Цифровой измеритель магнитной индукции Советский патент 1983 года по МПК G01R33/07 

Изобретение относится к магнитным измер ниям и может быть использовано для прецизионного измерения в широ,ком {щапазоне нидукоин постоянных магнитных полей. Известен измеритель магнитной индукции, содержаишй датчик Холла, источник переменного тока, дополнительную катушку, источник постоянного тока, преобразователь напряжеине: код, ревёрсивнфй счетчик, делитель, блок управления, цифровой отсчегаый блок 1. Недостатком данного измерителя является низкая точность. , Известен цифровой измеритель магнитной индукции, содержащий п еключатель, первым входом соединенный с выходом датчика Холла, вторым входом - с выходом блока питания и первым входом фазочувствительного 3(лемента, а третьим входом - с управляющим входом преобразователя напряжение - число импульсов, с первым входом реверсивного счетчика и первым выходом элемента фиксации момента окончания кодаровання, вторым выходом через анализатор уровня соединенного с первым выходом реверсивного счетчика. вторым входом подклюэднного к входр элемента фиксации момента окончания кодарования, и с входом цифрового отсчетного блока, выход переключателя соединен с входом, преобразователянапряжение - число импульсов и с входом фазочувствительного элемента, пыход которого подключен к. первому входу блока управления Ьпе| ациями, вторым входом соединенно } с выходоманализатора уровня, а выходом - с вторым входом ревергсивного счетчика 2. Недостатком данного измерителя является низкая точность. Цель изобретения - повышение точности. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой йзмеригель магнитной индукции, содержащий переключатель, первым входом соединенный с выходом датчика Холла, вторым входом - с выходом блока питания и первым входом фазочувствительного элемента, третьим входом - с управляющим входом прео азователя напртжение -. число импульсов, с первым входом реверсивного счетчика я .первым входом элемента фиксации момента окончания кодирования, вторым выходом . через анализатор уровня схэединенного с пер4 вым выходом реверсивного счетчика, втортлм входом подключенного к входу элемента фик сации момента фиксации момента окончания кодирования, и с входом цифрового отсчетно ного блока, выход переключателя соединен с входом преобразователя напряжение - числ имнульсов и с вторым входом фазбчувствнтельного элемента, выход которого подключен к первому входу блока управления операциями, вторым входом соединенного с выходом анализатора уровня, а выходом с вторым входом реверсивного счетчика, введенБ блок анализа, четыре- элемента И, элемент ИЛИ и два триггера, причем вход блока анализа подключен к первому выходу реверсивного счетчика, а вьисод - к первым входам Первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с третьим и четверть1м выходами элементу фиксации момента окончания кодирования, пятый выход которого подключен к первым входам триггеров, а шестой и седьмой выходы соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого элементов И, выходами подключе1шых к входам элемента ИЛИ, к выходу которого подключен третий вход реверсивного счетчика, выходы первого и второго элементов И соединены с вторыми входами первого и второго триггеров, выходами подключенных соответственно к второму входу четвертого элемента И и к четвертому входу реверсивного счетчика, выход преобразователя напряжение - число импульсов соединен с вторым входом третьего элемента Икс третьим входом четвертого элемента И.На чертеже представлена схема цифрового измерителя магнитгюй индукции. Цифровой измеритель магнитной индукции состоит из датчика I Холла, переключателя 2 блока 3 питания, преобразователя 4 напряжение - число импульсов, реверсивного счетчик 5, фазочувствительного элемента 6, блока 7 управления операциями, цифрового отсчетного блока 8, элемента 9 фиксации момента оконч ния кодирования, блока 10 анализа, элементо 11-14 И, элемента 15 ИЛИ, двух триггеров 16 и 17 и анализатора 18 уровня. Устройство работает в три такта. В первые два такта происходит аналиэ результатов измерения камсдого из тактов. В третий такт происходит алгебраическое сложение результатов измерения второго и третьего тактов, если (-Ix ly - ЭДС Xo.Tuia; напряжение неэквипотенциальности датчика Холла,. И исключение иэ суммарного результата значе-« я (1 - ) при 1х « инэ Пусть в первый такт измерения выходной сигнал .датчика .1 Холла равен ( J Ijt - Циэ) сигнал через переключатель 2 поступает на преобразователь 4 напряжение- число импульсов. Результат преобразования а виде импульсов поступает через элемент 13 И и элемент 15 ИЛИ на реверсивный счетчик 5. результат преобраэоваиия запоминается в реверсивном счетчике 5 N К ( ), где К - коэффициент преобразования преобразователя напряжение-число импульсов. Если N не превьлиает определенного значений; Сраба- 1Ь1вает &юк 10 анализа. Управляющий сигнал блока JO анализа через элемент И И поступает на ед1шиЧный вход первого триггера 16. В конце первого такта измерения элемент 9 фиксации момента окончания кодирования коммутирует переключатель 2. Во второй такт измерения выходной сигнал датчика I Холла равен (U2 1 Jмэ) то напряжение поступает на преобразователь 4 напряжениечисло импульсов, откуда в виде последовательности импульсов через элемент 12 И поступает на реверсивный счетчик 5. В конце .