DE2249390A1 - DIGITAL EMF KNIFE FOR HALL GENERATOR - Google Patents
DIGITAL EMF KNIFE FOR HALL GENERATORInfo
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Description
Digitaler EMK-Messer für Hall geber Die vorliegende Erfindung betrifft einen EMK-Nesser für Hallgeber, insbesondere einen digitalen EMK-Nesser für Hallgeber, und kann bei verschiedenen Einrichtungen, denen der Hall-Effekt zugrundeliegt, zum Einsatz gelangen Bekannt ist ein digitaler EMK-Messer für Hallgeber (s. z. B. bElectronic Equipment News", v. 8. Nr. 9, 1966, so 50 - 53), der einen Hallgeber enthält, von dem ein Gegenelektrodenpaar an eine Speisequelle und das zweite an einen Spannungs-Code-Umsetzer angeschlossen ist, der mit einem digitalen Anzeiger in Verbindung steht. Die vom zweiten Gegenelektrodenpaar abgenommene Ausgangsspannung des Hall gebers wird durch den Spannungs-Code-Umsetzer codiert und mit Hilfe des digitalen Anzeigers registriert. Digital EMF meter for Hall encoder The present invention relates an EMK-Nesser for Hall sensors, in particular a digital EMK-Nesser for Hall sensors, and can be used in various devices based on the Hall effect A digital EMF meter for Hall sensors is known (see e.g. bElectronic Equipment News ", v. 8. No. 9, 1966, so 50 - 53), which contains a Hall sensor, from one pair of counter electrodes to a supply source and the second to a voltage-code converter connected to a digital indicator. The ones from second counter-electrode pair taken output voltage of the Hall encoder is through encoded by the voltage code converter and registered with the aid of the digital indicator.
Ferner existieren analoge Einrichtungen zur Messung von Hallgeber-EMK, bei denen die Einwirkung der Nichtäquipotential spannung auf die EMK des Hallgebers ausgeschlossen ist (s. z. B. SU-Patentanmeldungen 1 303 152/18-10, 1 395 344/18-10, t 469 319/18-10). Derartige Einrichtungen können einen Hallgeber mit zwei Paaren von Gegenelektroden aufweisen, von denen eines über einen Umschalter mit der Speisequelle und das zweite über den Umschalter mit einem Anzeiger der Hallgeber-EMK verbunden ist. Der Umschalter ist jeweils zum abwechselnden Anschließen von Elektrodenpaaren des Hallgebers an die Speisequelle und an den Anzeiger der Hallgeber-EMK bestimmt. In dem Augenblick, wenn das eine Paar von Gegenelektroden an die Speisequelle angeschlossen ist, steht das zweite mit dem Anzeigegerät in Verbindung, und umgekehrt, wenn das zweite Paar an die Speisequelle angeschlossen ist, steht das erste mit dem Anzeigegerät in Verbindung. There are also analog devices for measuring Hall sensor EMF, where the effect of the non-equipotential voltage on the EMF of the Hall sensor excluded (see e.g. SU patent applications 1 303 152 / 18-10, 1 395 344 / 18-10, t 469 319 / 18-10). Such devices can have a hall sensor with two pairs of counter electrodes, one of which is connected to the supply source via a changeover switch and the second connected to an indicator of the Hall sensor EMF via the switch is. The switch is used to alternately connect pairs of electrodes of the Hall sensor to the supply source and to the indicator of the Hall sensor EMF. At the moment when one pair of counter electrodes is connected to the supply source is, the second is in communication with the display device, and vice versa, if the The second pair is connected to the supply source, the first is connected to the display device in connection.
Infolge der Irreversibilität des Hallgebers in bezug auf die Hall-EMK und dessen Reversibilität hinsichtlich der Nichtäquipotentialspannung besteht die von Gegenelektrodenpaaren abwechselnd abgenommene Ausgangs spannung in einem Arbeitstakt des Umschalters aus der Summe der Hall-EXKund der Nichtäquipotentialspannung und im zweiten aus deren Differenz. As a result of the irreversibility of the Hall sensor with regard to the Hall EMF and its reversibility with respect to the non-equipotential voltage is the output voltage taken alternately by pairs of counter electrodes in one work cycle of the switch from the sum of the Hall-EXK and the non-equipotential voltage and in the second from their difference.
Der Ausschlag des EMK-Anzeigers um einen gewissen Winkel ist proportional dem Mittelwert der absoluten Pegel der von Jedem Paar der Gegenelektroden abgegriffenen Ausgangssignale, d. h. dem Wert der Hall-EMK, und somit von der Nichtäquipotentialspannung unabhängig. The deflection of the EMF indicator through a certain angle is proportional the mean of the absolute levels tapped by each pair of counter electrodes Output signals, d. H. the value of the Hall EMF, and thus of the non-equipotential voltage independent.
