SU1691799A1 - Устройство дл контрол деталей из магнитом гкого материала по величине коэрцитивной силы - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к магнитным измерени м , в частности к устройствам дл  определени  магнитных характеристик образцов материалов в разомкнутой магнитной цепи. Целью изобретени   вл етс  повышение точности. В первом режиме при встречном включении датчиков 2,3 Холла осуществл етс  компенсаци  разбаланса. Завершение процесса компенсации контролируетс  пороговым блоком 7. Во втором режиме включаетс  блок 12 компенсации внешнего пол . В третьем режиме компенсируетс  нэма ниченность детали, при этом блок 14 учитывает вли ние размагничивающего фактора. Синхронизаци  осуществл етс  блоком 16 управлени  Устройство содержит также соленоид 1, датчик 19 положени  детали, блок 11 установки начального уровн , коммутатор 6, переключатели 8-10. 4 ил

Description

ел

С

Изобретение относитс  к магнитным измерени м, в частности к устройствам дл  определени  магнитных характеристик образцов материалов в разомкнутой магнитной цепи.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности контрол .

На фиг. 1 показана функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - конструкци  соленоида; на фиг. 3 - схема блока управлени ; на фиг. 4 - диаграмма его работы.

Устройство содержит соленоид 1, в котором расположены первый 2 и второй 3 датчики Холла. Выходы первого датчика Холла 2 подключены к входам первого операционного усилител  4 непосредственно,а выходы второго датчика Холла 3 - к входам второго операционного усилител  5 через блок 6 коммутации. Выходы усилителей 4, 5

подключены к входам порогового блока 7 и входам первого 8, второго 9 и третьего 10 переключателей. Выход переключател  8 подключен к входу блока 11 установки начального уровн , выход которого соединен с управл ющим входом усилител  5 Выход второго переключател  9 подключен к входу блока 12 компенсации внешнего пол , у которого выход соединен с второй обмоткой соленоида 1. Выход третьего переключател  10 соединен с входом блока 13 компенсации намагниченности, выход которого подключен к входу блока 14 компенсации размагничивающего фактора и к третьей обмотке соленоида 1. Перва  обмотка соленоида 1 соединена с первым выходом блока 15 питани , второй выход которого подключен к датчикам Холла 2,3, а управл ющий вход - к первому выходу блока 16 управлени  ВтоО

о

ю ю

рой выход блока 16 подключен к управл ющему входу переключател  8 и первому входу элемента ИЛИ 17. Третий выход блока 16 подключен к управл ющему входу переключател  9, управл ющему входу блока 6 и второму входу элемента ИЛИ 17. Четвертый выход блока 16 подключен к управл ющему входу переключател  10. П тый выход блока 16 подключен к управл ющему входу индикатора 18, информационный вход которого подключен к выходу блока 14. Первый вход блока 16 управлени  подключен к выходу датчика 19 положени  контролируемой детали 20, а второй вход - к выходу элемента И 21, у которого первый вход подключен к выходу блока 7, а второй вход - к выходу блока 22 контрол  компенсации, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 17.

Датчики Холла 2,3 размещены внутри соленоида 1 параллельно друг другу в общей теплопровод щей обойме 23 в зоне однородного пол  перпендикул рно оси соленоида 1 с возможностью поступательного перемещени  второго датчика Холла 3 относительно первого датчика Холла 2. Соленоид 1 выполнен с обмотками 24, 25, 26.

Блок 16 управлени  содержит генератор 27 циклов измерени , выход которого подключен к входу установки в единицу триггера 28. Пр мой выход триггера 28 подключен к первому входу двухвходового элемента И 29, второй вход которого подключен к выходу Нуль дешифратора 30. Входы дешифратора 30 подключены к выходам двоичного счетчика 31, у которого вход установки в нулевое состо ние соединен с инверсным выходом триггера 28, а счетный вход соединен с выходом элемента И (Запрет ) 32. Пр мой вход элемента 32 подключен к выходу генератора 33 тактовых импульсов, а инверсный вход элемента 32 подключен к первым входам элементов И 34, 35 и  вл етс  вторым входом блока 16 управлени . Второй вход элемента И 34 соединен с выходом трехвходового элемента ИЛИ 36,  вл ющегос  вторым выходом блока 16. Второй вход элемента И 35 соединен с выходом трехвходового элемента ИЛИ 37,  вл ющимс  третьим, выходом блока 16. Первый вход элемента ИЛИ 36 подключен к выходу элемента И 29, второй вход элемента ИЛИ 36 подключен к выходу Один дешифратора 30, а третий вход элемента ИЛИ 36 подключен к выходу Два дешифратора 30. Первый вход элемента ИЛИ 37 подключен к выходу Четыре дешифратора 30, второй вход элемента ИЛИ 37 подключен к выходу П ть дешифратора 30, а третий вход элемента ИЛИ 37 подключен к выходу Шесть дешифратора 30. Выходы элементов И 34, 35  вл ютс  п тым выходом блока 16, при этом выход элемента И 34 управл ет индикатором Дефект I, а выход элемента И 35 управл ет индикатором Дефект II.

