Цифровой измеритель магнитной индукции

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„Л0„„1404990 (5Н 4 G 01 R 33/02, 33/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:;-Н А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

K5ggg :„. (21) 4091291/24-21 (22) 07.07.86 (46) 23.06.88, Бкл. Ф 23 (72) А.Н.Фойда, О.Т.Чигирин, Ю.Т.Чигирин и И.П.Смирнбв (53) 621.317.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1075303, кл. G 01 R 33/02, 1982.

Авторское свидетельство СССР

: Ж 536448, кл. G 01 R 33/06, 1974. (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ МАГНИТНОЙ

ИНДУКЦИИ (57) Изобретение может быть использовано для прецизионного измерения в широком диапазоне постоянных магнитных полей. Цифровой измеритель магнитной индукции содержит датчик .1

Холла, переключатель 2, источник 3 питания, синхронный детектор 4, преобразователь 5 напряжение — код, блок

6 регистрании, блок 7 управления, преобразователь 8 напряжение — число импульсов, реверсивный счетчик 9, генератор !О тактовых импульсов, счетчик 11 импульсов, дешифратор 12, триггеры 13-15, элементы И 16-20.

Цифровой измеритель иМеет повышенную точность измерений. 1 s.ï. ф-лы, 2 ил.

1404990

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

Цель изобретения — повышение точности и э мер ения .

На фиг. 1 представлена функциональная структурная схема устройства; на 1р фиг. 2 — временные диаграммы работы блока управления.

На диаграммах а — д представлены сигналы на соответствующих выходах счетчика, на диаграммах е — л — сиг- 15 налы, соответственно, на третьем, втором, шестом, первом, пятом и четвертом выходах дешифратора, Цифровой измеритель магнитной индукции содержит датчик 1 Холла, токо- 2() вый вход и сигнальный выход которого через переключатель 2 соединены соответственно с выходом источника 3 пита ния и входом си нхр о нного дет ект ора 4. Управляющий вход детектора 4 25 соединен с выходом источника питания, выход — с входом преобразователя 5 напряжение — код, выход которого соединен с входом блока 6 регистрации.

Управляющий вход переключателя 2 сое- З0 ,цинен с первым выходом блока 7 управления, второй выход которого соединен с первым управляющим входом преобразователя 5, третий — с управляюD1«ì входом блока 6 регистрации, четвертый и пятый, соответственно, с третьим и четвертым управляющими входами преобраэователя 5, первый вход— с тактовым выходом преобразователя 5, второй вход — с выходом счетных им- 4р пульсов прес бразователя 5, третий— с выходом преобразователя 5, Преобразователь 5 напряжение — код содержит преобразователь 8 напряжение — число импульсов, выход которо- 45 го соединен со счетным входом реверсивного счетчика 9 и выходом счетных импульсов преобразователя 5. Вход преобразователя 8 является входом преобразователя 5, выход которого соединен с входом счетчика 9, выход тактовых импульсов — с выходом тактовых импульсов преобразователя 8, вход запуска которого соединен с первым управляющим входом преобразователя 5, второй и третий управляющие входы которого соединены с входами сброса и направления счета счетчика 9 соответственно.

Блок управления содержит генератор 10 тактовых импульсов, выход которого через счетчик 11 импульсов соединен с входом дешифратора 12. Первый,второй, третий и четвертый выходы дешифратора 12 соединены, соответственно, с первым, вторым, четвертым и третьим выходами блока 7 управления. Третий выход дешифратора 12 соединен с входами сброса первого 13, второго 14 и третьего 15 триггеров, пятый — с первыми входами первого 16, второго 17 и третьего 18 элементов И, шестой — с первым входом четвертого

19 элемента И, второй вход которого соединен с первым входом блока 7 и вторым входом третьего элемента И 18.

Выходы элементов И 17, 18 и 20 соединены с входами установки, соответственно, триггеров 13 — 15, а выход элемента И 16 соединен со счетным входом триггера 13, выход которого соединен с пятым выходом блока 7 управления. Второй и третий входы элемента И 16 соединены, соответственно, с выходами триггеров 14 и 15. Второй и третий входы элемента И 17 соединены, соответственно, с третьим и через инвертор 20 с четвертым входами блока 7 управления.

Измеритель работает следующим образом.

В первый такт измерения выходной сигнал датчика 1 Холла U< =(e„+U„> > где е„— ЭДС Холла после преобразования в синхронном детекторе 4 посту( пает на преобразователь 8 напряжение — число импульсов. Результат преобразоваж<я в виде импульсов поступает на р евер си в ный сч ет чик 9, считающий в прямом направлении:

N =K<К (e +UH (, где К<,К вЂ” коэффициент преобразования, соответственно, синхронного детектора и преобразователя 8; напряжение неэквипотенциальности.

В первом такте реверсивный счетчик 9 всегда считает в прямом направлении, поскольку в первом такте триггер 13 приводится в нулевое состояние по сигналу, поступившему с выхода элемента И 17, на первый вход которого поступает управляющий сигнал (фиг, Зе) с пятого выхода дешифратора 12.

