Цифровой измеритель магнитной индукции

 

Изобретение относится к магнитным измерениям, в частности к высокоточным измерителям постоянной магнитной индукции. Цель изобретения повышение точности измерений. В цифровой измеритель магнитной индукции, основанный на использовании эсЪфекта Холла и двухтактной работе для исключения аддитивной погрешности датчика Холла и содержащий датчик 1 Холла , переключатель 2, источник 3 питания , синхронный детектор 4, пгеоО- разователь 5 напряжение - число им- , счетчик 6, двоично-десятичный дешифратор 7, цифровое отсчетное устройство 8, триггеры 12 и 13, схемы И 10 и 11, дешифратор 14, индикатор 15 знака, введены блок 9 управления , переменный резистор 16, выключатель 17, схема ИЛИ 18 триггер 19. Повышение точности измерения достигается за счет уменыаегия зоны нечувствительное ги, обуспоьленной напряжением неэкчипотенциальности Холла, периодической калибровкой прибора в процесса эксплуатации в режиме Коятргль. Калибровка осуществляется изменением величины сопротивления переменного резистора , включенного между токовым и потенциальным электродами датчика Холла . 3 ил. С

COeS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А3 (19) (11) Р1)5 С "1 Л. 33/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯИ

ПРИ ГКНТ СССР (2 i ) 4362393/21 (22) 14. 01. ЯВ (46) 15. 12. 91. Нлп. Р 46 (72) И.П. Смирнов, А.Н. Фойда, 0 .Т.Чигирин и R.Ò.×èãèðèí (53) 671.317.44(038,3) (56) Авторское свидетельство СССР

11 - 523371, кл. С 01 R 33/06, 1976. (54) ЦИФРОВОЙ ИЗИЕРИТ1 .ЛЬ ИАГНИТНОЙ

ИНДУКЦИИ (57) Изобретение относится к маг. нитным измерениям, в частности к высокоточным измерителям постоянной магнитной индукции. Цель изобретения повышение точности измерений, В цифровой измеритель магнитной индукции, оскрванный.на использовании эйфекта

Холла и двухтактной работе для ис— ключения аддитивной погрешности датчика Холла.и содержащий датчик 1 Холла, переключатель 2, источник 3 пита% ния, синхронный детектор 4, преоб-, разователь 5 напряжени=: — число HMпульсов, счетчик 6, дваично-десятичный дешифратор 7, цифровое отсчетное устройство 3, триггеры 12 и 13, схемы И i .3 и 11, peliIH(upBTop 14, индикатор 15 знака, введены блок 9 управления, переменный резистор 16, выклю .атель 17, схема ИЛИ 1 3,, триггер 19. Повышение то",насти измерения достигается за счет уменьшения зоны нечувствительности обуслаьлен ной напряжением неэквипотенциальности датчика Холла, периодической ка«.. либровкой прибора в процессз эксплуатации в резче Кантрсль . Калибровка осуществляется изменением величины сопротивления переменного резистора, включенного .<е у токовым и потенциальным электродами датчи -.а Хол- С „ ла.. 3 ил, 1698857

Изобретение относится к иагнит:ным измерениям и может быть использо,. вано для прецизионного изиерения в широком диапазоне индукции постоянных магнитных полей.

Целью изобретения является повышение точности измерения магнитной индукции за счет уменьшения зоны нечувствительности устройства.

1О

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого цифрового измерителя магнитной индукции; на фиг. 2 — вре менные диаграммы работы блока управ ления, на фиг. 3 — временные диаграгл- 15 лы переменного выходного сигнала (За) датчика Холла после переключения (Зб, Зв, Зг, Зд), и после его преобразона-!

1лия в постоянный синхронныи детектором (Çe, Зж, Зз, Зк).

Цифровой измеритель магнитной индукции состоит из датчика 1 Холла, переключателя 2, источника 3 питания, синхронного детектора 4, преобразона- . теля 5 напряжение — число иипульсов, 25 счетчика 6, дноично-десятичного деши( фратора 7, цифрового отсчетного устройства 3, блока 9 управления, элементов И 13 и И 11, триггеров 12 и 13, Дешифратора 14, индикатора 15 знака, Йеременного резистора 16, ныключатеЛя 17, элемента ИЛИ 13 и триггера 19.

Токовые электроды датчика 1 Холла соединены с нходаии переключателя 2.

Потенциальные электроды датчика 1 Хол3S ла соединены также с входами переключателя 2, выход которого соединен с сигнальньнл нходои синхронного детектора 4. Управляющий вход синхронного детектора соединен с упранляюшии выходом 29 источника 3 питания, сигнальные выходы источника 3 питания соотВетственно соединены с входами переключателя 2. Управляющий вход переключателя 2 соединен с первым выходом

26 блока 9 управления.

