Устройство для измерения эдс холла Советский патент 1979 года по МПК G01R33/07 

Изобретение относится к технике измерения истиииого значения ЭДС Холла и предназначено для исиользования в магнитоизмеритсльной аппаратуре, в частности для построения измерителей истинного значения магнитной индукции.

Известен измеритель, содержащий элемент Холла с двумя парами противоиоложных электродов, автоматический переключатель электродов, источник питания, делитель (умножитель) частоты, сиихронный детектор и индикаторный прибор 1.

Благодаря исиользованию в нем коммутации переключателя электродов с частотой, в четное число раз превышающей частоту тока питания датчика Холла, и синхронного относительно тока питания детектирования выходного сигнала переключателя удается исключить как влияние напряжения неэквинотенциальности на результаты измерения, так и устранить частично погрещность, обусловленную остаточиыми параметрами переклЕОчателя, наводками частоты уиравляющего сигнала иереключателя и коммутациоиными всплесками.

Однако резкое отличие условий работы токовых ключей, соединяющих элемент Холла с источником питания, и холловских ключей, соединяющих элемент Холла с синхронным детектором (одни предназначены

для коммутации токов порядка сотен миллиампер, а другие - для передачи слабых сигналов, не превышающих десятков милливольт), приводит к несинхронной работе

этих ключей. Это вызывает коммутационные всплески, влияние которых на результат измерения, как правило, не может быть полностью устранено из-за невозможности иодбора пар ключей элемеитов с абсолютно одинаковым времеием включения и выключеиия. И иоскольку автоматический иереключатель должен содержать ио две пары ключевых элементов, отдельно в токовой и холловской цепях датчика, достижение синхронизма в их работе является довольно трудной задачей. К тому же решеиие этой задачи непосредственно связано с получением управляющего воздействия на ключевые элементы с одинаковой и минимальной длительностью переднего и заднего фронтов при индуктивной или емкостной иагрззке, что тоже соиряжено с серьезиыми трудностями.

К одним из наиболее существенных проявлений асинхронизма в отключении токовой и подключении холловской цепей к любой паре электродов следует отнести наличие значительных выбросов в выходном сигнале датчика Холла. Они представляют собой падеипе напряжения на сопротивлении

датчика от тока питания, iipoTCKaioincro чо рез датчик в течение времени запаздывания. Причинами иое;1едиего может быть собствеиное время задержки в отключении токовых ключей, временные н фазовые сдвиги между унравляютцими сигналами токовой и холловской коммутационных неней, )азна5 крутнзна их фронтов.

Известны устройст15а д.тя нзмерення ЭДС Холла, в которых нрименено ноочередное Н1ггание датчика Холла имнульеами тока через обе нары электродов благодаря использованию в двух ТОКО15ЫХ цепях датчика иеунравляемых диодных к,, а также осуи1ествле110 бес ком м у та н,и он нос суммирование выходных сигналов датчика с иомо1Нью двух вг,1читаюн1их устр011стн и ч умматора 2.

Мо данное ренгеине оказывается трудно реалнзуемым нрактичеекн, н связано это с невозможностью комненсации с требуемой точностью больших но сравиению с полезным сигналом надений напряжения на сопротивлениях датчика между электродами и поередством компеисируюни1х обмоток и неременных резиеторов, е неидеитичностью вольт-амперных, температурных, время-коммутационных характериетик еущсетвующих диодов, обуславливаюпи1х серьезные амдитнвпые н мультицлцкацнонные ногрешности, п со сложностью изгото1злепия ндентнчных стабильных трансформаторпых вычитаюпигх каскадов с минимальными емкостпыми и взаимонндуктивпымп связями д 1 е ж д у о б м о т к а м и.

Цель изобретения -- новыптенне точности измерения.

