Способ измерения эдс холла

 

(l l }

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. спид-ву— (22) Заявлено 12.06.79 (21) 2790655/18-21 с присоединением заявки— (23) 11риоритет— (51) М.1(л.- G 01 К 33) 06

Тосударствеииый комитет

:cccp по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень ¹ 17 (53) УДК 621.317.44 (088.8) (45) Дата опубликования описания 26.06.8! (72) Авторы

Ч изобретения А. А. Певко, М. М. Таран, О. T. Чигирин и Ю. Т. Чигирин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭДС ХОЛЛА

Изобретение относится к магнитоизмеритсльной технике и может быть применеHо в различных приборах и устройствах измерения магнитных величин для устранения температурной и временной нестабильности

I .dðàìñTðoâ датчиков Холла.

Известны способы измерения ЭДС Холла, основанные на формировании образцового дополнительного магнитного поля, однородного с измеряемым магнитным полем; совместном действии измеряемого и дополнительного магнитных полей на датчик

Холла; действии только измеряемого магнитного поля на датчик Холла; преобразогании датчиком Холла входного воздействия в электрический сигнал; определении электрического сигнала, пропорционального дополнительному магнитному полю, на выходе датчика Холла; определении электрического сигнала на выходе датчика

Холла, пропорционального измеряемому магнитному полю; устранении мультипликатпвной погрешности из результата измерения путем деления сигнала, пропорционального измеряемому магнитному полю, на сигнал, пропорциональный образцовому дополнительному магнитному полю (!).

Устройство, реализующее данный способ, состоит из датчика Холла, источника его питания, дополнительной катушки, в поле которой находится датчик Холла, источника питания дополнительной катушки, дслительного устройства и цифрового отсчетного устройства.

Цикл измерения в данном устройстве состоит пз двух тактов. В первом такте на датчик Холла одновременно воздействуют два постоянных магнитных поля: измеряемое и дополнительное, создаваемое дополнительной катушкой, в поле которой находится датчик Холла. Выходной сигнал датчика Холла, пропорциональньш сумме величин магнитных индукцпй, поступает на преооразоватсль «напряжение — код», откуда в виде последовательности импульсов выдастся на реверсивный счетчик, считающий в прямом направлении.

На втором такте на датчик Холла дейcTB) ÑT только измеряемое магнитное поле.

Выходной сигнал датчика Холла, пропорциональный измеряемой магнитной индукции, поступает па преобразователь «напряжснпе — код», откуда в виде последова1ельности импульсов выдается на реверснвный счетчик, считающий в обратном направлении.

После двух тактов измерения на входы делптельного устройства поступают сигналы с выходного регистра преобразователя

«напряжение — код» и с реверсивного счет828135

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего данный способ.

Способ измерения ЭДС Холла включает следующие операции: формирование образцового допо.лнитсльного магнитного поля, однородного с измеряемым, совместное действие на датчик Холла измеряемого н дополнительного образцового магнитных полей, действие на датчик Холла только измеряемого магнитного поля, преобразование датчиком Холла входного воздействия в электрический сигнал, определение электрического сигнала, пропорционального образцовому дополнительному магнитному полю, на выходе датчика Холла, определение электрического сигнала на выходе датчика Холла, пропорционального измеряемому магнитному полю, устранение мультипликативной погрешности из результата измерения путем деления сигнала, пропорционального измеряемому магнитному полю, на сигнал, пропорциональный образцочика. Результат деления не оудет зависеть от удельной чувствительности датчика Холла к индукции, его тока н коэффициента передачи схемы. Если значение индукции доно.лннтельного магнитного поля принять за единицу измеряемой величины, результат деления будет пропорционален измеряемой магнитной индукции.

Недостатком данного способа является зависимость результатов измерения от направления постоянного магнитного поля относительно датчика Холла и недостоверность результатов измерения при несовпадающих по направлению магнитных полях, а также при превышении уровнем дополнительного магнитного поля уровня измеряемого магнитного поля.

Целью данного изобрстсння является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что при измерении ЭДС Холла, способом основанным на формировании образцового Ioполннтсльного магнитного поля, однородноГО С НЗМСРЯСМЫМ i!BI IIIIITHIIM ПОЛЕМ, СОВместном действии на датчик Холла измеряемого,н образцового дополнительного магнитных полей, действии на датчик Холла только измеряемого магнитного поля, преобразо ванин датчиком Холла входного воздействия в электрический сигнал, делении сигнала, пропорционального,измеряемому магнитному полю, на сигнал, пропорциональHûé образцовому дополнительному магнитному полю, определяют направлоние дополнительного магнитного поля, направление измеряемого магнитного поля относительно направления дополнительно образцового магнитного поля, измеряют,направление дополнительного образцового магнитного поля до совпадения с напра вленнем измеряемого магнитного поля. ному дополнительному магнитному полю; определение направления дополнительного образцового магнитного поля, определение направления изме ряемого магнитного поля

o!íoñIITåëüí0 направления дополнительного образцового магнитного поля, изменения направления дополнительного мапи;тного

I оля таким Образом, чтобы оно совпадало с направлением измеряемого магнитнОго

10 ноля.

