Формирователь тока в индуктивной нагрузке

3 1504797Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, в устройствах намагничивания ферромагнитных материалов,5Белью изобретения является повышение точности установки тока в индуктивной нагрузке и расширение Функциональных возможностей путем обеспечения возможности хранения установ ленного значения тока в нагрузке, : получения информации о времени дости жения заданного значения тока в ин дуктивной нагрузке, индикации отказаформирователя, 15На фиг, 1 привецена структурная электрическая схема Формирователя; на Фиг, 2, 3 - структурные схемы формирователя согласно пц. 2, 3 формулы; на Фиг, 4-7 - примеры выолне ния отдельных элементов формирователя; на Фиг, 8 - эпюры, поясняющие . его работу.Формирователь тока в индуктивной 1нагрузке содержит выходной двухтактный каскад 1, выход которого подключен к первому выводу индуктивной на грузки 2, второй вывод которой сое динен с первым выводом датчика 3 тока, второй вывод которого соединен с 30 общей шиной устройства, компаратор 4, накопительный элемент 5, биполярный генератор 6 тока, инвертор 7, первый 8 и второй 9 триггеры, тактовые входы которых соединены с шиной 10 запуска, информационные - с шиной 11 единичного уровня, вход сброса первого триггера 8 непосредственно, а второго - через инвертор 7 соединен с выходом компаратора 4, первый . 40 вход которого соединен с шиной 12 управления, второй - с первым выводом датчика 3 тока, выходы первого и второго триггеров 8 9 соединены с первым и вторым соответственно вхо дами накопительного элемента 5, выход которого соединен с входом биполярного генератора 6 тока, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым соответственно входа ми выходного двухтактного каскада 1; элемент ИЛИ 13, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго триггеров 8, 9, третий, четвертый и пятый триггеры 14-16, элемент 17 индикации, элемент И-НЕ 18, первый 19 и второй 20 элементы задержки, причем вход запуска третьего триггера 14 и информационный вход четвертого триг"гера 15 соединены с выходом элемента ИЛИ 13, тактовый вход четвертоготриггера 15 соединен через первыйэлемент 19 задержки с шиной 10 запуска и через второй элемент 20 задержки - с входом сброса третьего триг"гера 14 и тактовым входом пятоготриггера 16, прямой выход которогосоединен с входом элемента 17 индикации, информационный вход - с выходом элемента И-НЕ 18, первый и второй входы которого соединены с прямым выходом третьего триггера 14 иинверсным выходом четвертого триггера 15 соответственно.Двухтактный выходной каскад 1(Фиг. 5) построен на транзисторах26, 27, резисторе 28,Накопительный элемент 5 (фиг. 6)при построении в аналоговой формесодержит резистор 29, конденсатор 30,первый 31 и второй 32 управляемыеключи, истоковый повторитель 33, шины 34, 35 источников опорного напряжения. При построении в цифровой форме (фиг, 7) - реверсивный счетчик 36,цифроаналоговый преобразователь 37,элементы И 38, 39, генератор 40 импульсов,Формирователь работает следующимобразом.Б исходном состоянии через нагрузку 2 датчика 3 тока протекает ток ранее установленного значения, соответствующего напряжению 41 на датчике3, оно отличается от напряжения 42на выходе каскада 1 на в еличину (незначительную) падения напряжения наактивном сопротивлении нагрузки 2;на выходе триггеров 8, 9 и элементаИЛИ 13 имеются низкие уровни, приэтом накопительный элемент 5 находится в режиме хранения запомненного ранее сигнала; с выхода гененатора 6на вход каскада 1 поступает ток, полярность которого зависит от полярности напряжения на выходе каскада 1,величина которого пропорциональнавеличине напряжения на выходе элемента 5.К моменту появления импульса 43запуска на шине 10 напряжение 44 напервом входе компаратора 4 должно04797 т=й 1 где Б - напряжение 44;1 - требуемое значение тока в. нагрузке 2;К - величина сопротивления датчика 3,Пусть требуемое значение тока внагрузке 2 выше имевшегося в исходномсостоянии. В этом случае, если первый вход компаратора 4 - неинвертирующий, на выходе компаратора 4 имеется единичный уровень. С появлением импульса 43 на шине 1 О в единичное состояние переключится толькотриггер 8, так как на входе сбросатриггера 9 присутствует нулевой уровень, блокирующий его срабатываниеПоявившийся на выходе триггера 8 импульс 45 проходит на выход элементаИЛИ 13 в виде импульса 46 и приводитк изменению содержимого накопительного элемента 5 таким образом, что.напряжение на входе гененатора 6 по:вьппается, приводя к повышению тока.на его. выходе, что, в свою очередь,приводит практически к скачкообразному изменению напряжения 42 на выходе каскада 1, Это изменение напряжения зависит от величины индуктивности нагрузки 2 и скорости измене-,ния тока; Д Б=Е 01.Й; оно полностьюотображает возможные нелинейные изменения индуктивности, например вслучае.перемагничивания ферромагнитного материала, а также нелинейныеявления в генераторе б и каскаде 1(см., например, "провал" в напряжении 42 на временной диаграмме, который возникает из-за наличия "мертвойзоны" - зоны нечувствительности вхарактеристике генератора 6; последняя может быть значительно уменьшена, если в качестве выходного элемента в накопительном элементе 5 использовать генератор тока или его подобие). Напряжение на датчике 3пропорционально току через нагрузку2, и как только его значение достигнет значения напряжения на шине 12,сработает компаратор 4; его выходной сигнал примет низкий уровень.Это приведет к сбросу триггера 8 иокончанию импульса 45 на его выходе,Одновременно заканчивается импульс46 и на выходе элемента ИЛИ 13. По 10 5 20 25 30 35 40 45 любая неисправность устройства при 50 55 5 15соответствовать величине требуемоготока в нагрузке 2; сле этого выходное напряжение элемента 5 удерживается на прежнем уровне, а напряжение на выходе каскада 1 отличается от напряжения на шине 12 и датчике 3 на величину падения напряжения на активном сопротивлении нагрузки 2.