SU1437814A1 - Цифровой измеритель посто нной магнитной индукции - Google Patents

Abstract

Изоб)етение относитс  к области кагн тных измерений и может быть использовано р/т  прецизионного измерени  в широком диапазоне индукции пос- то нннмх: магнитных полей измен ющих в процессе измерени  свое иаправление . Изобретение позвол ет сократить врем  измерений, Иредложенньй измеритель содержит датчик 1 Холла, переключатель 2, источник 3 питани , преобразователь 4 напр жение - число импульсов, фазочувствительный элемент 5, блок 6 управлени , элемент И 7, реверсивньй счетчик 8, блок ре- гистрацзп 9, счетчик 10 liwnynbcOB. Блок управлени  6 содержит генератор 11 тактовых импульсов, дополыитель- счетчик 12 импульсов, дешифратор 13, элементы 14, 15, 20 и 21 совпадений, триггеры 16, 18 и 19 и 22j элемент ЮТИ 17, инвертор 23. Работа цифрового измерител  посто нной магнитной ИНДУК1ДИИ по сн етс  времен- }1ь:ми диаграммами приведенными в описании изобретени . 1 з.п. ф-лы, 2 ил. ;в

Description

.

jr«BaT«.-MMlA iRjUrr

f i

iitn nfjim-ol

Изобретение относитс  к технике магнитных измерений и может быть использовано дл  прецизионного измерени  в широком диапазоне индукции посто нных магнитных полей, измен ющих в процессе измерени  свое направление .

Цель изобретени  - сокращение времени измерений.

На фиг. 1 представлена функциональна  структурна  схема устройства; на фиг. 2 - временные дкaгpa 5 {ы его работы.

Цифровой измеритель посто нной магнитной индукции содержит датчик 1 Холла, вход и выход которого через переключатель 2 соединены с выходом источника 3 питани  и входом преобразовател  4 напр жение - число импуль сов, фазочувствителькый элемент 5, первьш зкод которого соединен с выходом переключател  1, второй - с выходом источника 3j а выход - с первым входом блока 6 управлени , пер- вый выход которого соединен с управ- л юпшм входом переключател  2, второй - с управл ющш-4 входом преобразовател  4. Выход преобразовател  4 содинен с первым входом элемента И 7, второй вход которого соединен с третьим вькодом блока 6,, четвертый и г   тый выходы которого соединены с входом сброса и управл ющим входом реверсивного счетчика 8, выход которо- .го соединен с входом блока 9 регистрации и вторым входом блока б управлени . Вход счетчика 10 импульсов со ;единен с выходом преобразовател  4, вход сброса - с шестым выходом блока б управлени , а выход - с третьим входом блока 6 управлени , седьмой и восьмой выходы которого соединены с управл ющим входом блока 9 регистрации и входом установки реверсивного счетчика 8, счетный вход которого соединен с выходом элемента И 7.

Блок управлени  б содержит генератор 11 тактовых импульсовэ выход ;

50

которого через дополнительный счет- ник 12 импульсов соединен с входом дешифратора 13, первый, второй и тре тий выходы которого соединены с первым , нторым и седьмым зькодамиблока 6 управлени .; четвертьп г - с первы, ми входами первого 14 и второго 15 элементов совпадени , п тый - с первым входом первого триггера 16 и четвертым вькодом блока 6 з правлени ,,

5 0 0 5

0

,

шестой - с первыми входами элемента ИЛИ 17 и второго 18 и третьего 19 триггеров и шестым выходом блока 6 управлени , седьмой - с первыми входами третьего 20 и четвертого 21 элементов совпадени . Выходы элементов 20 и 21 соединены с вторым входом элемента ИЛИ 17 и первьич входом четвертого триггера 22, второй вход которого соединен с выходом элемента ИГШ 17, а выход - с п тым выходом блока 6 управлени . Вторые входь второго 18 и третьего 19 триггеров соединены с выходами первого 14 и вто- .рого 15 элементов совпадени , а вы- ходы с вторым и третьим входами элемента 21 совпадени ,, четвертый ВХОД которого соединен с выходом ин- вергора 23. Вход инвертора 23 соеди- нен с вторым входом элемена 14 совпадени  и первым входом блока 6 управлени , второй вход которого соеди- |Нен с вторым входом злекента 20 соз- |падени , а третий - с вторым входом элемента 15 совпадени , вторьи входом триггера 16 и первым входом п того элемента 24 совпадени , второй вход которого соединен с выходом триггера 16 и третьим выходом блока 9 управлени , а выход - с восьмым выходом блока 6 управлени .

Устройство работает следующим образом .

По сигналу блока б управлени  блоки 8, 10 и 16, имеющие цифровую пам ть , устанавливаютс  в исходное состо ние .