Die angeführte Einrichtung setzt auf diese Weise ein mehrmaliges Umschalten von Elektrodenpaaren sowie das Vorhandensein eines Mittelwertanzeigegerätes für absolute Pegel der Ausgangssignale des Hallgebers mit einer hohen Zeitkonstante voraus. The listed facility sets a multiple in this way Switching between pairs of electrodes and the presence of a mean value display device for the absolute level of the output signals of the Hall sensor with a high time constant in advance.
Der bekannte digitale EMK-Messer für Hall geber weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. The well-known digital EMK meter for Hall encoder, however, has one Number of disadvantages.
Erstens, eine geringe Meßgenauigkeit von schwachen Signalen des Hallgebers, die durch den Einfluß der korrigierten, aber zeit- und temperaturinstabilen Nichtäquipotentialspannung der EMK des Hallgebers bedingt ist. First, a low measurement accuracy of weak signals from the Hall sensor, those caused by the influence of the corrected, but time- and temperature-unstable, non-equipotential voltage the emf of the hall sensor is conditional.
Zweitens, die Unmöglichkeit der Messung vom wahren Wert der Hall-EMK in den Fällen, wenn die Nichtäquipotentialspannung nur umständlich von der EMK des Hallgebers zu trennen ist, d. h. wenn die Form der angegebenen Signale gleich ist. Second, the impossibility of measuring the true value of the Hall emf in those cases when the non-equipotential voltage is only cumbersome from the emf of the Hall giver is to be separated, d. H. when the shape of the indicated signals is the same.
Drittens, eine beträchtliche Meßzeit, die durch die Notwendigkeit der manuellen Nulipunkteinstellung des Gerätes vor jeder Messung verursacht ist. Dieser Umstand erschwert oder macht den Einsatz des Messers zur Registrierung der EMK von Hallgebern unmöglich, deren Änderungszeit geringer als die erforderliche Nullkorrekturzeit ist. Third, a considerable measurement time caused by the need caused by the manual zero point setting of the device before each measurement. This circumstance complicates or makes the use of the knife for registering the EMF from Hall sensors impossible, their change time is less than the required Zero correction time is.
Außerdem ist mit diesem Messer die Vollautomatisierung der Messung der Hallgeber-EMK schwer durchführbar. In addition, with this knife the measurement is fully automated the Hall sensor EMF difficult to implement.
Die erwähnte analoge Einrichtung zur Messung der Hallgeber -EMX hat folgende Nachteile: erstens eine unzureichend hohe Meßgenauigkeit der Hall-EMK, die durch den Einfluß von Kommutierungsstarungen bedingt ist; zweitens eine geringe Arbeitsgeschwindigkeit des Gerätes wegen der Notwendigkeit einer sorgfältigen Siebung der Ausgangsspannung des Hallgebers; drittens eine unzulängliche Zuverlässigkeit der Einrichtung, die durch mehrmalige Betätigung des Umschalters bedingt ist. The aforementioned analog device for measuring the Hall sensors -EMX has the following disadvantages: firstly, an insufficiently high measurement accuracy of the Hall EMF, which is caused by the influence of commutation disturbances; second, a minor one Operating speed of the device because of the need for careful sieving the output voltage of the Hall sensor; third, inadequate reliability the device, which is caused by repeated actuation of the switch.
Der Einsatz des beschriebenen Hallgebers mit einem Elektrodenumschalter im bekannten digitalen Hall-EMK-Messer erscheint aber unmöglich, weil in dem Spannungs-Code-Umsetzer des digitalen EMK-Messers in Jedem nachfolgenden Arbeitstakt des Umschalters ein Informationeverlust in bezug auf den Wert der zu messenden Ausgangsepannung des Hallgebers in dem vorangehenden Arbeitstakt stattfindet. The use of the described Hall sensor with an electrode switch in the known digital Hall EMF meter, however, appears impossible because in the voltage code converter of the digital EMK knife in each subsequent work cycle of the switch Loss of information regarding the value of the output voltage to be measured Hallgebers takes place in the previous work cycle.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beseitigung der erwähnten Nachteile einen digitalen Hall-EMK-Messer fUr Hall geber zu schaffen, der keine speziell vorgesehene vorherige Nullpunkteinstellung des Gerätes erfordert. The invention is based on the object, eliminating the mentioned Disadvantages of creating a digital Hall EMF meter for Hall sensors that do not have any Requires specially provided previous zero point adjustment of the device.
