Преобразователь толщины в интервал времени

(54) ПРЕОБРАЗО ТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ (57) Изобретен тельной техник зовано для опр ромагнитных ма тромагнитным м ТЕЗЬ ТОЛ 11 ИНН В И е относ и можеделения тся к измерибыть исполь толщины нефери изделий элекель изобретеериаловтодом. ф лы 3 иле/д ф у СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИН К ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола иЛьвовский лесотехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРУ 1153232, кл. С 0127/90, 1983,ния - повывение точности преобразования. Цель достигается эа. счет того, что преобразователь толщин в интервал времени снабжен резистором 12, сопротивление которого равно входному сопротивлению блока 7 интегрирования, третьим и четвертым ключами 13, 14, к управляющим входам которых подключены дополнительные выходы схемы 9 управления. В результате этого преобразователи 3, 4 оказываются подключенными с помощью ключей 5, 6, 13, 14 к одной и той же нагрузке. Таким образом, отпадает требование высокого входного сопротивления блока 7 интегрирования, что позволяетс исключить иэ его состава входной. усилитель и устранить влияние всех присущих ему нестабильностей. 1 э.п.С:Изобретение относится к иэмери 1 гельной технике и может быть использовано для определения толщины неерромагнитиых материалов и изделий электромагнитным методом.5Цель изобретения - повышение точности преобразования за счет уменьшения времени переходных процессов.На Фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого преобразователя; на вериг. 2 - временные диаграммы и таб 1 пица состояния ключей, где заштрихоанные временные интервалы соответстуют замкнутому, незаштрихованные - азомкнутому. состоянию соответствую 1 его ключа, (1) - треугольный ток источника 2 магнитного поля, е,(1)е (С) " ЭДС преобразователей 3 и 4 соответственно, ц (С) в , напряжение 1 яа выходе блока 7 интегрирования, Ол - напряжение выходного импульсадлительность которого пропорциональна преобразуемой толщине Т, Бапряжение прямоугольных импульсов, частота которых равна частоте питающей сети (50 Гц); на Ьиг, 3 - структурная схема управления преобразователем.Преобразователь содержит источник ,1 треугольного тока х(С), нагрузкой которого является источник 2 магнитного поля, первый индукционный преобразователь 3, обмотка которого намотана поверх обмотки источника 2 магнитного поля, т.е, жестко укреплена относительно источника 2 магнитного поля. В поле действия источника 2 магнитного поля установлен второй индукционный преобразователь 4, Преобразова 40 тель также содержит два ключа 5 и 6, к входам которых подключены индукционные преобразователи 4 и 3 соот - ветственно, и соединенные последовательно блок 7 интегрирования, нуль- орган 8 и схему 9 управления. Выходы ключей 5 и 6 подключены к входу блока 7 интегрирования, первый выход схемы 9 управления подключен к входу управления ключа 5, второй выход - к входу управления ключа 6, третий 50 выход - к входу синхронизации источника 1 треугольного тока, четвертый выход - к выходной клемме 10, предназначенной для подключения к индикатору (не показан). 55На Фиг. 1 показан также вход 11 синхронизации схемы 9 управления. Выходы схе.о 9 управления обозначены: а, Ь, с, Й, а ее входы; соединенный с выходом нуль-органа 8 - е, соединенный с входом 11 синхронизации - Г.Кроме того, преобразователь содержит резистор 12, сопротивление которого равно входному сопротивлению блока 7 интегрирования, и два дополнительных ключа 13 и 14 включенных между незаземленными выводами соответственно первого 3 и второго 4 преобразователей и резистором 12,Схема 9 управления выполнена с двумя дополнительными выходами, подключенными к входам управления дополнительных ключей 13 и 14.Схема 9 управления выполнена в виде пяти элементов И 15-19, инвертора 20, последовательно соединенных первого регистра 21 ввода, счетчика 22 тактов, счетный вход которого является первым входом схемы 9 управления, и подключенного к раэярдным выходам счетчика 22 тактов четырехвходового элемента И 23, выход которого подключен к первому входу первого элемента И 15, последовательно соединенных второго регистра 24 ввода й блока 25 сравнения кодов, вторые входы которого подключены к разрядным выходам счетчика 22 тактов, одновиб" ратора 26, включенного между выходом переполнения счетчика 22 и его входом разрешения установки, первого триггера 27, вход которого подключен к выходу одновибратора 26, его прямой выход является четвертым выходом схемы 9 управления и подключен к второму входу первого элемента И 15 и первому входу второго элемента И 16, второй вход которого через инвертор 20 подключен к выходу четырехвходового элемента И 23, а инверсный выход первого триггера 27 подклю" чен к первым входам третьего 17 и четвертого 18 элементов И и второго триггера 28, Б-вход которого является вторым входом схемы 9 управления, Б-вход подключен к выходу блока 25 сравнения кодов, к которому также подключен первый вход пятого элемента И 19, прямой и инверсный выходы триггера 28 подключены соответственно к второму входу третьего элемента И 17 и вторым входам четвертого 18 и пятого 19 элементов И, выход первого элемента И 15 является первым выходом схемы 9 управления, а выходы второго 16, третьего 17, четвертого 1 Я и пятого 19 элементов Иявляются соответственно пятым, нто"рым, шестым и третьим ее выходами.