Формирователь тока в индуктивной нагрузке

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах намагничивания ферромагнитных материалов. Цель изобретения -повышение точности установки тока в индуктивной нагрузке и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности хранения установленного значения тока в нагрузке - достигается путем введения в устройство накопительного элемента 5, биполярного генератора 6 тока, инвертора 7, триггеров 8 и 9 и образования новых функциональных связей. Кроме того устройство содержит выходной двухтактный каскад 1, индуктивную нагрузку 2, датчик 3 тока и компаратор 4, шины 10,11,12 запуска, единичного уровня, управления соответственно. Устройство также позволяет получать информацию о достижении заданного значения тока в индуктивной нагрузке и индицировать отказ за счет введения в устройство дополнительных элементов, указанных в описании изобретения. 2 з.п.ф-лы, 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1504797 (51) 4 Н 03 К 4/60

3ЛГ063НМ

МЕЛ Л ЙИИВЙМ

Б:"1БЛИОТЕп А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTGPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4185704/24-21 (22) 26,01.87 (46) 30.08.89. Бюл. ¹ 32 (72) Ю,Ф.Хрущев, Ю.В.Тимкин и А.И.Карташов (53) 621.374(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1132347, кл. Н 03 К 4/02, 1986, Авторское свидетельство СССР .¹ 680156, кл. Н 03 К 4/60, 1976. (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ТОКА В ИНДУКТИВНОИ НАГРУЗКЕ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах намагничивания ферромагнитных материалов. Цель изобретения — повышение точности установки тока в индуктивной нагрузке и расши.рение функциональных возможностей за

2 счет обеспечения возможности хранения установленного значения тока в ,нагрузке — достигается путем введения в устройство накопительного элемента 5, биполярного генератора 6 тока, инвертора 7, триггеров 8 и 9 и образования новых функциональных связей. Кроме того, устройство содержит выходной двухтактный каскад

1, индуктивную нагрузку 2, датчик 3 тока и компаратор 4, шины 10, 11, 12 запуска, единичного уровня, управления соответственно. Устройство также позволяет получать информацию о достижении заданного значения тока в индуктивной нагрузке и индицировать отказ за счет введения в устройство дополнительных элементов, указанных в описании изобретения. 2 s.ï. ф-лы

8 ил.

3 1504797

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, в устройствах намагничивания ферромагнитных материалов.

Целью изобретения является повышение точности установки тока в индуктивной нагрузке и расширение функциональных возможностей путем обес печения возможности хранения установ-!р ленного значения тока в нагрузке

: получения информации о времени дости-! жения заданного значения тока в ин дуктивной нагрузке, индикации отказа формирователя. 1S

На фиг, 1 привецена структурная электрическая схема формирователя; на фиг. 2, 3 — структурные схемы формирователя согласно пц. 2, 3 формулы; на фиг, 4-7 — примеры вынолне- 20 ния отдельных элементов формирователя; на фиг, 8 — эпюры, поясняющие . его работу.

Формирователь тока в индуктивной

1 нагрузке 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- 45 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- 50 ми выходного двухтактного каскада 1; элемент ИЛИ 13, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго триг— геров 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 триггера 5 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 пятого триггера 16, прямой выход которого соединен 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 и инверсным выходом четвертого триггера 15 соответственно.

Двухтактный выходной каскад 1 (фиг, 4) . содержит транзисторы 20, 21, резисторы 22, 23, шины 24, ?5 источника питания.

Биполярный 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 управляемые ключи, истоковый повторитель 33, шины 34, 35 источников опорного напряжения. При построении в цифровой фор ме (фиг. 7) — реверсивный счетчик 36, цифроаналоговый преобразователь 37, элементы И 38, 39, генератор 40 импульсов.

Формирователь работает следующим образом.

Б исходном состоянии через нагрузку 2 датчика 3 тока протекает ток ранее установленного значения, соответствующего напряжению 41 на датчике

3, оно отличается от напряжения 42 на выходе каскада 1 на в еличину (незначительную) падения напряжения на активном сопротивлении нагрузки 2; на выходе триггеров 8, 9 и элемента

ИЛИ 13 имеются низкие уровни, при этом накопительный элемент 5 находится в режиме хранения заломненного ра нее сигнала; с выхода гененатора 6 на вход каскада 1 поступает ток, полярность которого зависит от полярности напряжения на выходе каскада 1, величина которого пропорциональна величине напряжения на выходе элемента 5.

