SU1004927A1

SU1004927A1 - Magnetic induction digital meter

Info

Publication number: SU1004927A1
Application number: SU813312488A
Authority: SU
Inventors: Альберт Никитович Фойда; Олег Трофимович Чигирин; Юрий Трофимович Чигирин
Original assignee: Предприятие П/Я В-8117
Priority date: 1981-07-06
Filing date: 1981-07-06
Publication date: 1983-03-15

Description

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для прецизионного измерения в широком диапазоне индукции постоянных магнитных полей.The invention relates to magnetic measurements and can be used for precision measurement in a wide range of induction of constant magnetic fields.

Известен измеритель магнитной индукции, содержащий датчик Холла, источник перемен- 5 ного тока, дополнительную катушку, источник постоянного тока, преобразователь напряжение_; код, ревёрсивнфй счетчик, делитель, блок управления, цифровой отсчетный блок [1].A known magnetic induction meter comprising a Hall sensor, an alternating current source 5, an additional coil, a direct current source, a voltage converter _; code, reversible counter, divider, control unit, digital reading unit [1].

Недостатком данного измерителя является ^,0низкая точность. ,The disadvantage of this meter is ^{, 0} low accuracy. ,

Известен цифровой измеритель магнитной индукции, содержащий переключатель, первым входом соединенный с выходом датчика Холла, вторым входом — с выходом блока пита- ¹⁵ния и первым входом фазочувствительного элемента, а третьим входом — с управляющим входом преобразователя напряжение — число импульсов, с первым входом реверсивного счетчика и первым выходом элемента фиксации момента окончания кодирования, вторым выходом через анализатор уровня соединенного с первым выходом реверсивного счетчика, 'A digital magnetic induction meter is known, comprising a switch, the first input connected to the output of the Hall sensor, the second input to the output of the power supply unit ¹⁵ and the first input of the phase-sensitive element, and the third input to the control input of the converter; voltage is the number of pulses with the first input of the reversible counter and the first output of the element for fixing the moment of coding completion, the second output through a level analyzer connected to the first output of the reverse counter, '

вторым входом подключенного к входу? элемента фиксации момента окончания кодирования, и с входом цифрового отсчетного блока, выход переключателя соединен с входом, пре' образователя напряжение — число импульсов и с вторым входом фазочувствйтельного элемента, выход которого подключен к. первому входу блока управления операциями, вторым· входом соединенного с выходом анализатора уровня, а выходом — с вторым входом ревер. сивного счетчика [2].the second input connected to the input? element of fixing the moment of coding completion, and with the input of the digital reading unit, the output of the switch is connected to the input, the voltage converter is the number of pulses and to the second input of the phase-sensitive element, the output of which is connected to the first input of the operation control unit, the second · input connected to the output analyzer level, and output - with the second input of the reverb. Sivny counter [2].

Недостатком данного измерителя является низкая точность.The disadvantage of this meter is its low accuracy.

