Устройство для измерения магнитного поля

.саеламщущРЕСПУБЛИК 01 К 33/02 О ОБРЕТЕНИЯ НИ ИДЕТЕЛЬСТВ ВТОРСНОМ(71) Ленинградское производственное объединение "Электронприбор" и Ленинградский электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) (72) Е.И. Андреев, Т.В. Персиянов и Ю.Н. Смирнова(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРНОГО ПОЛЯ(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быт использовано для регистрации и измерения магнитного поля, а также дл решения ряда технических задач в автоматике, а именно в магнитоуправ ляемых датчиках положения. Цель изо ретения - повышение точности и сни- В тво СССР82, 1987, ЕНИЯ МАГНИТ 2 Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано для регистрации и измерения магнитного поля, а также для решения ряда технических задач в автоматике, а именно в ма гнитоу пра вляемых датчикахх положения.Целью изобретенишение точности и снцувствительности.На чертеже изображена функциональ - ная схема устройства.Устройство содержит генератор базового тока 1, подклюценный между ния базовои1 нагрузки 1, 5,7 колк леристора и 8, 9 ус Эмиттер лите 11 магобщейды 13,телья является повыижение порогактр олн тотранзисто стоцника пи окнапря ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМПРИ ГКНТ СССР,80, 1 6882 О 7 А 1 жение порога чувствительности. Достигается путем введения в устройствоблока 16 формирования фиксированногонапряжения подстройки, амплитудногодетектора 17, источника 18 опорного напряжения, источника 21 управляющего цифрового сигнала, выходногоусилителя 19 и образования новыхфункциональных связей, Кроие того,устройство содержит генератор 1 базового тока, коллекторные нагрузки 1,5,основные коллекторы 6,7 магнитотранзистора, эмиттер 11 магнитотранзистора, базовые электроды 13, 1, дополнительный коллектор 15, усилитель10, вспомогательные коллекторы 25,27 шины 2, 3, 12 источника питания,базовую, общую и входы 8, 9 усилителя р10, электроды 13, 1 ч магнитотранзис- ЪФтора, входы 20-23 блока 16 входы26, 28 усилителя 19, выход 9 устройства. 1 ил. шинои 2 источника пит шиной 3, коллекторные присоединенные к осн лекторам магнитотранз вому и второму входам ля 10 соответственно. нитотранзистора присо шине 12, а его базовы 11 - к базовой шине 3 ный коллектор 15 магн присоединен с шине 2 ния. строиство также содержит ормирования Фиксированножения подстройки, амплитудный детектор 17, источник 18 опорного .Напряжения и выходной усилитель 19, Входы 20-23 блока Формирования 16 фикси 5 рованного напряжения подстройки соединены с источником 2 ч управляющего цифрового сигнала, а выход подключен к вспомогательному коллектору 25. Вход амплитудного детектора 17 подсоединен к выходу дифференциального усилителя 10 и к первому входу 26 выходного усилителя 19, а выход подключен к второму вспомогательному 27 коллектору. Второй вход 28 выходного усилителя 19 подсоединен к выходу источника 18 опорного напряжения, а его выход служит выходом 29 устройства.Устройство работает следующим образом.От источника напряжения питания между шинами 2 и 12 датчика подают напряжение Е. Одновременно на выход 30 амплитудного детектора 17 от регулируемого источника напряжения подают напряжение равноеБ = (Е - 3 )/2 + 1 В.ЗОгде Б - напряжение база-эмиттербэма гни тот ран зи стора . Это напряжение контролируют по вольтметру. На выходе 29 устройства устанавливается напряжение 0 , отличВЫХ ное от номинального напряжения 0, которое бы установилось на выходе его в отсутствии магнитного поля, если бы не было начального разбаланса токов в основных 67 коллекторах, т.е. при Ь 1:= 011, = (Е - 0,) 2 + иВ (2)пРЯжение 1 вью Р гистриРУетсЯ вольт45метром, Затеи на входы 20-23 блока16 Формирования Фиксированного напряжения подстройки от источника 24подают набор двоичных кодов, которыеобразуются последовательным добавле 50 нием одного бита в младший Разряд. , Подавая эти коды, отмечают тот код,при котором произошло изменение знака разности (Б - 13.) Этот код сох 9 ЫХ 0раняют на входах 20 -23 блока 16 Фоо,мирования Фиксированного напряжения55 подстройки и отключают регулируемый источник напряжения от выхода амп литудного детектора 17, Автоматически происходит заряд (частичныйразряд) хранящего конденсатора черезоткрытый транзистор (заряд) или засчет самораэряда хранящегося конденсатора (разряд) . Вид процесса"заряд или разряд хранящегося конденсатора" определяется знаком разбаланса токов в основных 6,7 коллекторахпосле фиксации на входах 20-23 блока 16 Формирования Фиксированногонапряжения подстройки выбранного кодаПусть, например, знак разбалансатоков в основных 6,7 измерительныхколлекторах такой что происходитзаряд хранящего конденсатора, которыйбудет заряжаться до тех пор, покапод его воздействием разбаланс токов1 в основных 6,7 коллекторах не поменяет знак. Когда это произойдет,изменится знак дифференциальногонапряжения между входами 8, 9 усилителя 1 О, следовательно, изменится(повысится) напряжение на его выходе, и заряд конденсатора прекратится. Оставшийся после завершения пррцесса автоматической подстройкиразбалан; токов в основных 6,7 коллекторах определяется величинойстатической ошибки датчика.