Цифровой измеритель магнитной индукции Советский патент 1980 года по МПК G01R33/07 

1

Изобретение относится к устройствам для магнитных измерений и предназначено для прецизионного иэмерения в широком диапазоне индукции постоянных магнитных полей.

По основному авт. св. № 347704 Известен цифровый измеритель магнитной индукции, содержащий датчик Холла, источник переменного тока для питания датчика Холла, дополнительную, катушку, в поле которой находится датчик Холла, источник постоянного тока для питания обмоТки допблнительно.й катушки, преобразователь напряжение-код, реверсивный счетчик, делительное устройство, устройствоуправления и цифровое отсчетное устройство, в котором преобразователь напряжение-код включен между датчиком Холла, реверсивным счетчиком и делительным устройством, второй вход которого подсоединен к выходу реверсивного счетчика, а выход - к цифровому отсчетному устройству, устройство управления соединено с преобразователем напряжение-код, делительным устройством,, реверсивным счетчиком, источником постоянного тока и цифровым устройством.

Однако в этом измерителе результаты измерения зависят от направления измеряемого магнитного поля и при несовпадении по направлению измер яемого и дополнительного магнитных полей являются недостоверными.

Цель изобретения - повышение точности и достоверности результатов измерения .

10

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель магнитной индукции введены триггер со счетным входом, два элемента И, триггер полярности, фазовый элемент и управляемый делитель, выход датчика Холла подключен к одному из входов фазового элемента, второй вход которого соединен с выходом источника переменного тока непосредственна, а с преобразователем напряжение-код через управляемый делитель, второй вход которого соединен с выходом триггера полярности, выходы фазового элемента подключены к соответствующим входам

25 триггера полярности непосредственно, а через соответртвующие элементы И к входам триггера со счетным входом, выход которого подсоединен к одному иэ входов реверсивного счетчика, причем другие входы элементов И и триг30

ёра1::б ечётнйК1 входом подключены к- блоку управления.

На чертеже представлена функциональная схема цифрового измерителя магнитной индукции.

Цифровой Измеритель содержит датчик 1 Холла, источник 2 переменного тока для питания датчика Холла, преобразователь 3 напряжение-код реверсивный счетчик 4, делительное устройство 5, цифровое отсчетное уст- ройство б, дополнительную катушку 7, в поле которой расположен датчик Холла, питаемой от источника 8 постоянного тока, и блок управления 9, вь1-.

kesitкоторого соединен с входами,-делительного устройства 5, цифрового 15 отсчетного устройства б, реверсивного сч-етчика 4, преобразователя 3 напряжение-код и источнчкэ постоянного тока 8, один из выходов преобразователя 3 напряжение-код со- 20 единен с одним из входов реверсивного счетчика 4, а другой выход - с одним КЗ ВХОДОВ: делительного устройства 5, другой вход которого подсоединен к выхойУ реверсивного счетчика лд 4, а выход - к входу цифрового отсчетного устро.йства б, а также триггер 10 со счетным входом, два элемента И 11 и 12, триггер 13 полярности, фазовый элемент 14 и управляемый; де.- 30 литель 15, выход датчика 1 Холла под ключен к одному из .входов фазового элемента 14, второй вход которого соединен с выходом источника 2 переменНого тока непосредственно, а к преобразователю напряжение-код - че- 5 рез управляемый делитель 15, второй вход которого соединен с выходом триггера 13 полярности. Выходы фазового элемента 14 подключены к соответствующим входам триггера 13 поляр- 40 йости непбсредственно, а через соответствующие элементы И 11 и 12 - к входам триггера 10 со счетным входом, ваход которого подсоединен к одному . из входов реверсивного счетчика 4. 45 Другие входы элементов И 11,12и триг- гера 10 подключены к блоку 9 управения.

Измеритель работает следующим образом.50

Фазовый элемент 14 и зависимости от напряжения измеряемого магнитного поля В,,,., устанавливает триггер 13

. .

полйрности в определенное состояние. Например, при полб5кительном направ- jj лении управляющий сигнал с фазового элемента 14 поступает на еди- ничный вход триггера 13, которьай выает на управляемый делитель 15 сигнал, устанавливающий его в.состояние,

сббтвётствующеё положительному направ- 0 ению магнитного поля. При отрицательйом направлении магнитного поля управляющий сигнал с фазового эл эмента 14 поступает на вйбд й гера 13, Триггер полярности устанав- 65

ливает управляемый делитель 15 в состояние, соответствующее отрицательному направлению магнитного поля.

