SU1504797A1 - Формирователь тока в индуктивной нагрузке - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в устройствах намагничивани  ферромагнитных материалов. Цель изобретени  -повышение точности установки тока в индуктивной нагрузке и расширение функциональных возможностей за счет обеспечени  возможности хранени  установленного значени  тока в нагрузке - достигаетс  путем введени  в устройство накопительного элемента 5, бипол рного генератора 6 тока, инвертора 7, триггеров 8 и 9 и образовани  новых функциональных св зей. Кроме того устройство содержит выходной двухтактный каскад 1, индуктивную нагрузку 2, датчик 3 тока и компаратор 4, шины 10,11,12 запуска, единичного уровн , управлени  соответственно. Устройство также позвол ет получать информацию о достижении заданного значени  тока в индуктивной нагрузке и индицировать отказ за счет введени  в устройство дополнительных элементов, указанных в описании изобретени . 2 з.п.ф-лы, 8 ил.

Description

Сл

Ф

фи1.1

31504797

Изобретение относитс  к импульсой технике и может быть использоано , например, в устройствах намагичивани  ферромагнитных материалов, ;.

Целью изобретени   вл етс  повыение точности установки тока в инуктивной нагрузке и расширение функциональных возможностей путем обесечени  возможности хранени  установ-ю енного значени  тока в нагрузке, получени  информации о времени достиени  заданного значени  тока в индуктивной нагрузке, индикации отказа формировател .15

На фиг а 1 приведена структурна  электрическа  схема формировател ; на фиг. 2,.3 - структурные схемы формировател  согласно пи. 2, 3 формулы; на фиг,4-7 - примеры выполне- 20 ни  отдельны х элементов формировател ; на фиг, 8 - эпюры, по сн ющие его работу.

Формирователь тока в индуктивной нагрузке содержит выходной двухтакт- 25 ный каскад-- 1, выход которого подключен к первому выводу индуктивной нагрузки 2, второй вывод которой соединен с первым выводом датчика 3 тока , второй вывод которого соединен с 30 общей шиной устройства, компаратор 4, накопительный элемент 5, бипол рный генератор 6 тока, инвертор 7, первый 8 и второй 9 триггеры, тактовые входы которых соединены с шиной 35

10запуска, информационные - с шиной

11единичного уровн , вход сброса первого триггера 8 непосредственно, а второго - через инвертор 7 соединен с выходом компаратора 4, первый . 40 вход которого соединен с шиной 12 управлени , второй - с первым выводом датчика 3 тока, выходы первого

и второго триггеров 8., 9 соединены с первым и вторым соответственно вхо- 45 дами накопительного элемента 5, выход которого соединен с входом бипол рного генератора 6 тока, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым соответственно входа-50 ми выходного двухтактного каскада 1; элемент КПП 13, первый и второй вхо- , ды которого соединены с выходами соответственно первого и второго триггеров 8, 9, третий, четвертый и п - 55 тый триггеры 14-16, элемент 17 инди- кации, элемент И-НЕ 18, первый 19 и второй 20 элементы задержки, причем вход запуска третьего триггера 14 и

информационный вход четвертого триггера 15 соединены с выходом элемента ИЛИ 13, тактовый вход четвертого триггера 15 соединен через первый элемент 19 задержки с шиной-10 запуска и через второй элемент 20 задержки - с входом сброса третьего триггера 14 и тактовым входом п того Триггера 16, пр мой выход которого соединен с входом элемента 17 индикации , информационный вход - с выходом элемента И-НЕ 18, первый и второй входы которого соединены с пр мым выходом третьего триггера 14 и инверсным выходом четвертого триггера 15 соответственно.

Двухтактный выходной каскад 1 (фиг. 4) . содержит транзисторы 20, 21, резисторы 22, 23, шины 24, 25 источника питани .

Бипол рный генератор 6 тока ,(фиг. 5) построен на транзисторах 26, 27, резисторе 28.

Накопительный элемент 5 (фиг. 6) при построении в аналоговой форме содержит резистор 29, конденсатор 30 первый 31 и второй 32 управл емые ключи, истоковьш повторитель 33, шины 34, 35 источников опорного напр жени . При построении в цифровой фор ме (фиг. 7) - реверсивный счетчик 36 циФроаналоговый преобразователь 37, элементы И 38, 39, генератор 40 импульсов .

