Цифровой измеритель магнитной индукции

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Coas Сюеетсккк

Сецналкстическкк

Реснублкк о 748305 (61) Дополнительное к авт. свид-ву 9 347704

f (22) Заявлено 110578 (21) 2616139/18-21 (51)М Нла с присоединением заявки Но (23) Приоритет

G 01 Я 33/06

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 150780. Бюллетень М 26

Дата опубликования описания 150780 (53) УДН 621 317..44(088.8) (72) Авторы изобретения

А.А. Певко, М.М. Таран, О.Т. Чигирин и Ю.Т. Чигирин (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано для прецизионного измерения в широком диапазоне индукции постоянных магнитных полей.

Известен измеритель по авт.св.

Р 347704, состоящий из датчика Холла, источника переменного тока для его питания, дополнительной катушки, в поле которой находится датчик Холла, источника постоянного тока для питания обмотки дополнительной катушки, преобразователя "напряжение-код", реверсивного счетчика, делительного устройства, устройства управления и цифрового отсчетного устройства,в котором преобразователь "напряжеииекод" включен между датчиком Холла, реверсивным счетчиком и делительным устройством, второй вход которого подсоединен к выходу реверсивного счетчика, а выход — к цифровому отсчетному устройству, устройство управления соединено с преобразователем "напряжение-код", делительным устройством, реверсивным счетчиком, источником постоянного тока и цифровым отсчетным устройством 1) .

Цикл измерения в данном устройстве состоит из двух тактов.

Недостатком данного устройства является зависимость результатов измерения от направления измеряемого магнитного поля и недостоверность результатов измерения при несовпадающих по направлению измеряемом и дополнительном магнитных полях и при превышении индукции дополнительного магнитного поля индукции иэмеряемо10 ro магнитного поля..

Целью данного изобретения является повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что s цифровой измеритель магнитной

15 индукции, дополнительно вводятся фазовый элемент, триггер полярности, управляемый делитель, анализатор числа, элемент ИЛИ, пять элементов.

И, три триггера, два триггера со

20 счетным входом, выход первого триггера со счетным входом соединен с управляющим входом реверсивного счетчика, счетный вход через первый элемент И вЂ” с блоком управления, 25 единичный вход через элемент ИЛИ и второй элемент И - с первым выходом фазового элемента и единичным входом триггера .полярности, нулевой вход через третий элемент И - с первым

30 выходом фазового элемента и нулевым

74830 входом триггера полярности, первый вход анализатора числа подключен к управляющему входу реверсивного счетчика, второй .вход - к блоку yiiравления, а выход - к первому входу аятого элемента И и к единичному входу первого триггера, второй вход коS торого соединен с блоком управления, а выход через четвертый элемент Ис единичным входом второго триггера со счетным входом, первый выход вто" рого триггера со счетным входом подсоединен ко вторым входам первого, второго, третьего и пятого элементов

И, а второй выход - ко второму входу элемента ИЛИ, выход четвертого элемента И соединен с единичньм входом второго триггера, выход которого пбдключен к:единичному входу третьего триггера, выход которого соединен со счетным входом второго триггера со счетным входом, причем блок управле- 29 иия соединен с третьими входами второго, третьего и четвертого элемен,тов И, нулевыми входами второго и третьего триггеров, нулевой вход триггера полярности подключен к третьему входу четвертого элемента

И, выход триггера полярности подключен ко входу управляемого делителя, вторым входом подключенного к выходу датчика Холла и первому входу фазового элемента, второй вход которого связан со входом датчика, Холла, выход управляемого делителя — со входом преобразователя "напряжениекод", а выход пятого элемента И вЂ” со входом цифрового отсчетного устроЯства.

На фиг. 1 представлена структурная схема цифрового измерителя магнитной индукции; на фиг. 2 представлены временные диаграммы работы из- 4() мерителя.

Цифровой измеритель магнитной индукции состоит из датчика Холла (ДХ)

1, источника 2 переменного тока, источника 3 постоянного тока, дополнительной катушки 4, управляемого делителя 5, фазового элемента б, триг. гера 7 полярности, преобразователя

8 "напряжение-код", реверсивного счетчика 9, делительного устройства О

10р цифрового отсчетного устройства

11, устройства 12 управления, анализатора 12 числа, двух триггеров 14, 15 со счетным входом, трех триггеров

17, 18, пяти элементов И 19, 20,, 1, 22, 23 и элемента ИЛИ 24.

"Работа устройства происходит следующим образом.

Фаэовый элемент б в зависимости от направления магнитного поля, действующего на датчик Холла 1, устанав-. щ ливает триггер 7 полярности в определенное состояние; Например, при по. лбжйтельном направлении магнитного поля управляющий сигнал с фазового элемента 6 поступает на едийичный вход триггера 7. Триггер 7 полярности выдает на управляемый делитель 5 сигнал, который устанавливает его в состояние, соответствующее положительному направлению магнитного поля.

