Цифровой измеритель постоянной магнитной индукции

СО 1 ОЭ СОЫЕТС 1 ИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕС 11 УБЛИН 1511 4 С 01 Е 33/06 ЗСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ 1 ТИ э СССР971.СР198(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОСТОЯШОЙКАПИТ 110 Й И 1 ДУ 1(ЦИИ(57) Иэоб 1 етение относится к областимагнитнык измерений и может быть использовано дл.1 прецизионного измерения в широком диапазоне индукции постоянннык ма 1 нитнык полей,щ 11 у, В процессе измерения свое апраВ а(56) Аиторс Р 347704,Авторскг Мф 1004927,3/24-21мирнов, А.11, Фойдаи 1; Я,Т, Пигиргп 17, .,.4 (088, 8)кое свидетельствол. С 01 К 33/06,е свидетельство ССкл, С 01 К 33/06,ление, Изобретение позволяет сократить время измерений. Предложенныйизмеритель содержит датчикХолла,переключатель 2, источник 3 питания,преобразователь 4 напряжение - число импульсов, фазочувствительныйэлемент 5, блок 6 управления, элеменИ 7, реверсивный счетчик 8, блок регистрации 9 счетчик 10 импульсов.Ьлок управления 6 содержит генератор11 тактовых импульсов, дополнительный счетчик 12 импульсов, дешифратор 13, элементы 14, 15, 20 и 21совпадений, триггеры 16, 18 и 19 и22, элемент ИЛИ 17, инвертор 23. Работа цифрового измерителя постоянноймагнитной индукции поясняется времен 11 ыми д;1 аграммами приведенными в описании изобретения.э.п. ф-лы, 2 илИзобретение относится к техникемагнитных измерений и может быть использовано для прецизионного измерения в широком диапазоне индукции пос 5тоянных магнитных полей, изменяющихв процессе измерения свое направление.Цель изобретения - сокращениевремени измерений. 10На фиг.представлена функциональная структурная схема устройства;на фиг, 2 - временные диаграммы егоработы,Цифровой измеритель постоянной 15магнитной индукции содержит датчик1 Холла, вход и выход которого черезпереключатель 2 соединены с выходомисточника 3 питания и входом преобразователя 4 напряжение - число импуль сов, фаэочувствительный элемент 5,первый вход которого соединен с выходом переключателя 2, второй - с выходом источника 3, а выход - с гервым входом блока 6 управления, первый выход которого соединен с управляющим входом переключателя 2, второй - с управляющим входом преобразователя 4. Выход преобразователя 4 соединен с первым входом элемента И 7, ЭОвторой вход которого соединен с третьим выходом блока 6, четвертый и пятый выходы которого соединены с входом сброса и управляющим входом ре"версивного счетчика 8, выход которого соединен с входом блока 9 регистрации и вторым входом блока 6 управления. Вход счетчика 10 импульсов соединен с выходом преобразователя 4,вход сброса - с шестым выходом блока6 управления, а выход - с третьимвходом блока 6 управления, седьмой ивосьмсй выходы которого соединены суправляющим входом блока 9 регистрации и входом установки реверсивногосчетчика 8, счетный вход которогосоединен с выходом элемента И 7.Блок управления 6 содержит генератор 11 тактовых импульсов, выход;которого через дополнительный счетчик 12 импульсов соединен с входомдешифратора 13, первый, второй и третий выходы которого соединены с первым, вторым и седьмым выходами бло"ка 6 управления., четвертый - с первы"ми входами первого 14 и второго 15элементов совпадения., пятый - с первым входом первого триггера 16 ичетвертым выходом блока 6 управления,шестой - с первыми входами элемента ИЛИ 17 и второго 18 и третьего 19 триггеров и шестым выходом блока 6 управления, седьмой - с первыми