Pierwszenstwo Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 20. 12. 1975 78046 KI. 21e,19/00 MKP GOlr 19/00 CZYTELNIA Urzedu Patentowego Twórcy wynalazku: Zygmunt Kuczewaki, Andrzej Wolski, Wlodzimierz Domanski Uprawniony z patentu tymczasowego: Politechnika Slaska im. Wincen¬ tego Pstrowskiego, Gliwice (Pol¬ ska) Uklad do pomiaru pradu miernika hallotronowego Wynalazek dotyczy ukladu do pomiaru pradu miernika hallotronowego, sluzacego do pomiaru pradu stalego, plynacego w przewodniku bez ko¬ niecznosci metalicznego z nim polaczenia. Miernik mozna stosowac zarówno do pomiaru pradu jak 5 tez do realizacji sprzezen zwrotnych proporcjonal¬ nych do pradu plynacego w danym obwodzie. Po¬ nadto moze byc równiez stosowany w obwodach zabezpieczen nadpradowych i podpradowych.W znanych dotychczas miernikach hallotronowych 10 pradu stalego spelniajacych wyzej opisane funkcje wykorzystywane jest zjawisko Halla i stosuje fa¬ brycznie produkowane plytki pólprzewodnikowe zwane hallotronami. Hallotron zwykle umieszczony jest w szczelinie rdzenia z materialu magnetycz- 15 nego, w którym strumien jest proporcjonalny do mierzonej wartosci pradu, poniewaz praca odbywa sie zawsze na prostoliniowej czesci charakterystyki magnesowania.Prad sterujacy hallotronu to jest prad plynacy 20 w osi podluznej jest stabilizowany z dokladnoscia dochodzaca do 0,1%. Napiecie Halla pojawiajace sie w osi poprzecznej, które jest proporcjonalne do iloczynu pradu sterujacego i indukcji magne¬ tycznej jest wzmacniane przez tranzystorowy 25 wzmacniacz pradu stalego. Napiecie na wyjsciu wzmacniacza jest wiec proporcjonalne do indukcji magnetycznej czyli do mierzonego pradu.Zjawisku Halla towarzysza rózne szkodliwe od¬ dzialywania wplywajace na dokladnosc pomiaru 30 2 jak: zaleznosc opornosci plytki od temperatury, za¬ leznosc wspólczynnika Halla Rh od temperatury, zaleznosc wspólczynnika Halla Rh od indukcji magnetycznej, asymetria pierwotna oraz asymetria wtórna.W istniejacych rozwiazaniach mierników halkT- tronowych wplyw wyzej wymienionych szkodli¬ wych zjawisk jest kompensowany w mniejszym lub wiekszym stopniu w ukladzie elektrycznym miernika. Oznacza to, ze nieliniowy charakter za¬ leznosci napiecia Halla od indukcji magnetycznej, spowodowany zjawiskami szkodliwymi, jest kom¬ pensowany przez taki dobór charakterystyki wzmacniacza wyjsciowego, by otrzymac liniowa za¬ leznosc pomiedzy indukcja magnetyczna a napie¬ ciem wyjsciowym. W ukladach tych nie oddzialy- wuje sie na wielkosc indukcji magnetycznej i tym samym na wielkosc napiecia Halla. Uzyskane do¬ kladnosci pomiaru obecnie stosowanych mierników zawieraja sie w granicach od 5—1%.Celem wynalazku jest opracowanie takiego mier¬ nika hallotronowego pradu stalego, by mozna bylo uzyskac dokladnosc pomiaru ponizej 0,5%, ponie¬ waz tak dokladne mierniki sa konieczne dla po¬ trzeb nowoczesnych ukladów kontroli, zabezpieczen i automatycznej regulacji. Zagadnienie techniczne, które nalezalo rozwiazac polegalo na wyelimino¬ waniu oddzialywan