RU2727071C1 - Hysteresis loop recording device - Google Patents

Hysteresis loop recording device Download PDF

Info

Publication number
RU2727071C1
RU2727071C1 RU2019144192A RU2019144192A RU2727071C1 RU 2727071 C1 RU2727071 C1 RU 2727071C1 RU 2019144192 A RU2019144192 A RU 2019144192A RU 2019144192 A RU2019144192 A RU 2019144192A RU 2727071 C1 RU2727071 C1 RU 2727071C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
capacitor
transistors
output
microcontroller
full bridge
Prior art date
Application number
RU2019144192A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Антон Владимирович Жуйков
Максим Александрович Кубаткин
Даниил Анатольевич Матвеев
Илья Игоревич Никулов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority to RU2019144192A priority Critical patent/RU2727071C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2727071C1 publication Critical patent/RU2727071C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/12—Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids
    • G01R33/14—Measuring or plotting hysteresis curves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

FIELD: measurement.
SUBSTANCE: invention relates to magnetic measurements and is intended for recording weber-ampere private hysteresis loops of electrical devices. Hysteresis loops recording device is additionally equipped with constant voltage source, serially connected by resistor and capacitor, microcontroller, power supply based on a full bridge of four transistors, gates of the first pair of full-bridge transistors are connected to the first output of the microcontroller, the second output of which is connected to the gates of the second pair of transistors of the full bridge, input terminals of which are connected to DC voltage source, to output terminals of the bridge there connected are serially connected resistor and capacitor so that outputs of capacitor are also outputs of power supply source, to outputs of which magnetizing winding is connected.
EFFECT: registration of weber-ampere private hysteresis loops, wider field of use of the recording device.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области магнитных измерений и предназначено для регистрации вебер-амперных частных гистерезисных петель электротехнических устройств.The invention relates to the field of magnetic measurements and is intended for registration of weber-ampere private hysteresis loops of electrical devices.

Известно устройство, предназначенное для определения статических магнитных характеристик ферромагнитных образцов, содержащее управляющую ЭВМ, намагничивающую и измерительную обмотки, эталонный резистор, усилитель, формирователь импульсов (SU 1638685, G01R 33/14, 1991). Изобретение позволяет путем более точного измерения магнитного потока достичь повышения точности определения статических магнитных характеристик ферромагнитных образцов.A device is known for determining the static magnetic characteristics of ferromagnetic samples, containing a control computer, magnetizing and measuring windings, a reference resistor, an amplifier, a pulse shaper (SU 1638685, G01R 33/14, 1991). EFFECT: improved accuracy of determination of static magnetic characteristics of ferromagnetic samples by means of more accurate measurement of magnetic flux.

Однако это устройство не позволяет регистрировать вебер-амперные частные гистерезисные петли.However, this device does not allow recording weber-ampere partial hysteresis loops.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство регистрации гистерезисных петель (патент РФ на изобретение РФ №2381516, МПК G01R 33/14, 2010 г.), содержащее намотанные на испытуемый образец намагничивающую и измерительную обмотки, источник питания, токовый шунт, усилитель измеряемых сигналов, интегратор и двухканальный регистратор, на первый канал которого заводится напряжение вторичной обмотки через интегратор, на второй канал - напряжение с токового шунта через усилитель. Источник питания устройства состоит из генератора сигнала высокой частоты, делителя частоты и усилителя.The closest in technical essence to the proposed device is a device for recording hysteresis loops (RF patent for invention of the Russian Federation No. 2381516, IPC G01R 33/14, 2010), containing magnetizing and measuring windings wound on the test sample, a power source, a current shunt, an amplifier of measured signals, an integrator and a two-channel recorder, on the first channel of which the secondary winding voltage is fed through the integrator, on the second channel - the voltage from the current shunt through the amplifier. The power supply of the device consists of a high frequency signal generator, a frequency divider and an amplifier.

Недостатком настоящего технического решения является узкая область применения, обусловленная невозможностью регистрации частных петель магнитного гистерезиса.The disadvantage of this technical solution is a narrow field of application due to the impossibility of registering private loops of magnetic hysteresis.

Техническая задача изобретения заключается в расширении области применения устройства регистрации гистерезисных петель вследствие возможности регистрации вебер-амперных частных гистерезисных петель.The technical problem of the invention is to expand the area of application of the device for recording hysteresis loops due to the possibility of registering weber-ampere private hysteresis loops.

Техническим результатом является расширение объема информации об испытуемых образцах, получаемой при измерении их магнитных характеристик образованных восходящими и нисходящими кривыми намагничивания, граничные точки которых (точки разворота) могут быть произвольными.The technical result is the expansion of the amount of information about the tested samples, obtained by measuring their magnetic characteristics formed by ascending and descending magnetization curves, the boundary points of which (turning points) can be arbitrary.

