SU1688211A1 - Способ определени индукции магнитного пол в зазоре магнитопровода - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к магнито- измерительной технике и может быть использовано в приборах и устройствах дл  прецизионного измерени  магнитных величин. Цель - повышение точности определени  индукции- в зазоре магнитопровода. Способ реализован в устройстве. Дл  достижени  цели на магниточувствительный элемент воздействуют внешним магнитным полем (МП) в среде с магнитной проницаемостью (Ц0 кодируют и запоминают амплитуды ЭДС, пропорциональные внешнему МП и сумме внешнего и дополнительного МП в зазоре с магнитной проницаемостью m , определ ют величину дополнительной ЭДС, пропорциональной разности ЭДС от индукции внешнего МП и суммы индукции дополнительного МП, как ча- ( стное от делени  дополнительных МП в среде с магнитной проницаемостью |И и fUg, запоминают его и определ ют значение индукции МП в зазоре по формуле, приведенной в описании изобретени . 4 ил. с S (Я

Description

Изобретение относитс  к магнито- измерительной технике и может быть применено в различных приборах и устройствах дл  прецизионного измерени  магнитных величин.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  индукции в зазоре магнитопровода.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего данный способ определени  индукции в зазоре магнитопровода; на фиг. 2 - временныеж диаграммы работы блока управлени  устройства; на фиг. 3 - блок-схема счетчика и дешифратора блока управлени  устройства; на фиг. 4 - схематично изображен (4а) датчик Холла и Показано расположение индукционной катушки (4б) на датчике Холла.

Устройство, реализующее способ определени  индукции в зазоре маг- нитопровода (фиг. 1), состоит из датчика 1 Холла, стабилизатора 2 тока, индукционной (дополнительной) катуш-, ки 3, намотанной на датчик 1 Холла, источника 4 питани , преобразовател  5 напр жение-код, реверсивных счетчиков 6, 7, групп элементов 2-2-2И- ЗИЛИ 8, 9, делительного устройства 10, регистра 11, цифрового отсчет- ного устройства 12, двоично-дес тичного дешифратора 13, блока 14 управлени .

Блок 14 управлени  состоит из генератора 15 импульсов, счетчика 16, элемента ИЛИ 17, триггера 18, элемента ИЛИ 19-, выключателей 20, 21, элемента И 22 и дешифратора 23.

о оо оо

ГС

Токовый электрод датчика 1 Холла соединен со стабилизатором 2 тока. Потенциальный электрод датчика 1 Холла соединен с первым входом преобразовател  5 напр жение-код„

Обмотка индукционной (дополнительной ) катушки 3 соединена с источником 4 питани , вход которого соединен с первым выходом блока 14 управлени .

Второй вход преобразовател  5 напр жение-код соединен с вторым входом блока 14 управлени , Первый выхо преобразовател  5 напр жение-код соединен с первыми входами реверсивных счетчиков 6, 7, второй его выход - с первым входом группы элементов 2-2- 2И-ЗИЛИ 8.

Второй вход реверсивного счетчика 6 соединен с вторым входом реверсивного счетчика 7 и третьим выходом блока 14 управлени . Третий вход реверсивного счетчика 6 соединен с третьим входом реверсивного счетчика 7 и четвертым выходом блока 14 управлени . Четвертый в од реверсивного счетчика 6 соединен с п тым выходом блока 14 управлени . Выход реверсивного счетчика 6 соединен с первым и вторым входами элеме итов 2-2-2И-ЗИЛИ

Четвертый вход реверсивного счет- чика.71 соединен с шестым выходом блока ,14 управлени ,, Выход реверсивного счетчика 7 соединен с вт орым входом группы элементов .- -2Р- ЗИЛИ В,

, л

Третий вход группы элементов 2-2™ 2И-ЗШ1И 8 соединен с выходом регис т1- ра И.

Четвертый вход группы элементов 2-2-2И-ЗИЛИ 8 соединен с седьмым выходом блока 14 управлени . П тый вход группы элементов 2-2-2И-ЗИЛИ 8 соединен с восьмым ныходом блока 14 управлени . Шестой ккод группы элементов 2-2-2И-ЗИЛМ 8 соединен с дев тым выходом блока 14 управлени . Выход группы элементов 2-2-2И-ЗИЛИ 8 соединен с первым входом делительного устройства |0.

