Устройство для измерения магнитных полей

Союз Соаетскик Социалистическими РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ п 1,741209(22 Заявлено 020379 (21) 2733501/18-21с присоединением заявки Нов(51)М. Кл.2 С 01 В 33/06 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Институт электродинамики АН Украинской ССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙИзобретение относится к технике йзмерения истинного значения ЭДС Холла и предназначено для использования в магнитоизмерительной аппаратуре и устройствах автоматики, в частности для построения измерителей истинного значения магнитной индукции и бесконтактных датчиков сигналов.Известно устройство аналогичного. назначения, которое содержит элемент Холла, два трансформатора и потенциометр 1 .Недостатком его является погрешность, вызванная напряжением от неэк"1 випотенциальности припайки электродов элемента Холла.Наиболее близким по технической сушности к изобретению является устройство, которое содержит элемент Холла, источник питания, индикаторный прибор и двухгалетный автоматический переключатель, управляюв(ая цепь которого соединена с коммутационным генератором 2). 23Автоматичвский переключатель этого устройства с целью коррекции напряжения от неэквипотенциальности поочередно подключет пары противоположных электродов элемента Холла к источнику питания и индикаторному прибору.При этом контакты галет автоматического переключателя работают в сушественно различных условиях. Так, черезконтакты 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 галетыкоммутируется очень малый (единицынаноампер) ток. Причем для достижения высокой точности измерения ЭДСХолла необходима строго синхроннаякоммутация сдвоенных первичных контактов обеих галет автоматическогопереключателя. 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 напряженияна противоположных электродах элемента Холла от тока источника питания.Значение амплитуды этих импульсов достигает единиц вольт и на несколько5 О 5 20 25 30 40 50 60 65 порядков превышает величину ЭДС Холла, что снижает точность результатаизмерения.Указанный недостаток устройства(снижение точности в результате нарушения синхронности работы контактов, вызванного существенно различными условиями их работы) сохраняется и при замене контактов электронными ключамиНадежность контактов определяетсяглавным образом величиной коммутируемого тока, количеством циклов работы контактов и их материалом. Поз -тому коммутация значительного токаснижает надежность работы автоматического переключателя.Целью изобретения является повышение точности и надежности устройства,Цель достигается тем, что в устрой.ство, содержащее элемент Холла с двумя парами противоположных электродов, генератор, индикаторный прибори связанный с ними двухгалетный автоматический переключатель, введеныдва понижающих трансформатора, первичные обмотки которых подключены попарно-накрест к неподвижным контактам галеты, связанным с входом устройства, а вторичные обмотки - к разным парам противоположных электродов элемента Холла.На чертеже представлена функциональная схема устройства для измерения магнитных полей.Устройство содержит элемент Холла 1 с двумя парами противоположныхэлектродов 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.Автоматический переключатель 8,управляемый коммутационным генератором 9, поочередно подключает электроды 2, 3 и 4, 5 элемента Холла 1 киндикаторному прибору 7, а первичные обмотки трансформаторов 10, 11к источнику питания 6, При этом элемент Холла запитывается поочередночерез электроды 2, 3 и 4, 5 токомчерез вторичные обмотки трансформаторов. На основании свойства необратимости элемента Холла при одном положении автоматического переключателяего выходное напряжение состоит изсуммы ЭДС Холла и напряжения от неэквипотенциальности припайки егоэлектродов 2, 3 и 4, 5, а при другомиз их разности. Индикаторный прибор7 регистрирует среднее значение,равное ЭДС Холла, которая пропорциональна измеряемой индукции, и че зависящее от напряжения неэквипотенциальности. Величина тока источникавитания б, коммутируемого автоматическим переключателем 8, в 1 разменьше величины тока питания элемента Холла, где и - коэффициент трансформации трансформаторов 10, 11, равный отношению количества витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки. Использование понижающихтрансформаторов 10, 11, у которых коэффициент трансформаций выбираетсязначительно меньшим единицы, позволяет резко снизить величину коммутируемого автоматическим переключателемтока, что является наиболее эффективной мерой защиты контактов от электрической эрозии, В результате практически полностью устраняется причинанарушения синхронной работы контактовавтоматического переключателя, благодаря чему повышается точность датчикаЭДС Холла. Кроме того, уменьшениевеличины тока, коммутируемого черезтоковые контакты переключателя, позволяет повысить надежность датчикаЭДС Холла,Использование новых элементовпонижающих трансформаторов выгодноотличает описанное устройство от прототипа, так как практически. полностькисключается погрешность датчика изза несинхронной работы контактов автоматического переключателя. В результате повышается точность датчика, а следовательно, и класс точности аппаратуры, использующей его,чтоустраняет необходимость разработкиаппаратуры такого класса точности,который достигается благодаря использованию предлагаемого датчика.Повышение надежности датчика позволит увеличить время наработки наотказ и улучшить эксплуатационные параметры аппаратуры, использующейпредлагаемый датчик,Формула изобретенияУстройство для измерения магнитных полей, содержащее элемент Холлас двумя парами противоположных электродов, генератор, индикаторный прибори связанный с ними двухгалетный автоматический переключатель, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности и надежности устройства, в него введены два понижающих трансформатора, первичные обмотки которых подключены попарно-накрест к неподвижным контактам галеты,связанным с входом устройства, а вторичные обмотки - к разным парам противоположных электродов элементаХолла,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Г. Вайсс.физика гальваномагнитных полупроводниковых приборов иих применение. М Энергия, 1974,с. 181.2, Авторское свидетельство СССРР 374974, кл, С 01 В 33/06, 1972 .741209Составитель Л. УстиноваЮрчикова Техред.О.Андрейко Коррект акМуск каз 3197/46 аж 10одп ЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5илиал ППП Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4