Цифровой измеритель магнитной индукции

 

ÄÄSUÄÄ 1078370 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

FFCflVB JlHH

y(5g 8 01 R 33/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

По ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

21) 3455904/18-21

22) 23.06.82 (46) 07.03.84. Бюл. Р 9 (72) Е.A.Андриевский, Л.Н.Лесник, Б.A.Ìàðùàëåíêo и Ю.Т.Чигирин (71) Институт электродинамики

AH Украинской ССР ,(53) 621.317.44 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 347704, кл. G 01 R 33/06, 1971.

2 ° Авторское свидетельство СССР

Р 367794,.кл. а 01 R 33/06, 1970. (54)(57) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ, содержащий стабилизатор тока, датчик Холла, токовые электроды которого подключены к стае билиэатору тока, преобразователь напряжение-код, счетчик и цифровой индикатор, соединенный через счетчик с преобразователем напряжениекод, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений в широком диапазоне рабочих температур, в него дополнительно введены коммутатор, блок деления, блок констант и блок управления, соединенный с коммутатором, преобразователем напряжение-код, блоком деления, блоком констант, цифровым индикатором и вторым входом счетчика, третий вход которого соединен через блок деления с вторым выходом преобразователя напряжение-код, второй вход которого подключен к выходу коммутатора, соединенного вторым и третьим входами с потенциальными

«=« электродами датчика Холла, а четвер- «о тым и пятым входами — с токовыми .электродами датчика Холла, а третий вход блока деления соединен с выходом блока констант.

1078370

15

Таким образом, выходной сигнал датчика Холла в любой момент време-, ни не будет зависеть от напряжения

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

Известен цифровой измеритель маг- 5 нитной индукции, содержащий источник постоянного тока, преобразователь напряжение-код, счетчик, блок деления, блок управления и цифровой индикатор 1 3.

Недостатком данного измерителя является невысокая точность измерения из-за наличия аддитивной погрешности, обусловленной в основном напряжением неэквипотенциальности датчика Холла.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой измеритель магнитной индукции, содержащий стабилизатор тока, датчик Холла, токовые электроды которого подключены к стабилизатору тока, преобразователь напряжениекод, счетчик и цифровой индикатор, соединенный через счетчик с преобразователем напряжение-код (2 3.

Недостатком известного устройства является невысокая точность из мерения, обусловленная наличием коммутационных всплесков, что особенно сказывается при измерении 30 слабых магнитных полей, когда уровень выходных сигналов датчика Колла соизмерим с уровнем коммутационных всплесков.

Кроме того, при исключении комму- З5 тационных всплесков время измерения оказывается очень большим, порядка

2 с, что обусловлено тем, что для достижения высокой точности измерение нужно проводить после окончания 40 переходных процессов, и поэтому ток через другую пару противоположных электродов датчика Холла можно пропускать примерно через одну секунду, В связи с этим измеритель нельзя 45 использовать для анализа быстроизменяющихся магнитных полей.

Целью изобретения является повышение точности измерений н широком диапазоне рабочих температур.

Цель достигается тем, что в цифровой измеритель магнитной индукции, содержащий стабилизатор тока, дат,чик Холла, токовые электроды кд:гороro подключены к стабилизатору тока, преобразователь напряжение-код, счетчик и цифровой индикатор, соединенный через счетчик с преобразователем напряжение-код, дополнительно введены коммутатор, блок деления, блок констант и блок упранления, 60 соединенный с коммутатором, преобразователем напряжение-код, блоком деления, блоком констант, цифровым индикатором и вторым входом счетчи. ка, третий вход которого соединен 65 через блок деления с вторым выходом преобразователя напряжение-код, второй вход которого подключен к выходу коммутатора, соединенного вторым и третьим входами с потенциальными электродами датчика Холла, а четвертым и пятым входами — с токовыми. электродами датчика Холла, а третий вход блока деления соединен с выходом блока констант.

Высокая твчность измерения ЭДС

Холла обусловлена тем, что в данном цифровом измерителе магнитной индукции применена автоматическая компенсация напряжения неэквипотенциальности и отсутствует переключение токовых и потенциальных электродов датчика Холла, приводящее к коммутационным всплескам, уровень которых соизмерим с ЭДС Холла.

