Цифровой веберметр

(51)4 С О 1 К 33 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ вГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРУ 1187114, кл. С 01 К 33/02, 1985.Авторское свидетельство СССРВ 1307406, кл. С 01 К 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, КБ-триггеры 17, 21 и 25, одновибратор 22 и микропереключатель 23. Введение элементов И 18 и 19, делителя 20 частоты и КБ-триггера 26 обеспечивает синхронизацию выходных импульсов преобразователя 3 напряжение-частота и генератора 16 импульсов, которая исключает возможность возникновенияложных импульсов на входе реверси ного счетчика 11. 2 ил.68832 2 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 113Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано для измерения магнитного потока постоянных магнитов,Цель изобретения - повышение точности измерения за счет синхронизациипреобразователя напряжение-частота игенератора импульсов.На фиг. 1 представлена функциональ.ная структурная схема цифрового веберметра; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.Цифровой веберметр содержит первичный преобразователь 1, выход которого подключен к входу модулятора2, к выходу которого подсоединен входпреобразователя 3 напряжение-частота,содержащего интегратор 4, к первомувходу которого подключен выход модулятора 2, компаратор 5, к второмувходу интегратора 4 подключены последовательно соединенные источник 6, разрядного тока и ключ 7, КБ-триггер8, выход которого подсоединен к управляющему входу ключа 7 и вторымвходам первого 9 и второго 10 элементов И, выходы которых подключены соответственно к входам прямого и обратного счета реверсивного четчика11, выход последнего подсоединен кпоследовательно 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 ивторым входам элементов И 18 и 19,прямой выход триггера 17 подключенк первому входу элемента И 18, а инверсный - к первому входу элементаИ 19, выход компаратора 5 соединенс третьим входом элемента И 18, выход которого подключен к Б-входу КБтриггера 8, а выход элемента И 19к К-входу КБ-триггера 8 и входу делителя 20 частоты, выход которого соединен со счетным входом триггера21, прямой выход которого подключенк входу управления модулятора 2 ипервому входу элемента И 9, а инверсный - к первому входу элемента И 10и входу одновибратора 22, выход которого соединен с входами микропереключателя 23 и установки регистра 13,элемент И.1 И 24, триггеры 25 и 26. Выход микропереключателя 23 подключенк К-входу реверсивного счетчика 11и первому входу элемента ИЛИ 24, второй вход которого подсоединен к выходу переполнения старшего разряда реверсивного счетчика 11, а выход - к К-входу триггера 25, 5-вход которого соединен с выходом заема младшего разряда реверсивного счетчика 11, а выход - со знаковым входом преобразователя 12 кода и П-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 присутствует единица, а во второй - нуль. При единичном сигнале на прямом выходе триггера 21 коэффициент передачи модулятора 2 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 КЯ-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 переключаетсяединичное 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 КБ-триггера 8,3 13688т.е. формирование выходного импульсапреобразователя 3 напряжение-частота.В течение действия укаэанного импульса ключ 1 открыт и источник 6 разряд 5ного тока подключен к второму входуинтегратора 4, что приводит к снижению выходного напряжения последнегои переключению в нулевое состояниекомпаратора 5. К 8-триггер 8 переключается в нулевое состояние по фронтупервого последующего импульса на вы-,ходе элемента И 19.На диаграммах сигналов (фиг. 2)выходной сигнал генератора 16 15импульсов; Ьтт - выходной сигнал триггера 17; Б 1 - выходной сигнал элемента И 19; Б- выходной сигнал элемента И 18; У - выходной сигнал компаратора; У - выходной сигнал КБтриггера 8; 1 - выходной сигнал триггера 21, Таким образом, выходные импульсы преобразователя 3 напряжениечастота не совпадают с моментами переключения триггера 21, что исключает возможность формирования ложногоимпульса.Преобразователь 3 напряжение-частота имеет характеристику видаГ(г) = К,Б (г) + Г,(г), 30где Г (г) - выходная частота преоб 3разователя 3 напряжениечастс та;К - коэффициент пропорцио 3нальностиБ(г) - выходной сигнал модуля -тора;Г (г) - выходная частота преобраозователя 3 напряжениечастота при нулевом сиг Онале на входе.