Устройство для импульсного намагничивания ферромагнитных изделий

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для неразрушающего контроля ферромагнитных изделий. Целью изобретения является повышение стабильности намагничивания. Устройство состоит из последовательно соединенных выпрямителя 1, конденсатора 2, зарядного резистора (ЗР) 3 и управляемого вентиля 4, второй силовой вывод которого соединен с выпрямителем 1, а точка соединения конденсатора 2 и ЗР 3 соединена с общим проводом , дополнительного управляемого вентиля (ДУВ) 5, подсоединенного параллельно конденсатору 2, последовательно соединенР/н ных соленоида 6 и электронного ключа (ЭК) 7, подключенных параллельно конденсатору 2, первого элемента И 8, выход которого соединен с управляющим входом ДУВ 5, второго элемента И 9, выход которого соединен с управляющим входом управляемого вентиля 4, последовательно соединенных интегратора 10, фильтра низких частот 11 и компаратора 12, выход которого соединен с входом второго элемента И 9, последовательно соединенных дополнительного компаратора 13 и блока управления 14, первый выход которого соединен с управляющим входом ЭК 7 и входом первого элемента И 8, второй выход соединен с вторым входом второго элемента И 9 и фильтром низких частот 11, источника опорного напряжения 15, подключенного к второму входу интегратора 10 и входу дополнительного компаратора 13, второй вход которого связан с конденсатором 2, блока 16 амплитудно-фазовой привязки, в.ход которого связан с питающей сетью, а выход соединен с вторым входом компаратора 12, причем второй вход интегратора 10 соединен с источником опорного напряжения 15, второй вход первого элемента И 8 соединен с входом установки режима (Р/Н) устройства, а на второй вход блока управления 14 подается сигнал запуска «Пуск-стоп устройства . 1 з.п. ф-лы, 5 ил. i СО Np; СО сриг1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

lgg 4 Н O l F 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3962256/31-07 (22) 04.10.85 (46) 15.06.87. Бюл. № 22 (71) Центральное конструкторское бюро с опытным производством АН БССР и Институт прикладной физики АН БССР (72) B. J1. Цукерман, Я. А. Олех и В. Ф. Матюк (53) 621.318.25 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 291175, кл. G 01 R 33/12, 1971.

Авторское свидетельство СССР № 454513, кл. G 01 R 33/12, 1974. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО

НАМАГНИЧИВАНИЯ ФЕРРОМАГНИТ.НЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для неразрушающего контроля ферромагнитных изделий. Целью изобретения является повышение стабильности намагничивания. Устройство состоит из последовательно соединенных выпрямителя 1, конденсатора 2, зарядного резистора (ЗР) 3 и управляемого вентиля

4, второй силовой вывод которого соединен с выпрямителем 1, а точка соединения конденсатора 2 и 3Р 3 соединена с общим проводом, дополнительного управляемого вентиля (ДУВ) 5, подсоединенного параллельно конденсатору 2, последовательно соединен„„SU„„1317497 А1 ных соленоида 6 и электронного ключа (ЭК) 7, подключенных параллельно конденсатору 2, первого элемента И 8, выход которого соединен с управляющим входом

ДУВ 5, второго элемента И 9, выход которого соединен с управляющим входом управляемого вентиля 4, последовательно соединенных интегратора 10, фильтра низких частот 11 и компаратора 12, выход которого соединен с входом второго элемента И 9, последовательно соединенных дополнительного компаратора 13 и блока управления

14, первый выход которого соединен с управляющим входом ЭК 7 и входом первого элемента И 8, второй выход соединен с вторым входом второго элемента И 9 и фильтром низких частот 11, источника опорного напряжения 15, подключенного к второму входу интегратора 10 и входу дополнительного компаратора 13, второй вход которого связан с конденсатором 2, блока 16 амплитудно-фазовой привязки, вход которого связан с питающей сетью, а выход соединен с вторым входом компаратора 12, причем второй вход интегратора 10 соединен с источником опорного напряжения 15, второй вход первого элемента И 8 соединен с входом установки режима (P/Н) устройства, а на второй вход блока управления 14 подается сигнал запуска «Пуск-стоп» устройства. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1317497

Изобретение относится к электротехнике, точнее к устройствам для намагничивания и размагничивания, и может быть использовано для неразрушающего контроля ферромагнитных изделий.

Целью изобретения является повышение стабильности намагничивания.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 -- блок управления; на фиг. 3 — схема фильтра низкой частоты; на фиг. 4 — схема блока амплитудно-фазовой привязки; на фиг. 5 — диаграмма, поясняющая работу устройства.

