DE1963586B2

DE1963586B2 - Galvanometer with hall generator - has permanent magnet field and sensitive element

Info

Publication number: DE1963586B2
Application number: DE19691963586
Authority: DE
Inventors: Moisej A.; Perelberg. Asik I.; Schrajfeld Tamara J.; Kischinew Lechtman (Sowjetunion)
Original assignee: Sawod wibropribor, Kischnew (Sowjetunion)
Priority date: 1969-12-18
Filing date: 1969-12-18
Publication date: 1976-07-08
Also published as: DE1963586A1

Abstract

The instrument comprises a revolving carrier (1) on which is mouted a Hall plate (2) and a mirror (3) situated in the field of a permanent magnet. Current conductors (5), (6) lie either side of the Hall plate. Voltage conductors parallel to the main axis are attached to the centre of the plate and are connected together via a resistor at their outer ends. Current into the device produces a magnetic moment which rotates the assembly. A balancing moment is produced by the other pair of conductors carrying current produced by the Hall effect. The arrangement provides a sensitive, vibration-fee action.

Description

2525th

Die Erfindung bezieht sich auf einen Galvanometerwandler, bestehend aus einem feststehenden Dauermagneten, einer drehbeweglichen Spule und einem an dieser befestigten Hall-Generator mit zwei an der Hallplatte an gegenüberliegenden Seiten angeschlossenen Gleichstromzuführungen und zwei an ihren anderen Seiten angeschlossenen Potentiaileitungen. Ein solcher Galvanometerwandler kann Anwendung in der Meßtechnik finden.The invention relates to a galvanometer converter, consisting of a fixed permanent magnet, a rotatable coil and a Hall generator attached to this with two on the Hall plate DC power supplies connected on opposite sides and two on their other Sides connected potential lines. Such a galvanometer transducer can be used in measurement technology Find.

Ein derartiger bekannter Galvanometerwandler (UdSSR-Urheberschein Nr. 1 53 964) arbeitet als Verstärker für schwache elektrische Signale Das Eingangssignal wird an die Spulenanschlüsse des beweglichen Organs gelegt, während den Stromanschlüssen des Hall-Gebers Gleichstrom zugeführt wird. Das verstärkte Ausgangssignal ergibt sich an den Potentialanschlüssen des Hall-Gebers.Such a known galvanometer transducer (USSR Copyright Certificate No. 1 53 964) works as an amplifier for weak electrical signals the input signal is sent to the coil terminals of the moving Organ while the power connections of the Hall sensor are supplied with direct current. That amplified The output signal results from the potential connections of the Hall sensor.

Der beschriebene Verstärker hat aber einige wichtige Mangel. An seinem beweglichen Organ greift nicht nur das vom Spuienstrom erzeugte Drehmoment, sondem auch eine Ausstoßkraft an, die durch Wechselwirkung zwischen Hall-Geber und Strom und zwischen den Stromanschlüssen des Hall-Gebers und dem Magnetfeld des Dauermagneten zustandekommt. Ein weiteres am beweglichen Organ angreifendes Drehmoment wird durch die Potentialanschlüsse des Hall-Gebers erzeugt. Diese zusätzlichen am beweglichen Organ angreifenden Kräfte und Drehmomente machen sich besonders bemerkbar, wenn man versucht, die Empfindlichkeit bzw. den Verstärkungsfaktor des Wandlers zu steigern.The amplifier described has some important shortcomings. Does not interfere with his movable organ only the torque generated by the coil current, but also an ejection force generated by interaction between Hall sensor and current and between the current connections of the Hall sensor and the magnetic field of the permanent magnet. Another torque acting on the moving organ is generated by the potential connections of the Hall sensor. These additional ones on the movable organ attacking forces and torques are particularly noticeable when one tries the To increase the sensitivity or the gain factor of the converter.

