Цифровой веберметр

 

Изобретение может быть использовано для измерения магнитного потока постоянных магнитов. Цель изобретения - повышение точности измерения. Цифровой веберметр содержит первичный преобразователь 1, модулятор 2, преобразователь 3 напряжение-частота, элементы И 9 и 10, реверсивньй счетчик 11, преобразователь 12 кода, регистр 13, дешифратор 14, блоки 15 и 27 индикации, генератор 16 импульсов, RS-триггеры 17, 21 и 25, одновибратор 22 и микропереключатель 23. Введение элементов И 18 и 19, делителя 20 частоты и RS-триггера 26 обеспечивает синхронизацию выходных импульсов преобразователя 3 напряжение-частота и генератора 16 импульсов, которая исключает возможность возникновения ложных импульсов на входе реверсивного счетчика 11. 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 2 А1 (51)4G 01 R 33 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4096066/ 24-21 (22) 23.07.86 (46) 23.01.88. Бюл. N 3 (71) Владимирский политехнический институт (72) В.П.Комлев, В.П.Захаров, П.Б.Самойлов, А.В.Михайлов и В.М.Тюрин (53) 621.317.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1187114, кл. G 01 R 33/02, 1985.

Авторское свидетельство СССР

В 1307406, кл. С 01 R 33/02, 1985. (54) ЦИФРОВОЙ ВЕБЕРМЕТР (57) Изобретение может быть использовано для измерения магнитного потока постоянных магнитов. Цель изобретения — повьппение точности измерения.

Цифровой веберметр содержит первичный преобразователь 1, модулятор 2, преобразователь 3 напряжение-частота, элементы И 9 и 10, реверсивный счетчик 11, преобразователь 12 кода, регистр 13, дешифратор 14, блоки 15 и

27 индикации, генератор 16 импульсов, RS-триггеры 17, 21 и 25, одновибратор 22 и микропереключатель 23. Введение элементов И 18 и 19, делителя

20 частоты и RS-триггера 26 обеспечивает синхронизацию выходных импульсов преобразователя 3 напряжение-частота и генератора 16 импульсов, которая исключает возможность возникновения

fl ll ложных импульсов на входе реверсивного счетчика 11. 2 ил.

13

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения магнитного потока постоянных магнитов.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет синхронизации преобразователя напряжение-частота и генератора импульсов.

На фиг. 1 представлена функциональная структурная схема цифрового веберметра; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы.

Цифровой веберметр содержит первичный преобразователь 1, выход которого подключен к входу модулятора

2, к выходу которого подсоединен вход преобразователя 3 напряжение-частота, содержащего интегратор 4, к первому входу которого подключен выход модулятора 2, компаратор 5, к второму входу интегратора 4 подключены последовательно соединенные источник 6, разрядного тока и ключ 7, RS-триггер

8, выход которого подсоединен к управляющему входу ключа 7 и вторым входам первого 9 и второго 10 элементов И, выходы которых подключены соответственно к входам прямого и обратного счета реверсивного четчика

11, выход последнего подсоединен к последовательно включенным преобразователю 12 кода, регистру 13, дешифратору 14, выход которого подсоединен к входу модуля блока 15 индикации, генератор 16 импульсов подключен к счетному входу триггера 17 и вторым входам элементов И 18 и 19, прямой выход триггера 17 подключен к первому входу элемента И 18, а инверсный — к первому входу элемента

И 19, выход компаратора 5 соединен с третьим входом элемента И 18, выход которого подключен к S-входу RSтриггера 8, а выход элемента И 19 к R-входу RS-триггера 8 и входу делителя 20 частоты, выход которого соединен со счетным входом триггера

21, прямой выход которого подключен к входу управления модулятора 2 и первому входу элемента И 9, а инверсный — к первому входу элемента И 10 и входу одновибратора 22, выход которого соединен с входами микропереключателя 23 и установки регистра 13, элемент И. 1И 24, триггеры 25 и 26. Выход микропереключателя 23 подключен к R-входу реверсивного счетчика 11 и первому входу элемента ИЛИ 24, вто68832 2

10

ЗО

55 рой вход которого подсоединен к выходу переполнения старшего разряда реверсивного счетчика 11, а выход— к R-входу триггера 25, S-вход которого соединен с выходом заема младшего разряда реверсивного счетчика

11, а выход — со знаковым входом преобразователя 12 кода и D-входом триггера 26, выход которого подключен к знаковому входу блока 27 индикации.