Diese Aufgabe wird bei einem digitalen EXK-Messer für Hallgeber, bei dem die Gegenelektrodenpaare des Hallgebers über einen Umschalter an eine Speisequelle und an einem mit einem digitalen Anzeiger verbundenen Spannungs-Code-Umsetzer abwechselnd anschließbar sind, gelöst durch eine Einheit zur Fixierung des Endzeitpunktes der Codierung, deren Eingang mit dem Spannungs-Code-Umsetzer und deren Ausgang mit dem Umschalter und demselben Umsetzer verbunden ist. This task is performed with a digital EXK knife for Hall sensors, in which the counter-electrode pairs of the Hall sensor are connected to a supply source via a switch and at one with voltage code converter connected to a digital indicator are alternately connectable, solved by a unit for fixing the end time the coding, its input with the voltage code converter and its output with connected to the switch and the same converter.
Die Erfindung wird weitergebildet durch ein phasenempfindliches Element, das ein Signal zur Einwirkung auf den Spannungs-Code-Umsetzer bei einer Überhöhung der Hallgeber-EMK durch Hallgeber-Nichtäquipotentialspannung erzeugt, wobei vom phasenempfindlichen Element ein erster Eingang mit dem Ausgang des Umschalters, ein zweiter Eingang mit der Speisequelle und der Ausgang mit dem Spannungs-Code-Umsetzer verbunden ist. The invention is further developed by a phase-sensitive element, this is a signal to act on the voltage code converter in the event of an increase the Hall sensor EMF generated by Hall sensor non-equipotential voltage, with vom phase-sensitive element a first input to the output of the switch, a second input with the supply source and the output with the voltage code converter connected is.
Der erfindungsgemäße digitale EMK-Messer für Hallgeber schließt den Einfluß der Nichtäquipotentialspannung auf die zu messende EMK vollkommen aus, wodurch Genauigkeit, Empfindlichkeit und Arbeitsgeschwindigkeit des Gerätes wesentlich erhöht werden. The inventive digital EMF meter for Hall sensors includes the Influence of the non-equipotential voltage on the EMF to be measured completely, whereby The accuracy, sensitivity and operating speed of the device are significantly increased will.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und beigefügter Zeichnungen näher erläutert. The invention is described below using an exemplary embodiment and the accompanying drawings.
Es zeigen: Fig. 1 das Blockschaltbild des digitalen EMK-Messers für Hallgeber nach der Erfindung; Fig. 2 a den zeitlichen Verlauf der auf den Hallgeber einwirkenden konstanten magnetischen Induktion gemäß der Erfindung; Fig. 2 b den zeitlichen Verlauf des Hallgeber-Speise stromes und der Bezugsspannung gemäß der Erfindung; Fig. 2 c den zeitlichen Verlauf der Summenausgangsspannung des Hallgebers nach der Erfindung; Fig. 2 d den Vergleich von zeitlichen Verläufen der absoluten Werte der Hallgeber-Ausgangsspannung mit der linear veränderlichen Kompensationsspannung nach der Erfindung; Fig. 2 e das Zeitdiagramm für Codewechsel im Spannungs-Code-Umsetzer im Laufe der Codierung der Ausgangsspannung des Hallgebers nach der Erfindung; Fig. 2 f den zeitlichen Verlauf des Impulssignals am Ausgang des Spannungs-Code-Umsetzers nach der Erfindung; Fig. 2 g den zeitlichen Spannungsverlauf am Ausgang der Einheit zur Fixierung des Endzeitpunktes der Codierung nach der Erfindung; Fig. 2 h den zeitlichen Spannungsverlauf am Ausgang des phasenempfindlichen Elements gemäß der Erfindung, und Fig. 2 j den zeitlichen Verlauf von Anzeigen des digitalen Anzeigers nach der Erfindung.They show: FIG. 1 the block diagram of the digital EMF meter for Hall sensor according to the invention; Fig. 2a shows the time course of the Hall sensor applied constant magnetic induction according to the invention; Fig. 2 b shows the timing of the Hall sensor feed current and the reference voltage according to the invention; Fig. 2c shows the time course of the total output voltage of the Hall sensor according to the invention; Fig. 2 d the comparison of time courses of the absolute Values of the Hall sensor output voltage with the linearly variable compensation voltage according to the invention; Fig. 2e the timing diagram for code change in the voltage code converter in the course of the coding of the output voltage of the Hall sensor according to the invention; Fig. 2 f the temporal course of the pulse signal at the output of the voltage code converter according to the invention; 2g shows the voltage profile over time at the output of the unit for fixing the end time of the coding according to the invention; Fig. 2 h the Voltage curve over time at the output of the phase-sensitive element according to FIG Invention, and FIG. 2j shows the time course of displays of the digital display according to the invention.
