Формирователь тока электромагнита

 

<»938229

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12. 12. 80 (21) 3214958/18-2 1 (51) М. Кл.

G 01 R 33/12 с присоединением заявки М9кударстасалый комитет

СССР до делам кэобретеккй и отхрыткй (23) Приоритет

Опубликовано 23.06.82. Бюллетень М 23 (53) УДК 621. 317, .44(088.8) Дата опубликования описания 23. ОЬ.82. т

В. Н. Сопляченко, В, С.Земченков и А. Г. Попов::(72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Саратовский политехнический институт

,54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ТОКА ЭЛЕКТРОМАГНИТА

Изобретение относится к измерению физических величин, в частности к устройствам формирования тока электромагнита в установках для регистрации цикла перемагничивания

5 ма гнитотвердых материалов.

Известен источник постоянного тока для питания пермеаметра, содержащий генератор постоянного така, обмотка возбуждения которого питается от электромашинного усилителя с жесткой отрицательной обратной связью по напряжению генератора, задающий круговой потенциометр с приводом от нереверсируемого электродвигателя с регулируемой скоростью для -изменения формы и частоты испытательного напряжения, круговой реостат с приводом ползунка от укаэанного двигателя. Вход электромашинного усилителя согласован с выходом задающего кругового потенциометра через двухтактный магнитный усилитель 11.

2 Однако рупное регулирование скорости электродвигателя для изменения формы и частоты испытательного напряжения увеличивает трудоемкость и длительность измерения характеристик.

Известен источник питания намагничивающих катушек электромагнита,содержащий управляемый источник тока, соединенный с задающим потенциометром, движок которого через редуктор связан с исполнительным двигателем. В схеме предусмотрена электромеханическая обратная связь, пред-ставляющая собой тормозное устройство, воздействующее на исполнительный двигатель. Тормозное устройство управляется усилителем по сигналу катушки индуктивности - датчика магнитной индукции 1.23.

Однако большая постоянная времени цепи обратной связи и малая ее эффективность не позволяет выдержать постоянную скорость изменения

8229

3 93 ма;-нитной индукции в испытуемом об:„ àçöå в течение .цикла намагничивания и перемагничивания. Поэтому при измерении магнитных характеристик испытуемого образца точность измере ния Физических величин снижается и длительность регистрации цикла перемагнячивания образца увеличивается. Кроме того, использование задающего потенциометра со скользящим контактом приводит к колебаниям тока электромагнита, а вследствие этого скорость изменения магнитной индукции в испытуемом образце не постоянна.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается .тем, что в формирователь тока электромагнита, содержащий последовательно, соединенные датчик и первый усилитель, последовательно соединенные исполнительный двигатель и редуктор, а также последовательно соединенные магнитный и второй усилител .в него дополнительно введены подклю" ченные к выходу первого усилителя диодный детектор. и компаратор,,связанный с исполнительным двигателем, последовательно соединенные со вторым.выходом диодного детектора эмиттерный повторитель, оптрон и операционный усилитель, подключенный ко входу магнитного усилителя,. а также последовательно соединные с, редуктором магнитная система и преобразователь Холла, подключенный к второму входу операционного усилителя.

Причем .преобразователь Холла помещен в диаметральный разрез статора магнитной системы, ротор которой закреплен на выходном валу редуктора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема формирователя тока .электромагнита; на фиг.2 представлена кинематичеекая схема формирователя тока электромагнита.

Формирователь тока электромагнита (фиг.1 ) содержит датчик магнитной индукции - обмотку 1 индуктив" ности, первый усилитель 2, диодный детектор 3, компаратор 4, первый источник 5 питания, исполнительный двигатель 6, редуктор 7, второй источник 8 питания, магнитную систему .9, преобраЗователь 10 Холла, эмиттерный повторитель 11, резисторный

5 о

25 и

4О

5О с5 оптрон 12, четвертый операционный усилитель 13, второй (магнитный ) усилитель 14; третий (электромашин- ный) усилитель 15, электромагнит

16, испытуемый образец 17. Обмотка индуктивности соединена с первым усилителем 2. Компаратор 4 образует первый канал отрицательной обратной связи. Он соединен с, диодным детектором 3 и первым источником 5 питания.

Преобразователь 10 Холла запитан от второго источника 8 питания и подключен к четвертому операционному усилителю 13. Эмиттерный повторитель 11 и резисторный оптин 12 образуют второй канал отрицательной обратной связи и соединен с диодным детектором

3 и четвертым (операционным ) усилителем 13. Четвертый (операционный) усилитель 13 через второй (магнитный) усилитель 14 соединен с третьим (электромашинным) усилителем 15, который соединен с электромагнитом 16.

В зазоре электромагнита 16 помещен испытуемый образец 17. На образец 17 помещена обмотка 1 индуктивности.

Механическая схема формирователя тока электромагнита (фиг.2) содержит исполнительный двигатель 6; редуктор

7 и магнитную систему 9. Ротор магнитной системы 9 изготовлен из двухполярного постоянного магнита 18, жестко закрепленного на выходном валу редуктора 7. Статор магнитной системы 9 имеет форму двух полуколец 1 изготовленных из магнитомягкого материала. Полукольца установлены неподвижно с зазорами 19, B один из зазоров 19 введен преобразователь

Холла 9.

Формирователь тока электромагнита работает следующим образом.