Веберметр работает следующим образом.

Цифровой веберметр работает циклически, длительность цикла равна периоду колебаний Т триггера 21. В первый полупериод Т/2 на прямом выходе 0 1 присутствует единица, а во второй — нуль. При единичном сигнале на прямом выходе триггера 21 коэффициент передачи модулятора ? равен единице и выходная частота преобразователя 3 напряжение-частота через элемент И 9 поступает на вход прямого счета реверсивного счетчика

11 импульсов,а при нулевом — коэффициент передачи модулятора 2 равен минус единице и выходная частота преобразователя 3 напряжение-частота поступает на вход обратного счета реверсивного счетчика 11 импульсов.

Генератор 16 импульсов формирует последовательность импульсов стабильной частоты, которая поступает на счетный вход триггера 17 и на вторые входы элементов И 18 и 19. Триггер 17 переключается по срезу импульсов на выходе генератора 16, поэтому на выходе элемента И 19 формируются импульсы, совпадающие по времени с импульсами генератора 16 и единичным сигналом на инверсном выходе триггера 17. Переключение делителя 20 частоты и, следовательно, триггера 21 происходит по срезу импульсов на выходе элемента И 19. Указанные импульсы поступают на К-вход RS-триггера 8, но последний не изменяет своего состояния, т.е. на прямом выходе присутствует логический нуль. На выходе элемента

И 18 формируется импульс в том случае, если компаратор 5 переключается единичное состояние и импульс на выходе генератора 16 совпадает с единичным сигналом на прямом выходе триггера 17. По фронту импульса на выходе элемента И 18 происходит установка в единичное состояние RS-триггера 8, 3 13688 т. е. формирование выходного импульса преобразователя 3 напряжение-частота.

В течение действия укаэанного импульса ключ 7 открыт и источник 6 разряд5 ного тока подключен к второму входу интегратора 4, что приводит к снижению выходного напряжения последнего и переключению в нулевое состояние компаратора 5. RS-триггер 8 переключается в нулевое состояние по фронту первого последующего импульса на вы- . ходе элемента И 19.

На диаграммах сигналов (фиг. 2) выходной сигнал генератора 16 15 импульсов; U — выходной сигнал триггера 17; U — выходной сигнал элемента И 19; U,„ — выходной сигнал элемента И 18; UI. — выходной сигнал компаратора; U — выходной сигнал RS- 20 триггера 8; U „ — выходной сигнал триггера 21. Таким образом, выходные импульсы преобразователя 3 напряжениечастота не совпадают с моментами переключения триггера 21, что исключа- 25 ет возможность формирования ложного импульса.

Преобразователь 3 напряжение-частота имеет характеристику вида

F (г) = K,U (г) + F,(г), 30 где F (г) — выходная частота преоб3 разователя 3 напряжениечастс та;

К вЂ” коэффициент пропорциой

HBJIbHOCTH

Uл,(г) — выходной сигнал модуля— тора;

F (г) — выходная частота преобрао зователя 3 напряжениечастота при нулевом сиг- 4О нале на входе.

Величина F (г) выбирается равной половине максимальной частоты на выходе преобразователя напряжение-частота и ее изменение характеризует дрейф нуля аналоговой части веберметра.

Частота изменения F,(r), определяемая изменением температурного режима устройства, стабильностью параметров его элементов, временным старением, значительно меньше частоты переключений первого триггера 21, которая выбирается из условия, 32

Il т

N(nT) = (К,U, (г) dI:, о где и = 1,2,3...

Таким образом, состояние регистра

13 и блока 15 индикации в каждый момент времени соответствует текущему значению магнитного потока.

Если состояние реверсивного счетчика 11 соответствует по:7ожительному числу, то триггер 25 находится в нулевом состоянии и преобразователь 12 кода не изменяет кодовую комбинацию.

Если состояние счетчика 11 соответствует отрицательному чин-лу, что происходит при отрицательной полярности выходного сигнал» и» выходе первичного преобоазовате.,я 1, то в

F макс где F — частота переключений пер21 вого триггера 21;

F — максимальная частота сиг1макн нала на выходе первичного преобразователя

При соблюдении этого условия преобразование, т.е. модуляция выходного сигнала первичного преобразователя 1, усиление — преобразование в частоту с помощью преобразователя 3 напряжение-частота и демодуляция с помощью элементов И 9 и 10 и реверсивного счетчика 11, осуществляется без потери информации и снижается практически до нуля влияние дрейфа нуля аналоговых элементов устройства.