Преобразователь работает следующим образом,Источник 2 магнитного поля помещают на одну из поверхностей контролируемого объекта (не показан). Напротивоположную поверхность соосно систочником 2 магнитного поля помеща 10ют индукционный преобразователь 4.Источник 1 треугольного тока (С)с помощью источника 2 магнитного поля создает в окружающем пространствеизменяющееся магнитное поле. Синхро 15низация работы источника 1 треугольного тока осуществляется импульсами,формируемыми четвертым выходом (С)схемы 9 управления, длительность которых 4 ь;/2 (и равная ей длительностьпауз У./2 между ними) выбирается иэдвух условий: во-первых, величинаЛ0;/2 должна быть больше величинычто исключает влияние 6 на точностьпреобразования толщины в интервал25времени, во-вторых, величина-: 2,/21должна быть кратна периоду с питающей сети, что обеспечивает высокуюпомехозащищенность процесса преобразования, т,е, Г;=2(ш+1)3В момент С (:фиг. 2) ток 1(С) начинает линейно возрастать от нулевого значения. В этот же момент вклочается ключ 13 и преобразователь 4нагружается на сопротивление резисто"ра 12. ЗДС е (С) и е (С) на концах 35обмоток индукционных преобразователей4 и 3 начинает изменяться от предшествующих стационарных значений +еи+е к последующим стационарным значениям -е и - е При этом длительности 40переходных процессов с учетом нагрузки преобразователя 4 на эквивалентвходного сопротивления интегратора -резистор 12 соответственно равныУ и М. В момент С,=ш 9, когда ЭДС 45е (С) достигла неизменного во времени стационарного значения е , и домомента времени Сд=С+ :(ш+1) = Я,./2ключ 13 размыкается и замыкается ключ5 и постоянная ЭДС - еинтегрируется блоком 7 интегрирования, При размыкании ключа 13 и замыкании ключа.5 ЗДС е не меняется и никакого переходного процесса не происходит, так.как нагрузка преобразователя 4 остается неизменной. Во время замкнутого состояния ключа 5 выходное напряжение Н (С) интегратора 7 увеличивается линейно во времени до момента Таким образом, интегрирование ЭДС е , осуществляется эа время, рав- ное периоду 7, питающей сети.В момент С г начинается линейный спад тока (С) и ЭДС е(С) и е,(С) вновь начинает изменяться от стационарных значений - еи е, к стационар" ным значениям е и е соответственно. Учитывая, что в момент Ссхема 9 управления замыкает ключ 14, переходной процесс изменения е к и е, будет проходить с учетом нагрузки преобразователя 3 на эквивалент входного сопротивления интегратора - резистор 12, На временном интервале Сз-С= =иблок 7 интегрирования отключен от источников сигналов, так как ключи 5 и 6 разомкнуты и выполняют роль элементов памяти. На этом же интерва" ле ЭДС е,(С) достигает стационарного значения е, с учетом нагрузки преобразователя 3 на эквивалент входного сопротивления блока 7 интегрирования. В момент времени С замыкается ключ 6 и размыкается ключ 14, ЭДС е, при этом не меняется и поступает на вход блока 7 интегрирования. При этом напряжение Б (С) линейно уменьшается до момента С . Когда Б з(С)=0 срабатывает нуль-орган 8, который устанавливает триггер ,. в схеме управ ления 9 в нулевое состояние, в результате чего ключ 6 размыкается, а ключ 14 снова замыкается. ЭДС +е остается неизменной до начала следующего линейного возрастания тока (С), а выходное напряжение блока 7 интегрирования остается равным нулю до начала следующего такта интегрирования ЭДС - е .Временной интервал Г=С -С , где С=С з +ь =(ш+ич) )рС является выходной информационной величиной, зависящей от толщины контролируемого изделия.Работа схемы 9 управления заключается в выдаче управляющих воздействий на ключи 5 и 6, 13.и 14 и на вход синхронизации источника 1 тока.