Устройство состоит из последовательно соединенных выпрямителя 1, конденсатора 2, зарядного резистора 3 и управляемого вентиля 4, второй силовой вывод которого соединен с выпрямителем 1, а точка соединения конденсатора 2 и зарядного резистора 3 соединена с общим проводом, дополнительного управляемого вентиля 5, подсоединенного параллельно конденсатору 2, последовательно соединенных соленоида 6 и электронного ключа 7, подключенных параллельно конденсатору 2, первого элемента И 8, выход которого соединен с управляющим входом дополнительного управляемого вентиля 5, второго элемента И 9, выход которого соединен с управляющим входом управляемого вентиля 4, последовательно соединенных интегратора 10, фильтра 11 и компаратора 12, выход которого соединен с вхбдом второго элемента И 9, последовательно соединенных дополнительного компаратора 13 и блока 14 управления, первый выход которого соединен с управляющим входом электронного ключа

7 и входом первого элемента И 8, второй выход связан с вторым входом второго элемента И 9 и фильтром ll низких частот, источника 15 опорного напряжения, подключенного к второму входу интегратора

10 и входу дополнительного компаратора 13, второй вход которого связан с конденсатором 2, блока 16 амплитудно-фазовой привязки, вход которого связан с питающей сетью, а выход соединен с вторым входом компаратора 12, причем второй вход интегратора 10 соединен с источником !5 опорного напряжения, второй вход первого элемента 8 И предназначен для соединения с установкой режима (P/Н) устройства, а второй вход блока 14 управления предназначен для подачи сигнала «Пуск-стоп» запуска устройства.

Блок 14 управления предназначен для формирования сигналов, управляющих работой устройства.

Блок 16 амплитудно-фазовой привязки предназначен для обеспечения фазового управления управляемым вентилем 4, причем фазовый угол при котором открывается, управляемый вентиль 4 зависит от величины напряжения питающей сети.

Блок амплитудно-фазовой привязки (фиг. 4) состоит из последовательно соеди2 пенных выпрямителя 17, компаратора 18, одновибратора 19 и сумматора 20, второй вход которого соединен с выходом выпрямителя 17.

Блок 14 управления представлен на фиг. 2. Он состоит из последовательно соединенных одновибратора 21 и формирователя 22, состоящего из компаратора 23, один из входов которого соединен с резистором 24 и диодом 25, причем второй вы10 вод резистора соединен с общим проводом, а второй вывод диода является входом

«Пуск-стоп» управления, к второму входу компаратора 23 подсоединены конденсатор

26, первый диод 27, второй диод 28 и резистор 29, вторые выводы конденсатора 26 и первого диода 27 соединены с общим проводом, а резистор 29 соединен с резистором 30, второй вывод которого соединен с вторым выводом диода 28, причем точка соединения резисторов 29 и 30 является входом этого формирователя.

Фильтр 11 низкой частоты (фиг. 3) реализован на основе операционного усилителя 31 с конденсатором 32 в цепи обратной связи, причем параллельно конденсатору подключен электронный ключ 33, выполненный на основе полевого транзистора.

В качестве выпрямителя 1 использована двухполупериодная мостовая схема выпрямления. Управляемые вентили 4 и 5 выполнены на тиристорах, а электронный ключ 7 выполнен на семисторе. Элементы И 8, 9 выполнены на микросхеме К511ИЕ1. Интегратор 10 выполнен на основе операционного усилителя с емкостной отрицательной обратной связью. Компараторы 12, 13 выполнены на основе операционного усилителя.

Источник 15 опорного напряжения выполнен с использованием цифроаналогового преобразователя и может управляться с помощью электронно-вычислительной машины.

Устройство работает следующим образом.

Устройство формирует мощные импульсы

40 магнитного поля. Это поле создается током, протекающим через соленоид 6 по цепи: верхняя (по схеме) обкладка конденсатора 2 — электронный ключ 7 — соленоид 6— нижняя обкладка конденсатора 2.

Заряжается конденсатор 2 по цепи: верх45 ний (по схеме) вывод выпрямителя 1 — конденсатор 2 — — зарядный резистор 3 — управляемый вентиль 4 -- нижний вывод выпрямителя l.

В исходном состоянии (после включения устройства) конденсатор 2 разряжен и, если установлен режим «Стоп», блок 14 управления блокирует цепь заряда конденсатора 2 подачей управляющих сигналов на фильтр 11 низкой частоты и на элемент И 9. При этом на выходе элемента И 9 образуется нулевой сигнал, удерживающий управляемый вентиль 4 в закрытом состоянии. На вход компаратора 18 (фиг. 4) поступает выпрямленное напряжение питающей сети Uis.!

