Преобразователь толщины в интервал времени
Изобретение относится к средствам толщинометрии и может быть использовано для контроля неферромагнитных материалов . Целью изобретения является повышение удобства эксплуатации за счет уменьшения перегрева катушек индуктивности. Ключи 7-10, управляемые сигналами триггера 11, поочередно подключают концы катушек 1 и 2 индуктивности к выходу стабилизатора 6 тока и к третьему входу преобразователя 5 напряжения в интервал времени. Таким образом, в первый цикл работы катушка 1 подключена к стабилизатору 6 тока и, являясь источником поля, нагревается, а катушка 2 подключена к входу преобразователя 5 и, являясь индукционным преобразователем, остывает. При этом на первом выходе преобразователя 5 формируется импульсы длительностью, пропорциональной толщине находящегося между катушками 1 и 2 изделия. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1493864 (SI1 4 С 01 В 7/06
-" )""ОГОЗН4Я -..1;й%9щ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Р i Се ° А
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (2 ) ) 4336496/25-28 (22) 28. 12. 87 (46) 15. 07. 89. Бюл. Ф 26 (72) В.Г.Брандорф, M.Â.Ãåðøáåðã и Ж.А,Ямпольский (53) 620.179.)4(088.8) (56) Дефектоскопия, 1981, М 12, с. 67-77. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ ТОЛЩИНЫ В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ (57) Изобретение относится к средствам толщинометрии и может быть использовано для контроля неферромагнитных материалов. Целью изобретения является повышение удобства эксплуатации за сче г уменьшения перегрева катушек индуктивности. Ключи
7-10, управляемые сигналами триггер à I I поочередно подключают концы катушек 1 и 2 индуктивности к выходу стабилизатора 6 тока и к третьему входу преобразователя 5 напряжения в интервал времени. Таким образом > в первый цикл работы катушка 1 подключена к стабилизатору 6 тока и, является источником поля, нагревается, а катушка 2 подключена к входу преобразователя 5 и, является индукционным преобразователем, остывает.
При этом на первом выходе преобразователя 5 формируются импульсы дли-. тельностью, пропорциональной толщине находящегося между катушками I и 2 изделия. 2 ил.
1493864
30
40 — напряжения, действующие на управляющих входах KJEI<: чей 13, 4, 12, 10, 8, 9, 7.
"2
Р !н!11 !е по EteJEH tt l
<с го напряжения;! Л
< 21 пр<>ц ссов становления стационарнь!х значений тоi(t) в первом и втором! <и кле, 55 Т) Ep1l<òåë 11О Гт ь Выходного l! l1, «рвал а времени. ! (! < > о<> t > II I !<эл ь толщины B инт<. . p ! < <и E! p !!!1 < ><в ржйт первую кату!II 11 !Об(>< г< !lи< >) It<)
T Да фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя толщинь! в интервал времени; на фиг, 2 — временные диаграммы напряжений сигналов в цепях преобразователя. 15 На фиг. 1 и 2 приняты следующие обозначения: М(Т) — коэффициент нзаимоиндукции катушек 1 и 2 индуктивности; Т вЂ” преобразуемая толщ<1на; П. — выходное напря)кение источника 3 напряжения; lJ) 8„- входное напряжение преоб; разователя 6 напряжения н 25 lOKi i(t) — выходной ток преобразователя 6 напря)<ения в ток; е(t,Т) — ЭДС, действу!ощая на третьем входе преобразователя 5; U (t,Т) — Й!!ходное напряжение интегр<1тора 14; — стационарное значение тоK<1 i (t); 35 (Т) — стац1!Онарное значение пап-! >я)кс?ния 1, 1„(с, Т) К13, У4, К12, К10, К8, К9 и К7 ку 1 индуктинн<)<-TI<, н г<)() f1<) катушку 2 индукт!1нности,. начало которой соединено с T<)÷êîlt Itу:!евогo потенциа)!а, соединенные последовательно источник 3 постоянного напряже ия и первый клич 4, двухтактный интегрирующий преобразователь 5 напряжения н интервал времени, первый вход которого соединен с первым выводом источника 3 постоянного напряжения, а второй вход и первый выход преобразователя 5 напряжения в интервал времени предназначен для подключения соответственно к источнику переменного напрякения и измерителю интервалов нремени ° Преобразователь толщины в интернал времени содержит соединенн I<. Eto<:ледовательно стабилизатор 6 тока, первый и второй входя которого соединены с вторыми выводами соотгетственно первого ключа 71 и источника 3 постоянного напряжения, а второй выход преобразователя 6 напряжения в ток соединен с началом первой катушки 1 индуктивности и с точкой нуленого потенциала, второй клич 7, третий ключ 8, первый и второй выводи которого соед!