Момент С начинается при переполнении счетчика 22 в результате поступления на первый вход Г схемы 9 очередного импульса, При этом запускается одновибратор 26, а счетчик 22 устанавливается в число, заданное регистром 21 ввода. Триггер 27 в момент С устанавливается в "1" и на пятом выходе я схемы 9 появляется "1", включающая ключ 13 (фиг. 1),13923 35 40 5благодаря чему преобразователь 4 оказывается нагруженным на резистор 12, величина которого равна входному сопротивлению интегратора. Когда счетчик 22 в результате поступления им пульсов на его счетный вход станет в положение 1111, срабатывает элемент И 23, в результате чего включается ключ 5 и выключается ключ 13. В течение этого состояния счетчика 22 интегрируется сигнал преобразователя4, причем переходного процесса в преобразователе в результате переклю" чения ключей 13 и 5 не происходит, ;так как нагрузка преобразователя 4 ; не меняется. При подаче следующего ; входного импульса на счетчик 22 онпереполняется, одновибратор 26 уста, навливает его снова в прежнее поло жение и передний Фронт импульса одновибратора 26 устанавливает триггер 27 в положение "0". При этом ключ 5 размыкается, а ключ 14 замыкается, благодаря чему преобразователь 3 нагружается на эквивалент входного сопротивления интегратора - резистор 12, На интеграторе сохраняется выходное напряжение. В положении счетчика 22; равном числу, набранному в регистре 24 ввода срабатыва ет блок 25 сравнения кодов, при этом триггер 28 устанавливается в "1",Катушки индукционных преобразова" телей 3 и 4 содержат большое число витков и сердечники из Ферромагнитных материалов. Их постоянная време ни имеет порядок, равный Ф=(0,1- 1,0) мс. Поэтому при малом входном сопротивлении В их непосредственное включение на вход блока 7 интегрирования приводит к заметным отклонениям закона изменения Бз(1) от линейного, изменению градуировочной характеристики блока 7 интегрирования и, как следствие, к погрешности преобразования толщины в интервал времени. Для увеличения В 7, а следовательно, для уменьшенияна входе блока 7 интегрирования включают развязы" вающие буФФерные усилители, однако это приводит к дополнительным погреш" ностям.В предлагаемом преобразователе (в отличие от известных) сопротивление резистора 12 выбирается равным сопротивлению Ви индукционный преобразователь 4 на всем интервале 1 й; 6 Ъ, как и индукционный преобразователь 3 на всем интервале такой 45 6же длительности, подключены с помощью ключей 5 и 6 и 13 и 14 к одной и той же нагрузке, Поэтому переходной процесс установления токов через эти индуктивности начинается задолго до моментов 1, и 1начала процессов интегрирования. Так как полуТпериоды - =1 -1, треугольного тока равны десяткам мс, то величина 7 в десятки и сотни раз меньше значения Т/2. Поэтому даже при очень малых значениях В=Вк моментам 1и ток через индуктивности практически достигает стационарных постоянных значений, т.е. закон изменения 11 (т) сохраняется линейным, что устраняет вышеуказанную погрешность преобразования. Формула изобретения 1. Преобразователь толщины в интервал времени по авт. св, Р 1153232, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, он снабжен резистором, сопротивление которо- го равно входному сопротивлению блока интегрирования, и двумя дополнительными ключами, включенными между выходами соответственно первого и второго преобразователей и резистором, а схема управления выполнена с двумя дополнительными выходами, подключенными к входам управления дополнительных ключей.2. Преобразователь по п. 1, о т" л и ч а ю щ и й с я тем, что схема управления выполнена в виде пяги элементов И, инвертора, последовательно соединенных первого регистра ввода, счетчика тактов, счетный вход которого является первым входом схемы управления, и подключенного к разрядным выходам счетчика тактов четырехвходового элемента И, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, последовательно соединенных второго регистра ввода и блока сравнения кодов, вторые входы которого подключены к разрядным выходам счетчика тактов, одновибратора включенного между выходом переполнения счетчика и входом разрешения установки счетчика, первого триггера, вход которого подключен к выходу одновибратора, его прямой выход является четвертым выходом схемы управления и подключен к второму входу первогоэлемента И и первому входу второгоэлемента И, второй вход которого через инвертор подключен к выходу четырехвходоцого элемента И, а инверсный выход первого триггера подключенк первым входам третьего и четвертого элементов И, и второго триггера,В-вход которого является вторым входом схемы управления, Б-вход подключен к выходу блока сравнения кодов,к которому также подключен первый вход пятого элемента И, прямой и инверсный выходы второго триггера подключены соответственно к второму входу третьего элемента И и вторым входам четвертого и пятого элементов И,выход первого элемента И являетсяпервым выходом схемы управления, авыходы второго, третьего, четверто 10го и пятого элементов И являются соответственно пятым, вторым, шестым итретьим ее выходами,392345 утяга Корректор Заказ 18 о о Производственно-полиграфическое предприяти Ужгор Проектна Составитель И,РекуновРедактор А,Ревин Техред М.Дидык/42 Тираж 680 ВНИИХИ Государственн по делам изобретен 113035, Москва, Ж, Р