Формирователь работает следуюш {м образом.

В исходном состо нии через нагрузку 2 датчика 3 тока протекает ток ранее установленного значени , соответствующего напр жению 41 на датчик 3; оно отличаетс  от напр жени  42 на выходе каскада 1 на величину (незначительную ) падени  напр жени  на активном сопротивлении нагрузки 2; на выходе триггеров 8, 9 и элемента ИЛИ 13 имеютс  низкие уровни, при этом накопительный элемент 5 находитс  в режиме хранени  заломненного ранее сигнала; с выхода гененатора 6 на вход каскада 1 поступает ток, по- л рность которого зависит от пол рности напр жени  на выходе каскада 1 величина которого пропорциональна величине напр жени  на выходе элемента 5.

К моменту по влени  импульса 43 запуска на шине 10 напр жение 44 на первом входе компаратора 4 должно

15

20

соответствовать величине требуемого тока в нагрузке 2:

,

где и - напр жение 44;

I - требуемое значение тока в

нагрузке 2;

R - величина сопротивлени  датчика 3.

Пусть требуемое значение тока в нагрузке 2 вьше имевшегос  в исходном состо нии, В этом случае, если первый вход компаратора 4 - неинвертирующий , на выходе компаратора 4 имеетс  единичный уровень, С по влением импульса 43 на шине 10 в единичное состо ние переключитс  только триггер 8, так как на входе сброса триггера 9 присутствует нулев.ой уровень , блокирующий его срабатывание.. По вившийс  на выходе триггера 8 импульс 45 проходит на выход элемента ИЛИ 13 в виде импульса 46 и приводит к изменению содержимого накопительного элемента 5 таким образом, что напр жение на входе гененатора 6 по- вьш1аетс , привод  к повьш1ению тока, на его- выходе, что, в свою очередь, приводит практически к ска цкообраз- ному изменению напр жени  42 на- выходе каскада 1. Это изменение напр ени  зависит от величины индуктивности нагрузки 2 и скорости изменет- ни  тока: 4U L«di/dt; оно полностью отображает возможные нелинейные изменени  индуктивности, например в случае, перемагничивани  ферромагнитного материала, а также нелинейные  влени  в генераторе 6 и каскаде 1

25

30

35

40

(см., например, провал в напр жении 42 на временной диаграмме, который возникает из-за, наличи  мертвой зоны - зоны нечувствительности в характеристике генератора 6; последн   может быть значительно уменьшена , если в качестве выходного элемента в накопительном элементе 5 использовать генератор тока или его подобие ) . Напр жение на датчике 3 пропорционально току через нагрузку 2, и как только его значение достигнет значени  напр жени  на шине 12, сработает компаратор 4; его выходной сигнал приме.т низкий уровень, Это приведет к сбросу триггера 8 и окончанию импульса 45 на его выходе. Одновременно заканчиваетс  импульс 46 и на выходе элемента ИЛИ 13, По5

0

Q

5

0

5

0

5

0

5

еле этого выходное напр жение элемента 5 удерживаетс  на прежнем уровне , а напр жение на выходе каскада 1 отличаетс  от напр жени  на шине 12 и датчике 3 на величину падени  напр жени  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 напр жени  на выходе накопительного элемента 5, Импульс 47, постзтающий на §торой вход элемента 5, приводит к отпиранию элемента И 39 или ключа 32 и уменьшению напр жени  на выходе накопительного элемента 5,