Цель достигается тем, что в измеритель, содержащий иоследовательио соединеппые трансформатор с двумя вторичными обмотками, датчик Холла, автоматический переключатель, синхронный детектор и индикатор, а также делитель частоты, подключенный к второму входу еннхронного детектора, и два диода, каждый из которых включен между соответствующей вторичной обмоткой трансформатора и парой противоположиы.х электродов датчика Холла, дополнительно введены последовательно соединенные нрерывател1 и блок согласования, выход которого подключен к первичной обмотке трансформатора, а вход прерывателя -- к выходу делителя частоты. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого измерителя ЭДС Холла; на фиг. 2 - график токов н нанряженпй измерителей. Измеритель содержит датчик Холла 1 с двумя парами иротпвоположных электродов 2, 3 и 4, 5, источник 6 питания, делитель 7 частоты, прерыватель 8, блок 9 еогласованпя, трансфюрматор 10 с двумя вторичными обмотками, диоды И и 12, переключатель 13 холловских электродов, синхронный детектор 14 п индикаторный прибор 15.

Датчик Холла 1 юочередно загштывается через пары противоположпых электродов 2, 3 н 4, 5 нмнульсами тока (см. фиг. 2, (5, е), частота следовання которых, в простейшем случае, в два раза мепьше частоты сигпала нсточника 6 питания (см. фиг. 2,6). Это достигается формированием иосредетвом прерывателя 8, уиравляемого от делителя 7 часто:чл е коэффициентом деления два, из нерподпческого непрерывного сп1нала источника fi пре 1ывисто1о с.чгнала IcM. (риг. 2,«), который, иос1 ч1ая чере.ч б.ток 9 Г01 .ч.чсоваиня н трапс(|1ор.матор К) в токовые цепи каждой парь электродов датчпка Хо.т.та, 11ревра1цается в одпополярпыс импульсы благодаря включсппым последовате.ч1)По с датчиком диодам 11 и 12. Полярпость пмпульсов тока через каждую пару электродов выбирается путем соответствуюпдего включенпя диодов такой, чтобы при действии магнитной индукцпп на датчик Холла полярность ЭДС Холла с обеих пар холловских электродов была одинакова (см. фиг. 2, ж). Тогда частота перемеиной составляюидей полезпого сигнала на выходе переключателя 13 холловских электродов, управляемого от источника 6 питания, совпадает е частотой коммутации прерывателя 8, а частота напряжения неэквипотенциальпостп вследствие свойства необратимости датчнка определяется частотой псточника 6 нптания. Дальнейшее синхронное относительно епгнала делителя 7 чаcTOTFii детектирование выходного напряжения переключателя 13 позволяет получить показания индикатора 15, пе зависимые от паразитных сигналов - напряжения неэквинотенциальности и остаточных сигналов переключателя 13 холловеких электродов.

Использовапие новых элементов - прерывателя п блока согласования, выгодно отличает предлагаемый пзмеритель ЭДС Холла от извест1-Пз1Х, поскольку уменьшаются как составляюп1ие погреп1ности, обуеловлеппые коммутационными веплесками, вызваиными несинхронной работой пар ключей и остаточными параметрами токовых ключей, так и погрешности, связанные с компенеацией больших иаразитных сигналов, а также исключается необходимость в тшательпом подборе идентичных пар ключей. В результате будет повышена точноеть пзмерения иетпнного значения ЭДС Холла нрп зпачительпом упрои;епии настройки устройства.

Форм у л а и 3 о б р е т е н и я

Устройство для измерения ЭДС Холла,

содержап1ее последовательно соединенные

трансформатор с двумя вторичными обмот65 ками, датчик Хо.яла, автоматический переключатсль, синхронный детектор и индикатор, а также делитель частоты, подключенный к второму входу синхронного детектора, и два диода, каждый из которых включен между соответствующей вторичной обмоткой трансформатора и парой противоположных электродов датчика Холла, отличаю ut е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, дополнительно введены последовательно соединенные прерыватсль и блок согласования, выход которого подключен к первичной обмотке трансформатора, а вход прерывателя - к выходу делителя частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 441534, кл. G 01R 33/06, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР до, 464876, кл. G 01 R 33/06, 1973.