3 з (фиг. 5) . Выходные импульсы U

На входы сумматора 20 поступают выпрямленные импульсы питающей сети и выходные импульсы одновибратора 19. На один вход компаратора 12 (фиг. 1) поступают импульсы (U(g на фиг. 5) с выхода сумматора 20, а на другой вход компаратора 12 поступает низкий уровень с выхода заблокированного фильтра низкой частоты. В этом состоянии на выходе компаратора 12 образуется потенциал, подтверждающий состояние элемента И 9. При этом управляемый вентиль 4 закрыт, а конденсатор 2 не заряжается. Интегратор 10 интегрирует сигнал источника 15 опорного напряжения до насыщения.

При поступлении на блок 14 управления сигнала «Пуск» разблокируются одновибратор 21 и формирователь 22 (фиг. 2). Выходное напряжение одновибратора (фиг. 2) разблокирует элемент И 9 (фиг. 1) и фильтр 11 низкой частоты. Благодаря тому, что на входе фильтра 11 низкой частоты присутствует высокий уровень напряжения насыщения интегратора 10, на выходе фильтра низкой частоты начинает нарастать напряжение. Это напряжение поступает на вход компаратора

12 (Uiz пунктиром на фиг. 4). В момент превышения выходным напряжением фильтра 11 низкой частоты выходного напряжения блока 16 амплитудно-фазовой привязки перебрасывается компаратор 12. При этом на обоих входах элемента И 9 присутствуют единичные уровни. На выходе элемента И 9 также образуется единичный уровень, открывающий управляемый вентиль 4. Начинается заряд конденсатора 2. Ток заряда протекает по зарядному резистору 3. Падение напряжения на этом резисторе (U3 на фиг. 5) по ступает на один вход интегратора 10, а на другой вход поступает противоположное по знаку напряжение от источника опорного напряжения У-. На выходе интегратора 10 формируется смещенное по уровню пульсирующее напряжения (U n на фиг. 5). Это напряжение фильтруется фильтром 11 низкой частоты, чтобы на вход компаратора 12 поступал только средний уровень выходного сигнала интегратора 10, иначе возникают нежелательные срабатывания компаратора

12, в моменты пересечения пульсирующего напряжения с выхода интегратора 10 с выход ным напряжением блока 16 амплитудно-фазовой привязки. Если среднее значение тока в цепи заряда мало (мало падение напряжения на зарядном резисторе), то средний уровень выходного напряжения интегратора 10 увеличивается. Соответственно увеличиваются длительности выходного импульса компаратора 12 и выходного импульса элемента И 9 (Ug на фиг. 4), что приводит к увеличению времени, в течение которого открыт управляющий вентиль 4, и увеличению среднего тока заряда конденсатора 2.

17497

Если средний ток заряда велик, то уменьшается среднее значение выходного напряжения интегратора, уменьшается длительность импульса компаратора 12, что приводит к уменьшению среднего значения тока заряда. Таким образом, выходное напряжение интегратора 10 меняется таким образом, чтобы среднее значение тока через зарядный резистор 3 поддерживать постоянным. Такое фазовое регулирование с отрицательной об10 ратной связью по току заряда позволяет, меняя величину Уо, задавать величину среднего тока заряда и поддерживать его заданным при наличии дестабилизирующих факторов (например, изменение напряже1 ния и ающей сети).

Блок амплитудно-фазовой привязки обеспечивает дополнительный стабилизирующий фактор. Это возможно благодаря наличию в выходном сигнале данного блока участка CL((фиг. 5, Ui ) . который непосредственно привязан к напряжению питающей сети (это часть выходного напряжения выпрямителя 17 (на фиг. 4) .

Дополнительным стабилизирующим фактором является то, что при изменении величины напряжения питающей сети меняется величина выходного сигнала блока амплитудно-фазовой привязки на участке СД.

При уменьшении величины питающего напряжения уменьшается также напряжение участка СД, а время (фазовый угол), в течение которого открыт управляемый вентиль 4 (фиг. !), увеличивается, что не позволяет уменьшиться среднему току заряда конденсатора 2 (U>, U3 пунктиром на фиг. 5). При увеличении напряжения питающей сети фазовый угол уменьшается, что не позволяет увеличить средний ток заряда конденсатора 2. Таким образом осушествляется дополнительная параметрическая компенсация нестабильности питающей сети, что повышает точность стабилизации зарядного тока. При достижении напряжением

40 на конденсаторе 2 (фиг. 1) величины Uo блок

14 управления формирует управляющие сигналы, которые блокируют фильтр 11 низкой частоты и элемент И 9. При этом прекращается дальнейший заряд конденсатора 2.