Der erfindungsgemäß aufgebaute digitale EMK-Messer für Hallgeber enthält: einen Hallgeber 1 (Fig. 1) mit zwei Paaren von Gegenelektroden 2) 3 bzw. 4, 5, die über einen Umschalter 6 mit einer Speisequelle 7 und einem an einen digitalen Anzeiger 9 angeschlossenen Spannungs-Code-Umsetzer 8 in Verbindung stehen, sowie eine Einheit 10 zur Fixierung des Endzeitpunktes der Codierung, deren Eingang mit dem Umsetzer 8 und deren Ausgang mit dem Umschalter 6 und demselben Umsetzer 8 verbunden ist.The digital EMF knife constructed according to the invention for Hall sensor contains: a Hall sensor 1 (Fig. 1) with two pairs of counter electrodes 2) 3 resp. 4, 5, which via a switch 6 with a supply source 7 and one to a digital Indicator 9 connected to the voltage code converter 8, as well as a unit 10 for fixing the end time of the coding, whose input with the converter 8 and its output are connected to the switch 6 and the same converter 8 is.
Der Umschalter 6 dient zum abwechselnden Anschließen zuerst einiger Elektrodenpaare, z. B. 2, 3, des Hallgebers 1 an die Speisequelle 7 und anderer Paare, z. B. 4, 5, anden Spannungs-Code-Umsetzer 8 und dann umgekehrt. Als Umschalter 6 können verschiedene kontaktlose und Kontaktschalteinrichtungen wie elektromechanIsche, elektronische usw. Verwendung finden. The changeover switch 6 is used to connect some of them alternately Pairs of electrodes, e.g. B. 2, 3, the Hall sensor 1 to the power source 7 and others Couples, e.g. B. 4, 5, and the voltage code converter 8 and then vice versa. As a toggle switch 6 various contactless and contact switching devices such as electromechanical, electronic etc. are used.
Der Spannungs-Code-Umsetzer 8 kann als Zeit-Impuls-, Impuls-Frequenz- und Impuls-Code-Umwandler ausgeführt werden. The voltage code converter 8 can be used as a time-pulse, pulse-frequency and pulse code converters are carried out.
Die Einheit 10 zur Fixierung des Endzeitpunktes der Codierung dient zur Bestimmung des Zeitpunktes, in dem der Vorgang der Codierung der Hallgeberausgangsspannung durch den Umsetzer 8 abgeschlossen wird, und dann zur Formung eines Steuersignals, das auf den Umschalter 6 und den Umsetzer 8 einwirkt. Die erwähnte Einheit 10 kann die Messung der Hallgeber-EMK mindestens in zwei Takten gewährleisten. The unit 10 is used to fix the end time of the coding to determine the point in time at which the process of coding the Hall sensor output voltage is terminated by the converter 8, and then to form a control signal, which acts on the switch 6 and the converter 8. The mentioned unit 10 can ensure the measurement of the Hall sensor EMF at least in two cycles.
Der digitale Messer kann ebenfalls mit einem phasenempfindlichen Element 11 versehen werden, von dem ein Eingang an den Ausgang des Umschalters 6, der zweite Eingang an die Speisequelle 7 und der Ausgang an den Spannungs-Code-Umset zer 8 angeschlossen wird. The digital knife can also use a phase sensitive Element 11 are provided, of which an input to the output of the Changeover switch 6, the second input to the supply source 7 and the output to the voltage code converter zer 8 is connected.
Die Einrichtung arbeitet folgendermaßen: Vor dem Beginn der Messung der Hallgeber-EMK erfolgt die Anfangseinstellung des Umschalters 6 (Fig. 1), des Spannungs-Code-Umsetzers 8 und der Einheit 10 zur Fixierung des Endzeitpunktes der Codierung. The setup works as follows: Before starting the measurement the Hall sensor EMF is the initial setting of the switch 6 (Fig. 1), des Voltage code converter 8 and the unit 10 for fixing the end time of the Coding.
Bei Einwirkung z. B. einer konstanten magnetischen Induktion B (Fig. 2a) auf den Hallgeber 1 (Fig. 1) und bei dessen Speisung z. B. mit sinusförmigem Wechselstrom i (Fig. When exposed to z. B. a constant magnetic induction B (Fig. 2a) on the Hall sensor 1 (Fig. 1) and when it is fed z. B. with sinusoidal Alternating current i (Fig.
2b) über ein Paar der Gegenelektroden 2, 3 (Fig. 1), die in Ruhestellung des Umschalters 6 mit der Speisequelle 7 verbunden sind, entsteht am zweiten Elektrodenpaar 4, 5 eine Spannung U1 (Fig. 2c), die sich aus einer Hall-EMK ex und einer Nichtäquipotentialspannung U zusammensetzt.2b) via a pair of counter electrodes 2, 3 (Fig. 1), which are in the rest position of the switch 6 are connected to the supply source 7, arises at the second pair of electrodes 4, 5 a voltage U1 (Fig. 2c), which is made up of a Hall EMF ex and a non-equipotential voltage U composed.
p Die Nichtäquipotentialspannung Up ergibt sich aus dem Durchgang des Stromes i über die Elektroden 2, 3 (Fig. 1) des Hallgebers und ist durch Anlegung der eingangs erwähnten Elektroden 4, 5 an Nichtäquipotentialpunkte der Platte des Hall gebers 1 bedingt. Der Wert der Nichtäquipotentialspannung Up ist vom spezifischen Widerstand des Hallgeber Werkstoffes abhängig und dem Speisestromwert proportional. p The non-equipotential voltage Up results from the continuity of the current i through the electrodes 2, 3 (Fig. 1) of the Hall sensor and is by application of the electrodes 4, 5 mentioned at the outset at non-equipotential points of the plate of the Hall encoder 1 conditional. The value of the non-equipotential voltage Up is specific Resistance of the Hall sensor material dependent and proportional to the supply current value.