Es ist weiterhin ein Halleffektwandler bekannt (CH-PS 2 75 601), dessen Hallplatte im Feld eines von einem Wechselstrom erregten Magneten liegt. Es handelt sich nicht um ein Drehspulinstrument. Im bekannten Fall sind wegen des Wechselfeldes die Störmomente bzw. Störkräfte unbeachtlich. Vielmehr geht es im bekannten Fall darum, in den Strom- oder Spannungszuleitungen zur Hallplatte induzierte Wechselströme zu kompensieren. Dementsprechend läßt sich jeweils ein angeschlossener Leiter verdrehen, um die Verkettung des Eingangskreises bzw. des Ausgangskreises mit dem Kraftlinienfluß des Umwandlers um eine halbe Windung in der einen oder in der anderen Durchsetzungsrichtung zu verändern. Diese Absicht wird auch dadurch klar, daß das Verdrehen eines Leiters mit dem einfachen Aufwickeln eines Leiters um den Kern des Magneten gleichgesetzt ist Weiterhin liegen die gebildeten Windungsflächen in der Ausgangstags jeweils parallel zu den Feldlinien des Magneten.There is also a Hall effect converter known (CH-PS 2 75 601), the Hall plate in the field of one of an alternating current excited magnet. It is not a moving coil instrument. Im known In this case, the disturbance torques or disturbance forces are irrelevant because of the alternating field. Rather, it's about well-known case is about alternating currents induced in the current or voltage supply lines to the Hall plate to compensate. Correspondingly, one connected conductor can be twisted around the chain of the input circuit or the output circuit with the flow of force lines of the converter by half To change the winding in one or the other enforcement direction. That intention will too made clear that twisting a conductor with the simple winding of a conductor around the core of the Magnet is equated. Furthermore, the winding areas formed are in the starting tags parallel to the field lines of the magnet.

Der Erfindung liegt ausgehend von einem Galvanometerwandler der eingangs beschriebenen Gattung, die Aufgabe zugrunde, einen hochempfindlichen Galvanometerwandler zu entwickeln, bei dem das bewegliche Organ keinen zusätzlichen Kräften und Drehmomenten ausgesetzt istThe invention is based on a galvanometer transducer of the type described above, which The task is to develop a highly sensitive galvanometer transducer in which the movable Organ is not exposed to any additional forces and torques

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß erfindungsgemäß die Stromzuführungen und die Potentialleitungen parallel zur Drehachse der Spule geführt und an ihr befestigt sind und daß die Stromzuführungen sowie die Potentialleitungen zusammen mit der Hallplatte jeweils eine im Ausgangszustand quer zum Feld des Dauermagneten liegende Windung bilden.This object is achieved in that, according to the invention, the power supply lines and the potential lines are guided parallel to the axis of rotation of the coil and attached to it and that the power supplies and the Potential lines together with the Hall plate each one in the initial state across the field of the permanent magnet Form a lying turn.

Vorteilhaft bilden gegenüber dem eingangs genannten bekannten Verstärker (UdSSR-Urheberschein 1 53 964) die Stromzuführungen sowie die Potentialleitungen zusammen mit der an der Spule befestigten Hallplatte jeweils eine im Ausgangszustand (Nullstellung) quer zum Feld des Dauermagneten liegende Windung. Da die Hallplatte an der drehbeweglichen Spule befestigt ist wird die Wirkung der Störkräfte ausgeschlossen, indem die Strom- wie auch die Potentialleitungen weitgehend parallel zur Drehachse des beweglichen Organs geführt sind. Störmomente werden durch die beschriebene Orientierung der Windungsebenen kompensiertAdvantageous form over the above-mentioned known amplifier (USSR-Urheberschein 1 53 964) the power supply lines and the potential lines together with the one attached to the coil Hall plate in the initial state (zero position) each winding lying transversely to the field of the permanent magnet. Since the Hall plate is attached to the rotating coil, the effect of the disturbing forces is excluded, by placing the power and potential lines largely parallel to the axis of rotation of the movable Organ are performed. Interfering torques are caused by the described orientation of the winding planes compensated

Beim Gegenstand der CH-PS 2 75 601 sind einerseits die Potentialebenen aus der Mittelebene des Luftspaltes des Elektromagneten heraus zum ausgangsseitigen Wandler geführt und sie verlaufen senkrecht zu den Stromanschlüssen. Die Windungsebenen sind parallel zu den Feldlinien orientiertThe subject of CH-PS 2 75 601 is on the one hand the potential levels from the center plane of the air gap of the electromagnet out to the converter on the output side and they run perpendicular to the Power connections. The winding planes are oriented parallel to the field lines

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment with reference to the drawings explained. It shows

F i g. 1 die Vorderansicht des Galvanometerwandlers in schematischer Darstellung,F i g. 1 the front view of the galvanometer transducer in a schematic representation,

Fig.2 einen Schnitt gemäß Schnittlinie ΙΙ-Π nach F i g. 1 und2 shows a section according to section line ΙΙ-Π F i g. 1 and

F i g. 3 Hinteransicht des Galvanometerwandlers nach der Fig. 1.F i g. 3 Rear view of the galvanometer converter according to FIG. 1.