Четвертым выходом блока 16  вл етс  выход Дев ть дешифратора 30, а первым выходом блока 16  вл етс  выход восемь дешифратора 30. Первым входом блока 16  вл етс  привод переключающего контакта

0 38, св занный с датчиком 19 положени  детали 20. При наличии детали 20 в соленоиде 1 контакт 38 замкнут с контактом 39, соединенным с выходом Дес ть дешифратора 30, а при отсутствии детали 20 в соленоиде

5 1 контакт 38 замкнут с контактом 40, соединенным с выходом Восемь дешифратора 30. Переключающий контакт 38 подключен к входу установки в Нуль триггера 28. Устройство работает следующим обра0 зом.

Длительность цикла измерени  задаетс  периодом выходных импульсов генератора 27. В исходном состо нии до по влени  выходного импульса генератора 27 триггера

5 28 установлен в состо ние Нуль. При этом счетчик 31 сигналом единица с инверсного выхода триггера 28 установлен в состо ние нуль, на выходе Нуль дешифратора 30 имеетс  сигнал единица, на остальных

0 выходах дешифратора 30 и на всех выходах блока 16 - сигналы нуль.

При по влении выходного импульса генератора 27 длительностью пор дка 1 мкс триггер 28 переводитс  в состо ние едини5 ца, в результате чего на выходе элемента И 29 и, таким образом, на выходе элемента ИЛИ 36,  вл ющегос  вторым выходом блока 16, по вл етс  сигнал единица. Кроме того, с этого момента подаетс  сигнал

0 нуль на вход установки в нулевое состо ние счетчика 31, который начинает производить подсчет выходных импульсов генератора 33 тактовых импульсов, поступающих на счетный вход счетчика 31 через

5 элемент 32, у которого на инверсный вход в этом случае подан сигнал нуль. Период импульсов генератора 33 выбираетс  из расчета обеспечени  необходимой длительности выходных сигналов блока 16, у кото0 рого выходные сигналы ранвы или кратны по длительности периоду импульсов генератора 33. В рассматриваемом примере сигналы на втором и третьем выходах блока 16 равны по длительности трем периодам им5 пульсов генератора 33, а сигналы на первом и четвертом выходах блока 16 равны по длительности одному периоду импульсов генератора 33.

Таким образом, в течение длительности первых трех периодов импульсов генератоpa 33, т.е. в течение времени, когда сигналы единица будут последовательно по вл тьс  на выходах Нуль, Один, Два дешифратора 30, на втором выходе блока 16 выдаетс  сигнал единица, а все остальное врем  - сигнал нуль. В течение длительности периодов п того, шестого и седьмого импульсов генератора 33, т.е при последовательном по влении сигналов единица на выходах Четыре, П ть, Шесть дешифратора 30, выдаетс  сигнал единица на третьем выходе блока 16 (на выходе элемента ИЛИ 37). В течение длительности периода дев того импульса генератора33(при наличии сигнала единица на выходе Во семь дешифратора 30) выдаетс  сигнал единица на первом выходе блока 16. В течение длительности периода дес того импульса генератора 33 (при наличии сигнала единица на выходе Дев ть дешифратора 30) выдаетс  сигнал единица на четвертом выходе блока 16.

В момент по влени  заднего фронта дес того импульса генератора 33 по вл етс  сигнал единица на выходе Дес ть дешифратора 30, который устанавливает в состо ние нуль триггер 28. В результате этого подаетс  сигнал единица на вход установки в нулевое состо ние счетчика 31, и схема блока 16 устанавливаетс  в исходное состо ние, в котором удерживаетс  до прихода очередного импульса генератора 27.

В случае отсутстви  измер емой детали 20 в соленоиде 1 переключающий контакт 38, который управл етс  датчиком 19,  вл етс  замкнутым с контактом 40, а не с контактом 39, в результате чего в момент по влени  сигнала единица на выходе Восемь дешифратора 30 схема блока 16 устанавливаетс  в исходное состо ние и описанные выше сигналы единица на первом и четвертом выходах блока 16 не выдаютс .