Цель изобретения — повышение точности. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель магнитной индукции, содержащий переключатель, первым входом соединенный с выходом датчика Холла, вторым входом — с выходом блока питания и первым входом фазочувствительного элемента, ^третьим входом — с управляющим входом преобразователя напряжение - число импульсов, с первым входом реверсивного счетчика и первым входом элемента фиксации момента окончания кодирования, вторым выходом . через анализатор уровня соединенного с пер_ч» вым выходом реверсивного счетчика, вторым входом подключенного к входу элемента фиксации момента фиксации момента окончания $ кодирования, и с входом цифрового отсчетноного блока, выход переключателя соединен с входом преобразователя напряжение — число импульсов и с вторым входом фазочувствительного элемента, выход которого подклю- 10 чен к первому входу блока управления операциями, вторым входом соединенного с выходом анализатора уровня, а выходом с вторым входом реверсивного счетчика, введены блок анализа, четыре· элемента И, 15 элемент ИЛИ и два триггера, причем вход блока анализа подключен к первому выходу реверсивного счетчика, а выход — к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с третьим и jp четвертым выходами элемента; фиксации момента окончания кодирования, пятый выход которого подключен к первым входам триггеров, а шестой и седьмой выходы соединены соответственно с первыми входами 25 третьего и четвертого элементов И, выходами подключенных к входам элемента ЙЛЙ, к выходу которого подключен третий вход реверсивного счетчика, выходы первого и второго элементов И соединены с вторыми входами первого и второго триггеров, выходами подключенных соответственно к второму входу четвертого элемента И и к четвертому входу реверсивного счетчика, выход преобразователя напряжение - число импульсов соединен с вторым входом третьего элемента И и с третьим входом четвертого элемента И. ' На чертеже представлена схема цифрового измерителя магнитной индукции.The purpose of the invention is improving accuracy. This goal is achieved by the fact that in a digital magnetic induction meter containing a switch, the first input connected to the output of the Hall sensor, the second input to the output of the power supply and the first input of the phase-sensitive element, ^ the third input to the control input of the converter voltage is the number of pulses, s the first input of the reversible counter and the first input of the element for fixing the moment of coding completion, the second output. through level analyzer connected to the lane _h "vym output of down counter, a second input connected to the input member fixing the fixing moment since the end of $ coding, and to the input digital otschetnonogo unit, the switch output is connected to the input of the voltage converter - the number of pulses and a second input of the phase-sensitive element the output of which is connected to the first input of the operation control unit, the second input connected to the output of the level analyzer, and the output to the second input of the reverse counter, cc the analysis unit, four AND elements, 15 OR elements, and two triggers are mounted, the input of the analysis unit being connected to the first output of the reversible counter, and the output to the first inputs of the first and second AND elements, the second inputs of which are connected to the third and jp fourth outputs of the element ; fixing the moment of coding completion, the fifth output of which is connected to the first inputs of the triggers, and the sixth and seventh outputs are connected respectively to the first inputs 25 of the third and fourth AND elements, the outputs are connected to the inputs of the YLE element, the output of which is connected to the third input of the reverse counter, the outputs of the first and the second elements And are connected to the second inputs of the first and second triggers, the outputs connected respectively to the second input of the fourth element And and to the fourth input of the reversible counter, the output of the transform Vatel voltage - pulse number is connected to the second input of the third AND gate and a third input of the fourth element I. 'The drawing is a diagram of a digital magnetic induction meter.

Цифровой измеритель магнитной индукции состоит из датчика 1 Холла, переключателя 2, блока 3 питания, преобразователя 4 напряжение — число импульсов, реверсивного счетчика 5, фазочувствительного элемента 6, блока 7 управления операциями, цифрового отсчетного ** блока 8, элемента 9 фиксации момента окончания кодирования, блока 10 анализа, элементов 11—14 И, элемента 15 ИЛИ, двух триггеров 16 и 17 и анализатора 18 уровня.The digital magnetic induction meter consists of a Hall sensor 1, switch 2, power supply unit 3, voltage converter 4 — the number of pulses, a reverse counter 5, a phase-sensitive element 6, an operation control unit 7, a digital reading ** unit 8, an element 9 for fixing the moment of coding completion , block 10 analysis, elements 11-14 AND, element 15 OR, two triggers 16 and 17 and the analyzer level 18.

Устройство работает в три такта. * 50The device works in three cycles. * fifty

В первые два такта происходит анализ результатов измерения каждого из тактов. В третий такт происходит алгебраическое сложение результатов измерения второго и третьего тактов, если (Λχ— » 0 55 где 1_Х - ЭДС Холла;In the first two measures, an analysis of the measurement results of each of the measures takes place. In the third measure, an algebraic addition of the measurement results of the second and third measures occurs if (Λχ— »0 55 where 1 _X is the Hall EMF;

U_H3-- напряжение неэквипотенциальности датчика Холла,.U _H3 - voltage of non-equipotentiality of the Hall sensor ,.

и исключение из суммарного результата значения Οχ - ^инэ) при 1_Х « и_нэ.and the exclusion from the total result of the value Οχ - ^and ne) for 1 _X «and _ne .