Работа устройства происходит в два такта. В первый такт измерени  выходной сигнал датчика 1 Холла Uj Ij поступает через переключатель 2 и преобразователь 4 напр жение - число Г Гмпульсов. Результат преобразовани  в виде импульсов поступает на элемент И 7 и счетчик 10

N% ) .

где К - коэффициент преобразовани 

преобразовател  4 напр жение - число импульсов о

Работа элемента И 7 и реверсивного счетчика 8 зависит от соотношени  абсолютных значений полезного сигнала (ЭДС Холла 1) и помехи (напр жени  неэквипотенциальности ).

Пусть 1 - нэ- В этом апучае напр жение датчика 1 Холла 11, (l,(-Unj)не превышает определенного значени . Поэтому через элемент И 7 па равар- сивный счетчик 8 с преобразонател  А в первый такт измерени  счетные импульсы не проход т, поскольку на второй вход элемента И 7 поступает запрещающий потенциал с триггера 16, который находитс  в нулевом состо нии по сигналу блока 6 управлени . Кроме того, при такой величине выходного сиг нала датчика 1 Холла на выходе счетчика 10 отсутствует выходной импульс, измен ющий состо ние триггера 16,

Таким образом, после первого такта измерени  в реверсивном счетчике 5 имеетс  число N О,

В конце первого такта блок 6 управлени  коммутирует переключатель 2, Во второй такт измерени  выходной сигнал датчика 1 Холла U,j 1х+ и„з- В реверсивном счетчике 8 результаты измерени  двух тактов суммируютс .

Кроме того, срабатывает элемент И 24 сов 1адсни , выдава  сигнал, которьв поступает на счетньиЧ вход i-ro разр да реверсивного счетчика 8, По этому сигналу в реверсивном счетчике 8 записываетс  число, равное числу импульсов, поступивших на счетчик 10. В конце первого такта измерени  в реверсивном счетчике 8 находитс  число

N., К(

и

КЗ

В конце первого такта измерени  блок 6 управлени  коммутирует переключатель 2, Во второй такт измерени  выходной сигнал датчика 1 Холла

и.

1х- и,,,

Этот сигнал не превы

шает определенного уровн  и поэтому через элемент И 7 на реверсипньй счетчик 8 во втором такте с преобразовател  4 счетные импульсы не проход т , поскольку на второй вход элемента И 7 поступает запрещающий потенциал с триггера 16, которьй находитс  в нулевом состо нии по сиг

Сигнал на шину суммировани  реверсив- 25 налу блока 6 управлени ,

Таким образом, в конце второго такта измерени  в реверсивном счетчи ке 8 находитс  результат измерени  первого такта 30

N.

N ,, (1,+

Uuo)K + О

ного счетчика 8 поступает с блока 6 управлени 

Выходной сигнал датчика 1 Холла во второй такт измерени  11 1. + UH) превьш1ает определенный уровень. Поэтому на вькоде счетчика 10 по вл етс  импульс переноса, которьй устанавливает триггер 16 в единичное состо ние , что приводит к по влендаэ на

втором входе элемента И 7 разрешаю- / „ „ , л

., с 35 полезный сигнал (ЭДС Холла 1 ) и пп- щего потенциала Кроме того срабаты- . .

вает схема И 12, выдава  сигнал, ко- орый поступает на счетный вход i разр да реверсивного счетчика В, По зтому сигналу в реверсивном счетчике 8 записываетс  число, равное числу импульсов, поступивших на счетчик 10

(1.+ IV)K + О 2Klj,

Пусть Ij,- UHJ 5 0. В этом случае

40

меха (напр жение неэквипотенциальнос- ти ) отличаютс  на значительную величину.

При таком условии во втором такте в реверсивном счетчике 8 в зависимости от того, что больше по абсолютному значению: полезный сигнал

или по- производитс  суммирование

В конце второго такта измерени  в реверсивном счетчике 8 находитс  результат измерени  второго такта

N N

N О

(1.+ UH)

--- О + (1.+ IJ 2К1х.

Пусть

1,-и

НЗ

и, 1,-.- и

нэ

Выходной сигнал датчика 1 Холла в первый такт измерени  превьш1ает опреде ленный уровень. Поэтому па выходе счетчика 10 по вл етс  импульс па- реноса который устанавливав : триг- гер 16 в единичное состо ние, что приводит к по влению на втором входе элемента И 7 разрешающего потенциала.

Таким образом, в конце второго такта измерени  в реверсивном счетчике 8 находитс  результат измерени  первого такта

N.

N ,, (1,+

Uuo)K + О

(1.+ IV)K + О 2Klj,

/ „ „ , л

Пусть Ij,- UHJ 5 0. В этом случае

полезный сигнал (ЭДС Холла 1 ) и пп- . .

меха (напр жение неэквипотенциальнос- ти ) отличаютс  на значительную величину.