При отрицательном направлении магнитного поля управляющий сигнал с фазового элемента б поступает на нулевой вход триггера 7 полярности. Триггер

7 полярности устанавливает управляемый делитель 5 в состояние, соответствующее отрицательному направлению магнитного поля;

Если при отрицательном направлении магнитного поля чувствительность

ДХ больше, чем при положительном направлении, то коэффициент передачи управляемого делителя при отрицательном направлении магнитного поля будет меньше единицы при условии, что при положительном направлении он принят за единицу. При обратном соотношении коэффициент передачи при отрицательном направлении магнитного поля будет больше единицы.

Цикл измерения предлагаемого устройства состоит:

1. Из двух тактов при условии: а) В„зщ В „, Вам Вцр„совпадают по направлению; б) ВиъмъВаоп! Виэм иВ Il не совпадают по направлению;

Виэм nQn > Визм и Вдоп совпадают йо направлению.

2. Из четырех тактов при условии, Виъм вао„, вам и Эдом не совпадают по направлению.

Работа в два такта происходит следующим образом. В первом такте на ДХ1 одновременно воздействуют два постоянных магнитных поля: измеряемое 8и и дополнительное 5qon., создаваемое дополнительной катушкой

4, в поле которой находится

ДХ1. По обмотке дополнительной катушки 4 протекает ток от источника 3 постоянного тока. Выходной сигнал ДХ1 через управляемый делитель 5, пропорциональный алгебраической сумме величин (Ви .+5y». ), поступает на преобразователь 8 "напряжение-код", откуда в виде пооледовательности импульсов поступает на реверснвный счетчик 9, который в первом такте работает или на сло жение или на вычитание. Режим работы реверсивного счетчика в первом такте определяется состоянием фазового элемента 6. При совпадающих по направлению магнитных полях В„ и

В „ (например, при положительном нй равлении дополнительного магнитного поля S p,) сигнал начальной установки Ну, поступающий на вход 25 элементов И 20, 21, пройдет через элемент И 20 и элемент ИЛИ 24 на нулевой вход триггера 14 реверса (фиг. 2а) ° В этом случае триггер

14 реверса выдает такой управляющий

748305 сигнал на реверсивный счетчик 9,при котором он будет работать на сложение. Реверсивный счетчик 9 зафиксирует код N, пропорциональный сумме магнитных индукций измеряемого и дополнительного полейг 3 ц (В +В )эк Т

Во втором такте на ДХ1 действует только измеряемое магнитное поле

Ви „, так как устройство 12 управления выключает источник 3 постоянного тока. Выходной сигнал ДХ1 через управляемый делитель 5, пропорциональный измеряемой магнитной индукции

Вк м, поступает на преобразователь 8 .

"напряжение-код", откуда в виде последовательности импульсов поступает на реверсивный счетчик 9. Во втором такте реверсивный счетчик 9 работает на вычитание. Изменение направления счета происходит по сигна- 20 лу, поступающему с выхода блока управления 12 через элемент И 19 на счетный вход триггера 14 реверса. В результате после второго такта реверсивный счетчик 9 зафиксирует число Я импульсов N, пропорциональное индукции дополнительного магнитного поля

N =-(s Фь 15.к1 -ь б к1 ф. иэм ЦОЕМ / иъм

Ь . Ъ.K 1

ILL и 1

При-несовпадающих по направлению магнитных полях Ьцзм.и В9оп. (при положительном направлении дополнительновЂ.ro магнитного поля) сигнал НУ, по- 35 ступающий на вход элементов И 20, 21, пройдет через элемент И 21 на единичный вкод триггера 14 реверса.

- :В этом случае триггер 14 реверса в первый такт измерения выдает .на реверсивный счетчик 9 такой управляющий сигнал, при котором реверсивный счетчик 9 работает на вычитание. Реверсивный счетчик 9 зафиксирует отрицательное число N, пропорциональ- 4 ное разности магнитных индукций измеряемого и дополнительного полей . н,=-(ь„, -в

Во втором такте реверсивный счет- щ чик 9 будет работать на,сложение. В результате после второго такта реверсивный счетчик 9 зафиксирует число импульсов М, пропорционаЛьное дополнительному магнитному полю (Визм Вао ) з к Виэм э " 1го=

=Вц ° е к 1 дои

После двух тактов измерения на входы делительного устройства 10 поступают числа и с выходного регистра преобразователя 8 "напряжение- 65 код" и N - с реверсивного счетчика

9. После поступления управляющего сигнала с устройства 12 управления . целительное устройство 10 совершает операцию деления числа N> на число

Й . Результат деления, равный

3 Bl ИЭМ НЯМ к .Т Ввод не будет зависеть от удельной чувствительности датчика Холла к индукции, его тока питания, коэффициента передачи схемы и взаимного направления измеряемого и дополнительного магнитных полей. Если значение индукции дополнительного магнитного поля Ь9О„, принять за единицу измеряемой величины, то результат деления будет пропорционален измеряемой магнитной индукции.