Es sei angenommen, daß die Hall-EMK ex und die Nichtäuqipotentialspannung U gleichphasig sind (Fig. 2c), d. h. It is assumed that the Hall emf ex and the non-equipotential voltage U are in phase (Fig. 2c), i.e. H.
p der Momentanwert der von den Elektroden 4, 5 des Hallgebers (Fig. 1) abgegriffenen Ausgangsspannung U = (Exm + Upm) sin w t beträgt, wobei E und U Höchstwerte der Hall-EMK und der xm pm Nichtäquipotentialspannung und w 0 die Kreisfrequenz des Speisestromes 1 sind. p is the instantaneous value of the electrodes 4, 5 of the Hall sensor (Fig. 1) tapped output voltage U = (Exm + rpm) sin w t, where E and U are maximum values of the Hall EMF and the xm pm non-equipotential voltage and w 0 is the angular frequency of the supply current 1.
Im Zeitpunkt t (Fig. 2d) des Beginns der Messung codiert der Spannungs-Code-Umsetzer 8 (Fig. 1), der beispielsweise als Zeit-Impuls-Umwandler ausgeführt und über den Umschalter 6 mit den Elektroden 4, 5 verbunden ist, den absoluten Wert 1u11 (Fig. 2d) der Ausgangsspannung des Hall gebers 1 (Fig. 1), indem er ihn z. B. mit einer linear veränderlichen Kompensationsspannung Uc vergleicht (Fig. 2d). At the time t (FIG. 2d) of the start of the measurement, the voltage code converter codes 8 (Fig. 1), for example, designed as a time-to-pulse converter and via the Changeover switch 6 is connected to electrodes 4, 5, the absolute value 1u11 (Fig. 2d) the output voltage of the Hall encoder 1 (Fig. 1) by making it z. B. with a compares linearly variable compensation voltage Uc (Fig. 2d).
Das Ergebnis h1 der Codierung (Fig. 2) wird in Form eines statischen Zifferncodes H1 gebildet und im Speicher des Spannungs-Code-Umsetzers 8 (Fig. 1) gespeichert.The result h1 of the coding (Fig. 2) is in the form of a static Digit codes H1 formed and stored in the memory of the voltage code converter 8 (Fig. 1) saved.
Wenn der Umsetzer 8 als Impuls-Code-Umwandler ausgeführt ist, muß man in der Schaltung des digitalen Hallgeber-EMK-Messers neben dem bei diesem Umsetzertyp vorhandenen Zweirichtungszähler noch einen zusätzlichen Zweirichtungszähler (nicht angedeutet) zwischen dem Spannungs-Code-Umsetzer 8 und den digitalen Anzeiger 9 anordnen, der zur Speicherung des Codierungsergebnisses der Hallgeber Ausgangsspannung U1 bestimmt ist. If the converter 8 is designed as a pulse-code converter, must one in the circuit of the digital Hall sensor EMF meter in addition to that of this converter type existing bidirectional counter an additional bidirectional counter (not indicated) between the voltage code converter 8 and the digital indicator 9 arrange the storage of the coding result of the Hall sensor output voltage U1 is determined.
Der Zeitpunkt t1 (Fig. 2d) des Abschlusses des Codierungsvorgangs für den absoluten Wert der Ausgangsspannung U1 des Hallgebers 1 (Fig. 1), der das Ende des ersten Taktes I der Messung (Fig. 2) bedeutet, wird durch die Einheit 10 zur Fixierung des Endzeitpunktes der Codierung (Fig. 1) fixiert, an deren Eingang in diesem Augenblick ein Impulssignal U8 von dem Umsetzer 8 erscheint (Fig. 2f). Die Einheit 10 zur Fixierung des Endzeitpunktes der Codierung (Fig. 1) erzeugt ein Steuersignal U10 (Fig. 2g), das auf den Spannungs-Code-Umsetzer 8 (Fig. 1) und den Umschalter 6 einwirkt. The point in time t1 (FIG. 2d) of the completion of the coding process for the absolute value of the output voltage U1 of the Hall sensor 1 (Fig. 1), the The end of the first cycle I of the measurement (FIG. 2) is carried out by the unit 10 to fix the end time of the coding (Fig. 1) fixed at the input at this moment a pulse signal U8 from the converter 8 appears (FIG. 2f). The unit 10 to fix the end time of the coding (Fig. 1) generates a control signal U10 (Fig. 2g) which is sent to the voltage code converter 8 (Fig. 1) and the switch 6 acts.