В случае неосуществлени  компенсации разбаланса усилителей или внешнего магнитного пол , т.е. при поступлении сигнала единица на второй вход блока 16, прекращаетс  прохождение импульсов генератора 33 через элемент 32 на счетный вход счетчика 31, В этом случае счетчик 31 и, таким образом, дешифратор 30 останавливаютс  и наход тс  в таком состо нии, которое соответствует накопленному счетчиком 30 количеству импульсов генератора 33, при котором вы вилось неосуществление компенсации. При этом, если неосуществление компенсации вы вилось при наличии сигнала единица на втором выходе блока 16, по вл етс  сигнал единица на

выходе элемента И 34, а, если неосуществление компенсации вы вилось при наличии сигнала единица на третьем выходе блока 16, то по вл етс  сигнал единица на выходе элемента И 35 По вление сигнала единица на выходе элемента И 34 или выходе элемента И 35 приводит к высвечиванию на блоке 18 индикации соответственно сигнала Дефект I или сигнала Дефект II.

0 Рассмотрим работу остальных блоков устройства.

При включении устройства, когда в соленоиде 1 отсутствует деталь 20, блок 16 устанавливаетс  в первый режим - компен5 сации разбаланса операционных усилителей 4, 5. В этом режие блок 6 установлен в состо ние, обеспечивающее последовательное встречное включение датчиков Холла 2,3, при котором последние не реагируют

0 на внешнее однородное магнитное поле. При этом сигналы на входах усилителей 4. 5 отсутствуют и по вление сигналов на выходах усилителей 4, 5 свидетельствует о наличии резбаланса. В указанном первом

5 режиме блок 16 выдает на втором выходе сигнал логической единицы длительностью пор дка 200-300 мс, открывающий переключатель 8. При разбалансе усилителей 4,5 сигналы с выходов усилителей 4, 5 с необхо0 димой пол рностью поступают на вход блока 11, автоматически вырабатывающего сигнал смещени  усилител  5, необходимый дл  компенсации разбаланса, и поддерживающего его на заданном уровне в течение

5 всего цикла измерени .

Контроль за выполнением компенсации осуществл ет блок 7, на входы которого поступают сигналы с выходов усилителей 4, 5. На выходе блока 7 будет сигнал логической

0 единицы при наличии на его входах напр жений любой пол рности, превышающих порог срабатывани . Выходной сигнал блока 7 подаетс  на первый вход элемента И 21, на второй вход которого подаетс  сигнал с

5 выхода блока 22, вырабатывающего сигнал логической единицы длительностью пор дка 10 мс по истечении интервала времени, равного 90% от длительности управл ющего импульса (логической единицы), который

0 выдает блок 16 на втором и третьем выходах . Если компенсаци  за указанное врем  почему-либо не осуществл етс , то на выходе элемента И 21 по вл етс  сигнал единица , поступающий на второй вход блока 16.

5 При этом блок 16 выдает сигнал на индикатор 18, который сигнализирует о том,что компенсаци  не осуществл лась (высвечивает сигнал Дефект I).

После выработки сигнала единица на втором выходе блока 16 и осуществлении

компенсации разбаланса блок 16 переходит во второй режим, при котором сигнал логической единицы такой же длительности, как и в первом режиме, вырабатываетс  на третьем выходе блока 16. При этом устройство переходит в режим компенсации внешнего пол , в котором сигнал с третьего выхода блока 16 открывает переключатель 9 и переключает коммутатор 6 в положение, соответствующее последовательному включению первого 2 и второго 3 датчиков Холла. Сигнал, снимаемый с датчиков Холла 2, 3, который определ етс  величиной и направлением внешнего однородного магнитного пол , через усилители 4, 5 поступает на блок 12, который обеспечивает в первой обмотке 24 соленоида 1 ток трубемой пол рности, компенсирующий внешнее поле. Контроль компенсации осуществл етс  так же, как и в первом режиме. При отсутствии компенсации на блоке 18 высвечиваетс  сигнал Дефект II.

Если деталь 20 в соленоиде 1 отсутствует , то первый и второй режимы повтор ютс , череду сь.