При единичном сигнале на выходе триггера 21, т.е. в течение первого полупериода, выходная частота преобразователя 3 напряжение †часто поступает через элемент И 9 на вход прямого счета реверсивного счетчика

11, а при нулевом — через элемент И

10 на вход обратного счета реверсивного счетчика 11. Поэтому состояние последнего в момент возникновения импульса на выходе одновибратора 22, по которому производится установка регистра 13, определяется выражением т/g к<т) = I fK,Í, (r) + к, (r) dr— т о т

1(к,н, (r) + F. (r)7 ar = ) к н,(е) кс т7Л о

Величина N(T) пропорциональна изменению магнитного потока, пронизывающего первичный преобразователь 1, в течение интервала T. Далее процесс повторяется. В моменты времени пТ состояние счетчика 11 импульсов и блока 15 индикации определяется выражением

832

5 1368 некоторый момент состояние реверсивного счетчика 11 переключается иэ

K нулевого состояния в состояние 10 — 1, а на выходе заема из младшего разря5 да генерируется импульс, который устанавливает триггер 25 в единичное состояние. При поступлении единицы на знаковый вход "Зн" преобразователя 12 кода, на его выходе формируется код, который соответствует абсолютной величине магнитного потока и является дополняющим по отношению к выходному коду реверсивного счетчика 11. 15

В момент возникновения импульса на выходе одновибратора 22 триггер

26 устанавлинается в единичное состояние и на блоке 27 индикации высвечивается знак минус. Аналогично осуществляется переключение триггера 25 в нулевое состояние, что соответствует смене знака минус на плюс. При этом формируется импульс на выходе переполнения старшего разряда ревер- 25 сивного счетчика 11, который через элемент ИЛИ 24 поступает на К-вход триггера 25. Далее веберметр работает аналогично до следующего замыкания микропереключателя 23, которое приводит к установке в нуль реверсивного счетчика 11, триггеров 25 и 26 и блока 15 индикации. После чего веберметр готов к проведению следующего измерения.

Повышение точности измерения в предлагаемом веберметре обеспечивается за счет внедения синхронизации выходных импульсов преобразователя напряжение-частота и генератора импульсов, которая исключает возможность возникновения ложных импульсов на входе реверсивного счетчика.

45 формула изобретения

Цифровой веберметр, содержащий последовательно соединенные первичный преобразователь, модулятор, пре50 образователь напряжение-частота, последовательно соединенные реверсивный счетчик, преобразователь кода, регистр, дешифратор, выход которого подключен к входу модуля блока инди55 кации, генератор импульсон, первый триггер, прямой выход которого подключен к входу управления модулятора и перному входу первого элемента И, а инверсный выход к входу одновибратора и первому входу второго элемента И, вторые входы первого и второго элементов И соединены с выходом преобразователя напряжение-частота, а выходы соответственно с входами прямого и обратного счета реверсивного счетчика импульсов, R-вход которого соединен с выходом микропереключателя и первым входом элемента ИЛИ, второй вход — с выходом переполнения старшего разряда реверсивного счетчика, выход заема иэ младшего разряда которого соединен с S-входом второго триггера, R-вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход с

D-входом третьего триггера и знаковым нходом преобразователя кода, вход установки регистра соединен с входом установки третьего триггера, выходом одновибратора и входом микропереключателя, причем знаковый вход блока индикации соединен с выходом третьего триггера, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет синхронизации преобразователя напряжение-частота и генератора импульсов, в него введены четвертый триггер, делитель частоты и третий и четвертый элементы И, первые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходам четвертого триггера, а вторые входы и счетный вход четвертого триггера — к выходу генератора импульсов, причем преобразователь напряжение-частота выполнен в виде интегратора, к первому нходу которого подключен вход преобразователя напряжение-частота, а к выходу — вход компаратора, выход которого подключен к третьему входу третьего элемента

И, источника разрядного тока, который через ключ подключен к второму входу интегратора и RS-триггера, выход которого подключен к управляющему входу ключа и выходу преобразователя напряжение-частота, причем выход третьего элемента И подключен к S-входу RS- триггера, а выход четвертого элемента И к R-входу RS-триггера и входу делителя частоты, выход которого соединен со счетным входом первого триггера.

1368832

Составитель А.Сазонов

Техред И.Попович

Корректор "1.Øàðoøè

Редактор И.Шулла

Заказ 288/48 Тираж 772

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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