Dabei stellt sich der Spannungs-Code-Umsetzer 8 in den Betriebszustand der Codierung des folgenden Wertes der Ausgangsspannung des Hallgebers 1 ein, ohne daß das Endergebnis H1 (Fig. 2e) der Codierung des ersten Taktes I gelöscht wird. Beim Kippen des Umschalters 6 (Fig. 1) werden die Elektroden 4, 5 des Hallgebers 1 an die Speisequelle 7 und die Elektroden 2, 3 an den Spannungs-Code-Umsetzer 8 angeschlossen. Dies entspricht dem Anfang des zweiten Taktes II (Fig. 2d) der Messung der Ausgangs spannung des Hallgebers 1 (Fig. 1). The voltage-code converter 8 switches to the operating state the coding of the following value of the output voltage of Hall sensor 1, without that the end result H1 (Fig. 2e) of the coding of the first clock I is deleted. When the switch 6 is tilted (Fig. 1), the electrodes 4, 5 of the Hall sensor 1 to the supply source 7 and the electrodes 2, 3 to the voltage-code converter 8 connected. This corresponds to the beginning of the second cycle II (FIG. 2d) of the measurement the output voltage of the Hall sensor 1 (Fig. 1).
Infolge der Irreversibilität des Hallgebers 1 hinsichtlich der Hall-EMK ex und dessen Reversibilität hinsichtlich der Nichtäquipotentialspannung U ist im zweiten Takt II der p Messung der Momentanwert der Ausgangsspannung U2 (Fig. 2c) des Hallgebers 1 (Fig. 1), die von den Elektroden 2, 3 abgegriffen wird, gleich U2 = (Exm - Upm) sin w t mit Rücksicht auf ihre Umkehrung, die durch entsprechende Verbindung der Kontakte des Umschalters 6 miteinander vorgesehen ist. As a result of the irreversibility of the Hall sensor 1 with regard to the Hall EMF ex and its reversibility with regard to the non-equipotential voltage U is im second cycle II of the p measurement of the instantaneous value of the output voltage U2 (Fig. 2c) of the Hall sensor 1 (Fig. 1), which is picked up by the electrodes 2, 3, the same U2 = (Exm - rpm) sin w t with regard to its inversion, which is given by corresponding Connection of the contacts of the switch 6 is provided with one another.
Die Irreversibilität des Hallgebers 1 hat zur Folge, daß sich der Phasenverschiebungswinkel zwischen der Hall-EMK und der Nichtäquipotentialspannung beim Wechsel der Gegenelektrodenpaare (2, 3 und 4, 5) um 1800 ändert. The irreversibility of Hall sensor 1 has the consequence that the Phase shift angle between the Hall EMF and the non-equipotential voltage changes by 1800 when the counter electrode pairs (2, 3 and 4, 5) are changed.
Aufgrund von theoretischen und experimentellen Untersuchungen sind die Werte E und U für einen isotropen Hallxm pm geber 1 in beiden behandelten Fällen genau gleich. Der Phasenverschiebungswinkel zwischen ihnen beträgt 0°bzw. 1800 (s. z. B. den Beitrag von R. F. Wick, "Lösung der Aufgabe vom elektrischen Hallfeld im Germaniumgyrator", Journal of Applied Physics, vol. 25, Nr. 6, 1954). Due to theoretical and experimental investigations are the values E and U for an isotropic Hallxm pm encoder 1 in both cases treated exactly the same. The phase shift angle between them is 0 ° respectively. 1800 (s. z. B. the contribution by R. F. Wick, "Solution of the problem of the electric Hall field in Germaniumgyrator ", Journal of Applied Physics, vol. 25, No. 6, 1954).