Величина Г,(г) выбирается равнойполовине максимальной частоты на выходе преобразователя напряжение-частота и ее изменение характеризуетдрейф нуля аналоговой части веберметра,Частота изменения Г,(г), определяемая изменением температурного режима устройства, стабильностью параметров его элементов, временным старением, значительно меньше частотыпереключений первого триггера 21, которая выбирается из условия,32 35 ит где и = 1,2,345Таким образом, состояние регистра13 и блока 15 индикации в каждый момент времени соответствует текущемузначению магнитного потока,Если состояние реверсивного счетчика 11 соответствует по:)ожительномучислу, то триггер 25 находится в нулевом состоянии и преобразователь 12кода не изменяет кодову)с 1 комбинацию,Если состояние счетчика 11 соответствует отрицательному чис-.лу, чтопроисходит при отрицательной полярности выходного сигнал 11 выходепервичного преобоазоватея 1, то в Г, = 1/Т 5-10 Ггде Г - частота переключений пер 1вого триггера 21; Г - максимальная частота сиг 1 макснала на выходе первичногопреобразователяПри 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-частота 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 выражениемт(гк(т) = 1 к,1),1 с) + к,(с)ас -То т-к,к,1 с) + к.(с)3 ас =к 1),(с)кст/1оВеличина И(Т) пропорциональна изменению магнитного потока, пронизывающего первичный преобразователь 1, в течение интервала Т. Далее процесс повторяется. В моменты времени пТ состояние счетчика 11 импульсов и блока 15 индикации определяется вы- ражением832 5 1368 некоторый момент состояние реверсивного счетчика 11 переключается иэН нулевого состояния в состояние 10 - 1, а на выходе заема из младшего разря 5 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. 15В момент возникновения импульса на выходе одновибратора 22 триггер 26 устанавливается 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 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.35 Повышение точности измерения в предлагаемом веберметре обеспечивается за счет введения синхронизации выходных импульсов преобразователя напряжение-частота и генератора импульсов, которая исключает возможность возникновения ложных импульсов на входе реверсивного счетчика. 45Формула изобретения Цифровой веберметр, содержащий последовательно соединенные первичный преобразователь, модулятор, пре 50 образователь напряжение-частота, последовательно соединенные реверсивный счетчик, преобразователь кода, регистр, дешифратор, выход которого подключен к входу модуля блока инди 55 кации, генератор импульсов, первый триггер, прямой выход которого подключен к входу управления модулятораи первому входу первого элемента И,а инверсный выход к входу одновибратора и первому входу второго элемента И, вторые входы первого и второгоэлементов И соединены с выходом преобразователя напряжение-частота, авыходы соответственно с входами прямого и обратного счета реверсивногосчетчика импульсов, К-вход которого соединен с выходом микропереключателя и первым входом элемента ИЛИ, второйвход - с выходом переполнения старшего разряда реверсивного счетчика,выход заема иэ младшего разряда которого соединен с Я-входом второготриггера, К-вход которого соединенс выходом элемента ИЛИ, а выход сР-входом третьего триггера и знаковым входом преобразователя кода, вход установки регистра соединен с входом установки третьего триггера, выходом одновибратора и входом микропереключателя, причем знаковый вход блокаиндикации соединен с выходом третьего триггера, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности измерения за счет синхронизации преобразователя напряжение-частота и генератора импульсов, в него введенычетвертый триггер, делитель частотыи третий и четвертый элементы И,первые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсномувыходам четвертого триггера, а вторые входы и счетный вход четвертоготриггера - к выходу генератора импульсов, причем преобразователь напряжение-частота выполнен в виде интегратора, к первому входу которогоподключен вход преобразователя напряжение-частота, а к выходу - вход компаратора, выход которого подключенк третьему входу третьего элементаИ, источника разрядного тока, который через ключ подключен к второмувходу интегратора и КВ-трггера,выход которого подключен к управляющему входу ключа и выходу преобразователя напряжение-частота, причемвыход третьего элемента И подключенк Б-входу КБ- триггера, а выход четвертого элемента И к К-входу КБ-триггера и входу делителя частоты, выходкоторого соединен со счетным входомпервого триггера.1368832 Составитель А.СазоноТехред И.Попович едактор И.Шу рректор М.Шароши Подписно 48 аказ та СССР д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная,ВНИИПИ Гос по дел 113035, МоТираж рственно нзобрете а, Ж,772 о комите ий и откры Раушская н