1404990

В конце первого такта измерения блок 7 управления производит коммутацию переключателя 2. Во второй такт с датчика 1 Холла на преобразователь

8 напряжение — число импульсов поступает напряжение U =е„+UH . В зависи- мости от соотношения уровней е„ и U„> во втором такте производится суммирование или вычитание результатов измерений двух тактов.

Когда ех!v (Бнэ1, в реверсивном счетчике 9 производится суммирование результатов двух тактов, при неравенстве ) е„1(lU„ j — вычитание ре- 15 зультатов измерений. Если le„j lU„>1, при положительном направлении магнитной индукции (+В} сработают триггеры

14 и 15, при отрицательном направлении (-В) магнитной индукции триггеры

14 и 15 не сработают. Элемент И 16 дешифрирует состояние блоков 14 и 15 и при таком режиме работы не изменяют состояние триггера 13. Поэтому во второй такт измерения реверсивный счетчик 9 работает сложнее 1 = + 1г=KiKz ех7 Пнэ! +К1K21ех -Пйэ!.=

=2K Кге„.

При (е„j a J U„ t работа устройства зависит от состояния уровней выходных gp сигналов датчика 1 Холла в оба такта измерения, определяемых направлением магнитной индукции. При отрицательном направлении магнитной индукции уровень выходного сигнала датчика 1 Хол35 да во второй такт измерения будет больше, чем в первый такт, а при положительном направлении индукции магнитного поля выходной сигнал датчика 1 Холла в первый такт будет боль- 40 ше, чем во второй такт.

При положительном направлении магнитной индукции во втором такте реверсивный счетчик 9 работает на вычита ни е

2 г нэ 2! нэ-е

=2К, Kгe„.

При отрицательном направлении магнитной индукции во втором такте реверсивный счетчик меняет направление счета и начинает работать на сложение. В результате счетчик 9 зафиксирует число импульсов, пропорциональное ЭДС Холла: =К Кг Пнэ -ех ;

55 12=К К 1Пнэ +е х

N<=N +N2 =2K, Кг ех °

Повьппенйе точности измерения обусловлено тем, что в момент вычитания в реверсивном счетчике 9 производится блокирование блока управления, который вырабатывает сигналы управления лишь по окончании переходного процесса в счетчике 9. формула изобретения

1. Цифровой измеритель магнитной индукции, содержащий датчик Холла, токовый вход и сигнальный выход которого через переключатель соединены, соответственно, с выходом источника питания и входом синхронного детектора, управляющий вход которого соединен с выходом источника питания, преобразователь напряжение — код, выход которого соединен с входом блока регистрации, блок управления, первый выход которого соединен с управляют щим входом переключателя, второй— с первым управляющим входом преобразователя напряжение — код, третий— с управляющим входом блока регистрации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, четвертый и пятый выходы блока управления соединены, соответственно, с третьим и четвертым управляющими входами преобразователя напряжение — код, первый вход — с тактовым выходом преобразователя напряжение — код, выход счетных импульсов которого соединен с вторым входом блока управления, третий вход которого соединен с выходом преобразователя напряжение — код, причем преобразователь напряжение — код содержит преобразователь напряжение — число импульсов, выход которого соединен со счетным входом реверсивного счетчика и выходом счетных импульсов преобразователя напряжение — код, вход которorо является входом преобразователя напряжение — число импульсов, а выход — выходом реверсивного счетчика, выход тактовых импульсов — выходом тактовых импульсов пр еобра зователя напряжение — число импульсов, вход запуска которого соединен с первым управляющим входом преобразователя напряжение — код, второй и третий управляющий входы которого соединены с входами сброса и направления счета реверсивного счетчика, соответственно, причем выход синхронного детектора соединен с входом преобразователя напряжение — код.

1404990

Составитель А.Сазонов

Редактор Н.Бобкова Техред М.Дидык . Корректор Н.Король

Заказ 3100/50 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4

2. Измеритель по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что блок управления содержит генератор тактовых импульсов, выход которого через 5 счетчик импульсов соединен с входом дешифратора, первый выход которого соединен с первым выходом блока управления, второй — с вторым выходом блока управления, третий — с четвер- 10 тым выходом блока управления и входами сброса первого, второго и третьего триггеров, четвертый — с третьим вы-. ходом блока управления, пятый — с первыми входами первого, второго и и третьего элементов И, шестой — с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с первым входом блока управления и вторым входом третьего элемента И, причем выходы второго, третьего и четвертого элементов И соединены с входами установки, соответственно, первого, второго и третьего триггеров, выход первого элемента И соединен со счетным входом первого триггера, выход которого соединен с пятым выходом блока управления, причем второй и третий входы первого элемента И соединены с соответствующими выходами второго и третьего триггеров, а второй и третий входы второго элемента И соединены, соответственно, с третьим и через инвертор с вторым входами блока управления.