Пусть в первый такт измерения выходной сигнал датчика .1 Холла равен ( U. = — Цца)· Этот сигнал через переключатель поступает на преобразователь 4 напряжение^ число импульсов. Результат преобразования в виде импульсов поступает через элемент 13 И и элемент 15 ИЛИ на реверсивный счетчик 5. результат преобразования запоминается в реверсивном счетчике 5 Ν.= К (1 _χ — U^), где К — коэффициент преобразования преобразователя напряжение—число импульсов. Если Ν. не превышает определенного значения;'&раба-~ тывает блок 10 анализа. Управляющий сигнал блока 10 анализа через элемент 11 И поступает на единичный вход первого триггера 16.Let the output signal of the Hall sensor .1 in the first clock cycle be equal to (U. = - ЦЦ) · This signal is transmitted through a switch to voltage converter 4, number of pulses. The result of the conversion in the form of pulses is transmitted through the element 13 AND and the element 15 OR to the reverse counter 5. The result of the conversion is stored in the reverse counter 5 Ν. = K (1 _χ - U ^), where K is the voltage conversion factor — the number of pulses. If Ν. does not exceed a certain value; '& - the analysis block 10 is opened. The control signal of the analysis unit 10 through the element 11 And is fed to a single input of the first trigger 16.

В конце первого такта измерения элемент фиксации момента окончания кодирования коммутирует переключатель 2. Во второй такт измерения выходной сигнал датчика 1 Холла равен (U₂= 1_Х + И_мэ) . Это напряжение поступает на преобразователь 4 напряжениечисло импульсов, откуда в виде последовательности импульсов через элемент 12 И поступает на реверсивный счетчик 5. В конце второго такта измерения происходит коммутация переключателя 2. В третий такт измерения на реверсивный счетчик 5 не поступают импульсы с преобразователя 4 напряжение-число импульсов через элемент 13 И, так как на третий его вход подается запрещающий потенциал с триггера 16. Если же сигнал датчика 1 Холла в первый такт измерения превышает определенный уровень, то блок 10 анализа не срабатывает. Поэтому в третий такт измерения производится алгебраическое суммирование результатов измерения двух (второго и третьего) тактов в реверсивном счетчике 5.At the end of the first measurement step, the latching element of the end of coding switches switch 2. In the second measurement step, the output signal of the Hall sensor 1 is (U ₂ = 1 _X + And _me ). This voltage is supplied to the voltage transducer 4 by the number of pulses, from where it enters the reverse counter 5 as a sequence of pulses through the element 12. At the end of the second measurement step, switch 2 is switched on. The third measurement cycle does not receive pulses from the voltage 4 transducer 4 - the number of pulses through the element 13 And, since the inhibitory potential from the trigger 16 is supplied to its third input. If the signal of the Hall sensor 1 in the first measurement step exceeds a certain level, then block 1 0 analysis does not work. Therefore, in the third measure step, an algebraic summation of the measurement results of two (second and third) measures in the reverse counter 5 is performed.

Информация о виде операции в третьем такте выделяется с помощью фазочувствительного элемента 6. Блок 7 управления операциями, в зависимости от состояния фазочувствительного элемента 6 в третьем такте, выдает определенный командный сигнал на реверсивный счетчик 5. Когда 1_Х > и_нэ в реверсивном счетчике 5 производится суммирование результатов измерения, при 7χ < U_H3производится их вычитание. При 1χ > U_H3 результат измерения бу^етInformation about the type of operation in the third step is extracted using the phase-sensitive element 6. The operation control unit 7, depending on the state of the phase-sensitive element 6 in the third step, gives a certain command signal to the reverse counter 5. When 1 _X > and _ne in the reverse counter 5 is made summation of the measurement results, at 7χ <U _H3 they are subtracted. For 1χ> U _H3, the measurement result

ΝΠ- Μ1χ-υ_Η3)+Κ(1_χ+1^)=2Κ1_κ.ΝΠ- Μ1χ-υ _Η3 ) + Κ (1 _χ +1 ^) = 2Κ1 _κ .