Исправна  работа генератора пилообразного тока характеризуетс  об зательным и, быть может, очень кратковременным срабатыванием одного из триггеров 8 или 9 при по влении импульса на выходе элемента ИЛИ 13 и отсутствии импульса на выходе этого элемента после некоторого макс1шаль- ного порогового значени  временного интервала 48. Поэтому при исправной работе устройства триггер 14 после импульса 43 на шине 10 должен перек: ключитьс  в единичное состо ние (49). После окончани  временного интервала 48 на выходе элемента 19 по вл етс  импульс 50, фиксирук ций файт окончани  установки тока в нагрузке 2, при этом на инверсном выходе триггера 15 устанавливаетс  высокий , а на выходе элемента И 18 - низкий уровень, который фиксируетс  триггером 16 по импульсу 51, поступающему на его тактовый вход с выхода элемента 20. Импульсом 51 с выхо- да элемента 20 возвращаетс  в нулевое состо ние триггер 14. Практически люба  неисправность устройства приводит к тому, что один из триггеров 8 и 9 или не устанавливаетс  в единичное состо ние, или не возвращаетс  в нулевое состо ние. При этом на выходе элемента И 18 в момент по влени  импульса 50 имеетс  высокий уровень, который запоминаетс  триггером 16 и поступает на элемент 17, сигнализиру  об отказе устройства. При использовании данного устройства в системе импульсы 43, 50, 51 вырабатываютс  одним источником, так как  вл ютс  общими дл  всех генераторов пилообразного тока системы.

/15

В процессе установки тока в нагрузке 2 напр жение на шине I2 не должно измен тьс : дл  этого может быть использован фиксатор напр жени  состо щий из ключа, включенного в цепь шины 12, и конденсатора, включенного .между входом компаратора и общей шиной.

Таким образом, предлагаемый фор- мирователь по сравнению с прототипом имеет высокую точность установки и поддержани  тока в на рузке, что обепечиваетс  за счет наличи  отри- |цательной обратной св зи при установ Iке тока и отсутстви  вли ни  измене- 1ни  сигнала на шине управлени  при удержании этого тока.

Как указывалось вьшзе,. транзисторы каскада 1 работают в линейном режи- ме, что исключает перерегулирование при установке тока в нагрузке 2-. Отсутствие насьщени  в каскаде 1 ухудшает КПД формировател  лишь в момент установки тока, но он остаетс  та- КИМ же, как и в аналогах, в режиме удержани  тока.

Использование каскада 1 в указанном режиме надел ет его свойствами генератора тока, что позвол ет ис- пользовать формирователь при построе i НИН систем, в которых осуществл ет- 1с  суммирование магнитных потоков в ферромагнитном материале.

Другой особенностью предлагаемого формировател   вл етс  возможность функционального управлени  работой накопительного элемента 5, а следовательно , и функциональным изменением тока в нагцузке 2 в процессе его установки , что позвол ет учесть нели- Iнейные магнитные свойства нагрузки 2

Claims (2)

1. Формирователь тока в индуктив- ной нагрузке, содержаш,ий выходной двз хтактный 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 формировател , и компаратор , о тличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  точности установки тока в индуктивной нагрузке при одновременном расширении функциональных возможностей за счет обеспе8

5

0 5

о

5

0

5

0

5

чени  возможности хранени  установленного значени  тока в нагрузке, в него введены накопительный элемент, бипол рньй генератор тока, инвертор, первый и второй триггеры, тактовые входы которых соединены с шиной запуска , информационные - с шиной единичного уровн , входы сброса .первого триггера непосредственно, а второго - через инвертор соединены с выходом компаратора, первый вход которого соединен с шиной управлени , второй вход - с первым выводом датчика тока, выходы первого и второго триггеров соединены соответственнЪ с первым и вторым входами накопительного элемен-- та, выход которого соединен с входом бипол рного генератора тока, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами выходного двухтактного каскада.

2.Формирователь по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет обеспечени  возможности получени  информации о време ни достижени  заданного значени  тока в индуктивной нагрузке, в него введен элемент ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго триггеров.

3,Формирователь по п. 2, отличающийс  тем, что, с целью расширени , функциональных возможностей за счет обеспечени  возможности индикации отказа формировател , в него введе1й1 третий - п тый триггеры, элемент индикации, элемент И-НЕ, первый и второй элементы задержки , причем.вход запуска третьего триггера и информационный вход четвертого триггера соединены с выходом элемента ИЛИ, . тактовый вход четвертого триггера соединен через первый элемент задержки с шиной запуска и через второй элемент задержки - с входом сброса третьего триггера и с тактовым входом п того триггера, пр мой выход которого соединен с входом элемента индикации, информационный вход - с выходом элемента И-НЕ, первый и второй входы которого соединены соответственно с пр мым выходом третьего триггера и инверсным выходом ., четвертого триггера.

/f

11

D

8

aj

//

9

19

/5

Фив. 2

Г2

Вч

s

IS

фиъ.З