Выход синхронного детектора 4 .соединен с первым входом преобразователя 5 напряжение — число иипульсон, второй вход которого соединен с вторым выходом 23 блока управления.

Первый выход преобразователя 5 напряжение — число импульсов соединен с первым входом счетчика 6, а второй выход — с первыми входами элементов

И 10 и И 11.

Первый выход счетчика б соединен с первым входом двоично-десятичного цешифратора 7, второй установочный нулевой вход — с первым выходом дешифратора 14, а третий установочный нулевой вход — с третьим выходом 22 блока 9 управления. Второй вход двоично-десятичного дешифратора 7 соединен с ныходои элемента ИЛИ 13. Выход двоично-десятичного дешифратора 7 соединен с нходо л цифрового отсчетного устройства 3, Четверть!й нь,ход 25 блока 9 управления соединен со вторым входом элемента И 10, пятый выход 27 — с нторьпл входом элемента И 11, шестой выход

24 — с нулевыми входами триггеров 12

13, седьмой выход 23 — с первым входом деп;ифратора 14, а восылой выход

21 — c первым входом элеиента ИЛИ 13.

Вьгход элемента И 11 соединен с еди-. ничным входом триггера 13. Выход эле- мента И 10 соединен с единичным входом триггера 12, выход которого — с вторым входом дешифратора 14. Выход триггера 13 соединен с третьим входом дешифратора 14.

Второй и третий выходы дешифратора 14 соединены соответственно с первым и вторым входами индикатора 15 знака.

Переменный резистор 16 включен между токовым электродом и потенциальным электродом датчика 1 Холла.

Контакты сдвоенного выключателя 17 соединены с обшей точкой (корпусом) прибора. Нор сально-разомкнутый контакт соединен с единичным входом триггера 19, а нормально-замкнутый контакт — с нулевым входом триггера 19, выход которого — с вторым входом элемента ИЛИ 13.

Работа устройства происходит в два такта измерения. В первый такт измерения выходной сигнал U =(1е„+

+U>>) датчика 1 Холла постуйает через переключатель и синхронный детектор 4 на преобразователь 5 напряжение — число импульсов. Результат преобразования в виде импульсов поступает на счетчик 6.

U<=1 Ф2(к+Пяэ) где е, — ЭДС Холла:, U H3 — напряжение неэкнипотенциальности:, K — коэффициент преобразования синхронного детектора;

K — коэффициент преобразования преобразователя напряжение— число импульсов.

1698357

В конце первого такта блок 9 управления коммутирует переключатель 2.

Во второй такт измерения выходной сигнал датчика 1 Холла будет U =(+e

-U g). Это напряжение через синхрон-. нык детектор 4 поступает на преобразователь 5 напряжение — число импульсов, откуда в ниде последовательности импульсов поступает на счетчик 6.

В зависимости от соотношения е и U< производится суммирование результатов кодирования двух тактов или обнуление показаний счетчика 6, При e<>U<> производится суммирование результатов копированкя U = и

=(e„kU < )+ (e„ нэ) =2 a e„ I =2ех °

При (ex)<(U> ) производится сум-. мирование результатов кодирования, а затем показание счетчика 6 обнуляется.

Информация о суммировании результатов кодирования двух тактов нли обнуление показаний счетчика 6 выделяется с помощью элементов И 10 и

И 1 1, триггеров 12 и .13 и дешифратора 14.

В первом такте запоминается полярность. выходного сигнала детектора 4.„ соответствующая направлению магнит- 30 ной индукции, определяемая преобразователем 5 напряжение — число импуль сов. В первом такте срабатывает элемент И 10 и триггер 12.

Во втором такте срабатывает элемент И 11 и триггер 13. После второго такта измерения дешифратор.. 14 выдает знак выходного сигнала датчика 1

Холла на индикатор 15 знака. Когда

1 е 1 > 1Гц (к+В срабатывает элемент

И 10 и триггер 12 в первый такт измерения, поскольку на оба входа элемента И 10 поступают разрешающие потенциалы. Выходной сигнал элемента И

10 переводит триггер 12 в единичное состояние. Во второй такт измерения на оба входа элементы И 11 поступают разрешающие потенциалы. Элемент

И 11 срабатывает и.переводит триггер

13 в единичное состояние. Дешифратор

14 после окончания второго такта измерения выдает разрешающий потенцкал по шине "+" на индикатор 15 знака.

