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

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВЕЛИЧИНЫ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛАХ В ; ЧАСТОТУ СЛЕДОВАНИЯ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ, содержащее магнитоанизотропный датчик с двумя катушками индуктивности, транзисторный генератор прямоугольных импульсов , состоящий из двух основных биполярных транзисторов, к базам которых подключены резисторы, а к коллекторам - катушки индуктивности. другие выводы которых подключены к одному из выводов источника питания, другой вывод которого соединен с эмиттерами основных биполярных транзисторов , отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе, в него введены два дополнительных биполярных и два полевых транзистора, причем коллекторы дополнительных биполярных тран .зисторов соединены с вторыми выводами резисторовJ их базы - с коллекторами противоположных основных биполярных транзисторов, а эмиттеры со стоками полевых транзисторов, истоки которых объединены и подключены через дополнительнь1й резистор к точке соединения разноименных выво (Л дов катушек индуктивности с выводом источника питания, а затвор каждос го из полевых транзисторов соединен со стоком противоположного полевого транзистора. о X) 4 ND X

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦ ИАЛИСТИЧЕСНИ)(РЕСПУБЛИН (19) Я) 3(59 (01 Ь 1 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ н автоескомм свидктяльс гву (21) 3523204/18-10 (22) 16.12 82 (46) 07.04.84. Вюл. 9 13 (72) Л.И.Макеева и A.B.Æóðêîâñçêèé (71) Институт черной металлургии (53) 531.781(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 247566, кл. G 01 L 1/12 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

9 257113, кл. G Ol Ь 1/12 1970 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВЕЛИЧИНЫ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛАХ В

ЧАСТОТУ СЛЕДОВАНИЯ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ, содержащее магнитоаниэотропный датчик с двумя катушками индуктивности, транзисторный генератор прямоугольных импульсов, состоящий иэ двух основных биполярных транзисторов, к базам которых подключены резисторы, а к коллекторам - катушки индуктивности, другие выводы которых подключены к одному иэ выводов источника питания, ( другой вывод которого соединен с эмиттерами основных биполярных транзисторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе, в него введены два дополнительных биполярных и два полевых транзистора, причем коллекторы дополнительных биполярных транзисторов соединены с вторыми выводами резисторов, их базы — с коллекторами противоположных основных биполярных транзисторов, а эмиттеры— со стоками .полевых транзисторов, истоки которых объединены и подключены через дополнительный резистор к точке соединения разноименных выводов катушек индуктивности с выводом источника питания, а затвор каждого иэ полевых транзисторов соединен со стоком противоположного полевого транзистора.

ЪФ

1084629

1О

Изобретение относится к силовесоиэмерительной технике и может быть использовано в качестве первичных преобразователей в информационноизмерительных системах при автоматизации производственных процессов в металлургии, на транспорте и в горнодобывающей промышленности.

Одним из эффективных методов повышения точности информационно-измерительных систем в случае дистанционной передачи .информации явля-ется преобразование измеряемой аналоговой величины в частоту колебаний выходного сигнала.

Известна схема магнитоупругого преобразователя усилия в частоту, содержащая магнитопровод с отверстиями, в которых расположены измерителЬная обмотка н обмотка возбуждения, выполненная в виде отдельных секций, присоединенных к электронной схеме (1) .

Однако схема не обеспечивает требуемой точности преобразования усилия в частоту и широкий диапазон измерения усилий.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для преобразования величины механических напряжений в ферромагнитных материалах в частоту сле.дования прямоугольных-электрических импульсов, содержащее датчик магнитной аниэотропии, включающий магнитопровод и две катушки индуктивности, транзисторный генератор прямо- Ç5 угольных импульсов, состоящий из двух основных биполярных транзисторов, к базам которых подключены первые выводы базовых резисторов, а к коллекторам — разноименные выводы 40 катушек индуктивности, другие выводы которых объединены и подключены к одному из выводов источника питания, другой вывод которого соединен с эмиттерами основных биполярных. транзисторов (2) .

Однако известное устройство не отличается высокой точностью преобразования и надежностью работы.

Цель изобретения — повышение надежности работы.