В результате автоматической подстройки на выходе 29 устройства устанавливается напряжение Бы, котоМрое лишь слабо о гличается от Бочто достигается выбором опорногонапряжения Б на втором входе 28выходного усилителя 19, создаваемоготермосогласованным источником 18опорного напряжения, которое задается в точности равным тому напряжению на выходе усилителя 10 котороеустанавливается после завершения процесса автоматической подстройки, КакнапРЯжение Бп, так и напРЯжение на1выходе усилителя 10 Равно ( - Б),где Бц - пороговое напряжение траййзистора второго типа проводимости.Так что дифференциальное напряжениемежду входами 26 и 28 выходного усилителя 19 практически равно нулю,Компенсация температурной зависимости и временной нестабильности сдвига нуля осуществляется следующимобразом,Изменение величины разбалансатоков 6 1 к . в основных 6,7 измеИВАрительных коллекторах лод влияниемвнешних факторов (температура, ста-82076напряжение Бц Р может измениться.ПоРИзменение напряжения Бвыбудет приводить к изменению дифференциальногонапряжения 0 Б между входами 26 ивх28 выходного усилителя 19 а следовательно и к изменению напряженияна выходе усилителя 19 и выходе устройства - 11 . 8 ыходное напряжениевью10 Б будет отклоняться от номинальновшкго значения 11,Чтобы скомпенсировать такое изменение дифференциального напряженияИ связанное с изменением порогоЬХ15 вого напряжения заряжающего МОП-транзистора, опорное напряжение на выходе термосогласованного источника 18Формируют также равным порогу МОПтранзистора второго типа проводимос 20Таким образом, дифференциальноенапряжение между входами 26 и 28 выходного усилителя 19 всегда при изменении внешних влияющих Факторов25 остается постоянным, что обеспециввет близость к номинальном значениюБ выходного напряжения 11 ,устройства,Приход униполярного импульса маг 30 нитной индукции рабочей полярностидлительностью,в 10 раз меньшей постоянной времени цепи саморазрядахранящего конденсатора, приводит ктому, что на выходе усилителя 1035появляется импульс напряжения. Онусиливается выходным усилителем 19и проходит на выход 29 устройства. Формула40 Устройство для измерения магнитного поля, содержащее генератор базо.вого тока, магнитотранзистор с эмиттером, присоединенным к общей шине, 5 с двумя базовыми электродами, присоединенными к базовой шине, с двумяосновными и двумя вспомогательнымиколлектораии и дополнительным кол-лектором, присоединенным к шине ис тоцника питания, коллекторные нагрузки магнитотранзистора и дифференциальный усилитель, входы которогоприсоединены к первому и второму основныи коллекторам магнитотранзисто ра отличающееся тем,что, с целью повышения точности иснижения порога чувствительности, вустройство дополнительно введеныблок Формирования фиксированного нап 5 168рение) приводит к изменению величины,диФференциального напряжения междувходами 8,9 усилителя 10. Это всвою очередь приводит к изменениюнапряжения затвор - сток заряжающего МОП-транзистора, находящегосяна границе запирания и пропускающе- .го только ток саморазряда хранящегоконденсатора .,Пусть, например, разбаланс токов в основных 6,7 измерительных коллекторах под влияниемвнешних факторов изменился так, чтознак дифференциального напряжениямежду входами 8,9 сохранился. Тогдазаряжающий МОП-транзистор откроетсяи произойдет дополнительный зарядхранящего конденсатора, цто приведетк повышению напряжения на паре боковых секций 25, Оно вызовет снижение тока в центральной секции 7 измерительного коллектораУменьшениетока в основном 7 коллекторе продолжается до тех пор, пока разбаланстоков в основных 6,7 измерительныхколлекторах Ь 1 д,не вернется кМисходной величине, соответствующейтакому дифференциальному напряжениюмежду входами 8,9, при котором напряжение на затворе заряжающего МОПтранзистора равно порогу.Если разбаланс токов в Ьсновных6,7 измерительных коллекторах изменился так, цто происходит изменениезнака дифференциального напряжениямежду входами 8,9 усилителя 10, тоэто вызовет дополнительное запираниезаряжающего МОП-транзистора, приводя"щее к разрыву цепи постоянного подза ряда храняще го конденсатора . Хранящий конденсатор медленно разрядится и напряжение на вспомогательном27 коллекторе понизится. Это вызо"вет повышение тока в основном 7 кол"лекторе. Рост тока продолжится дотех пор, пока разбаланс токов в основных 6,7 коллекторах не вернется кисходной величине, соответствующейтакому состоянию заряжающего МОПтранзистора, в котором транзисторпропускает ток, достаточный для восполнения заряда хранящего конденсатора,Таким образом, цепь автоматицес"кой подстройки поддерживает на входе.26 выходного усилителя 19 напряжение,равное (Е - Бд Р ), т.е, порогу МОПтранзистора второго типа проводимости. Под влиянием внешних факторов изобретения