Устройство для температурной компенсации датчиков холла

 

<п>991

Союз Свввтсинк

Социвяистнчвскик рвсаубяик

Ofl ИСАКИИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свив-ву и 883816 (22)Заявлено 23.02.81(21) 3250382/18-21 (51)М. Кд. с ярисоедииеиием заявя» М—

0 01 R 33/06 теауларстеежык кенктет

СССР вв делан кзебретевй я етааыткй (33) П риоритетОяубликоваио 23.01.83. бюллетень pL 3

Дата ояубликования описания 23.01.83 (53) УДК 621.31У. .44{088.8) Ь»,г ... ь

И.Иирзабаев, К.Д.Потаенко и .B.A. фонеров- ." 5 Р (72) Авторы изобретения (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕИПЕРАТУРНОЙ

КОИПЕНСАЦИИ ДАТЧИКОВ ХОЛЛА

Изобретение относится к магнито= измерительной технике и может быть использовано для измерения постоянных и переменных магнитных полей в широком диапазоне температур.

По основному авт.св. И 883816 известно устройство для температурной . компенсации датчиков Холла, содержа. щее генератор, регистрирующий прибор, два усилителя, резистор, подключен ный к входу второго усилителя, два оптрона, подключенные к выходу второго усилителя и цепь компенсации напряжения разбаланса датчика, связан:ную с выходом второго оптрона, в котором на датчике создан барьерный переход, а само устройство дополнитель-. но снабжено третьим и четвертым усилителями, детектором, источником эталонного напряжения .третьим оптроР. ном и высокочастотным генератором, нагруженным на барьерный переход, и резистор 1.1 ) .

Однако данное устройство имеет не. достаточную температурную компенсацию.

Цель изобретения - повышение точности температурной компенсации.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее. датчик

Холла, на .котором выполнен барьерный переход, генератор постоянного тока и высокочастотный генератор, цепь компенсации напряжения разбаланса датчика, четыре, усилителя, регистрирующий прибор, три оптрона, детектор, источник эталонного напряжения, резистор и фильтр нижних частот, причем генератор постоянного тока нагружен на датчик и резистор, первый и второй оптроны подключены к выходу второго усилителя, первый резистор соединен . входом второго и третьего усилителя, 2в выход первого оптрона через выходную цепь третьего оптрона подключен к выходу первого усилителя, выход второго оптрона связан с цепью компенсации

3 99133 напряжения раэбаланса датчика, третий

1 усилитель, детектор, четвертый усилитель, фильтр нижних частот и третий оптрон соединены последовательно, источник эталонного напряжения подключен к второму входу четвертого усилителя,его вход нагружен на третий оптрон,выход которого связан с вторым вхо. ( дом и выходом первого усилителя и с вторымоптроном, входы третьего усилите- 1в ля подключены к второму входу второго усилителя и к третьему оптрону,а барь» ерный переход связан с выходом высокочастотного генвратора, дополнительно снабжено вторым источником эталонного напряжения и коммутатором, через который источники эталонного напряжения подключены к второму входу четвертого усилигеля, а также последователь-, но соединенными разделительным конденсатором, выпрямителем и сглаживающим фильтром, соединяющими фильтр нижних частот с третьим оптроном.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство для температурной компенсации датчиков Холла содержит датчик 1 Холла, генератор 2 постоянного напряжения, регистрирующий прибор 3, в качестве которого используется вольтметр переменного тока, усилитель 4 ЭДС Холла, содержащий цепь . регулировки коэффициента усиления усилителя, состоящую из выходных сопро тивлений оптронов 5 и 6. Вход оптрона З5

6 совместно с входом оптрона 7 служат нагрузкой вспомогательного усилителя

8 разносгного сигнала между падением напряжения на,резисторе 9, включенном ( последовательно в цепь питания датчи- 40 ( ка 1 и опорным напряжением с резистора 10. Регулируемый источник 11 напряжения нагружен на делитель, содер- жащий резистор 12 и выходное сопротив ление оптрона 7, причем выход делите- 5 ля включен поСледовательно в выходную цепь датчика 1. Барьерный переход 13 и последовательно включенный ему резистор 9 является нагрузкой высокочастотного генератора 14. 50

Высокочастотная составляющая падения напряжения на резисторе 9 усиливается усилителем 15 переменного напряжения, выход которого связан через детектор 16 с дифференциальным усили- 55 телем 17. Второй вход усилителя 17 связан с коммутатором 18, источниками 19 и 20 эталонных напряжений. Вы9 4 ход усилителя 17 нагружен на барьерный переход 13 и через фильтр 21 нижних частот, разделительный конденсатор 22, выпрямитель 23 и сглаживающий фильтр 24 на оптрон 5.

Устройство работает следующим образом.

