Устройство для температурной компенсации датчиков холла Советский патент 1980 года по МПК G01R33/07 

1

Изобретение относится к области магнитоизмерительной техники и может быть использовано для измерения постоянных и переменных магнитных полей и неискаженной регистрации фор- 5 мы магнитных сигналов в широком диапазоне температур.

Известно устройство, которое содержит датчик Холла, генератор, цепь . компенсации напряжения разбаланса t0 датчика,два усилителя,регистрирую- , щий прибор, два оптрона, подключенные к выхо;12У второго усилителя, и два резистора, причем первый резистор соединен с входом второго усилителя, вы- 5 ход одного из оптронов через второй резистор подключен к выходу первого усилителя, а выход второго оптрона связан с цепью ко1 шенсации напряжения , разбаланса датчика,

В качестве источника питания в этом устройстве используется генератор напряжения, что стабилизирует в диапазоне температур величину паразитного напряжения неэквипотенциаль- 25 ности, вследствие чего квмпенсируется только напряжение разбаланса датчика, возникающее из-за неоднородности полупроводникового материала. К недостаткам указанного устройства от- i 30

2

носится также большая погрешность в относительно сильньгх магнитных полях.

Целью изобретения является повышение точности компенсации.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем регулируемый источник напряжения, усилитель, включенный параллельно генератору тока, регистрирующий прибор и оптрон, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход включен в цепь компенсации разбаланса датчика, вход датчика непосредственно подключен к входу усилителя.

Для питания датчика Холла используется генератор тока.

Входное сопротивление усилителя выбкоается намного больше входного сопротивления датчика. При этом вследствие температурного изменения сопротивления датчика происходит изменение падения напряжения на входе датчика, которое используется для кo шeнcaции температурного изменения остаточного напряжения. Значение ЭДС Холла с изменением температуры не изменяется, так как его величина определяется в этом случае коэффициентом Холла, который в области температур, больших температуры истощения легирующих примесей и меньших Температуры наступления собственной проводимости, не изменен во всех полупроводниках. Изменение напряжения Температурного разбаланса устраняется за счет использования однородного полупроводникового материала. Так как изменения с температурой другой составляющей остаточного напряжения Напряжения неэквипотенциальности и падения напряжения на входе датчика Обусловлены одной и той же причиной изменением удельного сопротивления полупроводника, то это обуславливает высокую точность компенсации. Погрешность измерения индукции устройством описывается формулой b.UaaTkb, bjo где д величина температурного изменения напряжения неэкв потенциальности, t - погрешность, вносимая элек ронной схемой компенсации и„эНа чертеже представлена функциональная схема описываемого устройства. Устройство для температурной компенсации датчиков Холла содержит арс нидоггшлиевый датчик 1 Холла, генера top тока 2, регистрирующий прибор.3 усилитель 4, вход которого подключен параллельно датчику 1, а нагрузкой фго служит вход оптрона 5. Регулируе мый источник 6 напряжения нагружен на делитель, содержащий резистор 7 и выходное сопротивление оптрона 5, причем выход делителя включен после довательно в выходную депь датчика. Работает устройство следующим Образом. При начальной температуре То дат чика 1 и рабочем токе Од генератора toKa 2 на выходе усилителя 4 сущест ет сигнал, величина которого выбором режима работы усилителя 4 устанавливается таким образом, чтобы рабочая точка оптрона 5 находилась на линейном участке передаточной характеристики. Изменяя напряжение регулируемого источника б можно добиться, чтобы падение напряжения на резисторе 7 было равно по величине и противоположно по знаку паразитному нулевому напряжению неэквипотенциальности датчика. Компенсация температурного изменения напряжения неэквипотенциальности происходит следующим образом. При отклонении температуры от TQ изменение электрического сопротивления датчика 1 последовательно изменяет падение напряжения на самом датчике 1, выходное сопротивление оптрона 5 и величину компенсируквдего напряжения на резисторе 7. Использование устройства выгодно отличает его от указанного прототипа при измерений относительно сильных магнитных полей, так при использовании прецизионного регистрирующего прибора и датчика Холла из арсенида галлия в магнитных полях порядка 3.000 ГС и диапазоне температур от 20 до 150°С. Применение описываемого устройства позволило достичь погрешности измерения не хуже 0,01%. При использовании устройства, взятого в качестве прототипа, погрешность составляла около 0,2%. Формула изобретения Устройство для температурной компенсации датчиков Холла, содержащее регулируемый источник напряжения, усилитель, включенный параллельно генератору тока, регистрирующий прибор и оптрон, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход включен в цепь компенсации разбаланса датчика, отличающееся тем, что, с .целью повышения точности компенсации, вход датчика: непосредственно подключен к входу усилителя.