При 1χ< Uhs результат измерения будет ^МС'^К(иН9⁺М-^К(Ц13-1х)’ 2К1_Х. Если в· первый такт измерения выходной сигнал датчика 1 Холла равен (1_χ+ U_HJ), то блок 10 анализа не сработает. Во второй такт измерения, когда выходной сигнал датчика 1 Холла 1χ — Цо, не превышает определенный уровень, срабатывает блок 10 анализа, и выда ет управляющий сигнал, поступающий через элемент 14 И на единичный вход триггера 17. При поступлении сигнала триггер 17 выдает сигнал, устанавливающий реверсивный счетчик 5 в нулевое положение. В третий такт изме- 5 рения через элемент 13 И' на реверсивный счетчик 5 поступает число импульсов, пропорциональное (1_Х + U_H3),_ так как l_x ^нэ» тоWhen 1χ <Uhs measurement result is ^M C * ^{K (M} ⁺ ^K H9 (Ts13-1h) _'X 2K1. · If in the first cycle of measurement output signal of the Hall sensor 1 is equal to (1 _χ + U _HJ), the control unit 10 In the second measurement step, when the output signal of the Hall 1 sensor 1χ - ЦО does not exceed a certain level, the analysis unit 10 is activated and provides a control signal coming through element 14 AND to a single input of trigger 17. When a signal is received, the trigger 17 gives a signal setting the reversible counter 5 to the zero position. In the third measurement step 5 through element 13 AND ' a reversible counter 5 receives a number of pulses proportional to _(X 1 + U _H3), _ since l _x ^ ne "the

Ν_Γ= №,+ N₂= 0 + К (1_χ+ Ц^)-К (l_x+ U_Hj) ¹⁰ Ν _Γ = No., + N ₂ = 0 + К (1 _χ + Ц ^) - К (l _x + U _H j) ¹⁰

Если же сигнал датчика 1 Холла во вто-. рой такт измерения (1_х — и^_э) превышает определенный уровень, то блок 10 анализа не срабатывает и не выдает управляющий и сигнал на триггер 17.If the signal from Hall sensor 1 is second. Since the measurement cycle (1 _x - and ^ _e ) exceeds a certain level, then the analysis unit 10 does not work and does not give a control signal to the trigger 17.

Ввиду этого в реверсивном счетчике 5 производится суммирование или вычитание результатов измерения двух тактов.In view of this, in the counter counter 5 is the summation or subtraction of the measurement results of two measures.

При I* > U_M3 производится суммированйе результатов измерения и поэтому работа измерителя ничем не отличается от ранее описанной работы. При 1 _х < U уровень выходного сигнала датчика 1 Холла в третий . такт будет больше, чем во второй такт. Анализатор 18 уровня выдает управляющий сигнал на блок 7 управления операциями, когда число в реверсивном счетчике 5 при вычитании результатов измерения двух тактов станет равным нулю. При этом блок 7 управления операциями изменяет направление счёта в реверсивном счетчике 5. В результате реверсивный счетчик 5 зафиксирует число импульсов, пропорциональное ЭДС ХоллаWhen I *> U _M3 , the measurement results are summed up, and therefore the operation of the meter is no different from the previously described work. At 1 _x <U, the output level of the Hall 1 sensor is in the third. the measure will be longer than the second measure. The level analyzer 18 provides a control signal to the operation control unit 7 when the number in the reverse counter 5, when subtracting the measurement results of two clock cycles, becomes equal to zero. In this case, the operation control unit 7 changes the counting direction in the reverse counter 5. As a result, the reverse counter 5 will record the number of pulses proportional to the Hall EMF

-ч%-м^+2,<8х^^и?^ки;.-h% -m ^{+2, <8} x ^ ^u ? ^ki;.

Применение новых элементов: блока анализа, триггеров и элементов И, ИЛИ выгодно отличает предлагаемый цифровой измеритель магнитной .индукции от известных, так как позволяет повысить точность результатов изме- 45 рения на границе изменения направления магнитного поля в связи с тем. что независимо ОТ направления магнитного поля из результата измерения исключается напряжение неэквипотенциальности. 50The use of new elements: an analysis unit, triggers, and AND, OR elements compares favorably with the proposed digital magnetic induction meter from the known ones, since it makes it possible to increase the accuracy of measurement results at the boundary of changes in the direction of the magnetic field in connection with this. that regardless of the direction of the magnetic field, the voltage of nonequipotentiality is excluded from the measurement result. fifty