К моменту появления импульса 43 запуска на шине 10 напряжение 44 на первом входе компаратора 4 должно

04797. где U — напряжение 44;

I — - требуемое значение тока в . нагрузке 2;

R — величина сопротивления датчика 3.

Пусть требуемое значение тока в нагрузке 2 выше имевшегося в исходном состоянии. В этом случае, если первый вход компаратора 4 — неинвертирующий, на выходе компаратора 4 имеется единичный уровень. С появлением импульса 43 на шине 10 в единичное состояние переключится только триггер 8, так как на входе сброса триггера 9 присутствует нулевой уровень, блокирующий его срабатывание,, Появившийся 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 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 U=L di/dt; оно полностью отображает возможные нелинейные изменения индуктивности, например в случае.перемагничивания ферромагнитного материала, а также нелинейные явления в генераторе 6 и каскаде 1 (см., например, "провал" в напряжении 42 на временной диаграмме, который возникает из-за наличия "мертвой зоны" — зоны нечувствительности в характеристике 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 3 пропорционально току через нагрузку

2, 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 и окончанию импульса 45 на его выходе, Одновременно заканчивается импульс

46 и на выходе элемента ИЛИ 13. По10 !

25

4 любая неисправность устройства при50

5 15 соответствовать величине требуемого тока 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 из триггеров 8 или 9 при появлении импульса на выходе элемента KlH 13 и отсутствии импульса на выходе этого элемента после некоторого максимального порогового значения временного интервала 48. Поэтому при исправной работе устройства триггер 14 после импульса 43 на шине 10 должен перех: ключиться в единичное состояние (49). После окончания временного интервала 48 на выходе элемента 19 появляется импульс 50, фиксирукяций факт окончания установки тока в нагрузке 2, при этом на инверсном выходе триггера 15 устанавливается высокий, а на выходе элемента И 18— низкий уровень, который фиксируется триггером 16 по импульсу 51, постулающему на его тактовый вход с выхода элемента 20. Импульсом 51 с выхо.да элемента 20 возвращается в нулевое состояние триггер 14. Практически водит к тому, что один из триггеров

8 и 9 ипи не устанавливается в единичное состояние, или не возвращается в нулевое состояние. При этом на выходе элемента И 18 в момент появления импульса 50 имеется высокий уровень, который запоминается триггером 16 и поступает на элемент 17, сигнализируя об отказе устройства.

При использовании данного устройства в системе импульсы 43, 50, 51 вырабатываются одним источником, так как являются общими для всех гене.раторов пилообразного тока системы, 1504797

В 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- 1g ! мирователь по сравнению с прототипом имеет высокую точность установки и подцержания тока в нагрузке, что обеспечивается за счет наличия отрицательной обратной связи при установ- )5

lке тока и отсутствия влияния измене ния сигнала на шине управления при удержании этого тока.

Как указывалось вьппе, транзисторы каскада 1 работают в линейном режи- 2п 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- 25 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 осуществляет ся суммирование магнитных потоков в ферромагнитном материале.

Другой особенностью предлагаемого формирователя является возможность функционального управления работой накопительного элемента 5, а следовательно, и функциональным изменением тока в нагрузке 2 в процессе его установки, что позволяет учесть нели нейные магнитные свойства нагрузки 2. т

Формула изобретения

1, 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, отличающийся 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, тактовые входы которых соединены с шиной запуска, информационные — с шиной единичного уровня, входы сброса первого триггера непосредственно, а второго— через инвертор соединены с выходом компаратора, первый вход которого соединен с шиной управления, второй вход — с первым выводом датчика тока, выходы первого и второго триггеров г со единены с оо тве тс тв енно > с п ер вым и вторым входами накопительного элемента, выход которого соединен с входом биполярного генератора тока, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами выходного двухтактного каскада.

2. Формирователь по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности получения информации о време-. ни достижения заданного значения 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, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности индикации отказа формирователя, в него введены третий — пятый 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 такР товым входом пятого триггера, прямой выход которого соединен с входом элемента индикации, информационный вход — с выходом элемента И-НЕ, первый и второй входы которого соединены соответственно с прямым выходом третьего триггера и инверсным выходом.четвертого триггера.

1504797

1504797

Составитель А,Горбачев

Техред А. Кравчук

Редактор А.Маковская

Корректор И.Муска

Заказ 5267/56 Тираж 884 Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101