Цифровой измеритель магнитного поля

Союз Советскик Социалистических Республик-, (51)М Кл. С 01 й 33/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий.Т.Чигир 1) Заявитель 4) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ МАГНИТНОГО ПО Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для прецизионного измерения в широком Диапазоне индукции постоянных магнит. ных полей.По основному авт,св. 9 748305 известны цифровые измерители, предназначенные для измерения в широком диапазоне индукции постоянных магнитных полей, состоящие из датчика Холла (ДХ), источника переменного тока питания ДХ, дополнительной катушки, в поле которой находится ДХ, источника постоянного тока для питания обмотки дополнительной катушки, по следовательно соединенных с датчиком Холла управляемого делителя, преобразователя "Напряжение-код" и реверсивного счетчика, делительного устройства, включенного между нреобразова телем и цифровым отсчетным устройством блока управления, связанного с цифровым отсчетным устройством,преобразователем "Напряжение-код", реверсивным счетчиком, делительным 25 устройством, второй вход которого подсоединен к выходу реверсивного счетчика и источником постоянного тока, а также фаэовым элементом, входы которого связаны с ДХ и управляе ым делителем, и триггером полярности, подключенным ко нторому входу управляемого делителя. Цикл измерения н данном устройстве состоит иэ двух тактов, В первом такте на ДХ одновременно воздейстнуют дна постоянных магнитных поля: измеряемое Вуи и дополнительное Во созданаемое источником постоянного тока дополнительной катушки, н которой находится ДХ. Выходной сигнал датчика, пропорциональный суме величин магнитных индукций (В., + Вддп ), поступает на преобразователь "Напряжение-код", откуда в виде последовательности импульсов выдается на реверсивный счетчик, считающий в прямом направлении. Во втором такте на ДХ действует только измеряемое магнитное поле В,. Выходной сигнал датчика, пропорциональный измеряемой магнитной индукции Вкз, поступает на преобразователь "Напряжение-код", откуда н виде последовательности импульсов выдается на ренерсинный счетчик, считающий в обратном направлении. В результате после второго такта реверсинный счетчик фиксирует число импульсов М пропорциональное дополнительному магнитному полю ВдОп =(Виьк+ Вдоп) - ВиМгде Б - удельная чувствительность киндукции ДХ;К - коэффициент передачи схемы;1, - амплитуда тока питания ДХ, не зависит от удельной чувствительности ДХ к индукции его тока, питания и коэффициента передачи схемы. Если значение индукции дополнительного магнитного поля принять за единицу измеряемой величины, то результат де ления будет пропорционален измеряемой магнитной индукции 11 .Недостатком данного устройства является зависимость результатов измерения от направления измеряемого ЗО магнитного поля и недостоверность результатов измерения при несовпадающих по направлению измеряемого и дополнительного магнитных полей, а также при превышении индукцией дополнительного магнитного поля В, индукции измеряемого магнитного поля ВЬмВ этом сЛучае реверсивный участок во втором такте измерения зафиксирует результат, который не будет пропорционален дополнительному магнитному полюМзнв результате чего после оперния прибор выдает недостоверзультат измерения.Цель изобретения - повышение ности измерения.Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель, содержащий ДХ, источник переменного тока для питания ДХ, дополнительную катушку, в поле которой находится ДХ, источник постоянного тока для питания обмотки дополнительной катушки, управляемый делитель, фазовый элемент, триггер полярностипреобразователь " Напряжение-код", реверсивный счетчий, делительное устройство, цифровое отсчетное устройство и блок управления в котором ДХ через управляемый делитель подключен к преобразователю фНапряжвние-код", первый выход котоации деленый реточа одновременно в"выходном регистре.прео бразователя "Напряжение-код" устанар й . вливается код М , соответствующиЯ Рв х измеряемой индукции В . После дву тактов измерения на входы делитель- ного устройства поступают числа М 2 с выходного регистра преобразователя 5 "Напряжение код" и М ; с реверсивно.го счетчика, После поступления управ ляющего сигнала от устройства управления делительное устройство соверша , ет операцию деления числа М на чис 10 ло МРезультат деления, равныйсо счетным входом, выход которого с динен с управляющим входом реверсивного счетчика, счетный вход черезпервый элемент И - с блоком управления, нулевой вход через элемент ИЛИи второй элемент И - с нулевым входом триггера полярности, единичныйвход через третий элемент И - с единичным входом триггера полярности,единичный вход первого триггера через четвертый элемент И подключен кединичному входу триггера полярности, единичный вход второго триггерачерез пятый элемент И подключен кнулевому входу триггера полярности,шестой элемент И включен между выходами первого и второго триггерови единичным входом третьего триггера, первый выход которого соединенс вторым входом элемента ИЛИ, а второйвыход - со вторыми входами первого,второго и третьего элементов И,причем блок управления соединен с нулевыми входами трех триггеров, вторымивходами четвертого и пятого элементов И и третьими входами второго итретьего элементов И,На чертеже представлена блок-схема цифрового измерителя магнитногополя,Устройство состоит из датчикаХолла 1, источника 2 переменного тока, источника 3 постоянного тока,дополнительной катушки 4, управляемогоЦелителя 5, фазового элемента б, тригера 7 полярности, преобразователя"Напряжение-код" 8, реверсивного счечика 9, делительного устройства 10,цифрового отсчетного устройства 11,блока 12 управления, триггера 13 сосчетным входом, элемента ИЛИ 14,элементов И 15-20, триггеровУстройство работает следующразом.