Устройство, реализующее способ измерения ЭДС, состоит из датчика Холла 1, Iiсточника питания 2, дополнительной каушки 8, в поле которой находится датчик

15 Холла 1, источника питания дополнительной катушки 4, определителя направления доно:пгительного магнитного поля 5, определителя направления измеряемого мапштного поля 6, автоматического переключателя

20 7, i, ормнроватсля синфазности 8, преобразователя «напряжение — код» 9, реверсивного счетчика JO, делительного устройства

1!, цифрового отсчетного устройства 12 и crpo,"Iñò!Ià управления 18.

Работает устройство следующим образом.

Сигналом начальной установки, поступающим из устройства управления 18, схе а устанавливается в исходное состояние.

Б псрвый такт измерения на датчик Холла

1 действует то,лько измеряемое магнитное поле. B этот момент времени определитель направления измеряемого магнитного поля

6 опрсделяет направление измеряемого магнитного поля.

Во втором такте на датчик Холла воздействуют два постоянных магнитных поля и дополнительное, создаваемое дополнилсльной катушко" 8, в поле которой нахо40 дится датчик Холла 1. IIo обмотке дополнительной катушки протекает ток от источника постоянного тока 4, который во второй такт включается по сигналу устройства управления 18. Определитель направле45- ния дополнительного поля 5 находит наг:ðàâëåHèI. дополнительного магнитного по.гя н в зависимости от этого направления ьыдает определенный командный сигнал на формирователь синфазности 8. При несовпадающих по направлению измеряемом и дополнительном магнит ных полях формирователь синфазности 8 коммутирует переключатель 7. При этом изменяется направление тока, протекающего по дополнительной катушке 8, что приводит к изменению направления дополнительного магнитного г;оля, т. е. оно будет совпадать по направлению с измеряемым магнитным полем.

В третий такт выходной сигнал датчика

Холла 1, пропорциональный сумме величин магнитных индукций, поступает на преобразователь «напряжение — код» 9, откуда в виде последовательности импульсов выдается на реверсинный счетчик 10, считающий в прямом направлении.

828135

В четвертом такте на датчик Холла 1 действует только измеряемое магнитное поле, поскольку источник питания дополнительной катушки 4 отключается сигналом устройства управления 18. Выходной сигнал датчика Холла 1, пропорциональный измеряемой магнитной индукции, поступает на преобразователь «напряжение — код»

9, откуда в виде последовательности импульсов выдается на реверсивный счетчик

10, считающий в обратном направлении.

В результате после четвертого такта реверсивный счетчик 10 фиксирует число импульсов, пропорциональное дополнительному магнитному полю

N,=S„t„(8„„, +В„,„) — S„,.l„B„„,=S,,1„„,.

После четырех тактов на выходы дополнительного устройства 11 поступают числа

Л з=S,. „8,,„, с выходного регистра преобразователя «напряжение — код» 9 и N — с реверсивного счетчика 10. После поступления управляющего сигнала от устройства

13 дслительное устройство 11 совершает операцию деления числа N> íà N .

Результат дсления не зависит от удельной чувствительности датчика Холла к индукции, его тока питания и коэффициента передачи схемы. Если значение индукции дополнительного магнитного поля принять за единицу измеряемой величины, результат деления будет пропорционален измеряемой магнитной индукции.

Использование способа измерения ЭДС

Холла обеспечивает по сравнению с извсстнымн способами следующие преимущества:

1) Возможность полностью автоматизировать измерительный процесс, так как не требуется изменять положение датчика в зависимости от направления магнитного поля. При этом существенно увеличивается производительность труда. Когда в процессе измерения изменяется направление магн итного поля, действующего на датчик

Холла, процесс измерения сокращается на время, равное (T+t), где Т вЂ” время измепения положения датчика, t — время измерения при одном положении датчика.

Таким образом, применение данного способа позволяет уменьшить время измерения. Если T=t, время измерения уменьшается в 3 раза.

2) Возможность точного измерения независимо от направления магнитного поля относительно датчика Холла, где другие методы измерения не могут быть применены нз-за специфических условий работы датчи15 hB Холла, поскольку они не учитывают HBправление магнитного поля, действующего на датчик Холла.

Формула изобретения

Способ измерения ЭДС Холла, основанный на формировании образцового дополнительного магнитного поля, однородного с измеряемым магнитным полем, совместном

25 действии измеряемого и образцового дополнительного магнитных полей на датчик

Холла, действии только измеряемого магнитного поля на датчик Холла, преобразовании датчиком Холла входного воздейстзО вия в электрический сигнал, делении сигнала, пропорционального измеряемому магнитному полю, на сигнал, пропорциональный образцовому дополнительному магнитному полю, отличающийся тем, что, с

35 целью повышения точности измерения, определяют направление дополнительного магнитного поля, определяют направление измеряемого магнитного поля относительно направления дополнительного образцо40 вого магнитного поля, измеряют направление дополнительного образцового магнитного поля до совпадения с направлением измеренного магнитного поля.

Источник информации, принятый во

45 внимание прн экспертизе:

1. Авторское свидительство СССР № 347704, G 01 К 33 06, 1972 (прототип).

828135

Составитель Е. Данилина

Техред А. Камышникова

Редактор Б. Федотов

Корректор С. Файн

Тнп. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 576/515 Изд. № 355 Тираж 749 11одписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по дслам изобоетений и открытий

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4Д