При таком условии во втором такте в реверсивном счетчике 8 в зависимости от того, что больше по абсолютному значению: полезный сигнал

меха и

нэ

или по- производитс  суммирование

.

или вычитание результатов измерени  5 квук тактов. Информаци  о виде операции во втором такте выдел етс  с помощью фазочувствительного элемента 5. Блок 6 управлени  в зависимости от состо ни  фаэочувствительного элемента выдает во втором такте командный

сигнал на реверсивный счетчик 8. Когда , в реверсивном счетчике 8 результаты измерени  сум- мир гютс , при Ix fU j они вычитаютс  .

50

55

Пусть и f и

нэ

и,2 1ж+ UM, .

Выходной сигнал датчика Холла 1 в первый такт измерени  превышает опре

514/ie;ieHHbiu уровень. Поэтому на выходе счетчика 10 по вл етс  импульс переноса , который устанавлива  трнгтгр 16 в едииичкое состо ние, что приводит к по влению на атором входе, эле-- мента И 7 разрешающего потенциала, Кроме того, срабатывает 1 2и вьщава  сигнал, который поступает на счетный вход i-ro разр да реверсивного счетчика 8, По этому сигналу в реверсивный счетчик 8 занисываетс  число, равное числу импульсов,; пос-- тупившнк на счетчик 10, В конце первого такта измерени  в реверсивном счетчике 8 находитс  число N,, К( ),

В конце первого измерени  блок 6 управлени  коьо-зутируе переклю чатель 2, Во втором такте измерени  вьжод;ю сигнал датчика 1 Холла U,, l,,-i- U,,,. Во втором такте измерени  прр 1х U „з производитс  суммированна результато измерени  двух тактов, а np;j Iv иц5 их вычитание.

Во втором такте вьгходной сигнал дат11ика 1 Холла превышает определен-- ный уровень. Позтоьзу на. вьжоцс cvteT--- чика 10 по вл етс  импульс перепоса, который устанавливает триггер 16 Б единичное состо ниеj что приводит к по вленто на втором входе элемента И 7 разрешающего потенциала. Крона того, срабатывачзт элемент ii 24 выдава  сигнал, который поступае;т на счетный вход разр да реверсивного счетчика В, По сигналу в реверсивный счетчик 8 записываетс  число, равное числу импульсов., поступивших на счетчик tO.

Поэтому в конце в орого такта НУ мерени  при lv 7U,,|.j реверс твньиг счет чик 8 зафиксирует исло Ш .;пульсов, пропорциональное ЭДС Холлит;

N,, Kd,,- и„э) + К(1,+ -- 2К1,.

Пои Iv и,,. ИРОИЗЕОДИТСЯ ВЫЧИТ а- И

ff -J результатов измерени  ,а,ву: тактов,, Когда число в реверсивнс С гетчика 8 станет равным иулщ, выдаетс  упраз л ющий сигнал на блок 6 управлени  При этом блок 6 управлени  из -ан ат направление счета в реверсивном счет чике В. В результате раверсивный счетчик 8 фиксирует число ит-зпульсоЕ., пропорциональное ЗДС Холла NJ- K(U,,3-f- 1х) К(и,э-- 1, 21,.,)

к(и.

1.) 2К1..- Ки - Uh

Л

К(и,, I,) + 2К1,, 2К1,. Фор N у Л а 15 3 о fi о е т е ;; и п

1 - Цифровой :1змеритель иоето шюй Mai-питной индукции, содержащий дат- - гик Холла, вход и выход которого через переключатель соединены соответственно с выходом источника питани  и входом 1треобразовател  напр лсетн е - число импульсов5 фазочувстБитель)Ый элемент, первый вход которого соедимен с входом праобрл онани  напр хе- нпс - 4HCj;o импульсо;:, второй - с ходом источника пит аки , а выхол, с первым входе: б.;то;,а управлени , первый выход которого соедине;: с управл шищм входом иереклгачате.ч  5 второй - с у- равл юи им входом преобпазовател  :1апр кение - число импул.сов, .од которого соеднне}т с. первым вхо/ о;--; элег-.1ента И, втог.ой вход которого

соединен с ретьим выходом блока :, П- равлени , 41: твертьп1 и п тый которого соединены соответственно -с входоь сброса и yпpaвJr ;cIi н входом )сверсизне- о cчe r I iкa, вько.ц кото-

jjoro соединен с входом блока ре.г лс.г- ргщпи и вторым входом 6j7oKa управлени ; о т л к ч а ю J4 и к с   тем,, что. с целью сокрапьсни  времени из- мет)ечи ,, в неге кведзн счетчик им- пульсовJ 13ХОД которог о соедкчен с вьршдом преобразовател  лапр жение - число импульеоВ;, вход сброс - е пес- выходом блока упу ;нлени  . а выход - с третьим входом 6jfOK;j упранлеПИЯ , седьмой v. зосььгой зыходь icoTopo- т-о соединень; состЕгтст епно с управ-. ;1лвп(им вхо. гом 5ло|;а пептс пнтгии и входс -1 устаноз рсид; о: о счет- . счетньгй вход KO oporo соедгт- i:eH с выходом элемента И.

