен с третьим входом первого запоминающего блока.

2. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен в виде инвертора и двух каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные дифференциальную цепочку, выпрямитель и линию задержки, причем входы обеих дифференциальных цепочек соединены между собой через инвертор, входом блока управления является вход одной из дифференциальных цепочек, а выходами — выходы выпрямителей и линий 1задержки в обоих каналах.

1394072

1 К счетчику И „0" апомин, „ тр. 22 „0" помин тр. 22 „Запись" помии. устр. 15 ались" чегпчику 21 „О"

К запомии. устр. 15„0"

Составитель А. Кокарев

Редактор Н. Тупица Техред И.Дидык Корректор А. Тяско

Заказ 2212/38 Тираж 847 Подписно е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4