Когда е„ Пд и — В триггеры 12 и 13 не срабатывают, поскольку в первый такт на второй вход элемента И

10, so второй такт — на вход элемента И 10 и на вход элемента И 11 с преобразователя 5 напряжение — число импульсов поступает запрещающий пстенцкал, Дешифратор 14 после окс.нчания второго такта измерения выдает разрешающий потенциал по шине на индикатор t5 знака.

Когда }е ((Бнз(, то независимо от направления индукции полярности выходного сигнала датчика 1 Холла будет

+ . в первом такте и в- - во втором такте измерения, Поэтому в первый такт на оба входа элемента И 10 поступают разрешающие потенциалы, он срабатывает и переводит триггер 12 в единичное состояние. Во втором такте через элемент И 11 не проходит сигнал и триггер 13 остается в первоначальном состоянии. После второго такта "рабатывает дешифратор 14 и выдает сигнал начальной установки на счетчик 6, который устанавливается в нулевое состояние.

Результат измерения считывается цкфрсвым отсчетным устройством 8, а направление индукции — индикатором

15 знака.

Уменьшение зоны нечувствительности прибора, обусловленное напряжением неэквипотенциальности, производится следующим образом.

Выключатель 17 — включен. Прв этом на единичный вход триггера 19 поступает управляющкй сигнал через нормально-замкнутые контакты. Триггер 19 переходит в едигкчное состояние и через элемент ИЛИ 18 включает цифровое отсчетное устройство 8, которое

1 считывает результат измерения первого такта к суммарный результат. Сукмарный результат не будет равен нулю, когда le„-lpI U >). Причем, на знаковом индикаторе высвечивается знак

"+", когда магнитная индукция имеет положительное направление, и знак.

"-" при отрицательном направлении магнитной индукции.

При + В, U =-ех+БнЗ» 1 г=2ек

Изменением сопротивления переменного резистора 17, включенноГо между токовым и потенциальным электродами датчика 1 Холла, добиваются, чтобы показания первого такта И уменьшил,ñü. Регулировку проводят до тех пор, пок; показания первого такта И не станут равными половине суммарного результата 1/2U» что будет и в случае U =0, т.е. йри минимально возможной зоне нечувствительности прибора.

1693357

2б

28,2У

При В ° Б = ек+11»»э U =2e„°

Изменением сопротивления переменного резистора 17 добиваются, чтобы показания первого такта И увеличивались. Регулировку необходимо проводить до тех пор, пока показания первого такта И не станут равными половине суммарного результата 1/2Б чтс будет в случае U<>=0, т.е. при ми имально возможной зоне нечувствит ьности прибора.

Ф, с» р м у л а и з о б р е т ения

1 !

Цифровсй измеритель магнитной инду ции, содержащий последоватегьно со диненные датчик Холла, переключате» ь, синхронный детектор, преобразователь напряжение — число импульсов, сч тчик, двоично-десятичный дешифратор и цифровое отсчетное устройство, два триггера, два элемента И, дешифр тор и индикатор знака, знаковый вь од преобразователя напряжениечи ло импульсов соединен с первыми вх дами первого и второго элементов

И, выход первого элемента И соединен с единичным входом первого триггера, вы од второго элемента И соединен с единичным входом второго триггера, выл од которого соединен с первым входо» » дешифратора, своим вторым входом соединенного с выходом первого триггера, первый выход дегифратора соединен с первым нулевым установочным входом счетчика, второй и третий вы5 ходы дешифратора соединены соответственно с первым и вторым входами индикатора знака, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены блок управления, элемент ИЛИ, третий тр».ггер, выключатель и переменный резистор, включенный между токовым и потенциальным электродами датчика Холла, первый выход блока управления соединен с управляющим входом переключателя, второй выход блока управления соединен с входом запуска преобразователя напряжение — число импульсов, третий выход блока управления соединен с вторым нулевым установочным входом счетчика, четвертый выход — с вторым входом первого элемента И, пятый выход — с вторым входом второго элемента И, шестой выход

25 с нулевыми входами первого и второго триггерсв, седьмой выход - с третьим входом дешифратора, восьмой. выход— с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего триггера, единичный и нулевой входы которого через переключатель соединены с общей шиной, выход элемента ИЛИ соединен с вторым входом двоично-десятичного дешифратора.

1б98857

//« =I„cos ибй

/lx((Ыуу/ (4! /м!

/Ех/ >/Упд(/4/< /Unel

+Я

/7к/>/0аа!

+В

/zg/(/Ул /

-B

/4/

-В

/4/>/Йч(Составитель В.Величкин

Редактор А.Калениченко Техред Л.Олийнык Корректор А.Обручар

Ф

Заказ 4395 Тираж Подписное

ВНИИПИ 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