При 6 „,? Ь„ м и несовпадающих по направлению В„ „ и 8 „„ работа происходит в четыре такта. Временные. диаграммы работы устройства приведены на фиг. 26. Работа в первые два такта ничем не отличается от описанной. выше работы. В конце ахоро1о такта производится сравнение уровней измеряемого и дополнительного магнитных полей. Если Sy) > Sgg H они не совпадают по направлению, то во второй такт измерения число N в pesepсивном счетчике 9 при подсчете суммарных импульсов первого и второго тактов не происходит, через "0", а управляющий сигнал появляется на отрицательном выходе фазового элемента

6. В этом случае триггер 16 разрешает прохождение сйгнала через элемент И 22 на единичные входы триггеров 15 и 17. Управляющий сигнал с выхода триггера 15 запрещает прохождение сигналов через элеменТы И 20,21, 19 и 23, а управляющий сигнал с выхода триггера 15 проходит через элемент ИЛИ 24 на нулевой вход триггера

14 реверса.

При работе в два такта триггер 15 находится в исходном состоянии, по-

Скольку через элемент И 22 не поступает управляющий сигнал на его еди ничный вход, и разрешает прохождение управляющих сигналов через элементы

И 20, 19, 21, 23.

Триггер 14 реверса выдает такой управляющий сигнал, при котором реверсивиый счетчик работает на сложение. В третьем такте на ДХ1 одновреМенно воздействуют два постоянных магнитных поля: измЕряемое и дополнительное. Реверсивный счетчик 9 зафиксирует число М<, пропорциональное раэности магнитных индукций измеряемого и дополнительного полей

В четвертом такте йа ДХ1 действует только измеряемое магнитное поле

748305

Вил, так как устройство 12 управления отключает источник 3 постоянного тока. Так как направление счета в реверсивном счетчике 9 в четвертом такте не изменяется,то есть он работавт иа сложение, то в четвертом такте реверсивный счетчик 9 зафиксирует код

Ng, пропорциональный дополнительному магнитному полю.

10 ,9 -5 8 1

В конце четвертого такта срабатывает .триггер 18, который устанавливает триггер 15 в нулевое состояние.

При этом на входы элементов И 20, 21, 19, 23 выдается сигнал, разреша.ющий прохождение через эти схемы управляющих сигналов.

Результат деления N íà N>, полученный в делительном устройстве 10, считывается цифровым отсчетным устройством 11 в конце четвертого такта измерения.

ФОрмула изобретения

Цифровой измеритель магнитной индукции по авт.св. 9 347704, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения тбчности, в него дополни- 35 тельно вводятся фазовый элемент, триггер полярности, управляемый делитель, анализатор числа, элемент ИЛИ, пять элементов И, три триггера и два триггера со счетным входом, выход,щ первого триггера со счетным входом соединен с управляющим входом реверсивного счетчика, счетный вход через первый элемент И вЂ” с блоком управления, единичный вход через элемент

ИЛИ и второй элемент И вЂ” с первым выходом фазового элемента и с единичным входом триггера полярности, нулевой вход через третий элемент

И - с первым выходом фазового элемента и нулевым входом триггера полярности, первый вход анализатора числа подключен к управляющему входу реверсивного счетчика, второй вход— к блоку управления, а выход - к первому входу пятого элемента И и к единичному входу первого триггера, второй вход которого соединен с блоком управления, а выход — через четвертый элемент И вЂ” с единичным входом второго триггера со счетным входом, первый выход второго триггера со счетным входом подсоединен ко вторым входам первого, второго, третьего и пятого элементов И, а второй выход - ко второму входу элемента ИЛИ, выход четвертого элемента И соединен с единичным входом второго триггера, выход которого подключен к единичному входу третьего триггера, выход которого соединен со счетным входом второго триггера со счетным входом, причем блок управления соединен с третьими входами второго, третьего и четвертого элементов Й, нулевыми входами второго и третьего триггеров, нулевой вход триггера полярности подключен к третьему входу четвертого элемента

И, выход триггера полярности подключен ко входу управляемого делителя, вторым входом подключенного к выходу датчика Холла и первому входу фазового элемента, второй вход которого связан со входом датчика Холла, выход управляемого делителя — со входом преобразователя "напряжение-код", а выход пятого элемента И вЂ” .co входом цифрового отсчетного устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 347704, G 01 R 33/06, 1971.

748305

Фиг.1

1

1

t

t. 0845

dry цнии пи

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

tidx dZd и@р

Йх.ц

Ьл.к7 й-i,7 и „, Vd»x. ia л ри.+ я»

tax 0 |

vdsif

Эху

Ий zy й„.d йу. tÏ

Vdx g $x g

3 акаэ 4 230/32 Тираж 10 19 Подпн оное