Способ определения нормали к магнитной плоскости датчика холла и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ОЮ 01) ЗШ О 01 В 33/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ йфй О 1"АВТОРСКОМУ С ЬСТВУ атчи носительно оси вращения4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ 1 Т 1 Ф(72) В.М, Лачинов и В.П. Саванеев (71) Объединенный институт ядерных исследований(56) 1, Афанасьев 1 О,В. Феррозоиды, Л., "Энергия", 1969.2. Авторское свидетельство СССР В 232533, кл. О О 1 В 33/02, 1969.3. Афанасьев Ю.В, и др . Средства измерения параметров магнитного поля. Л., "Энергия", 1979,(прототип).(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НОРМАЛИ К МАГНИТНОЙ ПЛОСКОСТИ ДАТЧИКА ХОЛЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. 57) 1. Способ определения нормали к магнитной плоскости датчика Холла, включающий вращение датчика в магнитном поле относительно оси проходящей через его центр и регистрацию разностного сигнала, о т л и - ч ающий ся тем, что, сцелью повышения точности определения нормали, сравнивают разностные сигналы, полученные от отклонения оси вращения датчика от направления магнитного поля и от изменения ориентации датчика, определяют знак изменения ориентации датчика относительно его оси вращения, затем циклически повторяют операцию изменения ориентации датчика относительно его оси вращения до исчезновения разностного сигнала, о направлении нормали к магнитной плоскости датчика Холла судят по направлению оси его вращения.2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее датчик Холла, расположенный на базовой ппастине, прикрепленной к штоку, источник магнитного поля и выходной регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения нормали, в него дополнитель но введены опорный каркас, фиксатор, штока, выполненный на двух подшипниках вращения, втулка, расположенная на штоке и снабженная регулирующим и фиксирующим приспособлениями, например в виде винтов, пружина, стягивающая шток и базовую ппастину, которая имеет посадочные отверстия, фиксирующиеся на выступах штока, а втулка выполнена с косым срезом в области, диаметрально противоположной регулирующему приспособлению.страцию разностного сигнала, сравнивают разностные сигналы, полученные от отклонения оси вращения датчика от направления магнитного поля и от изменения ориентации датчика относительно оси вращения датчика, определяют знак изменения ориентации датчика относительно его оси вращения, затем циклически повторяют операцию изменения ориентации датчи О ка относительно его оси вращения до исчезнования разностного сигнала, о направлении нормали к магнитной плоскости датчика Холла судят по направлению.оси его вращения, 15Способ реализуется с помощью устройства, содержащего датчик Холла, расположенный на базовой пластине, прикрепленной к штоку, источник маг. нитного поля и выходной регистратор, в которое дополнительно введены опорный каркас, фиксатор штока, выполненный на двух подшипниках вращения, втулка . расположенная на штоке и снабженная регулирующим и фиксирующим приспособлениями, например, в виде винтов, пружина, стягивающая шток и базовую пластину, которая имеет посадочные отверстия, фиксирующнеся на выступах штока, а втулка выполнена с косым срезом в области, диаметрально противоположной регули-рующему приспособлению.На фиг. 1 и 2 изображены векторные диаграммы способа; на фиг, 3 - уст 35 ройство дпя осуществления предлагаемого способа, продольный разрез; на фиг. 4 - то же, вид сверху без датчика Холла, базовой пластины и регу-. лирующего приспссобления).Способ осуществляется следующимобразом.Датчик 1 Холла вращается в направлениивокруг оси 2, проходящей через центр 3 датчика и повернутой на уголотносительно направления магнитного поля В и на угол 06 относительно нормали и к магнитной плоскости датчика Холла (фиг. 1). Составляющая В 1. вектора поля В, направленная вдоль оси 2, при вращении. датчика не вызывает на его выходе сигкала с частотой вращения, а сос-, тавляющая В, перпендикулярная оси 2, возбуждает такой сигнал. В этом случае амплитуда сигнала пропорционапьна01 ь 1 В зкп(3 зпю 6 (1) При установке датчика 1 так, что й совпадает с направлением оси 2 вращения (фиг. 2) значение 11 становится равным нулю.