входами третьего 20 и четвертого 21 элементов совпадения, Выходы элементов 20 и 21 соединены с вторым входом элемента ИЛ" 7 и первым входом четвертого триггера 22, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 17, а выход - с пятым выходом блока 6 управления. Вторые входы второго 18 и третьего 19 триггеров соединены с выходами первого 14 и второго 15 элементов совпадения, а вы,ходы - с зто ым и третьим входами элемента 21 совпадения, четвертый вход которого соединен с выходом инвертора 23. Вход инвертора 23 соединен с вторым водом элемена 14 падения и первым входом блока 6 управления, второй вход которсго соеди,нен с вторым входом элемента 20 совпадения,. а третий - с вторым входомг элемента 15 совпадения, вторым входом триггера 16 и первым входом пятого -лемента 24 совпадения второй зход которого соединен с выходом триггера 16 и третьим выходом блока 9 управления, а выход - с восьмым выходом блока 6 управления.Устройство работает следующим образом,По сигналу блоха 6 управления блоки 8, 10 и 16, имеющие цифровую память, устанавливаются в исходное состояние.Работа устройства происходит в два такта. В первый такт измерения выходной сигнал датчика 1 Холла1Пн поступает через переключатель 2 и преобразователь 4 напряжение - число импульсов. Результат преобразования в виде импульсов поступает на элемент И 7 и счетчик 101(1 х+ Оэ)где К - коэффициент преобразованияпреобразователя 4 напряжение - число импульсов.Работа элемента И 7 и реверсивного счетчика 8 зависит от соотношения абсолютных значений полезного сигнала (ЗДС Холла 1) и помехи (напряжения неэквипотенциальности 0 р ),Пусть 1"0 ц,. В этом случае напряжение датчика 1 Холла 0,= (1 -0 з).ж814Кроме того, срабатывает элемент И 24 совпадения, вьдавая сигнал, который поступает на счетный вход 1-го разряда реверсивного счетчика 8. По этому сигналу в реверсивном счетчике 8 записывается число, равное числу импульсов, поступивпшх на счетчик 10. В конце первого такта измерения в реверсивном счетчике 8 находится число И = Е(1+ Пз).В конце первого такта измерения блок 6 управления коммутирует переключатель 2, Во второй такт измерения выходной сигнал датчика 1 Холла- 1- П ,. Этот сигнал не превышает определенного уровня и поэтому через элемент И 7 на реверсивный счетчик 8 во втором такте с преобразователя 4 счетные импульсы не проходят, поскольку на второй вход элемента И 7 поступает запрещающий потенциал с триггера 16, который находится в нулевом состоянии по сиг налу блока 6 управления.Таким образом, в конце. второго такта измерения в реверсивном счетчике 8 находится результат измерения первого такта управления.Выходной сигнал датчика 1 Холла во второй такт измерения П. = 1 + О превышает определенный уровень. Поэтому на выходе счетчика 10 появляется импульс переноса, который устанавливает триггер 16 в единичное состояние, что приводит к появлению на втором входе элемента И 7 разрешаю 35 щего потенциала, (роме того, срабатывает схема И 12, выдавая сигнал, ко-орый поступает на счетный вход разряда реверсивного счетчика 8. По этому сигналу в реверсивном счетчике 8 записывается число, равное числу импульсов, поступивших на счетчик 10,Пусть 1 д- П Ф О. В этом случае полезный сигнал (ЭДС Холла 1 ) и помеха (напряжение неэквипотенцпальнос. ти У,) отличаются на значительную величину.