При начальной температуре Т„ датчика 1 и рабочем напряжении Uä генератора 2 под воздействием падения напряжения на резисторе 9 и опорного напряжения, снимаемого с резистора 10, на выходе усилителя 8 существует сиг-. нал, величина которого изменением опор- ного напряжения устанавливается таким образом, чтобы рабочие точки оптронов

6 и 7 находились на линейных участках передаточной характеристики. Изменяя напряжение регулируемого источника 11, можно добиться, чтобы падение напряжения на резисторе 12 было равно по величине и противоположно по знаку паразитному нулевому напряжению разбаланса датчика.

Компенсация напряжения температурного раэбаланса происходит следующим образом.

При отклонении температуры от Tä изменение входного сопротивления датчика 1 последовательно изменяет падение напряжения на резисторе 9, выходное напряжение вспомогательного усилителя

8, выходное сопротивление оптрона 7 и величину компенсирующего напряжения на резисторе 12. Так как температурный дрейф резистивной составляющей нулевого сигнала полностью отсутствует, а изменение напряжения раэбаланса и компенсирующего напряжения обусловлены одной и той же причиной, а именно изменением удельного сопротивления то это обеспечивает большую точность температурной компенсации.

Температурная нестабильность ЭДС

Холла приводит к изменению чувствительности датчика, что при неизменном коэффициенте усиления усилителя

К искажает результаты измерения. Для компенсации температурной нестабильности изменение напряжения на резисторе 9 преобразуется аналогично описанному выше в изменение выходного сопротивления оптрона 6, что, в свою очередь, изменяет параметры цепи регулировки коэффициента усиления усилителя 4 и изменяет величину К.

Изменение величины К при этом оказывается обратно пропорциональным не

5 99133 температурному изменению подвижности, а температурному изменению проводимости.

Для повышения точности необходимо исключить влияние температурного изменения концентрации на изменениекоэффициента усиления усилителя 4.

Для этого на цепь, состоящую .из емкости барьерного перехода 13 и резистора 9, подается высокочастотное на- 1В пряжение от генератора. 14. Напряжение с резистора 9 подается на усилитель 15 переменного напряжения и детектор 16.

Постоянное напряжение с,выхода де« тектора О, уровень которого оказывает 45 ся пропорцйональным емкости барьерногс верехода 13, подается на первый вход дифференциального усилителя 17, на вто рой вход которого через коммутатор 18 подается эталонное напряжение, напри- го

f t мер, О„ от источника 19. При U = Ц, на выходе усилителя 17 существует напряжение Ос,„, смещающее переход в обратном направлении и соответствующее его емкости С при температуре ТФ. При 2> отклонении температуры от Тв на величину йТ температурная генерация носителей заряда в полупроводнике вызыt вает изменение емкости на величину b< а напряжения О - на величину ЬО„ .

Увеличение напряжения смещения, рав-ное ЬОсм, уменьшит емкость на величину b,С", причем выполняется равенство лС = -6C . Таким образом, эта часть устройства работает как стаби- зз лизатор емкости барьерного перехода

13. Изменяя Uz, можно задавать величину СО . В этих условиях изменение на.

9 б пряжения смещения оказывается пропорциональным изменению концентрации но сителей в.полупроводнике. Так как выходное напряжение дифференциального усилителя 17 подается также на вход оптрона 5, то изменение его выходного сопротивления изменяет параметры цепи регулировки коэффициента усиления усили. теля 4 таким образом, чтобы соответствующее изменение коэффициента усиления компенсировало ту часть изменения коэффициента усиления при введении коррекции по изменению .проводимости, которая соответствует изменению концентрации носителей заряда в полупро- воднике.

Формула изобретения

Устройство для температурной компенсации датииков Холла по авт. св. и 883816, о т л и. ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности температурной компенсации, оно дополнительно снабжено вторым источником эталонного напряжения и коммутатором, через который источники эталонного напряжения подключены к второму входу четвертого усилителя, а также последовательно соединенными разделительным конденсатором, выпрямителем и сглаживающим фильтром, соединяющими фильтр нижних частот с третьимоптроном.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 883816, кл. 6 01 и 33/06, 1980.

991339

Составитель Е.Данилина

Редактор А.Козориз Техред М. Тепер Корректор C.Iå àÐ

Фю ю4Ф МФ юю ЮФ ф»

Заказ 125/63 . Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открмтий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство для температурной компенсации датчиков холла Устройство для температурной компенсации датчиков холла Устройство для температурной компенсации датчиков холла Устройство для температурной компенсации датчиков холла 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электрических измерений, в частности к измерениям магнитной индукции

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для уменьшения систематических погрешностей абсолютных измерений индукции магнитного поля магнитометром с четырехконтактным датчиком Холла

Изобретение относится к области неразрушающего контроля нефтегазопроводов и может быть использовано для целей определения расстояния, пройденного внутритрубным снарядом-дефектоскопом

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к тонкопленочным датчикам на основе экстраординарного эффекта Холла, и может быть использовано в микроэлектронике при измерении и регистрации локальных магнитных полей и величин электрического тока, а также при разработке микроэлектронных устройств нового поколения

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, в частности к устройствам для внутритрубной диагностики

Изобретение относится к области электронных датчиков магнитного поля, а более конкретно к магниточувствительным интегральным схемам (МЧИС)
Наверх