Фазовый элемент б в зависимостиот направления магнитного поля, действующего на датчик Холла 1, устанавливает триггер 7 полярности вопределенное состояние. Например,21-23, им оброго подключен к первому входу делительного устройства, второй выходчерез реверсивный счетчик - к второму входу делительного устройства,выход подключен к цифровому отсчетномуустройству, первый вход фазового элемента соединен с выходом датчика Холла, второй выход - с выходом источника переменного тока, подключенномук датчику Холла, а выходы соответственно соединены с нулевыми единичнымвходами треггера полярности, выходкоторого подключен к управляющемувходу управляемого делителя, блокуправления соединен с преобразователем "Напряжение-код", реверсивнымсчетчиком, делительным устройством иисточником постоянного тока, дополнительно вводятся три триггера, элемент ИЛИ, шесть элементов И и триггер55 б 0 б 5 при положительном направлении магнитного поля управляющий сигнал с фазового элемента б поступает на единичный вход триггера 7, Триггер 7 полярности выдает на управляемый делитель 5 сигнал, который устанавливает его в состояние, соответствующее поттожительному направлению магнитного- поля.При отрицательном направлении :магнитного поля управляющий сигнал с фазового элемента б поступает на нулевойвход триггера 7 полярности, который устанавливает управляемый делитель 5 в состояние, соответствующее отрицательному направлению магнитного поля.Если при отрицательном направлении магнитного поля чувствительность датчика Холла больше, чем при положительном, то коэффициент передачи управляемого делителя при отрицательном направлении магнитного поля будет меньше единицы при условии,что при положительном направлении он принят за единицу, При обратном соотношении коэффициент передачи при отрицательном .направлении магнитного поля будет больше единицы.Работа устройства происходит вдва такта. В первом такте на ДХ 1 действуют одновременно два постоянных магнитных поля; измеряемое Бим и дополнительное Вдоп . Во втором такте на ДХ действует только измеряемое поле Виэм В зависимости от соотношения измеряемого и дополнительногомагнитных полей и их направления возможны четыре варианта работы:ВИЭМВОп ВизФО и Вдосовпадаютпо направлению;ВиЬм ) В 4 оп, Визм и Вдопне совпадают по направлению;ВиЗмВдопВиэм и Вдп совпадаютпо направлениюВиэмВ 4 оп Виэм и ВдоП не СОВПадают по направлению.Анализ этих условий показывает,что в первом, втором и третьем случаях магнитное поле в первом и втором тактах не изменяет своего направления. В четвертом случае направление магнитного поля, действующего на ДХ в первом такте, не совпадает с направлением магнитного поля во втором такте. При наличии первого и третьего условия работа измерителя происходит следующим образом.В первом такте на ДХ одновременнодействуютдва постоянныхмагнитных по-.ля В и В, Дополнительное магнитное поле создается дополнительной катушкой 4, в поле которой находится ДХ 1.По обмотке дополнительной катушки протекает ток от источника 3 постоянного тока. Выходной. сигнал ДХ 1 через управляемый делитель 5, пропорциональный сумме виличин (Виэм + ВАМ) поступает на преобразователь "Напряжение-код" 8, откуда в виде последовательности импульсов поступает на 5 0 15 20 5 30 35 40 45 50 реверсивный счетчик 9, который в первом такте работает на сложение, Режим работы реверсивного счетчика определяется состоянием фазового элемента б. При совпадающих по направлению магнитных полях ВЭи Вдоп (например, при положительном направлении дополнительного магнитного поля ц, сигнал начальной установки, поступающий на вход элементов И 15 и 1 б, проходит через элемент И 15, элемент ИЛИ 14 на нулевой вход триггера 13 реверса. В этом случае тгиггер 13 реверса выдает такой управ" ляющий сигнал на реверсивный счетчик 9, при котором он работает на сложе" ние. Реверсивный счетчик 9 зафиксирует код, пропорциональный сумме магнитных индукций измеряемого и магнитных полей=(Виэм+ Вдоп) 5 К пВо втором такте на ДХ 1 действует только измеряемое магнитное поле Вэ, так как блок 12 управления выключает йсточник 3 постоянного тока. Выходной сигнал ДХ 1 через управляемый делитель 5, пропорциональный магнитной индукции ВиЗмпоступает на преобразователь "Напряжение-код" 8, откуда в виде последовательности импульсов пОступает на реверсивный счетчик 9. Во втором такте реверсивный счетчик 9 работает на вычитание. Изменение направления счета происходит по сигналу, поступающему через элемент И 17 на счетный вход триггера 13 реверса, В результате после второго такта реверсивный счетчик 9 зафиксирует число импульсов М,пропорциональное индукции дополнительного магнитного поля Вдоп( ЪфВдоп)5 К 1 п 1- Виэм 5 К 1 п 4:ВДп 5- К 1.После двух тактов измерения на входы делительного устройства 10 поступают числа М 3 с выходного регистра преобразователя "Напряжение-код" 8 и М,1- с реверсивного счетчика 9. После поступления управляющего сигнала с блока 12 управления делительное устройство 10 совершает операцию деления числа МЬна число М Результат деления, рЛвный МЗ 8"Эп 1Ьиьм Ьим1 М 2 В К ЭВдоп Ьдоп не зависит от удельной чувствительности датчика Холла к индукции, его тока питания, коэффициента передачи схемы. Если значение индукции дополнительного магнитного поля Вд прид й нять за единицу измеряемой величины, то результат деления будет пропорционален измеряемой магнитной индукции В . При наличии этого условия (при положительном направлении дополнителъногомагнитного пбля)сигнал началь842648 09053 Тираз 732 ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений и 13035, Москва, Ж, Рауш ка сноР Под омитета С ткрытий ая наб., д.4 лиаМ ППП фПатентф, г.узгород, ул.Проектная,4 Составитель Е,Данилинаедактор Л.Филь ТехредН.Ковалева Корректор,Г. Р ешет н ик