При таком условии во втором такте в реверсивном счетчике 8 в зависимости от того, что больше по абсолютному значению: полезный, сигнал 1, или по, меха О , производится суммирование или вычитание результатов измерения двух тактов, Информация о виде операции во втором такте выделяется с помощью фазочувствительного элемента 5. Блок 6 управления в зависимости от состояния фазочувствительного элемента выдает- во втором такте командный сигнал на реверсивный счетчик 8.Когда 1 7 У , в реверсивном счетчике 8 результаты измерения суммируются, при 1 СПони вычитаются.Пусть П = 1- Пн П= 1 к+ Пнэ. Выходной сигнал датчика Холла 1 в первый такт измерения превышает опре В конце второго такта измерения в реверсивном счетчике 8 находится результат измерения второго такта М = М+ И,= О + (1+ П,э) О + (1+ 1) = 2 К 1 х. Пусть 1 Он а У= 1+ Пн, Выходной сигнал датчика 1 Холла в первый такт измерения превышает определенный уровень, Поэтому на выходе счетчика 10 появляется импульс переноса, который устанавливае 1 триг" гер 16 в единичное состояние, что приводит к появлению на втором входе элемента И 7 разрешающего потенциала. 1437не превышает определенного значения,Поэтому через элемент И 7 на рсвзрсивный счетчик 8 с преобразователя 4в первый такт измерения счетные им 5пульсы не проходят, поскольку навторой вход элемента И 7 поступаетзапрещающий потенциал с триггера 16,который находится в нулевом состоянии по сигналу блока 6 управления.1(роме того, при такой величине выходного сигнала датчика 1 Холла на выходе счетчика 10 отсутствует выходнойимпульс, изменяющий состояние триггера 16. 15Таким образом, после первого такта измерения в реверсивной счетчике 5имеется число И= О,В конце первого такта блок 6 управления коьмутирует переключатель 2. 20Во второй такт измерения выходнойсигнал датчика 1 Холла П = 1+ П,В реверсивном счетчике 8 результатыизмерения двух тактов суммируются.Сигнал на шину суммирования реверсивного счетчика 8 поступает с блока 6деленный уровень, ПозОм, 5 и вьг,од.счетика 10 появляется цщпу 5 ьс перс цоса, который устанавливая триггер16 в единичное состо 5 пие, что Гри 30".ДРт к полвлрцю НЯ 505) Ом 53 Х 95 05 Рмента И 7 разрецаоце о потец;аа,.Кроме того, срабатьцает злемецт П цвыдавая сигнал который поступаетца счетцый вход 1.-го разряда реер-"сивного счетчп(а Я, По этому сигналуВ реВерсиВный счетчи( 8 за 1 еисываетсячислО, равцое числу 5 кп)льсов. Пос"тупиВше 5 х 1 а счетч 551 10. В он 5 е перв 5;3=: едицичцое состояние что приводит к появлешпо ца втором входе элемецта И / разрешаюцего погецеала,. Кроме того, срабатьцзает элемент 11 2-5, вы-. давал сигналкоторыц поступает на счетный вход .-го разряда рсва ивного счетчика 8. По згрму сг 5 су в реве 13 сивный счечи( 8 за"5, 5 гор ртр число, равое числу 1 м.у 5 ьсов 5 и ступивших ца счетчик ";О.Поэтому Б конце Второго акта ц.3-:мереция при 1,)1. реверсцвцый с 5 ГНЗч 1 к 8 зафиксиръ 5 ет тц 3 -50 ц;,5-., ул. ( впропорциональное ЗЛО Хор 3,11= К(1 - 11,) + К(15+ Б,) =. 21.1 Пви 1, Б, цг)0.звопитсч 3 1 3513 результатов измереция д-.,х тактов,.Когда чсло в р)р 3 е-) 53 вцо 1 05 етчик, 8 станет равим цу.т:о) видается у 5 ра 5 . ляюший сигнал ца. б;05 6 )5 праглепил При этом блок 6 управлепя из е.:Ь,35 цаправтеир сче а В )Оае)(Ивцоь.; 05 тчикр 8 а В 1)р зуль а е ) г 5-О"53 Юсчетчи 1( 8 ф 5 ксрует ".5 слО цпульсов. пропорциоцальное ЗП 0 Холла,Ь ( ц) ) ( 3 ": -1 хК(1155," 1.) ь 2 К.,.= КПвого такта измерения 53 рев 1)сивцо 5счетчике 8 Находится число 11,)= Е(1 -- "нэ)В конце гервого измерения блок 6управления коммутирует гереклосатель2. Во втором такте 5 з;ереццл выходцой з,сигнал датчика 1 Холла 0 5= 1,+ 0Во втором такте цзмерецця при 1.)11 .