Устройство для измерения магнитных полей Советский патент 1980 года по МПК G01R33/07 

Изобретение относится к технике измерения истинного значения ЭДС Холла и предназначено для использования в магнитоизмерительной аппаратуре и 5 устройствах автоматики, в частности для построения измерителей истинного значения магнитной индукции и бесконтактных датчиков сигналов.

Известно устройство аналогичного. JQ назначения, которое содержит элемент Холла, два трансформатора и потенциометр 11 .

Недостатком его является погрешность, вызванная напряжением от неэк-|с випотенциальности припайки электродов элемента Холла.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, которое содержит элемент 20 Холла, источник питания, индикаторный прибор и двухгалетный автоматический переключатель, управляющая цепь которого соединена с коммутаци- . онным генератором 2.25

Автоматический переключатель этого устройства с целью коррекции напряжения от неэквипотенциальности поочередно подключет пары противоположных электродов элемента Холла к источнику питания и индикаторному прибору. При этом контакта галет автоматического переключателя работают в существенно различных условиях. Так, через контакты галеты, связанной с источником питания (далее именуемые токовыми контактами), коммутируется значительный (от сотен миллиампер до единиц ампер) ток питания элемента Холла, а через контакты другой галеты коммутируется очень малый (единицы наноампер) ток. Причем для достижения высокой точности измерения ЭДС Холла необходима строго синхронная коммутация сдвоенных первичных контактов обеих галет автоматического переключателя. Действительно, нарушение синхронизма работы контакта (например, в результате изменения времени срабатывания токовых контактов) ведет к тому, что на вход индикаторного прибора попадают импульсы напряжения, длительность которых определяется степенью нарушения синхронизма, а амплитуда - падением напряжения на противоположных электродах элемента Холла от тока источника питания. Значение амплитуды этих импульсов достигает единиц вольт и на несколько

порядков превышает величину ЭДС Холла, что снижает точность результата измерения.

Указанный недостаток устройства (снижение точности в результате нарушения синхронности работы контактов, вызванного существенно различными условиями их работы) сохраняется и при замене контактов электронными ключами .

Надежность контактов определяется главным образом величиной коммутируемого тока, количеством циклов работы контактов и их материалом. Поэтому коммутация значительного тока снижает надежность работы авто матического переключателя.

Целью изобретения является повышение точности и надежности устройства .

Цель достигается тем, что в устроство, содержащее элемент Холла с двумя парами противоположных электродов, генератор, индикаторный прибор и связанный с ними двухгалетный автоматический переключатель, введены два понижающих трансформатора, первичные обмотки которых подключены попарно-накрест к неподвижным контактам галеты, связанным с входом устройства, а вторичные обмотки - к разHfcjM парам противоположных электродов элемента Холла.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для измерения магнитных полей.

Устройство содержит элемент Холла 1 с двумя парами противоположных электродов 2-3 и 4-5, источник питания б, индикаторный прибор 7, двухгалетный автоматический переключатель 8, коммутационный генератор 9, понижающие трансформаторы 10, 11.

Устройство работает следующим образом.

Автоматическими переключатель 8, управляемый коммутационным генератором 9, поочередно подключает электроды 2, 3 и 4, 5 элемента Холла 1 к индикаторному прибору 7, а первичные обмотки трансформаторов 10, 11 к источнику питания 6. При этом элемент Холла запитывается поочередно через электроды 2, 3 и 4, 5 током через вторичные обмотки трансформаторов. На основании свойства необратимости элемента Холла при одном положении автоматического переключателя его выходное напряжение состоит из ЭДС Холла и напряжения от неэквипотенциальности припайки его электродов 2, 3 и 4, 5 а при другом из их разности. Индикаторный прибор 7 регистрирует среднее значение, равное ЭДС Холла, которая пропорци овальна измеряемой индукции , и не зависящее от напряжения неэквипотенциальности. Величина тока источника питания б, коммутируемого автоматическим переключателем 8, в J- раз меньше величины тока питания элемента Холла, где п - коэффициент трансформации трансформаторов 10, 11, равный отношению количества витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки. Использование понижающих трансформаторов 10, 11 у которых коэффициент трансформации выбирается значительно меньшим единицы,позволяет резко снизить величину коммутируемого автоматическим переключателем тока, что является наиболее эффективной мерой защиты контактов от электрической эрозии. В результате практически полностью устраняется причина нарушения синхронной работы контактов автоматического переключателя, благодаря чему повышается точность датчика ЭДС Холла. Кроме того, уменьшение величины тока, коммутируемого через токовые контакты переключателя, позволяет повысить надежность датчика ЭДС Холла.

Использование новых элементов - понижающих трансформаторов выгодно отличает описанное устройство от прототипа, так как практически, полность исключается погрешность датчика изза несинхронной работы контактов автоматического переключателя. В результате повышается точность датчика, а следовательно, и класс точности аппаратуры, использующей его;что устраняет необходимость разработки аппаратуры такого класса точности, который достигается благодаря использованию предлагаемого датчика.

Повышение надежности датчика позволит увеличить время наработки на отказ и улучшить эксплуатационные параметры аппаратуры, использующей предлагаемый датчик.

Формула изобретения

Устройство для измерения магнитных полей, содержащее элемент Холла с двумя парами противоположных электродов, генератор, индикаторный прибо и связанный с ними двухгалетный автоматический переключатель, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности устройства, в него введены два понижающих трансформатора, первичные о.бмотки которых подключены попарно-накрест к неподвижным контактам галеты связанным с входом устройства, а вторичные обмотки - к разным парам противоположных электродов элемента Холла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Г, Вайсе.Физика гальваномагнитных полупроводниковых приборов и их применение. М., Энергия, 1974 с. 181.

2.Авторское свидетельство СССР № 374974, кл. G 01 R 33/06, 1972.