Способ измерения напряжения Холла Советский патент 1993 года по МПК G01R33/06 

Изобретение относится к магнитоизме- рительной технике и может быть применено в различных приборах и устройствах для прецизионного измерения магнитных величин в широком диапазоне их изменения.

Целью изобретения является повышение точности измерения напряжения Холла.

На чертеже приведена структурная схема устройства, реализующая данный способ измерения напряжения Холла.

Устройство, реализующее способ измерения напряжения Холла состоит из датчика Холла 1, стабилизатора 2 тока, коммутаторов 3, 4, трансформаторов 5, 6, синхронного детектора 7, блока управления 8, преобразователя напряжение-код 9, делительного устройства 10, элемента ИЛИ 11, реверсивного счетчика 12, двоично-десятичного дешифратора 13, цифрового индикатора 14,

группы элементов 2-2И-2ИЛИ 15, регистра 16 и переменного резистора 17.

Работа устройства происходит следующим образом.

Сначала предварительно определяется коэффициент компенсации и запоминается в регистре 16.

Коэффициент компенсации равен

VJ

чэ ел

GO Ю

К

UT U

нэ

где DT - напряжение на токовых электродах датчика Холла; j

Унэ напряжение неэквипотенциально- сти.

Напряжение неэквипотенциальности можно определить, поместив датчик Холла в экран и измерив сигнал датчика Холпг при

отсутствии магнитного поля. При отсутствии экрана напряжение неэквипотенциаль- ности можно определить следующим образом с применением данного устройства. Для этого датчик Холла 1 помещается в магнитное поле, выключатель 18 устанавливается положение калибровка. При этом триггер 19 устанавливается в такое положение, что выдает разрешающий сигнал на элемент И 20 и запрещающий сигнал на элемент И 21. Кроме того, при этом коммутатор 4 находится в исходном состоянии. Нажатием выключателя 22 обнуляется устройство и устанавливается в исходное состояние. При этом в нулевое состояние устанавливаются счетчики 23, 24. При поступлении счетного импульса с генератора импульсов 25 срабатывает элемент И 20. Сигнал элемента И 20 через элемент ИЛИ 26 поступает на счетный вход счетчика 23. Дешифратор 27 вырабатывает сигнал, который обнуляет реверсивный счетчик 12, делительное устройство 10.

При поступлении второго счетного импульса на счетчик 23 дешифратор 27 вырабатывает сигнал запуска преобразователя напряжение - код 9.

В первый такт измерения при одном положении датчика Холла 1 относительно направления магнитной индукции анализируемого магнитного поля, например, положительном +. В выходной сигнал датчика Холла через коммутатор 3, трансформатор 6 и синхронный детектор 7 поступает на преобразователь напряжение - код 9. Счетные импульсы, пропорционально выходному сигналу датчика Холла 1, с преобразователя 9 через схему ИЛИ 11 поступают на реверсивный счетчик 12, считающий в прямом направлении. В реверсивном счетчике после первого такта будет код NI, равный

Ni KiSlnB + KiUH3

где S - чувствительность датчика Холла к индукции;

In - ток питания;

В - измеряемая магнитная индукция;

Ki - коэффициент преобразования измерительной схемы;

Una - напряжение неквипотенциально- сти.

В конце первого такта измерения дешифратор 27 выдает запрещающий потенциал на элемент И 20 и запрещает прохождение счетных импульсов с генератора импульсов на вход счетчика 23.

Во второй такт измерения изменяется положение датчика Холла относительно направления магнитной индукции. В этом случае и на датчик Холла будет действовать отрицательная магнитная индукция - В.

При нажатии выключателя 28 на вход счетчика 23 поступает счетный импульс, который изменяет его состояние. Дешифратор 27 выдает разрешающий сигнал на элемент И 20 и через него начинают поступать счетные импульсы от генератора импульсов 25 на вход счетчика 23. Начинается второй такт

измерения.

Выходной сигнал датчика Холла 1 через коммутатор 3, трансформатор 6 и синхронный детектор 7 поступает на преобразователь напряжение - код 9. Счетные импульсы

с преобразователя 9 через схему ИЛИ 11 поступают на реверсивный счетчик 12, считающий в обратном направлении.