шены соответственно с концом первой кату>яки 1 индуктинности и с третьим вх.эдом преобразователя 5 напряжения в интервал времени, четвертый ключ 9, первый вывод которого соЕдинен с третьи<< входом преобразователя 5 напряжения н интервал времени, и пятый ключ 1О, перв,!й и второй выводы которого соединены соотнетственно с концом второй катушки 2 индуктинности и первым выводом второго ключа, и триггер 11, С-вход которого соединен с вторым выходом преобразователя 5 напряжения в интервал времени и входом управления первого ключа 4, Прямой вь<ход триггера 11 соединен с входами управления третьего и пятого ключей 8 и 10, Инверсный выход триггера 11 соединен с его D-входом и входом управления второго ключа 7. Двухтактный интегрирующий преобразователь 5 напряжения в интервал времени выполнен н виде шестого ключа 12, первый вывод которого является третьим нходом преобразователя 5; и соединенных последовательно седьмого ключа 13, первый вывод которого является первым входом преобразователя 5, интегратора 14, вход котороl.u соединен с вторым выводом шестого 1 ) 93864 обеспечивает завершение переходного процесса до момента t и независит мость преобразования толщины Т в интервал времени от электропроводности 5 не ферромагнитного объекта контроля, Так как величина t4-t о кратна т., то обеспечивается высокая помехозащита процесса этого преобразования. Отрицательный импульс e(t,Ò) интегрируется интегратором 14 на временном интервале t t и к моменту его завершения (2) ключа 12, компаратора 15 и схемы 16 управления, второй вход которой является вторым входом преобразователя 5. Первый и второй выходы схемы 16 управления соединены с управляющими входами соответственно седьмого и шестого ключей 13 и 12 и являются соответственно первым и вторым выходами преобразователя 5 напряжения в интервал времени. Устройство функционирует следующим образом. Катушки 1 и 2 накладывают на разные поверхности объекта контроля со- 15 осно (например, используя предварительную разметку указанных поверхностей). На второй вход преобразователя 5 напряжения в интервал времени подают последовательность прямоуголь- 2р ных импульсов, период следования которых кратен С (например, от формирователя и делителя частоты, входное напряжение формирователя поступает от силового трансформатора бло- 25 ка питания заявляемого устройства). Пусть непосредственно перед моментом t состояние схемы таково, ЧТО U< »=0, i(t)=0, U 44(,T)=0, К13= К4=K10=К8=0, К7=К9=1, где 1 — уро- 30 вень логической единицы, соответствующий замкнутому состоянию ключей 9 и 7. В момент t замыкаются ключи 4, 12, 10 и 8, а ключи 7 и 9 размыкаются, Это приводит к тому, что на вход преобразователя 5 подается постоянное напряжение U>, к выходу этого преобразователя подключается катушка 2, а к третьему входу преобразо- 4р вателя 5 катушка 1. Через обмотку катушки 2 начинает протекать ток i(t), на третьем входе преобразователя 5 возникает ЭДС e(t,Т) = -дФ/dt = -d (M(T) i(t) )/dt = -M(T)di(t) /dt. Длительность ттотрицательного импульса е (t Ò) определяется постоянной времени катушки 2 и электропроводностью неферромагнитного объекта контроля, она больше, чем больше эти параметры. По завершении временного интервала через катушку 2 проте11 кает стационарный ток i о = К U (K— коэффициент преобразования преобразователя напряжения в ток), не зависящий от параметров катушки 2 и электропроводности объекта контроля. Временной интервал т-t =и выбирается из условия t4-tо )7 „, что Тт U, (t Ò) U, (Т) = — — t e(t T)х l 44 хdt = - И(Т)1 1 (1) 14 .т где ст4 — постоянная времени интегратора 14. В момент t, замыкается ключ 9 и размыкаются ключи 4 и 12. На вход преобразователя 5 подается положительное напряжение U> и напря)кение V„(t,Ò) начинает линейно уменьшаться до нулевого значения. V, (,T) - V, (т) — V„t/ t, и в момент С, когда U 14 (с,Т) - 0 срабатывает компаратор 15 ° что приводит к размыканию ключа 13. Длительность выходного временного интервала (Т)=с -t,=„--M(T)=K M(T) "з зависит лишь от параметра К и значения M(T), т.