производится суммиравацие пезул татовизмерения двух тактов., а црц 1) .,их вычитание.Во втором такте вьходцой 5 игцалдатчика 1 Холла превьшает определен.цый уровень, Поэто;гу ца выход" с ц.т-"чика 10 появляется импульс герецо,а.который устацавливает 1 рцггер 56 в 1,=+ 1; = 1- 1 ".(0 , - , ) + 2 К 1, =-. 2 К 1Огмула:зи.Ор":р 5:яЦиф)Г 535 змерцте постоя ной:5 а"питими ццдукциц, сод ряаццй цатИк Холла. Вход 5 ГцХод которого через переключатель соединецы соответстгеццо с 13 Еходо)5 истсчццка цитаццяг 5 реоб;), зовате 5 я ца 15 р)5 5-,рцр ЧИСЛО И.ЕПУ 5 ЬСОВ, фДЗОЧ)В . ВИС."ЬЫИэлемецт, первый вхо; которогс соедццен с входом преобр:30 грцяапря)енцс - число ь 11 л:со 5, второй - с выхо 5,0 м ц(.Г Чика пита .Ия ) Р Вьхоервым вход:;: б; ):,- у.ралрця, ,первый выход .(0)тор)ого соедицец с управцюь 55 м г 3 хо 305 .Сре(лючатргя:3 ройу;)ав 5 яв 5:, Вх 0 си пр е 5 р,Ов Ет 53-г.5)5)ке 5 е .- чис;50 5 мпуд 5, ов, вьгход котоРОго .Озце с Г.:51 ьм з;(05 0 ч эс,ета 51, Бтопой 13 ход КОторого сордиее с ) эе т ьим 53 ьгх 0 ом блока иОавлеия р чт. Ве)тыл и пять 1 Й выхо.ы КО, 0,ОГО СОЕД,ЧЕЦЬ "00 3 Р ГСТВРЦО С вх дэм сброга .,. уцравля рщцм входом)СВЕРСИ 530 СЧРГГ ИКН -к 05(РТО)10 сОец 105 ХОдОМ бЕОКР )е 5 5 с ."пацци и вторым 5:,хоо б 50:(, цп 5 влетР .5 С т - т тт ОИ . С Я ТТО. С ЦЕЛЬЮ СОК)5;СГ 5 В)Р 1 ЕЦ ИЗ.ЕРЕ 5 ЦЯ, В ЕГО ЦВЕ 5,:; СЕт 55 )ив1 5 6 С 0 3 р -Х ОГ К 0 Т 0 ) 0 "0 С 0 РС Цч сло импульсов, вход сб-.ос-. - схо; - с -ве ь Вх(5 ом о 0:а управле.5 ЦП, СЕДЬМой . БО.ЬМОЙ 35 ЕХО; Ы(ОТОРО"Г ( СОЕДИЦРЦЬ СОР ГВ,"; СТ." Р 1 НО ",) 53ь 5 хоп 5 у тац 001. :. 555,:15 ;ч).; 0 а т -Рц с ВыхОдОм элема а 1.,1 зе 1;пгЛ .".05 5 5) 5, й с я тр ЧТО бл 0. - , - :ц) авмцугьсов, гхор. котогсго .:рез дот 3"55 " "ПЕ ГЦ- Ь 5(ХОт(ОТОРГ 5 СО -55","-Ц СООТВР-ВРЦ 5-, ге)5;Г5 с.цмто В.5(оч 753 3 с.,Р. 5 В)азлелВ Т 5т, 5ьу 1 , г5 р)Ног 5 второ 5 "5 е.ецт 05. Г)53 пр .рЦ,:,"55, 5 ЯТЕй - С ПЗЗРЗЕГ; ЦХООЧ "Г) ОГОт;5 г ра ц четве)Т ььгх дс; бл .;.)арл. 555ес той - с .;р: вы : ;ходаО его триггерсь соединене ссстветствен но с Выходами первого и второго эле 11 ентов сОБ 11 ядения выходы - с вторым 15 УГ 1 давления, я ВыхОд - с Восьмым Выхси т. етьим входами чствертого эле- цом блоха управления.ПЛ 1 Л Г ЛЛЫ Х.Г 1 ЛЛЛ.ГЫ 1 ЛЛ.ЛПЛЛЧ Г 1 П ГО Г- 1,. Г1 - 1 ГГ -1 1 - 1 1 -.Г - 1 3 13. . - . - -. ц -1 .г - 1г Г --- ГРедактор Л. Пчелинская Корректор С, Черни Заказ 5890(46 Тираж 772ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Подписное Производственно-Г 1 олиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4/ 143 ми элемента ИЛИ и второго и третьего триггеров и шестым выходом блока управления, седьмой - с первыми входами третьего и четвертогс элементов совпадений, выходы которых соединены соответственно с вторым Входом элемента ИЛА, и первым входом четвертого триггера, Второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выхсд - с пятым вьгодом блока управления приче 1 л вторые входы второго и третьме;1 тя ссвпядеш 1 я, четвертый вход которого соединен с выходом инверторя,вход которого соединен с вторым входом 11 ервсго элемента совпадения ипервым Входом блока управления, второй вход которого соединен с вторымвходом третьего элемента совпадения,а третий - с Вторым входом второгоэлемента совпадения, вторым входомпервого триггера и первым входом пя-,тогс элемента совпадения, второйВход ксторсгс соединен с выходом перВого три 1.гера и треть 1 м вьходом блока