Цифровой измеритель постоянной магнитной индукции

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 19) (11) 9 1 К 33/06 1) 3583132/24-212) 06.01.836) 23.03.86. Бюл,2) А. Н. Фойда, О.Н). Т. Чигирин3) 621.317.44(088.б) Авторское свиде347707, кл. С 01 КАвторское свидет386252, кл. С 01 К гирин и ( тельство ССС33/Об, 1972 ельство СССР33/06, 1973 И фи 8.2 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОСТОЯННОЙМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ(57) Изобретение относится к областимагнитных измерений и может бытьиспользовано для прецизионного измерения в широком диапазоне постоянныхмагнитных полей. Цель изобретения -повышение точности измерений, которая достигается за счет того, что независимо от соотношения полезного.и остаточного сигналов датчика Холли уровней выходных сигналов датчикаХолла в оба такта из результатов измерения исключается остаточный сигнал"011(1 ТЕ;:;,датчика Холла. Измеритель состоит издатчика Холла 1, выполненного в видепервичного преобразователя магнитнойиндукции, автоматического переключателя 2, источника питания 3, преобразователя напряжение-код 4, например АЦП, реверсивного счетчика 5,фазочувствительного злемента 6, являющегося нуль-органом. Кроме того,в измеритель входят триггер 7 сосчетным входом, цифровой индикатор8, блок управления 9, дешифратор 10,дешифратор 11 дополнительного кода,блок 12 сложения по шой 2, триггеры13, 18 и 19, логические элементыИ 14-17 и индикатор перегрузки 20.Блок 9 синхронизирует работу всегоустройства и выдает команды на соответствующие блоки в определенные моменты времени. 3 ил.12199 Изобретение относится к магнитным измеренияМ и может быть использовано для прецизионного измерения в широком диапазоне постоянных магнитных полей. 5Целью изобретения является повышение точности измерения за счет того, что независимо от соотношения полезного и остаточного сигналов датчика Холла и уровней выходных сигна лов датчика Холла в оба такта из результата измерения исключается ос- . таточный сигнал (напряжение неэквипотенциальности) датчика Холла.1На фиг. 1 представлены выходные15 сигналы датчика Холла; на фиг, 2 - блок-схема предлагаемого цифрового измерителя постоянной магнитной ин,цукции; на фиг, 3 - временные диаг 20 раммы работы предлагаемого цифрового измерителя постоянной магнитной индукции.Цифровой измеритель постоянной. магнитной индукции (фиг. 2) состоит25 из датчика Холла 1, выполненного в виде первичного преобразователя магнитной индукции, автоматического переключателя 2, источника 3 питания, преобразователя 4 напряжение - код, являющегося аналого-цифровым преобЗО разователем, реверсивного счетчика 5, фазочувствительного элемента 6, являющегося нуль-органом, триггера 7 со счетным входом, цифрового индикатора 8, блока 9 управления, дешифратора 10, дешифратора 11 дополнительного кода, блока 12 сложения по шой 2, триггера 13, элементов И 14-17, дополнительного триггера 18, триггера 19 перегрузки и индикатора 20 пе О регрузки. Кроме того, на фиг. 2 по казаны входы-выходы 21-35 устройства и соответствующие им импульсы на фиг. 3.Блок 9 управления служит для син хронизации работы всего устройства и выдает командные сигналы на соответствующие блоки устройства.в определенные моменты времени. Блок 9 управления может состоять из тактового генератора, счетчика и дешифратора, причем дешифратор анализирует состояние счетчика, на который поступают сигналы тактового генератора, и в определенные моменты времени выдает команд- ф 5 ные сигналы.Датчик Холла 1 соединен с первым входом автоматического переключателя 91 22. Второй вход автоматического переключателя 2 соединен с выходом триггера 7 со счетным входом, третий входавтоматического переключателя 2 соединен с выходом источника 3 питанияи первым входом фазочувствительногоэлемента б, Выход автоматическогопереключателя 2 соединен с первымвходом преобразователя 4 напряжение -код и вторым входом фазочувствительного элемента б, Второй вход преобразователя 4 напряжение - код соединен со счетным входом триггера 7со счетным входом, первым входомреверсивного счетчика 5, первым входом дешифратора 10, первым входом дешифратора 11 дополнительного кода,первым входом цифрового индикатора8, первыми входами элементов И 14-17,первыми входами триггеров 13 и 18,первым входом триггера 19 перегрузкии выходом блока 9 управления, Выходпреобразователя 4 напряжение - кодсоединен с вторым входом реверсивного счетчика 5, Третий вход реверсивного счетчика 5 соединен с выходомтриггера 18. Первый