Устройство для измерения параметров ферритовых сердечников

союз совгтскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 628023 А 51)5 С 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 ) СО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Цифровой измеритель индуктивностиИЛ ВИМИ М 87 - 0581, 1987,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ФЕРРИТОВЫХ ГЕРПЕЧНИ КОВ(57) Изобретение относится к технике магнитных измерений и может быть использовано при входном контроле изделий из феррита, при их сортировке на группы,од ности по значению одновитковаи индуктив. ности (коэффициента индуктивности), начальной магнитной проницаемости, веги чине тангенса угла магнитных потер, и величине относительного та генса угла магнитных потерь, Цель изобретения - повышение быстродействия устройства - достигается за счет модификации блока компенсации и алгоритма работы устройства, Устройство содержит генератор 1 синусоидального намагничивающего тока, включающий задающий генератор 2, цифроаналоговый преобразователь 3 и усилитель 4 мощности, одновитковый держатель 5 сердечников с входной Е и выходной 7 обмотками, измерительныи резистор д, усилитель 9, первьч, 10 и второй 11 преобразователи переменного напряжения в постоянное, перз.ли 12 и второй 13 аналого-цифровые преобразователи, микропроцессорный блок 14 управления блок 15 компенсации, содержащий ре ь стр б, п элментов 1" коммутации, имеющих первые 8 и вторые 19 переключатели, и катушек 20 взаимоиндуктивности и цифровой индикатор 21. 2 ил, 162802350 55 Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано на выходном контроле изделий из феррига при их сортировке на группы годности по значению одновитковой индуктивности (коэффициента индуктивности), начальной магнитной проницаемости, величине тангенса угла магнитных потерь и величине относительного тангенса угла магнитных потерь,Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - векторная диаграмма, г 1 оясняющая принцип его работыУстройство для измерения параметров ферритоньх сердечников содержит генератор 1 синусоидального намагничивающего тока, включающий задаю.ций генератор 2, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 3 и усилитель 4 мощности, однониткоиый держатель 5 сердечников с входной 6 и выходной 7 обмотками, измерительный резис 1 ор 8, усилитель 9, первый 10 и второй 11 преобразователи переменного напряжения в постоянное, первый 12 и второй 13 аналогоцифровые преобразователи (АЦП), микропроцессорный блок 14 угразления МБУ), блок 15 компенсации, содержащий регистр 16, и элементов 17 коммутации, имеющих первые 18 и вторые 19 переключатели, и и катушек 20 взаимоиндуктивности с воздушным диэле.триком, и цифровой индикатор 21. Первый вывод выходной обмотки 7 через блок 15 кол 1 пенсации соединен с первым входом , силителя 9. Первый выход МБУ 14 соединен с первым входом цифроаналогового преобразователя 3, а второй выход - с управляющим входом блока 15 компенсации. Выход первого преобразователя 10 перел 1 енного напряжения в постоянное соединен с входом первого АЦП 12, выход которого соединен с первым входом МБУ 14, третий выход которого соединен с цифровым индикатором 21, Вход второго преобразователя 11 переменного напряжения в постоянное соединен с выходом усилителя 9, а выход - с нхпдпм второго АЦП 13, выход которого соединен с вторым входом М БУ 14, Выход генератора , синусоидального намагничивающего тока соединен с вторым входом блока 15 компенсации, второй выход которого через входную обмотку 6 соединьн с измерительным резистором 8 и входом преобразователя 10, Первичные обмотки и катушек 20 соединены последовательно, Конец первой и начало и-й первич ых обмоток являются соответственно вторым входом и вторым выходом бкюка 5 10 15 20 25 30 35 40 45 15 компенсации, Начала и концы выходных обмоток первой, второй, и-й катушек взаимоиндуктивности соединены соответственно с нормально разомкнутыми контактами переключателей 18 и 19 элементов 17 коммутации, Нормально замкнутые контакты переключателей 18 и 19 каждого элемента 17 коммутации соединены между собой. Общий вывод второго переключателя 19 первого элемента 17 коммутации соединен с общим выводом первого переключателя 18 второго элемента 17 коммутации, общий вывод второго переключателя 19 второго элемента 17 коммутации соединен с общим выводом первого переключателя 18 третьего элемента 17 коммутации общий вывод второго переключателя 19 (п - 1)-го элемен 1 а 17 коммутации соединен с общим выводом первого переключателя 18 и-го элемента 17 коммутации, Общий вывод первого переключателя 18 первого элемента 17 коммутации и общий вывод второго переключателя 19 и-го элемента 17 коммутации являются соответственно первым выходом и первым входом блока 15 компенсации, Первый, второй и-й выходы регистра 16 соединены соответственно с входами первого, второго.