Wie die Zeichnung erkennen läßt enthält der Galvanometerwandler zunächst ein drehbewegliches Organ mit einer Spule 1 (Fig. 1), die eine Hallplatte 2 und einen Spiegel 3 trägt. Dieses ganze System ist in Spannbändern 4 gelagert und befindet sich im Magnetfeld des Dauermagneten. Das feldempfindliche Element d. h. die Hallplatte 2, kann auch durch ein Gaußsches Element oder Magnetdioden ersetzt sein. Vorzugsweise wird jedoch eine Hallplatte 2 benutzt.As the drawing shows, the galvanometer converter initially contains a rotatable member with a coil 1 (FIG. 1) which carries a Hall plate 2 and a mirror 3. This whole system is in Tension straps 4 stored and located in the magnetic field of the permanent magnet. The field sensitive element d. H. the Hall plate 2 can also be replaced by a Gaussian element or magnetic diodes. Preferably however, a Hall plate 2 is used.

Die Gleichstromzuführungen 5, 6 (Fi g. 2, 3) der Hall-Platte 2 verlaufen zunächst genau parallel zur senkrechten Achse bzw. Drehachse des drehbeweglichen Organs und dann in der gleichen Richtung wie seine kürzere waagerechte Achse zu ihren Anschlußpunkten an den einen gegenüberliegenden Seiten der Hallplatte 2.The direct current leads 5, 6 (Fi g. 2, 3) of the Hall plate 2 initially run exactly parallel to the vertical axis or axis of rotation of the rotatable organ and then in the same direction as its shorter horizontal axis to its connection points on opposite sides of the Reverb plate 2.

Die Potentialleitungen 7,8 (F i g. 1, 3) sind an die anderen gegenüberliegenden Seiten der Hallplatte 2 angeschlossen. Sie verlaufen bis zur Mitte der Hallplatte 2 parallel zur senkrechten Achse (Drehachse) des beweg-The potential lines 7, 8 (Fig. 1, 3) are connected to the others opposite sides of the Hall plate 2 connected. They run to the middle of the reverb plate 2 parallel to the vertical axis (axis of rotation) of the moving

lichen Organs, dann entlang der längeren waagerechten Achse und schließlich in der gleichen Richtung wie die kürzere waagerechte Achse des Systems zu ihren Anschlußpunkten.ling organ, then along the longer horizontal one Axis and finally in the same direction as the shorter horizontal axis of the system to theirs Connection points.

Alle Anschlüsse der Hallplatte 2 sind im Bereich der Feldwirkung am beweglichen Organ befestigt Die Stromzuführung 5, die um die eine der unteren Kanten der Hallplatte 2 zu »einem Anschlußpunkt läuft wird im Bedarfsfall an der Mallplatte 2 erst nach Oberprüfung oder nach Ausbalancierung im Magnetfeld endgültig befestigtAll connections of the Hall plate 2 are in the area of Field effect attached to the movable organ The power supply 5, which is around one of the lower edges Hall plate 2 runs to a connection point, if necessary, on mall plate 2 only after a review or finally fixed after balancing in the magnetic field

Die in der obenbeschriebenen Weise verlegten Stromzuführungen 5,6 bzw. Potentialleitungen 7,8 der Hallplatte 2 bilden zwei quer zu den Feldlinien des Dauermagneten liegende Windungen. Das bewegliche Organ und die an diesem angebrachte Hallplatte 2 sind so angeordnet daft die Hallplattenebene η der Nullstellung parallel zu den Feldlinien steht Die Potentialleitungen 7, 8 der Mallplatte 2 sind über einen Widerstand 9 (F i g. 2) mit den Spulenanschlüssen 10,11 verbunden. The power supply lines 5, 6 and potential lines 7, 8 of the laid in the manner described above Hall plate 2 form two turns lying transversely to the field lines of the permanent magnet. The movable one The organ and the Hall plate 2 attached to it are arranged so that the Hall plate plane η of the zero position is parallel to the field lines. The potential lines 7, 8 of the mall plate 2 are via a resistor 9 (FIG. 2) connected to the coil connections 10, 11.