выход реверсивного счетчика 5 соединен с вторымивходами дешифратора 10 и дешифратора11 дополнительного кода, второй выходреверсивного счетчика 5 через элементИ 17 соединен с единичным входомтриггера 19 перегрузки, выход которого соединен с индикатором 20 перегрузки, Выход фазочувствительного элемента 6 соединен с первым входом блока12 сложения по шод 2 и вторым входомэлемента И 14. Второй вход триггера13 соединен с выходом элемента И 14,первый выход триггера 13 соединен свторым входом блока 12 сложения пошой 2, выход которого через элементИ 16 соединен с вторым входом триггера 18. Второй вход элемента И 15 соединен с вторым выходом триггера 13,а выход - с третьими входами дешифратора 10 и дешифратора 1 дополнительного кода. Устройство работает следующим образом.Цикл работы устройства происходит в два такта измерения. В начале первого такта с первой пары противоположных электродов датчика Холла 1 через автоматический переключатель 2 на преобразователь 4 напряжение - код поступает напряжение 0 = 6 + он где Пну - напряжение. неэквипотенциаль12199 30 Когда . ) Б , в реверсивном счетчике 5 во втором такте производится суммирование результатов измерения двух тактов,.при 1 с П - их вычитание. Кроме определения вида операции, в реверсивном счетчике во втором такте производится определение вида кода (прямой или дополнительный), который хранится после окончания второго такта в реверсивном счетчике 5. Признаком, по которому определяется вид кода в ревесивном счетчике 5 (прямой или дополнительный) после второго такта, является поляр 3ности датчика Холла; 1 - ЭДС Холла. Результат кодирования Й запоминается в реверсивном счетчике 5; И = (2 + + 11 )К, где К - коэффициент преобразования преобразователя напряжение - код. Окончание процесса кодирования фиксируется блоком 9 управления, который через триггер 7 со счетным входом коммутирует автоматический переключатель 2, Это соответствует 10 началу второго такта измерения. Во второй такт выходное напряжение датчика Холла 1 снимается с другой пары противоположных электродов и равно Б = 1. - Бн , В зависимости от соотношения уровней 1 и 11 во втором такте производится суммирование или вычитание результатов измерения двух тактов. В оба такта измерения опорный сигнал фазочувствительного эле мента 6 Ц, и суммарный выходной сигнал датчика Холла 1 П = (Г + П) синфазны при 1Б , когда же Г сПх. нэ; то эти сигналы синфазны в один из тактов измерения и противофазны в 25 другой такт. Это обусловлено тем, что в оба такта измерения опорный сигнал Б, совпадает по фазе с ЭДС Холла Г,. Информация об изменении фазы выходного сигнала датчика Холла во второй такт измерения выделяется с помощью фазочувствительного элемента 6, элемента И 14, триггера 13, блока 12 сложения по шой 2. В зависимости от состояния блока.12 сложения по шой 2 триггер 18 устанавливается в определенное состояние во второй такт и выдает командный сигнал на реверсивный счетчик 5(определяет .направление счета). При этом в пер вом такте триггер 18 всегда выдает такой сигнал, по которому реверсивный счетчик 5 работает только на сложение. 91ность выходного сигнала фазочувствительного элемента 6 в первый такт измерения. Если сигнал фазочувствительного элемента 6 положительныйто в реверсивном счетчике 5 находится прямой код, если сигнал фазочувствительного элемента 6 отрицательный - в реверсивном счетчике находится дополнительный код. В первом случае элемент И 15 подключает дешифратор 10 прямого кода, во втором случае- дешифратор 11 дополнительного кода. Определение вида операции и вида кода производится следующим образом,1: ) Ц . В оба такта измерения выходной сигнал фазочувствительного элемента 6 синфазен с опорным сигналом. На входы блока 2 сложения по шой 2 во втором такте поступают сигналы одного вида с фаэочувствительного элемента 6 и с триггера 13, в котором запоминается полярность выход ного сигнала фазочувствительного элемента 6 в первый такт измерения. Выходной сигнал блока 12 сложения по шой 2 при этом во втором такте не пройдет через элемент И 16 и состояние триггера 18 не изменится, во второйтакт реверсивный счетчик 5 работает на сложение:ф 1 у К (+11у ) +К (11 нПри положительном выходном сигнале фазочувствительного элемента 6 в первый такт срабатывает элемент И 14 и изменяет состояние триггера 13, В этом случае элемент И 15 при наличии разрешающего сигнала с триггера 13 на втором его входе выдает разрешающий сигнал на дешифратор 1 О, с помо щью которого считывается прямой код реверсивного счетчика 5.