Это достигается тем, что в известном устройстве регистрации гистерезисных петель, содержащем намотанные на испытуемый образец намагничивающую и измерительную обмотки, последовательно соединенный с намагничивающей обмоткой токовый шунт, двухканальный регистратор, снабжено последовательно соединенными резистором и конденсатором, микроконтроллером, источником питания, выполненным на базе полного моста из четырех транзисторов, затворы которых соединены с выходами микроконтроллера, а к выводам источника питания подключены последовательно соединенные резистор и конденсатор, при этом к выводам конденсатора подключена намагничивающая обмотка.This is achieved by the fact that in a known device for recording hysteresis loops, containing a magnetizing and measuring winding wound on a test sample, a current shunt connected in series with a magnetizing winding, a two-channel recorder, equipped with a series-connected resistor and capacitor, a microcontroller, a power supply made on the basis of a full bridge of four transistors, the gates of which are connected to the outputs of the microcontroller, and a resistor and a capacitor are connected in series to the terminals of the power supply, while a magnetizing winding is connected to the terminals of the capacitor.

Сущность изобретения поясняется чертежом и графиками, где на фиг. 1 дана принципиальная схема устройства, на фиг. 2 приведен пример временных зависимостей параметров устройства, на фиг. 3 изображена искомая вебер-амперная характеристика испытуемого образца.The essence of the invention is illustrated by a drawing and graphs, where FIG. 1 is a schematic diagram of the device; FIG. 2 shows an example of time dependences of device parameters; FIG. 3 shows the required Weber-ampere characteristic of the test sample.

Устройство регистрации гистерезисных петель содержит намотанные на испытуемом образце 1 намагничивающую 2 и измерительную 3 обмотки. Намагничивающая обмотка 2 и соединенный с ней последовательно токовый шунт 4 подключены к выводам источника питания 5, выполненного на базе полного моста 6, состоящего из четырех транзисторов 7, 8, 9 и 10, затворы первой пары транзисторов 7 и 8 полного моста 6 соединены с первым выходом микроконтроллера 11, второй выход которого подключен к затворам второй пары транзисторов 9 и 10 полного моста 6. Входные зажимы полного моста 6 подключены к источнику постоянного напряжения 12, к выходным зажимам полного моста 6 подключаются последовательно соединенные резистор 13 и конденсатор 14 таким образом, что выводы конденсатора 14 одновременно являются также выводами источника питания 5. Выводы первого канала двухканального регистратора 15 подключены к токовому шунту 16, выводы второго канала двухканального регистратора 15 подключены к выводам измерительной обмотки 3.The device for recording hysteresis loops contains magnetizing 2 and measuring 3 windings wound on a test specimen 1. The magnetizing winding 2 and the current shunt 4 connected in series with it are connected to the terminals of the power supply 5, made on the basis of the full bridge 6, consisting of four transistors 7, 8, 9 and 10, the gates of the first pair of transistors 7 and 8 of the full bridge 6 are connected to the first the output of the microcontroller 11, the second output of which is connected to the gates of the second pair of transistors 9 and 10 of the full bridge 6. The input terminals of the full bridge 6 are connected to a constant voltage source 12, the resistor 13 and the capacitor 14 in series are connected to the output terminals of the full bridge 6 in such a way that the outputs of the capacitor 14 are simultaneously also the outputs of the power supply 5. The outputs of the first channel of the two-channel recorder 15 are connected to the current shunt 16, the outputs of the second channel of the two-channel recorder 15 are connected to the terminals of the measuring winding 3.

Устройство регистрации гистерезисных петель работает следующим образом.The hysteresis loop recording device operates as follows.

