CS239693B1

CS239693B1 - Involvement of a device for measuring the properties of magnetic materials by the ballistic method

Info

Publication number: CS239693B1
Application number: CS839763A
Authority: CS
Inventors: Jan Zednik
Original assignee: Jan Zednik
Priority date: 1983-12-22
Filing date: 1983-12-22
Publication date: 1986-01-16
Also published as: CS976383A1

Abstract

Řeší se problém náhrady mechanických nebo elektromechanických prvků polovodičovou technikou v září zení pro měření vlastností magnetických materiálů balistickou metodou. Podstata řešení spočívá v tom, že cyklovací výstup impulsního generátoru je připojen na cyklovací vstup komutační jednotky, komutační výstup je připojen na napětový vstup proudového zesilovače a mezi proudový výstup a měřicí bod je zapojeno primární vinutí ®ěřeného prvku. Cyklovací výstup je zároveň připojen na počítači vstup počítací jednotky, která je ovládacím výstupem připojena na ovládací vstup, spouštěcí obvod je spouštěcím výstupem připojen na komutační vstup. Kladný omezovač je anodovým výstupem připojen na komutační výstup a záporný omezovač je katodovým výstupem též připojen na komutační výstup.The problem of replacing mechanical or electromechanical elements with semiconductor technology in the radiation for measuring the properties of magnetic materials by the ballistic method is solved. The essence of the solution lies in the fact that the cycling output of the pulse generator is connected to the cycling input of the commutation unit, the commutation output is connected to the voltage input of the current amplifier and the primary winding of the measured element is connected between the current output and the measuring point. The cycling output is also connected to the input of the computing unit on the computer, which is connected to the control input by the control output, the trigger circuit is connected to the commutation input by the trigger output. The positive limiter is connected to the commutation output by the anode output and the negative limiter is also connected to the commutation output by the cathode output.

Description

Vynález se týká zapojení přístroje pro měření vlastností magnetických materiálů balistickou metodou.The invention relates to an apparatus for measuring the properties of magnetic materials by the ballistic method.

Při měření vlastností magnetických materiálů balistickou metodou je třeba měnit polaritu budicího proudu stanovenou rychlostí - komutovat - a mít možnost tuto změnu nejméně desetkrát za sebou samočinně opakovat. Hodnota proudu v obou polaritách musí být nezávisle nastavitelná.When measuring the properties of magnetic materials by the ballistic method, it is necessary to change the polarity of the excitation current at a specified speed - commuting - and to be able to repeat this change at least ten times in a row. The current value in both polarities must be independently adjustable.

Dosud se užívá buď ručního přepínání proudu mechanickými přepínači nebo přepínači pomocí relé. Nevýhody těchto způsobů jsou nedefinovaný průběh komutace proudu, nutnost časté údržby kontaktů, odpořítávání vícenásobných komutací, velké rozměry a spotřeba.Until now, either manual switching of the current by mechanical switches or by means of relays is used. The disadvantages of these methods are undefined current commutation, the need for frequent contact maintenance, multiple commutation readout, large dimensions and power consumption.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojeni přístroje podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že cyklovací výstup impulsního generátoru je připojen na cyklovací vstup komutační jednotky, komutační výstup komutační jednotky je připojen na napěťový vstup proudového zesilovače a mezi proudový výstup a měřicí bod je zapojeno primární vinuti měřeného prvku.These disadvantages are eliminated by the wiring of the device according to the invention. The principle of the invention is that the cycling output of the pulse generator is connected to the cycling input of the commutating unit, the commutating output of the commutating unit is connected to the voltage input of the current amplifier and the primary winding of the measured element is connected.

Cyklovací výstup impulsního generátoru je zároveň připojen na počítací vstup počítací jednotky, která je ovládacím výstupem připojena na ovládací vstup impulsního generátoru, spouětěcí obvod je spouětěcía výstupem připojen na komutační vstup komutační jednotky.The cycling output of the pulse generator is also connected to the counting input of the counting unit, which is connected to the control input of the pulse generator by the control output, the triggering circuit is connected to the commutation input of the commutation unit.

