Измеритель эдс холла Советский патент 1974 года по МПК G01R33/07 

1

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и предназначено для измерения истинного значения э.д.с. Холла.

В известных датчиках коррекция напряжения неэквиПотенциальности достигается за счет поочередного подключения противоположных пар электродов элемента Холла к источнику питания и индикаторному прибору с помощью переключателя. Поскольку элемент Холла является необратимым по отношению к э.д.с. Холла вх и взаимным по отношению к напряжению неэквипотенциальности {7в его выходное напряжение при одном положении переключателя состоит из суммы t/ш а при другом - разности вх-Un. Индикаторный прибор регистрирует -среднее значение результирующего сигнала элемента Холла, которое пропорционально э.д.с. Холла и не зависит от напряжения неэквипотенциальностп.

Однако для такого датчика э.д.с. Холла характерны наличие погрешностей, обусловленных коммутационными всплесками, нестабильностью времени пролета подвижных контактов переключателя я термоэлектрическими явлениями, а также низкие чувствительность и быстродействие.

Предлагаемый измеритель э.д.с. Холла снабжен умножителем частоты, подключенным входом к источнику питания, а выходом к управляющей цепи переключателя, и синхронным детектором, один вход которого соединен с переключателем, другой - с источником питания, а выход - с индикаторным прибором.

Благодаря этому повышается точность измерителя.

На фпг. 1 показана блок-схема измерителя, где 1 - датчик Холла с двумя парами противоположных электродов 2, 3 и 4, 5, 6 - автоматический переключатель, 7 - источник питания, 8 - умножитель частоты, 9 - синхронный детектор и 10 - индикаторный прибор.

Измеритель работает следующим образом.

При запитывании датчика 1 Холла переменным током i через пару противоположных электродов 2 и 3, которые связаны в исходном состоянии переключателя 6 с источником 7 питания, и действия на него постоянной магнитной индукции на другой паре электродов

4и 5, возникает э.д.с. Холла вх и напряжение неэквипотенциальности f/н. Предположим, что полярности последних совпадают, т. е. выходное напряжение датчика составляет

. e, + t/H(1)

При изменении состояния переключателя б под действием управляющего сигнала U-y, частоту которого выбирают в четное число раз больше частоты тока питания i, электроды 4,

5подключаются к источнику 7 питания. При этом выходное напряжение Uz датчика, снимаемое с электродов 2, 3 вследствие свойства необратимости датчика по отношению к э.д.с. Холла вх и свойства его обратимости по отношению к напряжению неэквипотенциальности /н равно и, -е, + и„(2) (если в схеме переключателя не предусмотрено Инвертирование напряжения Uz), или и, е, - и„ (если инвертирование напряжения U2 предусмотрено в схеме переключателя). В зависимости от целесообразности различие в частотах тока i питания датчика и управляюш,его сигнала Uy переключателя может быть достигнуто либо умножением частоты тока питания с помош,ью умножителя частоты, либо делением частоты управляюш,его сигнала в четное ч-исло раз. В случае инвертироваиия выходного напряжения датчика во второй такт работы переключателя результирующее напряжение, снимаемое с пар электродов 2, 3 и 4, 5, при многократной коммутации переключателя с частотой, например, в два раза большей частоты тока i питания имеет вид, представленный иа фиг. 2. Как следует из формул (1) и (3) и графиков, по отношению к частоте тока питания суммарная э.д.с. Холла изменяется с той же частотой, а суммарное напряжение неэквипотенциальности - с двойной частотой. Предусмотренный в схеме измерителя синхронный детектор 9, один вход которого соединен с переключателем 6, другой - с источником 7 питания, а выход с индикаторным пр-ибором 10, позволяет благодаря отличию по частоте в четное число раз двух сигналов исключить влияние «апряжения неэквипотенциальности на показания прибора. Кроме того, использование синхронного относительно тока питания детектирования дает возможность устранить в измерителе погрешность, обусловленную остаточными параметрами переключателя, наводками частоты управляюш,его сигнала переключателя и комутационными всплесками, поскольку частота отмеченных сигналов в четное число раз превышает частоту тока питания (см. фиг. 2, где Uo - остаточное напряжение, обусловленное остаточными параметрами переключателя, С/н - напряжение наводки от управляющего сигнала, UK - напряжение коммутационных всплесков, и e,v, -напряжение на выходе синхронного детектора и его постоянная составляющая, пропорциональная только э.д.с. Холла, а - показание прибора). На основании изложенного в качестве переключателя могут быть применены как контактные, так и бесконтактные ключевые элементы. Предмет изобретения Измеритель э.д.с. Холла, содержащий дат чик Холла с двумя парами противоположных электродов, переключатель, источник питания и индикаторный прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен умножителем частоты, подключенным входом к источнику питания, а выходом к управляющей цепи переключателя, .и синхронным детектором, один вход которого соединен с переключателем, другой - с источником питания, а выход - с индикаторным прибором.

Ю ,

(Раг.

oC

t

Рйг.2