Как видно из выражения (1) зависимость зп обеспечивает в данном способе максимальную чувствительность при значениях М вблизи нуля. Чувствйтельность типичных современных датчиков Холла ( 10 мкВ/1 О Т) такова, что даже при малых 3 в средних ( 2 Т) магнитных полях возможно регистрировать сигналы на выходе датчик ка Холла, эквивалентные отклонению 06 от поля меньшеугловой минуты. Кроме того, поскольку регистратор фиксирует разностные сигналы, полу.чаемые при вращении датчика Холла,нет влияния на точность определения нормали имеющихся в канале регистрации нестабильностей типа дрейфов. Возможность работы с малыми /3 позволяет полностью исключить .влияние планарного эффекта датчика Холла на точность определения нормали к магнитной плоскости датчика. Существенным преимуществом способа является то, что отпадает необходимость в знании и привязке к направлению магнитного поляУстройство для осуществления способа фиг. 3) содержит датчик Холла 1, помещенный в магнитное поле В,шток 4, базовую пластину 5 и выходной регистратор 6. В устройство дополнительно введены опорный каркас 7, фиксируемый двумя подшипниками 8 вращения относительно каркаса 7, втулка 9, расположенная на штоке 4и снабженная регулирующим 10 и фиксирующим 11 приспособлениями, напри" мер, в виде винтов, и пружина 12, стягивающая шток 4 и базовую пластину 5 за упоры 13 и 14. Базовая пластина 5 имеет посадочные отверстия, фиксирующиеся на выступах 15штока 4. Втулка 9 выполнена с косым срезом 16 в области, диаметральнопротивоположной регулирующему приспособлению 10 . При этом ребро 17, образованное пересечением плоскости косого среза и торцовой плоскости втулки перпендикулярно плоскости поворота базо-вой пластины 5 и задает ось вращения пластины при регулировочной подстройке нормали й датчика к направлению оси 2 вращения штока 4.Устройство работает следующимобразом.Датчик 1 Холла закрепляется вцентре 3 базовой пластины 5, Навнутренней стороне базовой пластины 55 в центре имеется упор 13, а по окружности вокруг центра посадочныеотверстия. Пластина 5 прижимаетсяс помощью пружины 2 к торцу штока4имеющего выступы 15 и к торцовойповерхности втулки 9, которая установлена в пЬсадочном месте в концештока и соосно с ним. Выступы 15 штока 4 входят в посадочные отверстиябазовой пластины 5. Во втулке 9 имеются фиксирующее 11 и регулирующее10 приспособления, выполненные ввиде винтов, Шток 4 помещается в подшипники 8, закрепленные в опорномкаркасе 7, Шток 4 может вращаться 20относительно оси 2. Все устройствопомещается в однородное магнитноеполе, беэ особых требований к точности знания его направления. Приэтом ось вращения 2 штока 4 должна 25не совпадать с направлением магнитного поля. При вращении штока 4 сдатчиком 1 Холла на его выходе кромепостоянной составляющей возникаетразностный сигнал. Втулка 9 повора- ЗОчивается в положение, близкое к максимуму сигнала. Это положение проверяется при повторных вращениях штока4 в опорах подшипников 8 вращения.Положение максимума сигнала фиксиру 35ется винтом 11Регулирующим винтом О поднимается соответствующии край пластины 5 с датчикомХолла, . Для обеспечения устойчивости и определенности поворота пластины 5 на втулке 9 выполнен косой срез 16, диаметрапьно противоположный регулирующему винту 10, При этом ребро 17, образованное пересечением плоскости косого среза 16 и торцовой ппоскости втулки 9, перпендикулярно плоскости поворота базовой пластины 5 и задает ось вращения пластины 5 при регулировочной операции винтом 1 О. Регулировкой углового положения пластины 5 разностный сигнал при повторных вращениях устанавливается равным нулю, При этом нормаль к магнитной плоскости датчика 1 Холла устанавливается по направлению оси вращения 2.Способ определения нормали к магнитной плоскости датчика Холла и устройство для его осуществления позволяют повысить точность и чувствительность при определении нормали. Кроме того, упрощается и улучшается сама технологическая процедура определения нормали, так как в этом случае отпадает необходимость в наличии магнитных калибровочных полей, имеющих высокую степень однородности и большую протяженность. Отпадает необходимость в жесткой привязке самой калибровочной операции к определенному направлению опорного магнитного поля.1130807 Фия Составитель В. Шу Техред М. Гергель ктор И,йи ко тор адписноеППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 9604/32 Тираж 710 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб.; д. 4