Микроконтроллер 11 генерирует прямоугольные импульсы напряжения Uy1 (график а фиг. 2), поступающие с первого выхода микроконтроллера 11 на затворы первой пары транзисторов 7 и 8 и полного моста 6, и аналогичные по форме импульсы напряжения Uy2 (график 6 фиг. 2), поступающие со второго выхода микроконтроллера 11 на затворы второй пары транзисторов 9 и 10 полного моста 6. Под воздействием импульсов напряжений Uy1 и Uy2 соответствующая пара транзисторов переходит в проводящее состояние, вследствие, чего происходит подзарядка конденсатора 14 от источника постоянного напряжения 12. Резистор 13 ограничивает ток источника питания 5 и обеспечивает достаточно плавное изменение напряжения UC (график в фиг. 2) на конденсаторе 14, под действием которого в намагничивающей обмотке 2 возникает электрический ток I(t) (график г фиг. 2), индуктирующий магнитный поток Ф(t) (график д фиг. 2) в испытуемом образце 1. По первому каналу двухканального регистратора 15 производится запись напряжения Uш(t) на токовом шунте 4, из которого определяется ток намагничивания I(t) по следующей формуле:The microcontroller 11 generates rectangular voltage pulses U y1 (graph a in Fig. 2) coming from the first output of the microcontroller 11 to the gates of the first pair of transistors 7 and 8 and the full bridge 6, and voltage pulses U y2 similar in shape (graph 6 in Fig. 2) coming from the second output of the microcontroller 11 to the gates of the second pair of transistors 9 and 10 of the full bridge 6. Under the influence of voltage pulses U y1 and U y2, the corresponding pair of transistors goes into a conducting state, as a result of which the capacitor 14 is recharged from a constant voltage source 12. Resistor 13 limits the current of the power supply 5 and provides a sufficiently smooth voltage change U C (graph in Fig. 2) on the capacitor 14, under the action of which an electric current I (t) arises in the magnetizing winding 2 (graph d in Fig. 2), which induces a magnetic flux Ф (t) (graph d of Fig. 2) in the test sample 1. On the first channel of the two-channel recorder 15, the voltage Ush (t) is recorded on the current shunt 4, from which the magnetizing current I (t) is determined according to the following formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Rш - сопротивление токового шунта 4. По второму каналу двухканального регистратора 15 производится запись напряжения U2(t) на выводах измерительной обмотки 3, которое используется для определения магнитного потока в испытуемом образце 1 посредством численного интегрирования в соответствии с формулой:where R w is the resistance of the current shunt 4. On the second channel of the two-channel recorder 15, the voltage U 2 (t) is recorded at the terminals of the measuring winding 3, which is used to determine the magnetic flux in the test sample 1 by means of numerical integration in accordance with the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где w2 - число витков измерительной обмотки 3, Ф0 - остаточный магнитный поток, равный нулю в случае предварительного размагничивания испытуемого образца 1.where w 2 is the number of turns of the measuring winding 3, Ф 0 is the residual magnetic flux equal to zero in the case of preliminary demagnetization of the test sample 1.

Полученная временная зависимость Ф(t) содержит четыре локальных экстремума, которым на искомой вебер-амперной характеристике Ф(I) (фиг. 3) соответствуют три точки разворота А, Б и В (точка разворота Б соответствует двум локальным экстремумам Ф(t), равным по значению Ф2). Точки разворота А, Б, В и начальная точка 0 ограничивают восходящие кривые намагнчивания 0-А, Б-В и нисходящие кривые намагнчивания А-Б, В-Б, при этом кривые Б-В и В-Б образуют частную петлю магнитного гистерезиса.The obtained time dependence Ф (t) contains four local extrema, which on the sought Weber-ampere characteristic Ф (I) (Fig. 3) correspond to three turning points A, B and C (turning point B corresponds to two local extrema Ф (t), equal in value to Ф 2 ). Pivot points A, B, C and starting point 0 limit the ascending magnetization curves 0-A, B-C and the descending magnetization curves A-B, C-B, while the curves B-C and C-B form a private loop of magnetic hysteresis.

Использование изобретения позволяет регистрировать вебер-амперные частные гистерезисные петли, что существенно дополняют информацию, получаемую о магнитных характеристиках образцов при испытаниях, за счет чего расширяется область применения устройства регистрации гистерезисных петель.EFFECT: use of the invention allows registering weber-ampere partial hysteresis loops, which significantly supplements the information obtained on the magnetic characteristics of samples during testing, due to which the scope of application of the device for recording hysteresis loops is expanded.

Claims (1)