Kladný omezovač je anodovým výstupem připojen na komutační výstup komutační jednotky a záporný omezovač je katodovým výstupem též připojen na komutační výstup komutační jednotky.The positive limiter is connected via an anode output to the commutating output of the commutation unit and the negative limiter is connected via the cathode output to the commutating output of the commutation unit.

Výhody zapojení přístroje podle vynálezu jsou přesně definovaný a nastavitelný lineární průběh komutace, vybavení přístroje zapojením pro vykování sekvence deseti komutací, snížení objemu jednotlivých prvků zapojení, a tím možnost sloučení potřebných zařízení - demagnetizační generátor, komutace, balistický bočník, zdroje - do jednoho přístrpje a zvýšeni spolehlivosti zařízení.The advantages of wiring the device according to the invention are a precisely defined and adjustable linear commutation sequence, equipping the device with a wiring for ten commutation sequence, reducing the volume of individual wiring elements and thus the possibility to merge the necessary devices - demagnetizing generator, commutation, ballistic shunt, sources. increase the reliability of equipment.

Vlivem snížení celkové spotřeby jsou zmenšeny i změny teploty uvnitř přístroje, a tím jsou sníženy termoelektrické proudy, které nepříznivě ovlivňují přesnost měření.Due to the decrease in the total consumption, the temperature changes inside the instrument are also reduced, thus reducing the thermoelectric currents that adversely affect the measurement accuracy.

Vynález je objasněn na výkresech, kde na obr. 1 je znázorněno základní skupinové zapojení přístroje podle vynálezu, na obr. 2 je znázorněn jeden z možných praktických příkladů provedení impulsního generátoru, na obr. 3 je znázorněn jeden z možných praktických příkladů provedení spouštěcího obvodu, na obr. 4 je znázorněn jeden z možných praktických příkladů provedení počítací jednotky, na obr. 5 je znázorněn jeden z možných praktických příkladů provedení komutační jednotky, na obr. 6 je znázorněn jeden z možných praktických příkladů provedení kladného omezovače, na obr. 7 je znázorněn jeden z možných praktických příkladů provedení proudového zesilovače.The invention is illustrated in the drawings, in which Fig. 1 shows the basic group connection of the apparatus according to the invention, Fig. 2 shows one possible practical example of a pulse generator, Fig. 3 shows one possible practical example of a trigger circuit, Fig. 4 shows one of the possible practical examples of the counting unit, Fig. 5 shows one of the possible practical examples of the commutation unit, Fig. 6 shows one of the possible practical examples of the positive limiter, Fig. 7 one of the possible practical examples of the current amplifier is shown.

Obr. 1 značí základní skupinová schéma, kde je znázorněno sedm základních funkčních celků: impulsní generátor spouštěcí obvod X, počítací jednotka 2, komutační jednotka 1-4. kladný omezovač 18. záporný omezovač 21 a proudový zesilovač 23. Spouštěcí obvod X je spouštěcím výstupem X připojen na komutační vstup 2 komutační jednotky 14. která je svým komutačním výstupem 15 připojena na napěťový vstup 22 proudového zesilovače 23. mezi jehož proudový výstup 24 a měřicí bod 25 je zapojeno primární vinutí 26 měřeného prvku 27.Giant. 1 denotes a basic group diagram showing seven basic functional units: pulse generator triggering circuit X, counting unit 2, commutation unit 1-4. A positive limiter 18, a negative limiter 21, and a current amplifier 23. The trigger circuit X is connected to the commutating input 2 of the commutating unit 14 via its trigger output X, which is connected to the voltage input 22 of the current amplifier 23. point 25 is connected to the primary winding 26 of the element 27 to be measured.