Поставленная цель достигается тем, чтив устройство для преобразования величины механических напряжений в ферромагнитных материалах в частоту следования прямоугольных электрических импульсов, содержащее магн итоанизотропные датчик с двумя

KàTóøêàìè индуктивности, транзистор. ный генератор прямоугольных импуль.сов, состоящий иэ двух основных 6О биполярных транзисторов, к базам которых подключены резисторы, а к коллекторам — катушки индуктивности, другие выводы которых подключены к одному иэ выводов источника пита- 65 ния,.другой вывод которого соединен с эмиттерами основных биполярных транзисторов, введены два дополнительных биполярных: и два полевых транзистора, причем коллекторы допол-. нительных биполярных транзисторов соединены с вторыми выводами резисторов, их базы - с коллекторами противоположных основных биполярных транзисторов, а эмиттеры — co стоками полевых транзисторов, истоки которых объединены и подключены через дополнительный резистор к точке соединения разноименных выводов катушек индуктивности с выводами источника питания, а затвор каждого из полевых транзисторов соединен со стоком противоположного полевого транзистора °

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит основные биполярные транзисторы 1 и 2, базовые резисторы 3 и 4, дополнительные биполярные транзисторы 5 и б, полевые транзисторы 7 и 8, катушки 9 и 10 индуктивности, магнитопровод 11 и регулировочный резистор 12.

Устройство работает следующим образом.

Датчик магнитной анизотропии устанавливают на контролируемом иэделии, В качестве маги:итопровода датчика используются сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса. В магнитопроводе имеются отверстия, в которых взаимно перпендикулярно расположены две идентичные катушки индуктивности. Предлагаемое устройство питается от стабильного источника напряжения +П.

Из-за различия в характеристиках транзисторов 1 и 2 коллекторный ток у одного из них (например транзистора 1) в момент включения питающего напряжения пусть будет больше чем у второго. Тогда потенциал коллектора транзистора 2 становится более положительным, чем транзистора 1, что приводит к дальнейшему полному открыванию транзистора 1 и закрыванию транзистора 2.

Когда индукция в магнитопроводе, создаваемая катушкой 9 индуктивности, достигает максимального значения, коллекторный ток I начинает уменьшаться, что приводит к увеличению потенциала коллектора 1 и, соответственно, к увеличению тока I . В результате транзистор 2 открывается, а транзистор 1 закрывается. После достижения индукцией в магнитопроводе минимального значения происходит перемагничивание сердечника.

В результате транзистор 1 вновь открывается, а транзистор 2 закрывается. Дальнейшая работа устройства происходит аналогичньм образом.

1084629

ВНИИПИ Заказ 1984/35

Тираж 823 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проеткная,4

Таким образом, при воздействии усилий на магнитопровод под влиянием механических упругих деформа.ций 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.

Для повышения точности преобразования и надежности работы в предлагаемом устройстве происходит компенсация нежелательных выбросов, которые возникают при пере- f5 ходе основных биполярных транзисторов из открытого в закрытое состояние и могут привести к существенным перегрузкам в работе транзисторов и к снижению точности преобразования.

Транзистор 1 снабжен дополнительной цепочкой из биполярного транзистора 5 и полевого транзистора 7, а транзистор 2 — дополнительной ,цепочкой из биполярного транзистора

6 и полевого транзистора 8.

Дополнительный резистор 12 необходим для изменения частоты преобразования в небольших пределах (порядка 103 от установленного значения).

Пусть в исходном состоянии транзистор 1 открыт, а транзистор 2, закрыт. Рассмотрим переход транэистоE ра 1 иэ открытого в закрытое состояние. После достижения индукцией в магнитопроводе значения насыщения коллекторный ток I начинает уменьшаться, что приводит к увеличению положительного потенциала на коллек» торе 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 на его коллекторе и соответственно, открыванию полевого транзистора 7.

Происходит шунтирование выбросов на коллекторе транзистора 1 по цепи, образованной открытым переходом база-эмиттер транзистора 5 и открытым каналом полевого транзистора 7, при этом транзисторы 6 и 8 подзакрыты. При переходе транзистора 2 из открытого в закрытое состояние выбросы на коллекторе транзистора 2 шунтируются цепью, состоящей из перехода база-эмнттер транзистора 6 и открытого сопротивления канала сток-исток транзистора 8. . Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность и надежность измерения усилия.