Если при отрицательном направлении магнитного поля чувствительность датчика Холла больше, чем при положительном направлении, то коэффициент передачи управляемого делителя 15 при отрицательном направлении будет меньше единицы при условии, что при положительном направлении он принят за единицу. При обратном соотношении коэффициент передачи при отрицательном направлении магнитного поля будет больше единицы.

( Цикл измерения данного измерителя состоит иэ двух тактов. В первом такте на датчик Холла одновременно воздействуют два постоянных магнитных поля: измеряемое В изм. и дополнительное В доп., создаваемое дополнительной катушкой 7, в поле которой находится датчик Холла. По обмотке дополнительной катушки 7 протекает ток источника 8 постоянного тока. Выходной сигнал датчика Холла через управляемый делитель 15,пропорциональный алгебраической сумме величин (.+ Bgon.), поступает на преобразователь 3 напряжение-код,откуда в виде последорательности импульсов поступает на реверсивный счетчик 4,который. в.первом такте работает на сложение или на вычитание.

Режим работы реверсивного счетчика 4 в первом такте определяется состоянием фазового элемента 14. При совпадающ.их по направлению . и Boon, (например, при положительном направлении дополнительного магнитного поля ) сигнал начальной установки, поступающий с блока 9 управления на входы элементов И 11 и 12, пройдет через элемент И 11 на нуле.вой вход триггера 10 со счетным вхо- дом. В этом случае триггер 10 вьдает такой управляющий сигнал на реверсивный счетчик 4, при котором он будет работать на сложение. Реверсивный .счетчик зафиксирует код N I, пропорциональный сумме магнитных индукций измеряемого и дополнительного полей:

втором на датчик Холла действует только измеряемое магнитное поле . I так как блок 9 управления выключает источник 8 постоянного тока. Выходной сигнал датчика Холла через управляемый делитель 15, пропорциональный измеряемой магнитной индукции, поступает на преобразователь напряжение-код, откуда в виде последовательности импульсов поступает на реверсивный счетчик 4.

Во втором такте реверсивный счетчик 4 работает навычитание. Изменение направления счетчика происходит по сигналу, поступающему с выхода блока 9 на счетный вход триггера 10 В результате после второго такта счетчик 4 зафиксирует число импульсов N 2, пропорциональное дополнител ному магнитному полю Ваоп.: ,. VnJSKVbH.r.S V-VnSWm При несовпадающих по направлению Вцзм. и В. (при положительном направлении дополнительного магнитного псхпя) сигнал начальной установки, поступающий с устройства управления на входы элементов И 11 и 12, пройдет через элемент И 12 на единичный вход триггера 10, которЕлй в этом случае в первый такт измерения выдает на счетчик 4 такой управляющий ,сигнал, при котором реверсивный счет чик работает на вычитание. Счетчик 4 зафиксирует отрицательное число N, пропорциональное разности магнит ных индукций измеряемого и дополнительного полей: -(), Во втором такте реверсивный счетчик будет работать на сложение. В ре зультате после второго такта счетчик 4 зафиксирует число импульсов N, пропорционсшьное дополнительному маг нитному полю: - Ь„мГЬзоп). « -вит8 « „, - t 6 „„5КЛ- ви5«.ЗКТ 6зоп-2 т После двух тактов измерения на вх пы делительного устройства .5 поступают числа N с выходного регистра преобразователя 3 и Ng с реверсивног счетчика 4. После поступления управляющего сигнала с блока 9 делительное устройство 5 совершает операцию деления чисел N.J на N. Результат деления, равный US«1 %5И SK J, , goM не будет зависеть от удельной чувствительности датчика Холла к индукции, его тока питания, коэффициента передачи схемы и взг1имного ориентирования измеряемого и дополнительного магнитных полей. Если значение индукции дополнительного магнитного поля принять за единицу измеряемой величины, о результат деления будет пропорциЬнален измеряемой магнитной индукции. Формула изобретения ПУифровой измеритель магнитной индукции по авт. св. 347704, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности результатов измерения, в него введены триггер со счетным входом, два элемента И, триггер полярности, фазовый элемент и управляемый делитель, ВЫХОД датчика Холла подключен к одному из входов фазового элемента, второй вход которогЬ соединен с выходом источника переменного тока непосредственно, а с прёобразователем. напряжение-код через управляемый делитель, второй вход которого соединен с выходом триггера по.лярйости, выходы фазового элемента .подключены к соответствунадим входам триггера полярности непосредственно, а через соответствующие элементы И - к входам триггера со счетным входом, выход которого подсоединен к одному из входов реверсивного счетчика, причем другие входы элементов И и триггера со счетным входом подключены к блоку управления.

746358