второго такта измершия происходат коммутация переключателя 2. В третий такт измерения на р вершвный счетйк 5 не поступают импульсы с преобразователя 4 напряжение-число импульсов через элемент 13 И, так как на третий его вход подается запрещающий потенциал с триггера 16. Если же сигнал датчика 1 Холла в первый такт измерения превышает определенный уровень, то блок 10 анализа не срабатывает. Поэтому в третий такт измерения производится алгебраическое суммирование результатов измерения двух (второго и третьего) тактов в реверсивном счетчике S. Информация о виде операции в третьем такте выделяется с помощью фазочувствительного элемента б. Блок 7 управления операциями, в зависимости от состояния фазочувствительного элемента 6 в третьем такте, выдает определенный командаый сигнал на реверсивный счетчик 5. Когда 1х нэ реверсивном счетчике 5 производится суммирование реэультатов измерения, при 1 Ццэпроизводится их вычитание. При lj( результат измереяяя бупет NI±- К{1х-инэ)+К(Ц,э)-2К1,. При ;( результат измерения будет К(и„5-Их)-К(Ц, 2К IxВ первый такт измерения выходной сигнал датчика 1 Холла равен ( Uj,j), то блок 10 аналиэа не сработа,ет. Во второй такт измерения, когда выходной сигнал датчика 1 Холла 1 , не превышает определенный уровень, срабатывает блок 10 анализа, и выдает управляющий сигнал, поступающий через элемент 14 И на единичный вход триггера 17 При поступлении сигнала триггер 17 выдает стгнал, устанавливающий реверсивный счетчик 5 в нулевое положение. В третий такт измерения через элемент 13 И иа реверсивный счетчик 5 поступает число импульсов, пропор циональное (1у+ ),. так как Ц цд, то ,+ ,э) К(1х+и„ Если же сигнал датчика 1 Холла во второй такт измерения (1 j - ) превьпиает определенный уровень, то блок 10 анализа ие срабатывает и не выдает управляющий сигнал на триггер 17. Ввиду этого в реверсивном счетчике 5 производится суммирование или вычитание результатов измерения двух тактов. При 1у производится суммирование результатов измерения и поэтому работа измерителя ничем не отличается от ранее описанной работы. При 1 уровень выходного сигнала датчика 1 Холла в третий такт будет больще, чем во второй такт. Анализатор 18 уровня выдает управляющий сигнал на блок 7 управления операхщями, когда число в реверсивном счетчике 5 при вычитании результатов измерения двух тактов станет равным нулю. При этом блок 7 управления операциями изменяет направление счёта в реверсивном счетчике 5. В результате реверсивный счетчик S зафиксирует число им пульсов, пропорциональное ЭДС Холла ( (U 3-ex-2 x K ,Kui4Ku5, Nj- N,-N2 K(U,-y-KeU«3-ej.2Ke 2KEj(. Применение иовых элементов; блока анал за, триггеров и элементов И, ИЛИ выгодно отличает предлагаемый цифровой измеритель магнитной .индукции от иэвестиых, так как позволяет повысить точность результатов изме рения на границе изменения направлеиня магнитного поля в связи с тем, 4to независимо Ot направления магнитного поля из результат измерения исключается напряжение иеэквипоте циальности. Формула изобретения Цифровой измеритель магнитиой индукции, содержащий переключатель, первым входом со диненный с выходом : датчика Холла, вторым входом - с выходом блока питания и первым входом фаэочувствительного элемента, а третьим входом - с управляющим входом пребразователя напряжение - число импульсов, с первым входом реверсивного счетчика и первым выходом элемента фиксации момента окончания кодирования, вторым выходом через анализатор урЬвня соединенного с первым выхд; дом реверсивного счетчика, вторым входом подключенного к входу элеметта фиксации момента окончания .кодирования, и с входом цифрового отсчетного блока, выход переключателя соединен с входом преобразователя иапряжение - число импульсов и с вторым входом фазочувствительного элемента, выход которого подключен к первому входу. блока управления операциями, вторым входом соединенного с выходом анализатора уровня, а выходом - с вторым входом реверсивного счетчика, от. личающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок анализа, четыре элемеита И, элемент ИЛИ и два триггера, причем вход . блока анализа подключен к первому выходу реверсивного счетчика, а выход - к первым входам первого и второго элемеитов И, вторые входы которых соединены с третьим я четвертым выходами элемента фиксации момента окончания .кодирования, пятый выход которо го подключен к первым входам триггеров, а щестой и седьмой выходы соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого элементов И, выходами подключенных к входам элемента ИЛИ, к выходу которого подключен третий вход реверсивного c4eT4Hka« выходы первого и второго элементов И соединены с вторыми входами первого и второго триггеров, выходами подключенных соответственно к второму, входу четвертого элемента И к четвертому входу реверсивного счетчика, выход преобразователя напряжение число импульсов соединен с вторым входом третьего элемента И и с третьим входом четвертого элемента И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССЯ N 347704, кл. G 01 R 33/06, 25.11.71.2.Авторское свидетельство СССР N 367794, кл. G 01 R 33/06. 18.05.70.