Cyklovací výstup 2 impulsního generátoru X je připojen jednak na cyklovací vstup 10 komutační jednotky XX a jednak na počítací vstup ó počítací jednotky 2, která je ovládacím výstupem g připojena na ovládací vstup J impulsního generátoru χ. Anodový výstup 19 kladného omezovače 18 a katodový výstup 22 záporného omezovače 21 jsou připojeny na komutační výstup XX komutační jednotky 14.The cycling output 2 of the pulse generator X is connected both to the cycling input 10 of the commutation unit XX and to the counting input δ of the counting unit 2, which is connected to the control input J of the pulse generator χ by the control output g. The anode output 19 of the positive limiter 18 and the cathode output 22 of the negative limiter 21 are connected to the commutation output XX of the commutation unit 14.

Při jednotlivé komutaci přichází impuls ze spouštěcího obvodu 1 do komutační jednotky 14 a způsobí, že na jeho výstupu 15 dojde Ke změně polarity napští. Počáteční a konečnou úroveň napětí určuje kladný omezovač 18 a záporný omezovač 21. Oba tyto omezovače JJ3, 21 jsou nezávisle a plynule nastavitelné. Proudový zesilovač 23 pak převédí toto napětí na proud tekoucí primárním vinutím 26 měřeného prvku 27.In a single commutation, a pulse from the trigger circuit 1 arrives at the commutation unit 14 and causes a voltage change at its output 15. The initial and final voltage levels are determined by the positive limiter 18 and the negative limiter 21. Both these limiters 13, 21 are independently and continuously adjustable. The current amplifier 23 then converts this voltage to the current flowing through the primary winding 26 of the element 27 to be measured.

Obvody balistického galvanoměru nejsou znázorněny, protože jsou zapojeny běžným způsobem a nejsou předmětem vynálezu. Při spuštění sekvence deseti komutací odblokuje počítací jednotka 2 přes ovládací vstup X impulsní generátor 1 na dobu deseti komutací.The circuits of the ballistic galvanometer are not shown because they are connected in a conventional manner and are not subject of the invention. When starting a sequence of ten commutations, the counting unit 2 unlocks the pulse generator 1 via control input X for a period of ten commutations.

V této době vyšle impulsní generátor 1 do cyklovacího vstupu 10 komutační jednotky 14 impulsy, které způsobí desetinásobnou komutací proudu v primárním vinutí 26. Impulsy přicházejí též na počítací vstup X počítací jednotky X, která po přijetí příslušného počtu impulsů samočinně zastaví impulsní generátor přes ovládací vstup χ impulsního generátoru J_.At this time, the pulse generator 1 sends pulses to the cycling input 10 of the commutation unit 14, which causes a 10-fold commutation of the current in the primary winding 26. The pulses also arrive at the counting input X of the counting unit X. χ of the pulse generator 11.

Obr. 2 znázorňuje jedno z možných praktických provedení impulsního generátoru 1·Giant. 2 shows one possible embodiment of the pulse generator 1;

Jsou použity tři dvóuvstupové logické členy NAND v běžném zapojení. Je-:li na ovládacím vstupu X úroveň L, impulsní generátor 1 nepracuje a na cyklovacím výstupu 2 je trvale úroveň H.Three two-input NAND logic elements are used in a common circuit. If control level X is L, pulse generator 1 is not operating and cycling output 2 is permanently level H.

Když se na ovládacím vstupu X objeví úroveň H, impulsní generátor J. začne pracovat á na cyklovacím výstupu 2 dostáváme obdélníkové impulsy se střídou 1:1, které budí následující stupně.When level H appears at control input X, pulse generator J starts to work and cycling output 2 receives rectangular pulses of 1: 1 alternating the following stages.

Obr. 3 znázorňuje jedno z možných praktických zapojení spouštěcího obvodu 4. Jsou použity dva invertory, zapojené jako klopný obvod R3 a přepínací tlačítko. Funkce zapojení je známá, slouží k vyloučení nejednoznačnosti při sepnutí mechanického kontaktu.Giant. 3 shows one possible practical connection of the trigger circuit 4. Two inverters are used, connected as a flip-flop R3 and a toggle button. The wiring function is known, it serves to eliminate ambiguity when the mechanical contact is closed.