п-го элементов 17 коммутации, а вход регистра 16 является управляющим входом блока 15 компенсации. Второй вывод выходной обмотки 7 одновиткового держателя 5 сердечников подключен к второму входу усилителя 9. Второй вывод измерительного резистора 8 соединен с общей шиной устройства. Выход задающего генератора 2 подключен к второму входу цифроаналогового преобразователя 3, выход которого через усилитель 4 мощности соединен с выходом генератора 1 синусоидального намагничивающего тока.Значения взаимоиндуктивностей катушек 20 изменяются по закону 1; 2; 4; 8;. Их количество и количество элементов 17 коммутации выбирается, исходя иэ требуемой точности и диапазона изменения ожидаемой величины индуктивности намагничивающей цепи,Устройство работает следующим образом.МБУ 14 при включени питания заносит в регистр 16 цифровой код, обеспечивающий исходное выключенное состояние элементов 17 коммутации, а на первом выходе устанавливает цифровой код. соответствующий типоразмеру контролируемого сердечника 22. При этом амплитуда синусоидального напряжения на выходе ЦАП 3 генератора 1 синусоидального намагничивающего тока определена указанным цифтд рф. ровым кодом, а частота определяется частотой задающего генератора 2.Контур тока намагничивания замыкается по цепи: выход усилителя 4 мощности - первичные обмотки катушек 20 взаимоин дуктивности блока 15 компенсации - входная обмотка б одновиткового держателя 5 сердечников - измерительный резистор 8.В зависимости от протещего через входную обмотку б тока на резисторе 8 со эдаегся падение напряжения, которое выпрямляется первым преобразователем 10 переменного напряжения в постояное и измеряется первым АЦП 12, Результат измерения воспринимается МБУ 14, который 15 анализируетего и при необходимости корректирует цифровой код на входе ЦАП 3. Установив таким образом номинальное значение тока, МБУ 14 инициализирует второй АЦП 13, обеспечивая измерение считанного 20 с сердечника 22 сигнала(Омакс на векторной диаграмме фиг. 2), который выделяется на выходной обмотке 7, усиливается усилителем 9 и преобразуется в уровень постоянного напряжения преобразователем 11 Затем 25 МБУ 14 выполняет расчет величины индукиоости намагничивающей цепи по форму- ле где О акс - и.ерансе зно-. и. н,.гцааж -. ля пр", напряжении комп, :а и Оц . - 01рлсленты 17 коммутации выклс1 - частота амагни;и"а г о. с скн - измереное знач :е,амас., оъ:щего тока,Расс;итал зн; .ение 1 БУ Л оп еляс 0ет и выводит на регистр 16 угроолс-:ия ко,"для включения аксгс набора ктуш к 20взаимоиндуктивности, чтобы на оы, оде источника 15 компенсируюцегоопряжечияустановилос, напряжение Ок(, го колотЛБному эначен. а рав се или блис-.; напряжению Змакс (фиг, 2) и про иоо., лсж,е псфазе напряжению индуктивной .сставляащел Ох апря;кения Омакс. В р;.ультате".л жения этих напряжений на охода у и, ителя 9 устанавливается ре:,)льги,) ющее напряхсение Оич (фиг. 2), ксг,рос т кжеизмеряется АЦП 13. МБУ 14, п,иняв коднапряжения Омин, изменяет код е регистре1 б ) правления гак, чтобы суммарная велиина взаи. Индуктивнссти включснны, каушек 20 взъглгиьдуктивности, например,уменьшилась на е, и;ину младшего разряда, При э.".м напряжение компснсации (к1также улен,шается (напряжение Ок( на векторной диаграмме (фиг, 2), изменяя и ве личину результирующего напряжения (Омичи на векторной диаграмме фиг. 2). Последнее аналогично описанному измеряется, после чего МБУ 14 выполняет обработку полученных и имеющихся в памяти как константы данных, в результате чего определяется высота треугольника ОСА (фиг. 2), стороны ОС и ОА (определены при измерении - Омин и Омин соответственно), сторона СА (иэвест(на как константа) - величины напряжений, соответствующие одной из включенных выходных обмоток катушек 20 вэаимоиндуктивности при отсутствии контролируемого сердечника 22. Высота ОВ треугольника ОСА равна падению напряжения на сопротивлении потерь (Ог) в ферритовом магнитопроводе. Поскольку расчет проведен из ПрЕдЛожЕНИя Омакс = О( Х, утоЧНяЕтСя ВЕЛИ- чина индуктивной составляющей, Уточненное значение индуктивностих находится по формуле (1), в которой вместб напряже- НИЯ Омакс ИСПОЛЬЗУЕТСЯ НаПрЯжЕНИЕ О(Х определяемое иэ формулы(- ли ина ачальнрй магнитной проницаег,с. Н"деляетс по форм, ле р .