Исполнительный двигатель 6 через редуктор 7 приводит в движение двухполярный постоянный магнит 18 магнитной системы 9.. При этом между полукольцами в зазоре 19 магнитный поток изменяется по синусоидальному закону. Преобразователь 10 Холла преобразует изменение магнитного потока в электрический сигнал. Этот сигнал усиливается четвертым (операционным ) усилителем 13, вторым (магнитным ) усилителем 14 и третьим (электромашинным ) усилителем 15. На выходе третьего (электромвшинного). усилителя 15 образуется знакопеременное напряжение. Амплитуда напряжения зависитот величины магнитной индукинерционным и не обеспечивает плавности регулирования. Для устранения инерционности регулирования применяется дополнительный канал отрицательной обратной связи, образованный эмиттерным повторителем ll и резисторным оптроном 12. На выходе эмиттерного повторителя 11 образуется сигнал, пропорциональный скорости изменения магнитной индукции испыту-. емого образца, 8 резисторном оптроне

12 этот сигнал преобразуется в свето» вой поток. При увеличении сигнала световой поток возрастает, а выходное сопротивление оптрона 12 уменьшается. При этом уменьшается коэффиент передачи четвертого (операционного ) усилителя 13 и соответственно напря» жения на выходе третьего усилителя

15 . Скорость изменения магнитного потока уменьшается. Напряжение на выходе эмиттерного повторителя 11, световой поток в оптроне 12 уменьшается, а выходное сопротивление оптрона 12 возрастает. Коэффициент передачи четвертого усилителя 13 увеличится и напряжение на выходе третьего усилителя 15 возрастает. Эта цепь отрицательной обратной связи будет поддерживать гостоянство скорости изменения магнитного потока безынерционно и плавно

Экономическая эффективность использования формирователя тока электромагнита в установках для регист-. рации цикла перемагничивания заключается в том, что этот формирователь позволяет автоматически поддерживать постоянную скорость изменения магнитной индукции в испытуемом образце.

Это повышает точность измерения магнитной индукции, сокращает длительность измерения и упрощает эксплуатацию установки для регистрации цикла перемагничивания, Так, напри-. мер, замена формирователя тока в установке ОП-7 "Меркурий" на данный позволила существенно сократить длительность измерений. Производительность при этом возросла в 1,52 раза. Отпала также необходимость в настройке формирователя перед изме рением новой партии испытуемых образцов.

Формула изобретения

Формирователь тока электромагнита, содержащий последовательно сое5 938229 6 ции в системе 9, коэффициента преобразования преобразователя 10 Холла и коэффициента передачи второго, третьего и четвертого усилителей

14,15 и 13. При постоянном значении амплитуды магнитной индукции, коэфФициента преобразования и коэффициента усиления, амплитуда напряжения может изменяться в широких пределах (от нуля до максимального значения) изменением тока преобразователей 10

Холла, запитанных от второго источника 8 питания. Это используется для установки амплитудного значения тока при испытании материалов с различным циклом перемагничивания.Частота напряжения зависит от скорости вращения исполнительного двигателя

6 и передаточного отношения редукто ра 7. Она может изменяться дискретно изменением передаточного отноше-. ния редуктора 7 и плавно за счет изменения напряжения первого источни" ка 5 питания.

При испытании ферромагнитных материалов с помощью первого и второго источников 5 и 8 питания устанавливают частоту и амплитуду -напряжения на выходе третьего (электромашинного) усилителя 15. Включают Формирователь тока электромагнита. При намагничивании испытуемого образца 17 в зазоре электромагнита 16 происходит изменение магнитной индукции. На выходе обмотки 1 индуктивности образуется электрический сигнал, пропорциональный скорости изменения магнитной индукции. Этот сигнал усиливается первым усилителем 2 и после выпрямления диодным детектором 3 подается на компаратор 4 и эмиттерный повторитель 11. Как только скорость изменения магнитной индукции превысит. заданный уровень, сработает компаратор 4 и выключит первый источник 5 питания. Исполнительный двигатель 6 остановится, Напряжение на выходе третьего усилителя 15 перестанет изменяться. Сигнал на выходе датчика

1 магнитной индукции уменьшится. Ком50 паратор 4 переключится в исходное положение и включит исполнительный двигатель 6. Цикл намагничивания и . перемагничивания будет продолжаться. б, Канал отрицательной обратной связи, образованной диодным детектором 3

55 и компаратором 4 осуществляет позиционное регулирование скорости изменения магнитной индукции, является

938229

10 диненные датчик и первый усилитель, последовательно соединенные испытательный двигатель и редуктор, а также последовательно соединенные магнитный и второй усилители, о тл и ч а ю шийся тем, что, с . целью повышения точности, в него дополнительно введены подключенные к выходу первого усилителя диодный детектор и компаратор связанный с исполнительным двигателем, последовательно соединенные с вторым выходом диодного детектора эмиттерный повторитель, оптрон .и операци"

I онный усилитель, подключенный к . входу магнитного усилителя, а так" же последовательно соединенные с редуктором магнитная система и преобразователь Холла, подключенный к второму входу операционного усилителя.

2. Формирователь по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что преобразователь Холла помещен в диаметральный разрез статора магнитной системы,ротор которой закреплен на выходном валу редуктора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 176629, кл. 5 OI R 33/12, 1960.

2, Шихин А.Я. автоматические магнитоизмерительные системы. И., "Энергия", 1977, с. 19-20.

938229

Составитель Г.Змиевская ,.Редактор: А.Шандор Техред С.Nигyнова Корректор Г 0rap

Заказ 4455/70 Тираж 7l7 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Рауаская наб., д. 4/5 е аэ с

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

:г