е ° от значения преобразуемой толщины Т. Так как в момент t, ключи 4 и 12 размыкаются, то ток i(t) уменьшается до второго стационарного значения i(t) = О. Длительность этого переходного процесса L, определяется значениями вышеуказанных параметров, Длительность временного интервала t 1-t, m t, выбирается из условия t -t „> 7,, что приводит к з авершению переходного процесса к моменту Как правило ст. ) 7„,, поэтому m „,4 акс /, (m -целое), где t 4 макс максимально возмо)кная длительность переходного процесса с учетом электрофизических свойств объекта контроля. В момент t> триггер ll опрокидывается управляющим сигналом с второго выхода преобразователя 5, поэтому замыкаются ключи 7 и 9, размыкаются 1493864 ключи 8 и 10, замыкаются, как и в первом цикле,, ключи 4 и 12. Поэтому во втором цикле источником поля является катушка 1, а индукционным преобразователем этого поля— катушка 2. Так как значение М(Т) при этом не изменяется и остальные функциональные узлы устройства во втором такте работают так же, как и э 10 первом с,, то, учитывая, что „,, и (12 22 сог ас о 1 получим то же значение выходного временного интервала (2) . В момент t+ функции катушек вновь 15 изменяются (катушка 2 — источник, кагушка 1 — индукционный преобразовагель) и вновь начинается первый цикл Далее процессы в схеме протекают аналогично описанному. 20 Таким образом, благодаря введению в схему ключей 7 и 10 и триггера 11, а также указанных связей обеспечивается периодический двухцикловый ре- 25 жим, при котором каждая катушка пе— риодически выполняет то роль источника поля, то индукционного преобразователя этого поля. Преобразователь напряжения в ток позволяет сохранять 30 неизменным значение тока 1 независимо от того, какая из катушек 1 или является источником поля, что делает независимым значением f. (Т) от функции этих катушек в тактах ь, и . Под- 35 ключение выхода источника 3 напряжения непосредственно к первому входу преобразователя 5 позволяет исключить режим памяти, присущий известному устройству, и использовать стандарт" 40 ный двухтактный интегрирующий преобразователь 5 напряжения в интервал времени. Поскольку каждая катушка преобра- 45 зователя половину времени его работы является источником поля, то уменьшается перегрев их обмоток. Если конструктивные параметры катушек устройства примерно одинаковы,,то температура перегрева уменьшается о примерно вдвое, достигая 10-15 С, что вполне допустимо при ручном контроле, Это приводит к улучшению условий труда, снижению утомляемости и, как следствие, к увеличению производительности и достоверности контроля ° Формула изобретения Преобразователь толщины в интервал времени, содержащий первую катушку индуктивности, вторую катушку . индуктивности, начало которой соединено с точкой нулевого потенциала, соединенные последовательно источник постоянного напряжения и первый ключ, преобразователь напряжения в интервал времени, первый вход которого соединен с первым выводом источника постоянного напряжения, второй вход и первый выход преобразователя напряжения в интервал времени предназначены для подключения соответственно к источнику переменного напря>кения и измерителю интервалов времени, отличающийся тем, что, с целью повышения удобства в эксплуатации за счет снижения перегрева катушек индуктивности, он снабжен соединенными последовательно преобразователем напряжения в ток, первый и второй входы которого соединены с вторыми выводами соответственно первого ключа и источника постоянного напряжения, а второй выход преобразователя напряжения в ток соединен с началом первой катушки индуктивности и с точкой нулевого потенциала, вторым ключом, третьим ключом, первый и второй выводы которого соединены соответственно с концом первой катушки и третьим входом преобразователя напряжения в интервал времени, четвертым ключом, первый вывод которого соединен с третьим входом преобразователя напряжения в интервал времени, и пятым ключом, первый и второй выводы которого соединены соответственно с концом второй катушки индуктивности и первым выводом второго ключа, и триггером, С-вход которого соединен с вторым выходом преобразователя напряжения в интервал времени и входом управления первого ключа, прямой выход триггера соединен с входами управления третьего и пятого ключей, а инверсный выход триггера соединен с его D-входом и входом управления второго и чет- вертого ключей. 149 3864 с. с Составитель Е.Иванюненко Редактор M.Áàíäóðà Текред А.Кравчук Корректор ë1. Бескид Заказ ч090/38 Тира,н 683 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4(5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 1О1