ч а о щ к и с   тем, что блок управлени  содержи reHCijaTop тактовых импульсов, вьглс-и, которого через до- JGJП-;итe 7ЬiIЫй счетчик импульсов соеди- ;;ак : входол 1и у1Ифратор4Ч первый; в второй i i третий вькодь которого сое- соответ ственно с первым, вто- пым и ce ibNbibi Еыхо, CuioTt;:. управле- гпт  5 ч;; 1 Виртый с лервь -л кхочами первого н второг о йлемептоь совпа ш--- ПИЯ,, п тьй - с первьй- вxoдo r тонггера н четвертьа--; ьыходоы блок;: уаразлсци; 1пес гой - с первыми ; хода /14

ми элемента ИЛИ н второго и третьего триггеров и шестьм выходом блока управлени , седьмой - с первьгмн входа- ш-1 третьего и четвертого элементов совпадений, выходы которых соединены соответственно с вторык входом зле- канта ИШ-i и nepbbiNs входом четвертого триггера, второй вход которого соеди- нйн г. выходом элемента ШЩ, а выход - с п тым вьссодом блока управлени , прршем вторые зхо.цы второго и третьего триггеров соедине ;ь. соответственно с выходами первого и вторзго элементов совпадени , выходы - с вторым и третьим входами четвертого эле-7JlJ Lrb .fljnJlJ U ljnJlJ lJ b lJ nJTnJ c --J-L r-L J-L...,r-i I-i г-1

i.«4

.

фиг. г

S

мепта совпадени ,, четвертый вход которого соединен с выходом инвертора, вход которого соединен с вторым входом первого элемента совпадени  и первым входом блока управлени , второй вход которого соединен с вторьм входом третьего элемента совпадени , а третий - с вторым входом второго злемента совпадени , вторым входом первого триггера и первым входом п -, тоге элемента совпадени , второй ; Бход которого соединен с выходом пер- вог о три1тера и третьим выходом блока управлени ,, а выход - с восьмым выходом блоха управлени .

.

Claims (2)

1. ί, Цифровой измеритель постоянной магнитной индукции, содержащий датчик Холла, вход и выход которого через переключатель соединены соответственно с выходом источника питания и входом преобразователя напряжение число импульсов, Фазочувствительный элемент, первый вход которого соединен с входом преобразования напряжение - число импульсов, второй - с выходом источника питания, а выход, - с первым входом блока управления, первый выход которого соединен с управляющим входом переключателя, второй с управляющим входом преобразователя напряжение - число импульсов, выход которого соединен с первым входомэлемента И, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно -с входом сброса и управляющим входом реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом блока регистрации и вторым входом блока управления, о т л и чающийся тем, что, с целью сокращения времени измерения, в пего введен счетчик импульсов, вход которого соединен с выходом преобразователя напряжение число импульсов, вход сброса - с шестым выходом блока упчанлениу, а выход - с третьим входом ojioxa управления, седьмой и восьмой выходы которого соединены соствстсттсино с управ-, лиющим входом блока регистрации и входом установки ыырсилы'о счетчика, счетный вход которого соединен с выходом элемента И.
2. 2. Измеритель ио л, 1 ., с г л и ч а ю щ и й с я тем, что блок управления содержит генератор тактовых импульсов, выход которого через дополнительный счетчик импульсов соединен с входом дешифраторе, черный, в второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым, вторым и седьмым выкосами блока, управления, четвертый - с первыми входами первого и второго элементов совпадения, пятый - с первым входом первого триггера и четвертым ьмхемток блока управление, шестой ~ с первыми входа' 1437814 ми элемента ИЛИ и второго и третьего триггеров и шестым выходом блока управления, седьмой - с первьгми входами третьего и четвертого элементов совпадений, выходы которых соединены соответственно с вторым входом элемента ИЛИ и первым входом четвертого триггера, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход - | с пятым выходом блока управления, причем вторые входа второго и третьего триггеров соединены соответственно с выходами первого и второго элементов совпадения, выходы - с вторым. 1 и третьим входами четвертого эле мента совпадения, четвертый вход которого соединен с выходом инвертора, вход которого соединен с вторым входом первого элемента совпадения и первым входом блока управления, второй вход которого соединен с вторым входом третьего элемента совпадения, а третий - с. вторым входом второго элемента совпадения, вторым входом первого триггера и первым входом пя-, тоге элемента совпадения, второй вход которого соединен с выходом первого триггера и третьим выходом блока управления, а выход - с восьмым выходом блока управления.