Stisknutím přepínacího tlačítka dojde k překlopení obvodu a na spouštěcím výstupu χ se objeví úroveň L. Po uvolnění přepínacího tlačítka se spouštěcí výstup X vrátí do úrovně H. Přepínací tlačítko tak slouží k vyvolání jedné komutace.Pressing the toggle button flips the circuit and the L level appears on the trigger output χ. After releasing the toggle button, the trigger output X returns to level H. The toggle button is used to initiate one commutation.

Na obr. 4 je znázorněn jeden z možných praktickýcn .r; provedení počítací jednotky X· Jsou použity dva integrované obvody: desítkový . at kódu BCD a převodník z kódu BCD na kód 1 z deseti. Dále je zapojení vybaveno RC členem , . nulování čítače při zapnutí přístroje a rozpojovacím tlačítkem.FIG. 4 shows one of the possible practical applications; version of the calculation unit X · Two integrated circuits are used: decimal. at the BCD code, and the BCD to 1 converter out of ten. Furthermore, the wiring is equipped with an RC member,. resetting the counter when the device is switched on and the disconnect button.

V klidovém stavu je na ovládacím výstupu 8 počítač., je - úroveň «. Stisknutím tlačítka rozpojovacího dojde ke spuštění impulsního generátor v _x ů na počítací vstup £ počítací jednotky začnou přicházet .impulsy. Po uvolnění rozpojovaoíno .iačítka počítací sekvence pokračuje, až do příchodu desáté sestupné hrany impulsu. Potom se čítač vynuluje a na ovládacím výstupu se opět objeví úroveň L, která zastaví impulsní generátor 1·In the idle state, the control output 8 has a computer. By pressing the disconnect button, the pulse generator is started in _x on the counting input 6 of the counting unit. Upon release, the counting counter is continued until the tenth falling edge of the pulse arrives. Then the counter is reset and the control output returns to L level, which stops the pulse generator 1 ·

Obr. 5 znázorňuje jedno z možných praktických provedení komutační jednotky 14. Zapojení obsahuje dvouvstupový logický člen NAND, bistabilní klopný obvod D a operační zesilovač, zapojený jako komparační integrátor. Sdružený výstup ±2 je připojen na hodinový vstup 13Invertovaný výstup XX je spojen s datovým vstupem XX a přes vstupní resistor 22 ’>'edř na invertujíoí vstup 30. Integrovaný výstup 32 je přes pracovní resistor vyveden ns komutační výstup 15 komutační jednotky 14. Mezi invertující vstup 30 a integrovaný výstup 12 je zapojen integrační kondenzátor 29 a na neinvertující vstup je připojen předpětpvý zdroj X£. Dojde-li na hodinovém vstupu 13 ke skoku z úrovně L na úroveň H, změní se též úroveň z L na H nebo obráceně na invertovaném výstupu 35.Giant. 5 illustrates one possible embodiment of the commutation unit 14. The circuitry comprises a two-input NAND logic element, a bistable flip-flop D, and an operational amplifier connected as a comparator integrator. The associated output ± 2 is connected to the clock input 13 The inverted output XX is connected to the data input XX and via an input resistor 22 'to the inverting input 30. The integrated output 32 is routed via a working resistor to the commutating output 15 of the commutating unit 14. the input 30 and the integrated output 12 are connected to the integrating capacitor 29, and the non-inverting input is connected to a bias source X6. If there is a jump from L to H at clock input 13, the level will also change from L to H or vice versa on inverted output 35.

Komparační integrátor začne pracovat a na integrovaném výstupu X2 se změní polarita napětí. Rychlost této změny je dána velikostí vstupního resistoru 28 a integračního kondenzá239693 toru sa- K indikaci polarity možno využít neinvertovaného výstupu 34 a invertovaného výstupu 35 běžným způsobem napříkld tak, že přes spínací tranzistory jsou napájeny světelné diody.The comparator integrator starts to work and the voltage polarity on the integrated output X2 changes. The rate of change is given by the size of the input resistor 28 and the integrating condenser 236969 of the motor. To indicate polarity, the non-inverted output 34 and the inverted output 35 can be used in a conventional manner such that light emitting diodes are supplied.

