Генератор намагничивающих импульсов

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Матюк Владимир Федорович Осипов Александр Александрович Пинчуков Дмитрий Анатольевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Генератор намагничивающих импульсов, содержащий последовательно соединенные силовой трансформатор, выпрямитель и первую батарею конденсаторов, первый электронный ключ, дроссель, первая клемма которого подключена к первой клемме первой батареи конденсаторов, параллельно соединенные вторую батарею конденсаторов и резистивный делитель, подключенные через второй электронный ключ к намагничивающим соленоидам, отличающийся тем, что он дополнительно содержит первый диод, включенный между первой клеммой дросселя и выходом первого электронного ключа, подключенного к общей шине, при этом вход первого электронного ключа подключен ко второй клемме первой батареи конденсаторов, а вторая клемма дросселя подключена к первой клемме второй батареи конденсаторов, датчик тока, включенный между общей шиной и второй клеммой второй батареи конденсаторов, последовательно соединенные второй диод и резистор, подключенные между выходом второго электронного ключа и второй клеммой второй батареи конденсаторов, шунт, подключенный между намагничивающими 26832006.04.30 соленоидами и второй клеммой второй батареи конденсаторов, последовательно соединенные мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь и блок управления, входы мультиплексора соединены соответственно со второй клеммой второй батареи конденсаторов, с выходом резистивного делителя и с первым выходом блока управления, второй,третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с управляющим входом первого электронного ключа, управляющим входом второго электронного ключа и индикатором, а второй вход блока управления соединен с панелью управления, при этом мультиплексор имеет вход для приема сигнала с датчика скорости, а блок управления вход для приема сигнала внешней синхронизации и выход для управления измерительным блоком.(56) 1. Кратиров В.Б. Импульсный генератор. А.с. СССР 790281 // БИ. - 1980. -47. С. 289. 2. Емельянов Н.И., Нестеров В.В. Импульсный генератор. - А.с. СССР 323854 // БИ. 1972. -1. - С. 208. 3. Осипов А.А., Матюк В.Ф. Генератор импульсов. - А.с. СССР 1762391. // БИ. 1992. -34. - С. 204. Полезная модель относится к области магнитных измерений и может быть использована, в частности, при неразрушающем контроле механических свойств ферромагнитных изделий. Известен импульсный генератор 1, содержащий накопительный конденсатор, параллельно которому подсоединены цепь разряда и резистивный делитель, подключенный к блоку сравнения, выход которого через цепь запирания соединен с цепью заряда накопительного конденсатора, устройство задержки и последовательно соединенные задающий генератор и элемент И, выход которого соединен с цепью заряда, а один из входов - с выходом блока сравнения и входом блока задержки, выход которого соединен с цепью разряда накопительного конденсатора. Недостатком данного устройства является его низкий коэффициент полезного действия. Известен также импульсный генератор 2, содержащий накопительный конденсатор и включенные последовательно нестабилизированный выпрямитель, зарядный дроссель, два управляемых вентиля и нагрузку, причем к точке соединения зарядного дросселя и управляемого вентиля подключен резистивный делитель напряжения, соединенный со схемой сравнения, а между общей шиной и указанной точкой соединения включены дополнительный конденсатор и третий управляемый вентиль, управляющий электрод которого подключен к схеме сравнения, а его катод - к нестабилизированному выпрямителю через четвертый управляемый вентиль. Недостатком данного устройства является его низкий коэффициент полезного действия. Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является генератор импульсов 3, содержащий силовой трансформатор, выпрямитель, к выходу которого подключены последовательно соединенные дроссель, первый управляемый вентиль и первый конденсатор, второй управляемый вентиль, включенный в цепь разряда первого конденсатора на нагрузку, задающий генератор, выход которого через первый формирователь импульсов подключен ко входу первого управляемого вентиля, второй конденсатор, резистивный делитель, выход которого соединен с одним из входов схемы сравнения, выход которой соединен с блокировочным входом задающего генератора и подключен ко входу второго управляемого вентиля через последовательно соединенные блок задержки и второй формирователь импульсов, третий конденсатор, включенный между выходной обмоткой силового трансформатора и входом выпрямителя, причем второй 2 26832006.04.30 конденсатор включен параллельно выходу выпрямителя, резистивный делитель включен параллельно первому конденсатору, а емкости второго и третьего конденсаторов соотносятся не менее чем два к одному. Недостатком данного устройства является его низкий коэффициент полезного действия. Задачей настоящей полезной модели является повышение коэффициента полезного действия намагничивающих устройств для техники магнитных измерений, например, при импульсном магнитном методе определения прочностных свойств листового проката сталей, движущегося в технологическом потоке производства, требующим высокой частоты и мощности намагничивающих импульсов. Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что она содержит последовательно соединенные силовой трансформатор, выпрямитель и первую батарею конденсаторов, первый электронный ключ, дроссель, первая клемма которого подключена к первой клемме первой батареи конденсаторов, параллельно соединенные вторую батарею конденсаторов и резистивный делитель, подключенные через второй электронный ключ к намагничивающим соленоидам, первый диод, включенный между первой клеммой дросселя и выходом первого электронного ключа, подключенного к общей шине, при этом вход первого электронного ключа подключен ко второй клемме первой батареи конденсаторов,а вторая клемма дросселя подключена к первой клемме второй батареи конденсаторов,датчик тока, включенный между общей шиной и второй клеммой второй батареи конденсаторов, последовательно соединенные второй диод и резистор, подключенные между выходом второго электронного ключа и второй клеммой второй батареи