Der Galvanometerwandler hat folgende Wirkungsweise: The galvanometer converter works as follows:

Wird Strom durch die Stromzuführungen 5, 6 de· Hallplatte 2, die zusammen mit dieser eine quer zu den Magnetfeldlinien liegende Windung bilden, geschickt so wirken die an den beiden Windungshälften angreifenden Ausstoßkräfte gegeneinander und heben rch demzufolge gegenseitig auf. Ebenso gleichen sich auch die Kräfte aus, die an der durch die Potentialleitungen 7,8 zusammen mit der Hallplatte 2 gebildeten Windung angreifen.Is current through the power supply lines 5, 6 de · Hall plate 2, which together with this one transversely to the Magnetic field lines form the turn, so the acting on the two turn halves act cleverly Ejection forces against each other and therefore cancel each other out. Likewise, they are also alike the forces acting on the turn formed by the potential lines 7, 8 together with the Hall plate 2 attack.

Bei Stromzuführung an den Zuführungen 5, 6 der Hallplatte 2 stellt sich also das bewegliche Organ im Magnetfeld so ein, daß die Plattenebene parallel zu den Magnetfeldlinien liegt In diesem Zustand lassen sich der elektrische und der mechanische Nullpunkt des Systems durch einen Korrektor (in der Zeichnung nicht gezeigt) in Obereinstimmung bringen. Diese Einstellung wird durch den Spiegel 3 erleichte»tWhen current supply to the supply lines 5, 6 of the Hall plate 2 thus represents the movable member in the magnetic field in such a way that the plane of the plate is parallel to the magnetic field lines In this state, let the electrical and the mechanical zero point of the system by a corrector (in the drawing not shown) bring into harmony. This setting is made easier by the mirror 3

Bei ausgelenktem beweglichen Organ erzeugt der die von den Stromzuführungen 5,6 gebildete Windung durchfließende Strom ein dem Ausschlagwinkel proportionales Drehmoment Dieses Drehmoment übt auf das bewegliche Organ eine Rückführwirkung aus.When the movable member is deflected, it generates the turn formed by the power supply lines 5, 6 current flowing through a torque proportional to the deflection angle. This torque exerts the movable organ exerts a feedback effect.

In der gleichen Weise entsteht ein Drehmoment auch in der anderen, von den Potentialleitungen 7,8 der Hallplatte 2 gebildeten Windung. Schickt man ein Teil des die Potentialleitungen 7,8 durchfließenden Stromes in entsprechender Richtung über den Widerstand 9 und die Spulenanschlüsse 10, 11 durch die Spule 1, so bekommt man die Möglichkeit das obenerwähnte Rückführdrehmoment teilweise oder völlig zu kompensieren. Eine negative Rückführung wirkt sich aber günstig auf die Vibrationsfestigkeit des Galvanometerwandlers aus.In the same way, a torque also arises in the other, from the potential lines 7, 8 of the Hall plate 2 formed turn. If one sends part of the current flowing through the potential lines 7, 8 in the corresponding direction via the resistor 9 and the coil connections 10, 11 through the coil 1, so gets the possibility of partially or fully compensating for the aforementioned return torque. A negative feedback has a positive effect on the vibration resistance of the galvanometer transducer the end.

Mit der vorliegenden Erfindung wird folglich die Möglichkeit gegeben, hochempfindliche Galvanometerwandler zu bauen. Die Beeinflussung des beweglichen Organs durch störende zusätzliche Kräfte wird völlig vermieden. Dies bedeutet eine Erhöhung der Genauigkeit der Umwandlung. In der Nullstellung steht die Plattenebene der Hallplatte genau parallel zu den Feldlinien.The present invention consequently gives the possibility of using highly sensitive galvanometer transducers to build. The influencing of the moving organ by additional disturbing forces is completely avoided. This means an increase in the accuracy of the conversion. Is in the zero position the plane of the Hall plate exactly parallel to the field lines.

Der Galvanometerwandler ist weitgehend vibrationsfrei. The galvanometer converter is largely vibration-free.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Galvanometer converter, consisting of a fixed permanent magnet, a rotating moving B-chen Coil and a Hall generator attached to this with two on the Hall plate on opposite sides Sides connected direct current leads and two potential lines connected to their other sides, thereby characterized in that the power supply lines (5, 6) and the potential lines (7, 8) parallel to The axis of rotation of the coil (1) is guided and attached to it and that the power supplies and the potential lines together with the Hall plate (2) one in the initial state across the field of the Form permanent magnets lying turn.

2. Galvanometer converter according to claim 1, characterized in that the potential lines (7,

8) are connected to the coil connections (10, 11) in the sense of negative feedback.