Цифровой измеритель магнитной индукции Советский патент 1988 года по МПК G01R33/02 G01R33/07 

(21)4091291/24-21

(22)07.07.S6

(46) 23.06.88/Бкш. № 23 (72) А.Н.Фойда, О.Т.Чигирин, Ю.Т.Чигирин и И.П.Смирнов

(53)621.317.44(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР .№ 1075303, кл. G 01 R 33/02, 1982.

, .Авторское свидетельство СССР Р 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 регистрации, блок. 7 управления, преобразователь 8 напряжение - число импульсов, реверсивный счетчик 9, генератор 10 тактовых иъшульсов, счетчик 11 импульсов, дешифратор 12, триггеры 13-15, элементы И 16-20. Цифровой измеритель повышенную точность измерений. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

(Л

й

QD

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

Цель изобретения - повьшение точности измерения.

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

На диаграммах а - д представлены сигналы на соответствующих выходах счетчика, на диаграммах е - л - сиг- налы, соответственно, на третьем, втором, шестом, первом, пятом и четвертом выходах дешифратора.

Цифровой измеритель магнитной индукции содержит датчик 1 Холла, токо- вый вход и сигнальный выход которого через перекл1С чатель 2 соединены соответственно с выходом источника 3 питания и входом синхронного детектора 4. Управляющий вход детектора 4 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- динен с первым выходом блока 7 управления, второй выход которого соединен с первым управляющим входом преобразователя 5, третий - с управляющим входом блока 6 регистрации, чет- вертый и пятый, соответственно, с третьим и четвертым управляющими входами преобразователя 5, первый вход- с тактовым выходом преобразователя 5 второй вход - с выходом счетных им- пульсов преобразователя 5, третий - с выходом преобразователя 5.

Преобразователь 5 напряжение - ко содержит преобразователь 8 напряжение - число импульсов, выход которо- го цоединен 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, вхо запуска которого соединен с первым управляющим входом преобразователя 5 второй и третий управляющие входы которого соединены с входами сброса и направлен)ия счета счетчика 9 соответственно.

5

0 5

5 0

5

5

Блок управления содержит генератор 10 тактовых импульсов, выход которого через счетчик 1 1 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, ) где е --ЭДС Холла после преобразования в синхронном детекторе 4 поступает на преобразователь 8 напряжение - число импульсов. Результат преобразования в виде импульсов поступает на реверсивный счетчик 9, считающий в прямом направлении:

N,K,Kje,tUH,| ,

где К,,К - коэффициент преобразования, соответственно, синхронного детектора и преобразователя 8;

УНЭ - напряжение неэквипотенци- альности.

Б первом такте реверсивный счетчик 9 всегда считает в прямом на:прав- лении, 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.

в конце первого такта измерения блок 7 управления производит коь{мута- цию переключателя 2. Во второй такт с датчика 1 Холла на преобразователь 8 напряжение - число импульсов поступает напряжение и ех±и„э. В зависи- мости от соотношения уровней е, и Цц во втором такте производится суммирование или вычитание результатов измерений двух тактов.

Когда е („,1 , в реверсивном счетчике 9 производится суммирование результатов двух тактов, при неравенстве . 1ицэ| - вычитание результатов измерений. Если tUH, , при положительном направлении магнитной индукции (+В) сработают триггеры 14 и 15, при отрицательном направлении (-В) магнитной индукции триггеры 20 гистрации, блок управления, первьй 14 и 15 не сработают. Элемент И 16выход которого со.единен с управляют

дешифрирует состояние блоков 14 и 15щим входом переключателя, второй и при таком режиме работы не изменяют с первым управляющим входом преобра- состояние триггера 13. Поэтому возователя напряжение - код, третий 25 с управляющим входом блока регистравторой такт измерения реверсивный .счетчик 9 работает сложнее

N5.N, +N,;.K,Ki |e,:;:UH,l +KiKje,±UH,| 2К) К e у.

При I I г: I Цц, работа устройства зависит от состояния уровней выходных зо венно, с третьим и четвертым управ ции, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, четвертый и пятый выходы блока управления.соединены, соответстсигналов датчика 1 Холла в оба такта измерения, определяемьк направлением магнитной индукции. При отрицательном направлении магнитной индукции .уровень выходного сигнала датчика 1 Хол- да во второй такт измерения будет больше, чем в первьй такт, а при положительном направлении индукции магнитного поля выходной сигнал датчи-

ка 1 Холла в первый такт будет боль- о преобразователь напряжение - число

ше, чем во второй такт.

При положительном направлении магнитной индукции во втором такте реверсивный счетчик 9 работает на вычитание

,-N,K, К 1и,,т: el -к, Kj lU,,t е,| 2К,К,е,.

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:

N,K,KjUH,-eJ ; ,KjU,,-t-eJ ; Ng.N,,.

Повьппение точности измерения обусловлено тем, что в момент вычитания

импульсов, выход которого соединен со счетным входом реверсивного счет чика и выходом счетных импульсов пр образователя напряжение - код, вход

д которого является входом преобразов теля напряжение - число импульсов, а выход - выходом реверсивного счет чика, выход тактовых импульсов - вы ходом тактовых импульсов преобразов

g теля напряжение - число импульсов, вход запуска которого соединен с пе вым управляющим входом преобразоват ля напряжение - код, второй и трети управляющий входы которого соединен

55 с входами сброса и направления счет реверсивного счетчика, соответствен но, причем выход синхронного детектора соединен с входом преобразоват ля напряжение - код.

4990

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, токовьй 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 ре венно, с третьим и четвертым управ ции, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, четвертый и пятый выходы блока управления.соединены, соответст5

ляющими 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

импульсов, выход которого соединен со счетным входом реверсивного счетчика и выходом счетных импульсов преобразователя напряжение - код, вход

которого является входом преобразователя напряжение - число импульсов, а выход - выходом реверсивного счетчика, выход тактовых импульсов - выходом тактовых импульсов преобразователя 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.

п

п

0Lf8.2

49906

вым 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.

10

15

и