Na obr,. 6 je znázorněn jeden z možných praktických příkladů provedení kladného omezovače 18. Zapojení obsahuje operační zesilovač zapojený jako impedanční měnič, stejnosměrný zdroj, potenciometr a diodu. Úkolem kladného omezovače 18 je vytvořit na diodě předpětí, které pak určuje konečnou ustálenou hodnotu kladného napětí na jeho anodovém výstupu 12. a tím i na komutačním výstupu 15 komutační jednotky χχ a především na napělovém vetupu 22. proudového zesilovače 23. jak je zřejmé z obr. 1.FIG. 6 shows one possible practical example of a positive limiting device 18. The circuitry comprises an operational amplifier connected as an impedance converter, a DC source, a potentiometer and a diode. The purpose of the positive limiter 18 is to create a bias on the diode, which then determines the final steady state positive voltage value at its anode output 12 and hence at the commutation output 15 of the commutation unit χχ and above all at the voltage input 22 of the current amplifier 23. 1.

Toto napětí pak určuje hodnotu ustáleného proudu, protékajícího primárním vinutím 2Ž· Velikost napětí záporné polarity se nastavuje pomocí záporného omezovače 21 . který je zapojen stejně jako kladný omezovač 1,8 s tím rozdílem, že dioda a stejnosměrný zdroj jsou polarizovány opačně.This voltage then determines the value of steady-state current flowing through the 2 2 primary winding. • The magnitude of the negative polarity voltage is set by the negative limiter 21. which is connected in the same way as the positive limiter 1.8, with the difference that the diode and the DC source are polarized in the opposite direction.

Obr. 7 znázorňuje jedno z možných praktických provedení proudového zesilovače 22·. ^J&~ ko aktivní prvky jsou zde použity operační zesilovač a výkonový stupeň. Zapojení je běžně používané. Napětí na měřicím resistoru 37 je přímo úměrné proudu, protékajícímu primárním vinutím 2£, které je zapojeno mezi proudový výstup 24. a měřicí bod 25. jak je zřejmé z obr. 1. Měření napětí na měřicím resistoru £2, jehož hodnota odporu je známá, umožňuje tedy kontrolu velikosti a směru proudu, který teče primárním vinutím 26.Giant. 7 shows one possible embodiment of the current amplifier 22 '. ^J & ~ ko active elements are used opamp power level. Wiring is commonly used. The voltage at the measuring resistor 37 is proportional to the current flowing through the primary winding 26 which is connected between the current output 24 and the measuring point 25. As shown in FIG. thus allows control of the magnitude and direction of the current flowing through the primary winding 26.

Popsaného principu zapojení lze použít v zařízeních, kde se vyžaduje komutace stejnosměrného proudu nebo napětí, přičemž krajní hodnoty jsou plynule a nezávisle nastavitelné, přechod mezi jednotlivými stavy je lineární a rychlost přechodu volitelná. Taková zařízení se vyskytují předevěím v regulační a měřici technice a mohou sloužit například k reverzaci chodu servomotorů, ovládání robotů, řízení elektrochemických pochodů.The described wiring principle can be used in devices where direct current or voltage commutation is required, the limit values are continuously and independently adjustable, the transition between states is linear and the transition speed is selectable. Such devices are found primarily in control and measurement technology and can serve, for example, to reverse the operation of servomotors, control robots, control electrochemical processes.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Ballistic method for measuring magnetic properties of magnetic materials, characterized in that the cycling output (2) of the pulse generator (1) is connected to the cycling input (10) of the commutation unit (14), the commutation output 05 of the commutation unit (14) is connected to voltage input (22) of current amplifier (23) and between its current output (24) and measuring point (25) is connected primary winding (26) of measured element (27), while the cycling output (2) of pulse generator O) is connected to the counting input (6) of the counting unit (7) which is connected to the control input (3) by the control output (8), the pulse generator (1) the triggering circuit (4) is connected to the commutation input (9) the commutator unit (14), the positive limiter (18) is connected by an anode output (19) to the commutator output (15) of the commutating unit (14) and the negative limiter (21) is also connected to the cathode output (20) only to the commutation output (15) of the commutation unit (14).