= А10" де А -- (: К - коз,ирици нтТаГ.с )г.а магнитных 1 с, нэхо Рнточ гО фОРЛУЛЕ пс:ле чего вычисляется величин; стноситель ь- та;генса угла магнитных потеоькак Расгчитаннье з ачения 1 х, р, щ Р и 1 с уМБУ 14 передает на цифр:вой индикагор 21. Если контролируемый сердечник 22 по условиям контроля должен про: еряться при различных значениях напря еннс. сги намагничивающего поля, то МБУ 14 изменяет код на первом входе ЦАП 3, аналогично ониса,.ному выче устанавливает требуемое значение тока и повторяет вышеописанные процедуры по измерению, например, относительного тангенса угла магнитных потерь.Использование изобретения позволяет повыси го быстродейст вие устройства не меее, .м в 5 раз. эа счет сокращения числа операций при промежуточных преобраэова ниях. Кроме того, достигается упрощение1628023 Составитель С Фоменкоедактор А,Лежнева Техред М.Моргентал Корректор И,Эрдей од, ул.Гагарина, 1 Производственно.иэ.,ательский комбинат -Патент", г,конструкции и, следовательно. повышается ее надежность, поскольку отпадает необходимость использования узлов различения фазы сигналов и снимаются требования к фазовой стабильности усилителя,Формула изобретения Устройство для измерения параметров ферритовых сердечников, содержащее генератор синусоидального намагничиваю- щего тока, вход которого подключен к первому выходу микропроцессорного блока управления, второй выход которого подключен к управляющему входу блока компенсации, одновитковый держатель сердечников, первый вывод выходной обмотки которого соединен с первым входом блока компенсации, первый выход которого подклочен к первому входу усилителя, измерительный резистор, первый вывод которого через последовательно соединенные первый преобразователь переменного напряжения в постоянное и первый аналого-цифровой преобразователь подключен к первому входу микропроцессорного блока управления, третий выход которого подключен к входу цифрового индикатора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения быстродейстгзия, оно снабжено вторым прсобразователем персменного напряжения в постоянное и вторым аналого-цифровым преобразователем, блок компенсации выполнен в виде и катушек взаимоиндуктивности, первичные обмотки которых соединены последовательно, причем конец первой и начало п-й первичных обмоток соединены соответственно с вторым входом и вторым каэ 340 Тираж 420 ВНИИПИ Государственного комитета 113035, Москва, Жвыходом блока компенсации, управляющий вход блока компенсации соединен с входом регистра, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам и эле ментов коммутации, каждый из которыхсодержит первый и второй переключатели, размыкающие контакты которых соединены, а замыкающие соединены соответственно с началом и концом вторичной обмотки 10 соответствующей катушки взаимоиндуктивности, общий вывод первого переключателя пеового элемента коммутации соединен с первым выходом блока компенсации, первый вход которого соединен с общим выво дом второго переключателя и-го элементакоммутации, общий вывод второго переключателя 1-го элемента коммутации, где = (1, п), соединен с общим выводом первого переключателя (1+1)-го элемента коммута ции, при этом выход генератора синусоидального намагничивающего тока подключен к второму входу блока компенсации, второй выход которого через входную обмотку одновиткового держателя сердеч ников соединен с первым выводом измерительного резистора, второй вывод которого подключен к общей шине устройства, второй вывод выходной обмотки одновиткового держателя сердечников подключен к 30 второму входу усилителя, выход которогочерез последовательно соединенные второй преобразователь переменного напряжения в постоянное и второй аналого-цифровой преобразователь подключен 35 к второму входу микропроцессорного блокауправления,Подписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ СС