Claims

The invention relates to magnetic measurements and can be used for precision measurements over a wide, constant-magnetic field. A magnetic induction meter is known that contains a Hall sensor, an alternating current source, an additional coil, a direct current source, a converter, such as a code, a revision counter, a divider, a control unit, a digital reference unit 1. The disadvantage of this meter is low accuracy. A digital magnetic induction meter is known that contains a switch, the first input connected to the output of a Hall sensor, the second input to the output of the power supply unit and the first input of a phase-sensitive 3 (element, and the third input to the control input of the voltage converter is the number of pulses, s the first input of the reversible counter and the first output of the latching element of the termination moment is encoded, the second output through the level analyzer connected to the first output of the reversible counter by the second input connected to the input element fixing the moment when the coding ends, and with the input of the digital reading unit, the output of the switch is connected to the input, the voltage converter is the number of pulses and with the input of the phase-sensitive element, the plume of which is connected to the first input of the control unit Lpe | Ace, the second input is connected to the output of the analyzer level, and the output is with the second input of the reversing counter 2. The disadvantage of this meter is low accuracy. The purpose of the invention is to increase accuracy. The goal is achieved by the fact that a digital induction tester contains a switch, the first input connected to the output of a Hall sensor, the second input to the output of the power supply unit and the first input of the phase-sensitive element, the third input to the control input of the voltage converter. the number of pulses, with the first input of the reversible counter. the first input of the latching element of the end of the coding, the second output. through a level analyzer of a reheatable counter with the first output of the reversible counter, the second input of the moment of fixing the moment of coding completion connected to the input element, and with the input of the digital reference unit, the output of the switch is connected to the input of the voltage converter — the number of pulses and the second input of the phase sensitive transducer , the output of which is connected to the first input of the operation control unit, the second input connected to the output of the level analyzer, and the output to the second input of the reversible counter, B analysis unit, four AND elements, an OR element and two triggers, the input of the analysis unit connected to the first output of the reversible counter, and the input to the first inputs of the First and Second And elements, the second inputs of which are connected to the third and quarter torque outputs termination of coding, the fifth output of which is connected to the first inputs of the flip-flops, and the sixth and seventh outputs are connected respectively to the first inputs of the third and fourth And elements, the outputs connected to the inputs of the OR element, to the output of which the third input of the reversible counter, the outputs of the first and second elements I are connected to the second inputs of the first and second triggers, the outputs connected respectively to the second input of the fourth element I and to the fourth input of the reversing counter, the output of the voltage converter - the number of pulses connected to the second input of the third element X the third input of the fourth element I. On the drawing shows a diagram of a digital meter magnetic induction. The digital magnetic induction meter consists of a Hall sensor I, a switch 2 of the power supply unit 3, a voltage converter 4 — the number of pulses, a reversible counter 5, a phase sensitive element 6, an operation control unit 7, a digital readout unit 8, a moment-fixing element 9 , block 10 analysis, elements 11-14 AND, element 15 OR, two triggers 16 and 17 and analyzer 18 level. The device works in three cycles. In the first two bars, an analysis of the measurement results of the kamsdog of bars takes place. In the third cycle, the algebraic addition of the measurement results of the second and third cycles takes place if (-Ix ly is the EMF Xo.Tuia; voltage of the Hall sensor,. And the exception of the total result is- (1 -) at 1x inee Measurement cycle. The output signal of the sensor .1 Hall is equal to (J Ijt - Tsie) the signal through the switch 2 is supplied to the converter 4 voltage-the number of pulses. The result of the conversion by the form of pulses goes through the element 13 AND and the element 15 OR to the reversible counter 5. the result conversion zap The minus in the reverse counter is 5 N K (), where K is the conversion factor of the converter voltage-number of pulses. If N does not exceed a certain value; Slab analysis & 10 analysis. The control signal of the analysis unit JO is transmitted through the AND element to A single input of the first trigger 16. At the end of the first measurement cycle, the latching element 9, when the coding ends, switches the switch 2. In the second measurement cycle, the output signal of the Hall sensor I is (U2 1 Jme) that voltage is fed to the converter 4, the voltage number is imp sov, where in a sequence of pulses through the element 12 and enters the down counter 5. At the end of stroke .vtorogo izmershi proiskhodat commutation switch