Im Laufe des zweiten Taktes II der Messung codiert der mit seinem Eingang über den Umschalter 6 mit den Elektroden 2, 3 verbundene Spannungs-Code-Umsetzer 8 den absoluten Wert |U2| 12I ) (Fig. 2d) der Ausgangsspannung des Hallgebers 1 (Fig. 1) und summiert den laufenden Code h2 (Fig. 2e) mit dem in seinem Speicher gespeicherten Code H1. Der Endzeitpunkt t2 (Fig. 2d) der Codierung der Ausgangsspannung U2 (Fig. 2c) des Hallgebers 1 (Fig. 1) wird durch die Einheit 10 zur Fixierung des Endzeitpunktes der Codierung festgelegt, die ein Haltsignal für den Meßvorgang erzeugt (die Kopplung, überdie das erwähnte Signal auf den Spannungs-Code-Umsetzer 8 einwirkt, ist in Fig. 1 nicht dargestellt). During the second measure II of the measurement, the coded with his Input via the changeover switch 6 with the electrodes 2, 3 connected voltage-code converter 8 the absolute value | U2 | 12I) (Fig. 2d) of the output voltage of Hall sensor 1 (Fig. 1) and sums the current code h2 (Fig. 2e) with that in its memory stored code H1. The end time t2 (FIG. 2d) of the coding of the output voltage U2 (Fig. 2c) of the Hall sensor 1 (Fig. 1) is used by the unit 10 for fixing the Determined end time of the coding, which generates a stop signal for the measuring process (the coupling via which the mentioned signal acts on the voltage code converter 8, is not shown in Fig. 1).
Der gesamte Arbeit'szyklus des EMK-Messers erfolgt also in zwei Takten Iund II (Fig. 2c). Im automatischen Betriebszustand des digitalen Messers wird dieser Zyklus vieS-mals wiederholt. The entire work cycle of the EMF knife is therefore carried out in two cycles I and II (Fig. 2c). In the automatic operating state of the digital knife, it is Cycle repeated many times.
Nach Abschluß eines jeden Arbeitszyklus erfolgt an dem mit dem Spannungs-Code-Umsetzer 8 verbundenen digitalen Anzeiger 9 (Fig. 1) das Ablesen des Meßergebnisses Nx (Fig2j) für die EMK des Hallgebers 1 (Fig. t). Dieses Ergebnis hängt von der Nichtäquipotentialspannung U nicht ab, da in zwei p Takten I und II der Messung im Umsetzer 8 Informationen über die Summenausgangsspannung U (Fig. 2c) des Hallgebers 1 (Fig. 1) gespeichert werden, deren absoluter Wert gleich |U#| = |U1| + |U2| = 2 EXm ist. After completion of each work cycle, the voltage code converter is used on the one 8 connected digital display 9 (Fig. 1) reading the measurement result Nx (Fig2j) for the EMF of Hall sensor 1 (Fig. t). This result depends on the non-equipotential voltage U does not start, since there are 8 pieces of information in the converter in two p cycles I and II of the measurement stored via the total output voltage U (Fig. 2c) of the Hall sensor 1 (Fig. 1) whose absolute value is equal to | U # | = | U1 | + | U2 | = 2 EXm.
Es ist zu betonen, daß das ermittelte Ergebnis lediglich für den Fall gilt, wenn Eim> Upm ist. Nach den Regeln der algebraischen Operation mit absoluten Zahlen und unter der Voraussetzung, daß Exm < U ist, ist der absolute Wert im pm der Summenspannung nicht proportional zur Hall-EMK, sondern zur Nichtäquipotentialspannung, d. h. It should be emphasized that the result obtained is only for the The case applies if Eim> rpm. According to the rules of the algebraic operation with absolute numbers and assuming that Exm <U is the absolute The value in pm of the total voltage is not proportional to the Hall EMF, but to the non-equipotential voltage, d. H.
#U##=#Exm + U # +#Exm - Upm# #Exm + U I +#Exm U =Exm+ Upm - Exm + Upm = 2U im pm im pm im pm pm pm In diesem Zusammenhang muß man bei Eim <U die absopm luten Werte der Hallgeber-Ausgangsspannungen subtrahieren, um ein richtiges Ergebnis zu erhalten, d. h.#U ## = # Exm + U # + # Exm - rpm # #Exm + U I + # Exm U = Exm + rpm - Exm + Upm = 2U in pm in pm in pm pm pm In this context, when Eim <U die Subtract absopm luten values of the Hall sensor output voltages to get a correct one Get result, d. H.
IUSI= #Exm + Upml- IECm - Upm# x 2Ex Zur Ermittlung einer Überhöhung der Nichtäquipotentialspannung des Hallgebers über dessen EMK dient gerade das phasenempfindliche Element 11 (Fig. 1). IUSI = #Exm + Upml- IECm - Upm # x 2Ex To determine an excess the non-equipotential voltage of the Hall sensor via its EMF is used by the phase-sensitive Element 11 (Fig. 1).