szkodliwych lub opracowaniu doskonalszych sposobów kompensacji.Cel ten zostal osiagniety przez wprowadzenie do 7804678046 3 ukladu miernika hallotronowego obwodu sprzeze¬ nia zwrotnego, obejmujacego caly uklad a wiec i sam hallotron. Uklad wedlug wynalazku polega na tym, ze napiecie wyjsciowe z detektora fazo¬ wego, sterowanego fala prostokatna z generatora jest przylozone do uzwojenia wytwarzajacego ma¬ gnetyczny przeplyw kompensujacy, przy czym uzwojenie jest nawiniete na tym samym jarzmie co uzwojenie wejsciowe.W ukladzie wedlug wynalazku pradowy sygnal z wyjscia wzmacniacza o bardzo duzym wzmocnie¬ niu zostal podany na dodatkowe uzwojenie nawi¬ niete na rdzen magnetyczny. Napiecie Halla jest wiec proporcjonalne do róznicy strumienia magne¬ tycznego, wywolanego przeplywem pradu mierzo¬ nego i pradu sprzezenia zwrotnego. Uklad zacho¬ wuje sie jak typowy przewodnik pradowy. Przy odpowiednio dobranym wzmocnieniu, mozna pra¬ wie calkowicie uniezaieznic sygnal wyjsciowy od rozrzutu i zmian parametrów poszczególnych ele¬ mentów ukladu, a w szczególnosci od wplywu tem¬ peratury na miernik hallotronowy.Uklad wedlug wynalazku objasniony jest w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, który jest schema¬ tem ideowym tego ukladu.Sygnal wejsciowy Ii wchodzi na uzwojenie z± nawiniete na jarzmie ze szczelina, wytwarzajac przeplyw ©i. Przeplyw Q2 prawie w calosci jest kompensowany przeplywem <93 pochodzacym od pradu Ik i uzwojenia z3 nawinietego na tym sa¬ mym jarzmie. Nieskompensowana czesc przeplywu G1 stanowi sygnal bledu AG oddzialywujacy na hallotron H. Hallotron zasilany z generatora G fali prostokatnej o czestotliwosci 1000 Hz pod wply¬ wem indukcji wytworzonej w szczelinie jarzma przez sygnal bledu AG, generuje prostokatne na¬ piecie Halla Uy. Napiecie to wzmocnione we 10 15 20 25 30 35 wzmacniaczu symetrycznym Wl przetransformo- wane i dopasowane w transformatorze izolujacym Tr 2, podawane jest na detektor fazowy DF, ste¬ rowany fala prostokatna z tego samego generatora co hallotron H przez transformator izolujacy i do¬ pasowujacy Tr 3.Napiecie Uw' z detektora fazowego wymusza prad Ik w uzwojeniu z3 wytwarzajacym przeplyw kom¬ pensujacy @a. w szereg z uzwojeniem wlaczony jest opornik wysokostabilny R. Spadek napiecia V± z tego opornika jest podawany na wzmacniacz W2.Wzmacniacz ten posiada duza opornosc wejsciowa i niska opornosc wyjsciowa. Caly uklad wejscio¬ wy skladajacy sie z jarzma, nawinietych uzwojen i hallotronu umieszczony jest w ekranie magne¬ tycznym wykonanym z permaloju. Ekran ma za zadanie wyeliminowanie wplywu obcych pól ma¬ gnetycznych.Uzwojenie z2 sluzy do kompensacji asymetrii pierwotnej hallotronu. Wzmacniacz W2 zasilany jest ze stabilizowanego na diodach Zenera zasilacza ZS2. Osobny zasilacz do tej czesci ukladu zasto¬ sowany jest w celu uzyskania izolowanego wyjscia symetrycznego, czesto bardzo przydatnego w pra¬ cach badawczych. Pozostala czesc ukladu jest za¬ silana z zasilacza ZSi równiez stabilizowanego dio¬ dami Zenera. PL