Указанные недостатки удалось устранить применением магнитодиодов в качестве магниточувствительного элемента матрицы 168]. На рис. 5.11 приведена структурная схема преобразователя па магнитоднодах. Он состоит из магниточувствительного узла 2, блока развертки 3. амплитудного селектора 4, выход которого соединен со входом видеоконтрольиого устройства 5, и адресных шин Л, 4. Магниточувствительный узел собран в виде матрицы из магнитодиодов / и параллельно подключенных к ним накопителей конденсаторов 2 (рис. 5.12).

Принцип действия преобразователя заключается в следующем. Подвергающийся контролю предмет /, создающий неоднородное магнитное поле, устанавливается вблизи магниточувствительного узла. Под действием магнитного поля происходит изменение концентрации носителей заряда в базе магнитодиода, что приводит к появлению па поверхности матрицы электропотенциальиого рельефа, определяемого индукцией магнитного поля. Для получения максимальной чувствительности применяется принцип накопления. В этом случае ток видеосигнала, поступающий от каждого магнитодиода, пропорционален по.пюму магнитному потоку, действующему на магнитодиод за полный период между коммутациями, т. е. за время кадра. Каждый конденсатор, шунтирующий магнитодиод, в момент коммутации заряжается максимально, а между коммутациями начинает разряжаться до напряжения, зависящего от индукции магнитного ноля, действующего на магнитодиод. и, следовательно, от conpoiпвления магнитодиода.

Блок развертки с помощью адресных шин 4 (рнс. 5.12) последовательно через амплитудный селектор подключает магнитодноды к входу видеоконтрольного устройства. В это же время блок Л проводит и синхронную развертку луча на экране видео-контрольного устройства, яркость светового пятна которого регулируется с помощью амплитудного селектора. Полученная на экране картина будет соответствовать магнитному рельефу исследуемого предмета и характеризовать его структуру. Магниточувствительный узел может быть выполнен и в виде матрицы из

Рис. 5.11. Структурная схема преобразователя

Рис. 5.12. Магниточувствительный узел преобразователя

магнитотраизисторов, обеспечивающих еще более высокую ампли- туду сигнала на выходе [69].

Ячейки матриц с магнитодиодами могут быть нескольких вариантов: ячейки с двумя МОП-транзисторами, которые, взаимодействуя, образуют логическую схему, и ячейки с тремя МОП-транзисторами. Применение матричного преобразователя на основе магнитодиодов или магнитотраизисторов дает возможность на два порядка повысить чувствительность преобразователя магнитных полей. Матричные преобразователи магнитных полей могут найти применение в авиации, судостроении, в металлургии для контроля качества труб проката, в нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности, в атомной энергетике и т. д.

5.8. МАГННТОДИОДНЫЕ ЦИФРОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ УГЛА

Существующий в настоящее время дефицит приборов контроля и измерения параметров технологического процесса водораспределения является значительным препятствием при внедрении автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУТП) в 1идромелиоративных системах (Г.МС). Из двух тысяч оросительных систем, объединяющих более 40 тыс. водозаборов средствами комплексной автоматизации и, в частности, измерителями уровней, положений затворов, установок регуляторов и телезадатчиков, ГМС оснащено лишь 257о- При этом анализ функционирования действующих АСУТП показывает недопустимо низкий уровень эксплуатационных показателей многих из них. В первую очередь это относится к системам, комплекс технических средств которых включает цифровые преобразователи угла (ЦПУ) контактного типа, являющиеся основой источников информации. Действительно, трудно ожидать, что контактный принцип считывания информации может обеспечить требуемую надежность работы в условиях высокой температуры, абра-• зивпого воздействия пыли и влажности. Защита от внешних воздействий, резко увеличивающих износ скользящих контактов, влечет за собой усложнение конструкции и повышение стоимости. Наконец, колебательный характер измеряемых параметров снижает долговечность контактных ЦПУ. Исходя из изложенного, более надежными и долговечны ли могут быть цифровые источники информации АСУТП, использующие бесконтактные принципы считывания информации.

В [70] показана важность внедрения ЦПУ, являющихся основным узлом источников информации, предназначенных для работы в ГМС, и проведен анализ различных физических принципов считывания информации, показавший перспективность и преимущества бесконтактного способа с использованием магнитодиодов.

Описываемый в [71] преобразователь построен по блочно-мо-дульному принципу на базе ограниченного числа конструктивных элементов, что позволило разработать унифицированную конструкцию ЦПУ для различных диапазонов изменения измеряемых уровней: 0-1 м; 0-2 м; 0-10 м; 0-20 м. Использование магнитодиодов позволяет разработать модули считывания информации, в которых считываемые сигналы «О» и «1» подаются без предва-74

рительного усиления на входы логических элементов, с выходов которых снимается двоичный или двоично-десятичный рефлексный код в соответствии с ГОСТ 12814-74.

На рис. 5.13,а представлен общий вид цифрового преобразователя угла магнитодиодного типа (ЦПУ-М), состоящего из следующих элементов: входной оси / с жесткоукрепленной на ней шестерней 2, передающих входной угол поворота на кодирующий элемент (КЭ) точного отсчета, ведомых 7, 7 и ведущих 8, 8 шестерен, а также приборов 5, обеспечивающих дискретную с соотношением 2/20 связь между отсчетами, и узлов 6, 6, содержащих магнитодноды, являющиеся считывающими элементами (СЭ) ЦПУ-М. Кодирующий элемент преобразователя представлен на рис. 5.13,6 и состоит из магнитопроводов 3 w 4, каждый из которых имеет выступ 13, между которыми образуется активная часть рабочего зазора с индукцией магнитного потока, создаваемого кольцевым магнитом 5 с осевой намагниченностью. Элементы 3-8 используются для точного отсчета, кодирующего разряд «единиц» десятичного числа в двоично-десятичном рефлексном коде, а элементы 3-8 для грубого отсчета ЦПУ-М, кодирующего разряд десятков десятичного числа в том же коде. Общее числО дискретных значений равно 2000 для трехотсчетного ЦПУ и 200 для двух-отсчетного. Все детали, кроме 8-5, выполнены из немагнитных материалов. Принцип работы преобразователя заключается в следующем. В нулевом положении (сс = 0) все магнитодноды узлов 6, 6 будут находиться вне рабочего зазора 6, следов.ательно, на выходах узлов 6, 6 будут нулевые сигналы. При изменении входного угла до а=18° в рабочем зазоре 6 (где Вз>0) будет находиться лишь один из магнитодиодов 6 точного отсчета, что соответствует коду «1» именно на его входе, а на остальных будет код «О». Через каждые 18° в зазоре б будут магнитодноды различной комби-

Рис. 5.13. Общий вид цифрового преобразователя угла магнитодиодного типа ЦПУ-М (а) и кодирующего элемента (б)