Die Besonderheit der Arbeit des phasenempfindlichen Elements 11 besteht in folgendem: Wenn in beiden Takten I und II der Messung das Referenzsignal Uo (Fig. 2b), das von der Speisequelle 7 (Fig. 1) einem der Eingänge des phasenempfindlichen Elements 11 zugeführt wird, und die von den Gegenelektrodenpaaren 4, 5 und 2, 3 abgegriffenen Ausgangssignale U1, U2 (Fig. 2c) des Hallgebers 1 (Fig. 13 bei E >Upm gleichphasig sind, so im pm sind die Signale U und U1 (Fig. 2b, c) im ersten Takt I 0 U1 (Fig. c) bei EXm <U gleichphasig und die Signale Uo und U2 (Fig. The peculiarity of the work of the phase sensitive element 11 is in the following: If in both cycles I and II of the measurement the reference signal Uo (Fig. 2b) from the supply source 7 (Fig. 1) one of the inputs of the phase-sensitive Element 11 is supplied, and that of the counter electrode pairs 4, 5 and 2, 3 tapped output signals U1, U2 (Fig. 2c) of Hall sensor 1 (Fig. 13 at E> rpm are in phase, so in pm the signals U and U1 (Fig. 2b, c) are in the first cycle I 0 U1 (Fig. C) with EXm <U in phase and the signals Uo and U2 (Fig.
2b, c) im zweiten Takt II gegenphasig. Eine solche Bedingung ergibt sich bei der Umkehrung der Ausgangsspannung U2 (Fig. 2c) des Hallgebers 1 (Fig. 1) in dem zweiten Takt II.2b, c) in phase two in the second cycle II. Such a condition results If the output voltage U2 (Fig. 2c) of Hall sensor 1 (Fig. 1) in the second measure II.
Die Information über den Phasenwechsel zwischen den Spannungen U und U2 bei E <U wird mit Hilfe des phasen-0 2 im pm empfindlichen Elements 11 gewonnen. Das Ausgangssignal U11 (Fig. 2h) des phasenempfindlichen Elements 11 (Fig. 1) wird zur Zustandsänderung des Spannungs-CodeUmsetzers 8 benutzt, der in diesem Fall die Endergebnisse H1 und N2 (Fig. 2s) der Codierung von zwei Takten I und II subtrahiert.The information about the phase change between the voltages U and U2 at E <U is obtained with the help of the phase 0 2 in the pm sensitive element 11. The output signal U11 (Fig. 2h) of the phase sensitive element 11 (Fig. 1) becomes used to change the state of the voltage code converter 8, which in this case the Final results H1 and N2 (Fig. 2s) of the coding of two clocks I and II subtracted.
Die Einführung des phasenempfindlichen Elements 11 in die Schaltung des digitalen Hallgeber-EMK-Messers erhöht wesentlich die Empfindlichkeit des Geräts, da sich die Moglichkeit bietet, eine EMK des Hallgebers zu dessen, deren Größe unter dem Wert der Nichtäquipotentialspannung liegt. The introduction of the phase sensitive element 11 into the circuit the digital Hall sensor EMF meter significantly increases the sensitivity of the device, since there is the possibility of an EMF of the Hall sensor to its, its size below is the value of the non-equipotential voltage.
Außerdem zeigt das Gerät bei Fehlen des Magnetfeldes, d. h.In addition, in the absence of the magnetic field, i.e. H.
bei ex = 0, und bei Vorhandensein der Nichtäquipotentialspannung Up Null an, weil sich der Phasenverschiebungswinkel zwischen der Nichtäquipotentialspannung U und dem Re-° ferenzsignal Uo von Takt I zu Takt II um 180 ändert (Fig.when ex = 0, and when the non-equipotential voltage Up is present Zero because the phase shift angle between the non-equipotential voltage U and the reference signal Uo changes by 180 from cycle I to cycle II (Fig.
o 2b, c) und somit die gleichen Ergebnisse der Codierung H1 = H2 in beiden Takten subtrahiert werden (H1 - H2 = 0). o 2b, c) and thus the same results of the coding H1 = H2 are subtracted in both cycles (H1 - H2 = 0).
Im Vergleich mit den bekannten Hallgeber.ENK-M.ssern weist also der vorliegende EMX-Messer eine höhere Genauigkeit, Empfindlichkeit und Arbeitsgeschwindigkeit auf und gestattet es, den wahren Wert der Hall-EMK zu ermitteln, wobei der Meßvorgang vollautomatisiert wird. In comparison with the well-known Hallgeber.ENK-M.ssern, the present EMX knife a higher accuracy, sensitivity and working speed and allows to determine the true value of the Hall EMF, the measuring process is fully automated.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN106054088A (en) * | 2016-07-14 | 2016-10-26 | 江西飞尚科技有限公司 | Self-zero amplification circuit for improving dynamic output scope of magnetic flux sensor |
-
1972
- 1972-10-09 DE DE19722249390 patent/DE2249390B2/en active Granted
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN106054088A (en) * | 2016-07-14 | 2016-10-26 | 江西飞尚科技有限公司 | Self-zero amplification circuit for improving dynamic output scope of magnetic flux sensor |
CN106054088B (en) * | 2016-07-14 | 2018-11-30 | 江西飞尚科技有限公司 | It is a kind of improve magnetic flux transducer dynamic output range from zero amplifying circuit |
Also Published As
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