Устройство регистрации гистерезисных петель, содержащее намотанные на испытуемый образец намагничивающую и измерительную обмотки, последовательно соединенный с намагничивающей обмоткой токовый шунт, к которому подключен первый канал двухканального регистратора, второй канал которого соединен с выводами измерительной обмотки, отличающееся тем, что снабжено источником постоянного напряжения, последовательно соединенными резистором и конденсатором, микроконтроллером, источником питания, выполненным на базе полного моста из четырех транзисторов, затворы первой пары транзисторов полного моста соединены с первым выходом микроконтроллера, второй выход которого подключен к затворам второй пары транзисторов полного моста, входные зажимы которого подключены к источнику постоянного напряжения, к выходным зажимам моста подключены последовательно соединенные резистор и конденсатор так, что выводы конденсатора одновременно являются также выводами источника питания, к выводам которого подключена намагничивающая обмотка.A device for recording hysteresis loops, containing a magnetizing and measuring winding wound on the test sample, a current shunt connected in series with the magnetizing winding, to which the first channel of a two-channel recorder is connected, the second channel of which is connected to the terminals of the measuring winding, characterized in that it is equipped with a constant voltage source, in series connected by a resistor and a capacitor, a microcontroller, a power source made on the basis of a full bridge of four transistors, the gates of the first pair of full bridge transistors are connected to the first output of the microcontroller, the second output of which is connected to the gates of the second pair of full bridge transistors, the input terminals of which are connected to a constant source voltage, a series-connected resistor and a capacitor are connected to the output terminals of the bridge so that the capacitor leads are simultaneously also the leads of the power source, to the leads of which the nama is connected decaying winding.
RU2019144192A 2019-12-26 2019-12-26 Hysteresis loop recording device RU2727071C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019144192A RU2727071C1 (en) 2019-12-26 2019-12-26 Hysteresis loop recording device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019144192A RU2727071C1 (en) 2019-12-26 2019-12-26 Hysteresis loop recording device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2727071C1 true RU2727071C1 (en) 2020-07-17

Family

ID=71616402

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019144192A RU2727071C1 (en) 2019-12-26 2019-12-26 Hysteresis loop recording device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2727071C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2758812C1 (en) * 2021-04-19 2021-11-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» Device for registration of hysteresis loops of ferromagnetic materials

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU924645A1 (en) * 1980-10-02 1982-04-30 Омский политехнический институт Device for dynamic hysteresis loop registration
RU2376610C1 (en) * 2008-06-23 2009-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" Method of measuring hysteresis loop
RU2381516C1 (en) * 2008-06-23 2010-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" Hysteresis loop recorder
CN107015178A (en) * 2017-05-19 2017-08-04 河北工业大学 The measuring method of transformer core material hysteresis curve under harmonic excitation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU924645A1 (en) * 1980-10-02 1982-04-30 Омский политехнический институт Device for dynamic hysteresis loop registration
RU2376610C1 (en) * 2008-06-23 2009-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" Method of measuring hysteresis loop
RU2381516C1 (en) * 2008-06-23 2010-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" Hysteresis loop recorder
CN107015178A (en) * 2017-05-19 2017-08-04 河北工业大学 The measuring method of transformer core material hysteresis curve under harmonic excitation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2758812C1 (en) * 2021-04-19 2021-11-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» Device for registration of hysteresis loops of ferromagnetic materials

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2727071C1 (en) Hysteresis loop recording device
RU2434237C1 (en) Short-time test device for items from electrotechnical steel plates
RU2421748C2 (en) Test method of products from magnetically soft materials
SU125616A1 (en) Apparatus for determining the magnetization reversal coefficient of specimens of magnetic materials
SU1040437A1 (en) Ferromagnetic specimen magnetic characteristic measuring method
SU832505A2 (en) Nanofluxmeter
RU100833U1 (en) DEVICE FOR MEASURING MAGNETIC CHARACTERISTICS OF SHEETS OF STEEL STEEL
SU656001A1 (en) Demagnetization factor determining device
RU2582496C1 (en) Device for measuring conductive liquids
SU552577A1 (en) Device for measuring the saturation flux of ferromagnetic films
SU1357895A1 (en) Device for measuring magnetic induction
SU1112328A1 (en) Device for determination of ferromagneic material magnetic characteristics
SU1064257A1 (en) Device for measuring parameters of hysteresis limit static loop
SU317998A1 (en) DEVICE FOR MEASURING COERTSIVE STRENGTH
SU435494A1 (en) DEVICE FOR DETERMINATION OF DIFFERENTIAL MAGNETIC PERMITTIVITY OF FERROMAGNETIC CORDERS
SU130986A1 (en) Instrument for selecting toroidal cores of magnetic amplifiers
SU468204A1 (en) Device for measuring the parameters of thin magnetic films
SU1048434A1 (en) Device for measuring ferromagnetic material static magnetic parameters
SU1023264A1 (en) Ferromagnetic material static magnetic characteristic determination device
SU539283A1 (en) Device for determining losses in cores of magnetically soft materials
SU516978A1 (en) Device for measuring barkhausen noise
SU737897A1 (en) Method of measuring coercive force of thin cylindrical magnetic films
SU1756841A1 (en) Method of calibrating hall gradientometers
SU920597A1 (en) Device for determination of ferromagnetic material magnetic characteristics
SU1012164A1 (en) Ferromagnetic material magnetic permeability measuring device

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20201110

Effective date: 20201110

PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20211214