конденсаторов,шунт, подключенный между намагничивающими соленоидами и второй клеммой второй батареи конденсаторов, последовательно соединенные мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь (далее блок АЦП) и блок управления, входы мультиплексора соединены соответственно со второй клеммой второй батареи конденсаторов, с выходом резистивного делителя и с первым выходом блока управления, второй, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с управляющим входом первого электронного ключа, управляющим входом второго электронного ключа и индикатором, а второй вход блока управления соединен с панелью управления, при этом мультиплексор имеет вход для приема сигнала с датчика скорости, а блок управления - вход для приема сигнала внешней синхронизации и выход для управления измерительным блоком. В отличие от известного устройства в предлагаемой полезной модели дополнительно введены первый диод, включенный между первой клеммой дросселя и выходом первого электронного ключа, подключенного к общей шине, при этом вход первого электронного ключа подключен ко второй клемме первой батареи конденсаторов, а вторая клемма дросселя подключена к первой клемме второй батареи конденсаторов, датчик тока,включенный между общей шиной и второй клеммой второй батареи конденсаторов, последовательно соединенные второй диод и резистор, подключенные между выходом второго электронного ключа и второй клеммой второй батареи конденсаторов, шунт,подключенный между намагничивающими соленоидами и второй клеммой второй батареи конденсаторов, последовательно соединенные мультиплексор, блок АЦП и блок управления, входы мультиплексора соединены соответственно со второй клеммой второй батареи конденсаторов, с выходом резистивного делителя и с первым выходом блока управления, второй, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с управляющим входом первого электронного ключа, управляющим входом второго электронного ключа и индикатором, а второй вход блока управления соединен с панелью управления, при этом мультиплексор имеет вход для приема сигнала с датчика скорости, а блок управления - вход для приема сигнала внешней синхронизации и выход для управления измерительным блоком. На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемой полезной модели. На фиг. 2 представлена форма намагничивающего импульса. 3 26832006.04.30 Генератор намагничивающих импульсов состоит из силового трансформатора 1, выпрямителя 2, первой (вспомогательной) батареи 3 конденсаторов, первого (зарядного) электронного ключа 4, блока 5-1 АЦП, блока 5-2 управления, мультиплексора 5-3, первого диода 6, панели 7 управления, дросселя 8, датчика 9 тока, второй (основной) батареи 10 конденсаторов, индикатора 11, резистивного делителя 12, второго (разрядного) электронного ключа 13, второго диода 14, резистора 15, шунта 16 и намагничивающего соленоида(или системы соленоидов) 17. Работает устройство следующим образом. Формирование намагничивающих импульсов осуществляется путем заряда второй (основной) батареи 10 конденсаторов до заданного напряжения и последующего ее разряда через намагничивающие соленоиды 17. Первая (вспомогательная) батарея 3 конденсаторов большой емкости (емкость первой батареи 3 конденсаторов значительно больше емкости второй батареи 10 конденсаторов) позволяет иметь постоянно в системе энергию, превышающую требуемую для заряда первой (основной) батареи 10 конденсаторов. Заряд этой батареи осуществляется как от первой (вспомогательной) батареи 3 накопительных конденсаторов, так и выпрямленным напряжением силового трансформатора 1 парциально путем многократного открытиязакрытия первого (зарядного) электронного ключа 4. Время открытого состояния первого электронного ключа 4 определяется временем достижения зарядного тока через датчик 9 тока критической величины. Дроссель 8 ограничивает бросок зарядного тока. После закрытия первого (зарядного) электронного ключа 4 энергия, накопленная в дросселе 8, дополнительно подзаряжает через первый диод 6 и датчик 9 тока вторую (основную) батарею 10 конденсаторов. Величина тока подзаряда отслеживается мультиплексором 5-3 по величине тока датчика 9 тока. По завершении подзаряда второй (основной) батареи 10 накопительных конденсаторов по сигналу с блока управления 5-2 снова открывается первый (зарядный) электронный ключ 4, и цикл заряда второй (основной) батареи 10 конденсаторов повторяется от первой (вспомогательной) батареи 3 конденсаторов и силового трансформатора 1 с последующим подзарядом от дросселя 8. Циклы заряд-подзаряд повторяются до тех пор, пока напряжение на второй (основной) батарее 10 конденсаторов достигнет требуемого уровня, который отслеживается мультиплексором 5-3 по уровню напряжения на резистивном делителе 12. После этого по сигналу с блока управления 5-2 открывается второй (разрядный) электронный ключ 13 и вторая(основная) батарея 10 конденсаторов разряжается через намагничивающие соленоиды 17 и шунт 16. Форму импульса тока через намагничивающие соленоиды (фиг. 2) можно контролировать по сигналу, снимаемому с шунта 16. Требуемый режим работы генератора импульсов вводится в блок управления 5-2 посредством клавиатуры панели 7 управления и высвечивается на жидкокристаллическом индикаторе 11. По введенной информации блок управления 5-2 формирует сигналы управления зарядом-разрядом второй (основной) батареи 10 конденсаторов, осуществляет обработку внешних сигналов (режим внешней синхронизации и режим работы от датчика скорости) и формирует сигналы синхронизации для работы измерительного блока. Такая схема позволяет зарядить основную батарею 10 накопительных конденсаторов емкостью 400 мкФ до напряжения 800 В и разрядить ее через намагничивающие соленоиды за время менее 200 мс, что обеспечивает формирование намагничивающих импульсов амплитудой 1,7105 А/м и длительностью 4 мс (фиг. 2), частотой 5 Гц при мощности силового трансформатора 1 кВт, что более чем в 2 раза меньше, чем у известного устройства. Эффективность представленной модели обусловлена тем, что за счет равномерного заряда второй (основной) батареи конденсаторов и устранения резких бросков зарядного тока, приводящих к перегрузке силового трансформатора, достигается более высокий коэффициент полезного действия устройства. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.