- 0 . Выходной сигнал фазочувствительного элемента 6 синфазен с опорным сигналом 11в первый такт и противофазен ему во второй такт. На входы блока 12 сложения по шой 2 во втором такте поступают сигналы разного вида: с фаэочуствительного элемента 6 - отрицательный и с триггера 13 - положительный. Выходной сигнал блока 12 сложения по шой 2 при этом йройдет через элемент И 16 и изменит состояние триггера 18. Поэтому во второйтакт реверсивный счетчик 5 работает. на вычитание:=1 Ц х+Пнэ) -Х(Пнэ к) =2 ХВхПри положительном выходном сигнале фазочувствительного элемента 6 в первый такт срабатывает элемент И 14 и изменяет состояние триггера 13. В этом случае элемент И 15 при наличии разрешающего сигнала с триггера 13 на 1 О втором его входе выдает разрешающий сигнал на дешифратор 10, с помощью которого считывается прямой код реверсивного счетчика 5.+ У , Выходной сигнал фазочувствительного элемента 6 противофазен с опорным сигналом в первый такт измерения и синфазен с ним во второй такт. На входы блока 12 сложения но шой 2 20 во втором такте поступают сигналы разного вида: с фазочувствительного элемента 6 - положительный и с триггера 13 - отрицательный. Выходной сигнал блока 12 сложения по шой 2 при этом пройдет через элемент И 16 и изменит состояние триггера 18, Поэтому во второй такт реверсивный счетчик 5 работает на вычитание:Хану ф ) КЖир+Вх )301 Пн Хх 1 Пнэ Х.к 2 ХхПри отрицательном выходном сигнале фазочувствительного элемента 6 в первый такт элемент И 14 не срабатывает35 и поэтому не изменяется состояние триггера 13, на единичный вход которого не поступает управляющий сигнал. В этом случае элемент И 15 при наличии запрещающего потенциала на втором его входе с триггера 13 выдает разрешающий потенциал на дешифратор 11 дополнительного кода, с помощью которого считывается дополнительный код реверсивного счетчика 5. При на 45 личии перегрузки в двух циклах измерения срабатывает триггер 19 перегрузки по сигналу элемента И 17. Проверка на перегрузку производится в первые такты первого и второго циклов измерений.формула из обретенияЦифровой измеритель постоянной магнитной индукции, содержащий пос 55 ледовательно соединенные датчик Холла, ав т оматич еский переключат ель,преобразователь напряжение - код, реверсивный счетчик, дешифратор и цифровой индикатор, второй вход которого подсоединен к второму входу дешифратора и к первому входу триггера,выход которого соединен с вторым входом реверсивного счетчика, третийвход которого подключен к первомувходу элемента И, к первому входутриггера перегрузки, к второму входу преобразователя напряжение - коди к входу триггера со счетным входом,выход которого соединен с вторымвходом автоматического переключателя,третий вход которого подключен к источнику питания и к первому входу фазочувствительного элемента, второйвход которого подключен к выходу автоматического переключателя, а второй выход реверсивного счетчика подключен к второму входу элемента И, выход которого подсоединен к второмувходу триггера перегрузки, своим выходом соединенного с индикатором перегрузки, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью ловьппения точности,в него введены блок сложения по шой 2три дополнительных элемента И, второйтриггер, дешифратор дополнительногокода и блок управления, выход которого подключен к первым входам дешифратора дополнительного кода, дополнительных элементов И, к второму входуцифрового индикатора, к первому входувторого триггера и к входу триггерасо счетным входом, выход фазочувствительного элемента соединен с вторымвходом первого дополнительного элемента И и через блок сложения по шой 2 -с вторым входом второго дополнительного элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго триггера, выход первого дополнительногоэлемента И подключен к второму входувторого триггера, первый выход которого подсоединен к второму входу блока сложения по шой 2, второй выходвторого триггера подключен к второмувходу третьего дополнительного элемента И, выход которого соединен с управляющими входами дешифратора и дешифратора дополнительного кода, второй вход последнего подключен к первому входу дешифратора, а выход - ктретьему входу цифрового индикатора.1219991 Ет и,Рс и,фи Ря Коз гя О+ 77 31 Ю 7 Составитель В. КолачевскаяТехред В.Кадар Корректор Е. Сирохман Редактор Р. Цици каз 1319 5д, 4/5 иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 728 ВНИИПИ Государств по делам изобрет 3035, Москва, ЖПодпис нного комитета ний и открытийРаушская наб