Импульс 45, поступающий на первый вход накопительного элемента 5 триггера 8,. приводит к отпиранию элемен- та И 38 или ключа 31 и возрастанию напряжения на выходе накопительного элемента 5, Импульс 47, поступающий на второй вход элемента 5, приводит к отпиранию элемента И 39 или ключа 32 и уменьшению напряжения на выходе накопительного элемента 5.Исправная работа генератора пилообразного тока характеризуется обязательным и, быть может, очень кратковременным срабатыванием одного изтриггеров 8 или 9 при появлении импульса на выходе элемента ИЛИ 13 и отсутствии импульса на выходе этогоэлемента после некоторого максьрального порогового значения временногоинтервала 48, Поэтому при исправнойработе устройства триггер 14 после импульса 43 на шине 10 должен пере: ключиться в единичное состояние(49). После окончания временного интервала 48 на выходе элемента 19 появляется импульс 50, фиксирукяцийфакт окончания установки тока в нагрузке 2, при этом на инверсном выходе триггера 15 устанавливается высокий, а на выходе элемента И 18 -низкий уровень, который фиксируетсятриггером 16 по импульсу 51, постулающему на его тактовый вход с выхода элемента 20, Импульсом 51 с выхо,да элемента 20 возвращается в нулевоесостояние триггер 14, Практически водит к тому, что один из триггеров8 и 9 ипи не устанавливается в единичное состояние, или не возвращается в нулевое состояние. При этом навыходе элемента И 18 в момент появления импульса 50 имеется высокийуровень, который запоминается триггером 16 и поступает на элемент 17,сигнализируя об отказе устройства.При использовании данного устройствав системе импульсы 43, 50, 51 вырабатываются одним источником, таккак являются общими для всех гене.раторов пилообразного тока системы, 1504797В процессе установки тока в нагрузке 2 напряжение на шине 12 не должно изменяться: для этого может быть использован фиксатор напряжения, состоящий из ключа, включенного в цепь шины 12, и конденсатора, включенного .между входом компаратора и общей шиной.Таким образом, предлагаемый фор О мирователь по сравнению с прототипом имеет высокую точность установки и подцержания тока в нагрузке, что обеспечивается за счет наличия отрицательной обратной связи при установ ке тока и отсутствия влияния изменения сигнала на шине управления приудержании этого тока.Как указывалось вьппе, транзисторы каскада 1 работают в линейном режи ме, что исключает перерегулирование при установке тока в нагрузке 2, Отсутствие насыщения в каскаде 1 ухудшает КПД формирователя лишь в момент установки тока, но он остается та . ким же, как и в аналогах, в режиме удержания тока.Использование каскада 1 в указанном режиме наделяет его свойствами генератора тока, что позволяет использовать формирователь при построении систем, в которых осуществляется суммирование магнитных потоков в ферромагнитном материале.Другой особенностью предлагаемого формирователя является возможность функционального управления работой накопительного элемента 5, а следовательно, и функциональным изменениемтока в нагрузке 2 в процессе его установки, что позволяет учесть нелинейные магнитные свойства нагрузки 2,50 Формула изобретения1, Формирователь тока в индуктив- .45 ной нагрузке, содержащий выходной двухтактный каскад, выход которого подключен к первому выводу индуктивной нагрузки, второй вывод которой соединен с первым выводом датчика тока, второй вывод которого соединен с общей шиной формирователя, и компа-, ратор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности установки тока в индуктивной нагрузке при одновременном расширении функциональных возможностей за счет обеспечения возможности хранения установленного значения тока в нагрузке,в него введены накопительный элемент,биполярный генератор тока, инвертор,первый и второй триггеры, тактовыевходы которых соединены с шиной запуска, информационные - с шиной единичного уровня, входы сброса первоготриггера непосредственно, а второго -через инвертор соединены с выходомкомпаратора, первый вход которогосоединен с шиной управления, второйвход - с первым выводом датчика тока,выходы первого и второго триггеровГ 1соединены соответственно с первым ивторым входами накопительного элемента, выход которого соединен с входомбиполярного генератора тока, первыйи второй выходы которого соединенысоответственно с первым и вторым входами выходного двухтактного каскада.2. Формирователь по п. 1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности получения информации о време-.ни достижения заданного значения тока в индуктивной нагрузке, в неговведен элемент ИЛИ, первый и второйвходы которого соединены с выходамисоответственно первого и второготриггеров.3, формирователь по п, 2, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности индикации отказа формирователя, в него введены третий - пятыйтриггеры, элемент индикации, элементИ-НЕ, первый и второй элементы задержки, причем вход запуска третьеготриггера и информационный вход четвертого триггера соединены с выходомэлемента ИЛИ,тактовый вход четвертого триггера соединен через первыйэлемент задержки с шиной запуска ичерез второй элемент задержки - с входом сброса третьего триггера и с такРтовым входом пятого триггера, прямойвыход которого соединен с входомэлемента индикации, информационныйвход - с выходом элемента И-НЕ, первый и второй входы которого соединены соответственно с прямым выходомтретьего триггера и инверсным выходом,четвертого триггера, 1504797оставитель А.Горбачевехред А. Кравчук го комитета по изобретениям и 5, Москва, Ж, Раушская наб. Фи ытиям при ГКНТ СС 4/5