При помещении в соленоид 1 детали 20 датчик 19 положени  выдает сигнал, поступающий на первый вход блока 16, который при условии осуществлени  компенсации разбаланса усилителей и компенсации внешнего пол , выдает на первом выходе сигнал, по которому с блока 15 питани  выдаетс  импульс намагничивани  в первую обмотку 24 соленоида 1. Так как сигнал единица на втором выходе блока 16 отсутствует и блок 6 находитс  в положении, обеспечивающем последовательное встречное включение датчиков Холла 2, 3, то по окончании действи  намагничивающего импульса неоднородное магнитное поле, создаваемое остаточной намагниченностью детали 20, наводит в датчиках Холла 2, 3 ЭДС, пропорциональную остаточной намагниченности детали 20,

После окончани  действи  намагничивающего импульса блок 16 на своем четвертом выходе выдает сигнал, который открывает третий переключатель 10, в результате чего сигналы с выходов усилителей 4, 5, пропорциональные ЭДС датчиков Холла , поступают в блок 13. Блок 13 по сигналу блока 16 обеспечивает в третьей обмотке 26 соленоида 1 ток, необходимый дл  создани  магнитного пол , размагничивающего деталь 20. Кроме того, сигнал с выхода блока 13 поступает в блок 14. Блок 14 осуществл ет масштабное преобразование величины тока в зависимости от величины размагничивающего фактора (внутреннего пол , размагничивающего деталь 20) и его выходной сигнал поступает на индикатор 18, програ- дуированный в единицах величины коэрцитивной силы, по которому производитс  отсчет.

При удалении детали 20 из соленоида 1 весь цикл повтор етс  и через 400-600 мс устройство готово к измерению коэрцитивной силы следующей детали.

Экспериментальное исследование показало , что по сравнению с известным устройством аналогичного назначени  предлагаемое устройство обеспечивает

более высокую точность измерени  и возможность существенного расширени  диапазона размеров контролируемых деталей. Например, при контроле деталей с соотношением длины и сечени  от 0,3 до 20, погрешность измерени  не превышает 1%, в то врем  как погрешность известного устройства составл ет 10%. Это достигаетс  за счет компенсации размагничивающего фактора , вли ни  помехонесущих полей, обеспечени  контрол  только при условии компенсации. Подвижность второго датчика Холла позвол ет выбрать оптимальное его расположение относительно контролируемой детали,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  контрол  деталей из магнитом гкого материала по величине коэрцитивной силы, содержащее блок питани , первый выход которого подключен к

   входу питани  первого датчика Холла, выходы которого подключены к входам первого усилител , выход которого подключен к первому входу порогового блока, блок компенсации намагниченности, блок установки

   начального уровн , блок управлени , блок коммутации и соленоид, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности контрол , оно снабжено датчиком положени  детали, индикатором, блоками компенсации размагничивающего фактора и внешнего пол , трем  переключател ми, элементами И и ИЛИ, блоком контрол  компенсации , вторым усилителем и вторым датчиком Холла, размещенным параллельно

   первому датчику Холла и перпендикул рно осы соленоида с возможностью поступательного перемещени  относительно первого датчика Холла, при этом первый выход источника питани  подключен к входу питани  второго датчика Холла, выходы которого соединены с входами блока коммутации, выходы которого соединены с входами второго усилител , выход которого соединен с вторым входом порогового блока и первыми входами переключателей, выходы которых

   соединены соответственно с входами блока установки начального уровн , блока компенсации внешнего пол  и блока компенсации намагниченности, второй выход источника питани  соединен с выводами первой обмотки соленоида, выводы второй и третьей обмоток которого соединены соответственно с выходами блока компенсации внешнего пол  и блока компенсации намагниченности, выход которого соединен с входом блока компенсации размагничивающего фактора, выход которого соединен с информационным входом индикатора, выходы датчика положени  и элемента И соединены соответственно с первым и вторым входами блока управлени , первый , второй, третий, четвертый и п тый

   выходы которого соединены соответственно с управл ющим входом блока питани , управл ющим входом первого переключател  и первым входом элемента ИЛИ, управл ющим входом второго переключател  и вторым входом элемента ИЛИ, управл ющим входом третьего переключател , а также управл ющим входом индикатора, причем вторые входы переключателей соединены с выходом первого усилител , входы элемента И соединены с соответствующими выходами порогового блока и блока контрол  компенсации, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а

   выход блока установки начального уровн  соединен с управл ющим входом второго усилител .

   Фиг.

   JJ

   V/

   31

   2-й Вход

   «8ь/х..И2П

   8

   Т

   37

   29

   36

   2-й выход

   №8,17)

   30

   1-й Вь/м

   frfS)

   од

   I

   4-й выт

   I

   (КЮ)

   f/fla

   38

   IK т

   3-й вылод

   (/f9,6 и 17)

   Десрех/п Ж

   34

   Дефек/ 1

   (/(18)

   Фиг.З