2. In the third measurement cycle on the top of the counting account 5, no pulses are received from the converter 4 voltage-number of pulses through element 13 AND, since its third input is supplied by the inhibitory potential from trigger 16. If the signal from the Hall sensor 1 in the first measurement cycle exceeds a certain level, the analysis block 10 does not work. Therefore, in the third measurement cycle, the algebraic summation of the measurement results of the two (second and third) cycles in the reverse counter S is performed. Information on the type of operation in the third cycle is extracted using the phase-sensitive element b. The operation control unit 7, depending on the state of the phase-sensitive element 6 in the third cycle, outputs a specific command signal to the reversible counter 5. When the re-measurement counter 5 is summed up, the subtraction is performed at 1 Cce. At lj (the result of measuring the bupet is NI ± - K (1x-ine) + K (C, e) -2K1 ,. When; (the measurement result will be K (and „5-They) -K (C, 2K IxV first measurement cycle, the output signal of Hall sensor 1 is (Uj, j), then the analyzer block 10 does not work, et. During the second measurement cycle, when the output of Hall 1's sensor 1 does not exceed a certain level, the analysis unit 10 is triggered, and issues a control signal coming in through element 14 to the single trigger input 17. When a signal arrives, the trigger 17 outputs a signal that sets the reversible counter 5 to the zero position. In the third measurement cycle through the element 13 and a reversible counter 5 post implies the number of pulses proportional to (1y +), since Cdc, then, +, e) K (1x + and "But if the signal from Hall sensor 1 in the second measurement cycle (1 j -) exceeds a certain level, then the unit 10. The analysis does not work and does not issue a control signal to the trigger 17. Therefore, in the up-down counter 5, the measurement of the two cycles is summed up or subtracted.With the 1st, the measurement results are summed up and therefore the meter doesn’t differ from the previously described operation. With 1 level of the output signal of the Hall 1 sensor in the third cycle will be greater than in the second cycle. The level analyzer 18 outputs a control signal to the operative control unit 7 when the number in the reversible counter 5, when subtracting the measurement results of two ticks, becomes zero. In this case, the operation control unit 7 changes the counting direction in the reversible counter 5. As a result, the reversible counter S will record the number of pulses proportional to the Hall EMF ((U 3-ex-2 x K, Kui4Ku5, Nj-N, -N2 K ( U, -y-KeU "3-ej.2Ke 2KEj (. Application of new elements; block anal, triggers and elements AND, OR) favorably distinguishes the proposed digital magnetic inductance meter from the leading ones, as it allows to increase the accuracy of measurement results the boundary of the change in the direction of the magnetic field due to the fact 4to independently ot the direction of the magnetic field Inequipotency is excluded from the measurement result Formula of Invention A digital magnetic induction meter containing a switch, the first input connected to the output of a Hall sensor, the second input to the output of the power supply and the first input of the photoelectric sensor, and the third input to the control input transformer voltage - the number of pulses, with the first input of the reversible counter and the first output of the fixing element of the moment when the coding ends, the second output through the analyzer urvvn connected to rvym out; the house of the reversible counter, the second input connected to the input of the element of fixing the moment of end of the encoding, and the input of the digital reading unit, the output of the switch is connected to the input of the converter and the voltage - the number of pulses and the second input of the phase-sensitive element, the output of which is connected to the first input. the control unit, the second input of the level analyzer connected to the output, and the output to the second input of the reversible counter, from. characterized by the fact that, in order to increase accuracy, an analysis block, four AND elements, an OR element and two triggers, and an input, are introduced into it. the analysis unit is connected to the first output of the reversible counter, and the output to the first inputs of the first and second elements And, the second inputs of which are connected to the third fourth outputs of the fixing element of the end of encoding, the fifth output of which is connected to the first inputs of the trigger and the seventh outputs are connected respectively to the first inputs of the third and fourth elements AND, the outputs connected to the inputs of the OR element, the output of which is connected to the third input of the reversible c4eT4Hka "outputs of the first and second elements AND Ina with the second inputs of the first and second triggers, outputs connected respectively to the second, the input of the fourth element and to the fourth input of the reversible counter, the output of the voltage converter, the number of pulses connected to the second input of the third element And and the third input of the fourth element I. Information sources, having accepted tie into account during the examination 1. The author's certificate of CCIS N 347704, cl. G 01 R 33/06, 25.11.71.2. Author's certificate of the USSR N 367794, cl. G 01 R 33/06. 05/18/70.