Как известно иэ-за нременной и температурной нестабильности параметров датчика Холла измеряется напряжение неэквипотенциальности U> пэ которое является основной причиной возникновения аддитивной погрешности устройств на эффекте Холла, Автоматическая компенсация напряжения неэквипотенциальности достигается путем вычитания иэ выходного сигнала датчика Холла V д = (В + V ) переменного калиброванного сигнала, равного напряжению неэ к випотенциальности Uд, определяемого в каждый момент времени. Для нахождения напряжения неэквипотенциальности в каждый момент времени U> (t) используется следующая особенность датчика Холла. Напряжение неэквипотенциальности 0нэ Iппэ ° где r„ — - со э противление неэквййотенциальности, при стабильном токе питания I изменяется пропорционально напряжению на токовых электродах датчика Холла

U < = г ?, где г — сопротинление датчика атолла, поскольку н каждый момент времени сопротивление датчика Холла r+(t) пропорционально сопротивлению неэквипотенциальности г „. (t ) = r+(t)

Поэтому на сколько процентов изменится сопротивление датчика Холла г (), на столько же процентов изменится напряжение на токовых электродах датчика Холла U, и напряжение неэкнипотенциальности Пя

Напряжение компенсацйй (переменный калиброночный сигнал), которое н каждый момент времени вычитается из выходного сигнала датчика Холла, будет равно U„(t) = KU„(t)

KI„r+(t ) = Опэ (t ), где K - коэффи циент комп ен сацйи .

1078370

Составитель М.Бухаров

Техред Ж.Кастелевич Корректор В Бутяга

Редактор А.Шандор

Заказ 957/40 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 неэквипотенциальности и будет пропорционален только ЭДС Холла.

Р() «() к + 0пэ() — v„,(t) = ex

На чертеже представлена блок-схема цифрового измерителя магнитной индукции.

Цифровой измеритель магнитной индукции состоит из датчика 1 Холла, стабилизатора 2 тока, коммутатора

3, преобразователя напряжение-код 4, блока 5 деления, блока б констант, счетчика 7, цифрового индикатора 8 и блока 9 управления, при этом блок

9 управления соединен с коммутато- 15 ром 3, третий вход счетчика 7 через блбк 5 деления соединен с вторым выходом преобразователя напряжениекод 4, второй вход которого подключен к выходу коммутатора 3, соединенного вторым и третьим входами с потенциальными электродами датчика 1 Холла, а четвертым и пятым входами — с токовыми электродами датчика 1 Холла, а третий вход блока

5 деления соединен с выходом блока б констант.

Устройство работает следующим образом.

Сигналом начальной установки, поступающим из блока 9 управления на блоки 3, 4, 5, б, 7, имеющие элементы памяти, устройство устанавливается в исходное положение.

В первый такт измерения через коммутатор 3 выходной сигнал датчика 1 Холла поступает на преобразователь напряжение-код 4, причем счетные импульсы с преобразователя напряжение-код 4 поступают на счетчик 7. В счетчике 7 после первого 40 такта будет код и 1, равный

$1пВК 1 где S — чувствительность датчика

Холла к индукции; ток памяти;

 — измеряемая магнитная индукция;

K — коэффициент преобразования преобразователя напряжениекод;

U — напряжение неэквипотенциfl3 альности.

Во второй такт измерения по сигналу блока 9 управления сигнал с токовых электродов датчика 1 Холла через коммутатор 3 поступает на преобразователь напряжение-ко." 4, где преобразуется в код.

В выходном регистре преобразователя напряжение-код 4 установится код N, равный

И = K V - =K I r и 1 1 и * где .- сопротивление датчика Холла.

В третий такт в блоке 5 деления производится деление кода И, хранящегося в выходном регистре преобразователя напряжение-код 4 на код

Нз, хранящийся в блоке б констант, равный коэффициенту компенсации K

r (t)

0пэ пэ "пэ

После деления кода N на код Nз в блоке 5 деления установится код

N<Ä равный

Ил К» 1 r».rA K U

4 И тл пэ

"пэ

РезУльтат деления М из блока 5„ деления в виде числа импульсов поступает на счетчик 7, где формируется с кодом N . В счетчике 7 установится код N, равный

- » Б — М Ф Н4 = $1 ВК вЂ” К 0яэ+ пэ

Таким образом, температурная нестабильность и изменения во времени параметров датчика Холла йе приводят к появлению аддитивной погрешности датчика Холла, поскольку изменение напряжения неэквипотенциальности не влияет на измерение ЭДС Холла, так как вторая и третья составляющие последнего управления будут изменяться на одну и ту же величину и будут взаимно компенсироваться

И (С) = И,() С N„(t,) = $1Ä8KÄ вЂ” К„ищ(t) + K.1U„(t) = SI„BK„.

Использование новых элементов коммутатора, блока констант и блока деления — выгодно отличает указанный цифровой измеритель магнитной индук;ции от известных, так как позволяет

;повысить их точность и быстродействие до 40 мс.