Через некоторое время, необходимое для пол4 ной блокировки цепи заряда конденсатора

2, выходной сигнал блока !4 управления открывает электронный ключ 7, замыкает цепь разряда конденсатора 2. Времени задержки для переднего фронта выходного импульса одновибратора 2! (фиг. 2) достаточно для полной блокировки цепи заряда с помощью формирователя 22. В исходном состоянии конденсатор 26 формирователя заряжен до положительного напряжения, равного выходному напряженшо одновибратора 21. Отрицательный выходной импульс одновибратора

2l перезаряжает конденсатор 26 до уровня ограниченного диодом 27, включенным параллельно конденсатору. Время задержки оп1317497 ределяется моментом времени, когда напряжение на конденсаторе 26 пересечет нулевой уровень. В этот момент времени перебрасывается компаратор 23 формирователя, выходной сигнал которого отключает электронный ключ 7 (фиг. 1).

Если включен режим «Размагничивание», то в колебательном контуре, образованном конденсатором 2 (фиг. 1) и соленоидом 6, возникают затухающие периодические колебания, а магнитное поле, создаваемое соленоидом 6, является размагничивающи м.

Если включен режим «Намагничивание» (сигнал P/H единичный), то на верхнем по схеме входе элемента И 8 устанавливается единичный уровень, а на нижнем по схеме входе элемента И 8 и управляющем входе электронного ключа 7 устанавливается единичный уровень с выхода формирователя 22 (фиг. 2). При этом на выходе элемента И 8 устанавливается единичный уровень, открывающий управляемый вентиль

5. Колебательный контур, образованный конденсатором 2 и соленоидом 6 шунтируется.

Поэтому процесс в нем становится апериодическим, а магнитное поле соленоида 6— намагничивающим. Амплитуда магнитного поля соленоида 6 зависит от величины напряжения U -., до которого заряжается конденсатор 2. Последнее регулируется величиной напряжения U-, поступающего на интегратор 10 и компаратор 13.

Формула изобретения

l. Устройство для импульсного намагничивания ферромагнитных изделий, содержащее последовательно соединенные выпрямитель, конденсатор, зарядный резистор, управляемый вентиль, а также интегратор, компаратор, соленоид, электронный ключ, источник опорного напряжения, причем второй силовой вывод управляемого вентиля соединен с выпрямителем, а точка соединения конденсатора и зарядного резистора соединена с общим проводом, первый вход интегратора соединен с зарядным резистором, а соленоид и электронный ключ соединены последовательно и подключены параллельно конденсатору, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности намагничивания, в него введены дополнительные компаратор и управляемый вентиль, два элемента И, фильтр низких частот, блок управления, блок амплитудно-фазовой привязки, дополнительный управляемый вентиль подключен параллельно конденсатору, один вход дополнительного компаратора связан с конденсатором, второй вход — с источником опорного напряжения, выход первого элемен15 та И соединен с управляющим входом дополнительного управляемого вентиля, один вход второго элемента И соединен с выходом компаратора, а выход — с управляющим входом управляемого вентиля, вход

20 фильтра низких частот соединен с выходом интегратора, а выход — — с первым входом компаратора, первый вход блока управления соединен с выходом дополнительного компаратора, первый выход — с управляющим входом электронного ключа и входом первого элемента И, второй выход блока управления — с вторым входом второго элемента И и фильтром низких частот, вход блока амплитудно-фазовой привязки связан с питающей сетью, а выход соединен с вторым входом компаратора, причем второй

30 вход интегратора соединен с источником опорного напряжения, второй вход первого элемента И предназначен для соединения с установкой режима устройства, а второй вход блока управления предназначен для подачи сигнала запуска устройства.

35 2. Устройство 00 п. 1, отличающееся тем, что блок амплитудно-фазовой привязки содержит последовательно соединенные выпрямитель, компаратор, одновибратор, сумматор, второй вход которого соединен с выходом выпрямителя.!

317497

l317497

Составитель А. Лукин

Редактор H. Слободяник Техред И. Верес Корректор А. Ильин

Заказ 2297i47 Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 I 3035, Москва, Ж---35, Раушская наб., д. 4/5

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