После второго такта измерения в реверсивном счетчике 12 установится код N2, равный

(kiSlnB-kiUH3)kiSlnB+

kiUH3-kiSlnB+kiUH3 2kiUH3

В третий такт измерения сигнал с токовых электродов датчика Холла 1 через коммутаторы 3, 4, трансформатор 5, переменный резистор 17, трансформатор 6 и синхронный детектор 7 поступает на преобразователь напряжение - код 9, где преобразуется в код Мз 2И1пгд, где гд сопротивление датчика Холла.

Затем в делительном устройстве производится деление кода N3, поступающего на первый вход делительного устройства, на код N2, поступающий с реверсивного счетчика 12 через группу схем И15 на второй вход делительного устройства 10.

N4 №/N3

2 ki ln гд 2 1)нэ ki

45

Затем значение коэффициента компенсации

к м4 инэ

запоминается в регистре 16.

После этого выключатель 18 устанавливается в положение измерение. При этом триггер 19 выдает запрещающий потенциал на элемент И 20 и разрешающий потенциал

на элемент И 21. Алгоритм работы устройства в режиме циклического измерения формирует счетчик 24 и дешифратор 27 при поступлении счетных импульсов от генератора импульсов 25 на счетчик 24.

Работа устройства происходит следующим образом.

Сигналом начальной установки реверсивный счетчик 21 устанавливается в нулевое состояние. В нулевое состояние устанавливается делительное устройство 10.

В первый такт измерения через коммутатор 3 выходной сигнал датчика Холла 1, трансформатор 6 и синхронный детектор 7 поступает на преобразователь напряжение - код 9. Счетные импульсы с преобразователя 9 через схему ИЛИ 11 поступают на реверсивный счетчик 12, считывающий в прямом направлении.

N5 kiSlnB + kiUH3

Во второй такт измерения по сигналу блока управления 8 сигнал с токовых электродов датчика Холла (через коммутатор 3, трансформатор 5, переменный резистор 17,

трансформатор 6 и синхронный детектор 7 поступает на преобразователь напряжение -код 9, где преобразуется в код, равный

Ne kiUi kirAUn

8 третий такт в делительном устройстве 10 производится деление кода Ne на код fxU, находящийся в регистре 16. В делительном устройстве 10 установится код N

те-етгЈ и«

Результат деления N из устройства деления 10 в виде счетных импульсов поступа- ет на реверсивный счетчик 12, считывающий в обратном направлении. В реверсивном счетчике 12 установится код Na, равный

N8 N5-N7 kiSlnB + hUH3- -kiUH3-kiSlnB

Изобретение относится к магнитоизме- рительной технике и предназначено для измерения магнитных величин в широком диапазоне их.изменения. Цель изобретения - повышение точности измерения. Эта цель достигается предварительным определением и запоминанием коэффициента компенсации, равного отношению напряжения на токовых электродах датчика Холла к его напряжению неэквивалентности, определением переменного калибровочного сигнала в текущий момент времени, равного отношению части напряжения на токовых электродах датчика Холла и коэффициенту компенсации, кодированием выходного сигнала датчика Холла и вычитанием переменного калибровочного сигнала выходного сигнала датчика Холла. В способе также осуществляется преобразование датчиком Холла магнитной индукции в электрический сигнал и усиление его выходного сигнала. 1 ил.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ измерения напряжения Холла, основанный на преобразовании датчиком Холла магнитной индукции в электрический сигнал, усилении и измерении выходного сигнала датчика Холла, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности измерения, измеряют напряжение на токовых электродах датчика Холла, запоминают его отношение к напряжению неэквипотен- циальности, определяют переменный калибровочный сигнал в текущий момент времени, равный отношению части напряжения на токовых электродах датчика Холла к коэффициенту компенсации, вычитают переменный калибровочный сигнал из выходного сигнала датчика Холла.

Составитель Л.Устинова Техред М.Моргентал

Корректор Н.Милюкова

Редактор Г.Бельская

Заказ 428Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Корректор Н.Милюкова