Третий вход группы элементов 2--Z- 2И-ЗШШ 9 соединен с выходом делител ного устройства IG, первыми входами регистра 11 и двоично-дес тичного дешифратора 13, Четвертый BYод грут- пы элементов 2-2-2И--ЗИЛИ 9 соединен с дес тым выходом блока 14 управлени . П тый вход группы элементов 2-2-2И-ЗИЛИ 9 соединен г одиннадца0

5

0

5

0

5

О

5

0

5

тым выходом блока 14 управлени . Шестой вход группы элементов 2-2-2И- ЗИЛИ 9 соединен с двенадцатым выходом блока 14 управлени . Выход группы элементов 2-2-2И-ЗИЛИ 9 соединен с вторым входом делительного устройства 10.

Третий вход делительного устройст- ва 10 соединен с тринадцатым выходом блока 14 управлени , Четвертый вход делительного устройства 10 соединен с четырнадцатым выходом блока 14 управлени .

Третий вход регистра 11 соединен с п тнадцатым выходом блока 14 управлени . Четвертый вход регистра 11 соединен с шестнадцатым выходом бло- t ка 14 управлени .

Цифровое отсчетное устройство 12 соединено с выходом двоично-дес тичного дешифратора 13. Второй вход дво ично-дес тичного дешифратора 13 динен с семнадцатым выходом блока 14 управлени ,

Выходы дешифратора 23 с первого по семнадцатый соединены соответственно с выходами с первого по семнадца- тый блока 14 управлени . Восемнадцатый выход дешифратора 23 соединен с первым БАОДОМ элемента ИЛИ 17. Дев тнадцатый выход дешифратора 23 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 17.

Выход генератора 15 импульсов соединен с первым входом элемента И 22. Второй вход элемента И 22 соединен с выходом триггера 18, Выход элемента И 22 соединен с первым входом счетчи- ка 16. Второй вход счетчика соединен с первым входом элемента ИЛИ 19 и первым входом выключател  21, Выход счетчика 16 соединен с входом дешифратора 23.

Выход элемента ИЛИ 17 соединен со счетным входом триггера 18, нуле- , вой вход которого соединен с выходом , элемента ИЛИ 19.

Второй вход элемента ИЛИ 19 соединен с первым входок выключател  20. Вторые входы выключателей 20, 21 соединены с общей шиной.

Работа измерител  магнитной нндук- ции реализующего данный способ определени  индукции в зазоре магнито- провода,, происходит в несколько тактов коммутации.

При нажатии кнопки выключател  21 устройство устанавливаетс  в исходное i состо ние. При этом счетчик 16 обнул етс  , а триггер 18 выдает разре5 16

тающий потенциал на элемент И 22. Через элемент И 22 на вход счетчика 16 начинают поступать сигналы с генератора 15 импульсов. Дешифратор 23 анализирует состо ние счетчика 16 и выдает управл ющие сигналы на все блоки устройства.

Сигнал, поступающий с выхода блока 14 управлени , устанавливает в ну- левое состо ние реверсивные счетчики б, 7. С выхода блока 14 управлени  выдаетс  сигнал, подготавливающий к работе делительное устройство 10. Сигнал, поступающий с выхода блока- 14 управлени , устанавливает в нулевое состо ние регистр 11.

В первом такте датчик 1 Холла находитс  в зазоре магнитопровода некоторое врем , достаточное дл  того чтобы во всем объеме измерительного зонда с датчиком 1 Холла установилась температура исследуемого объекта, выдерживаема  возле объекта измерени . В это врем  на датчик 1 Холла действуют два посто нных магнитных пол : измер емое с индукцией В и дополнительное с индукцией , создаваемое индукционной катушкой 3, намотанной на датчик 1 Холла, при протекании тока черес- катушку 3 от источника питани .

Выходной сигнал датчика 1 Холла, пропорциональный сумме величин В+Вйщ, поступает на преобразователь 5 напр жение - код. Аналого-цифровое преобразование в преобразователе 5 происходит по сигналам, поступающим на вход преобразовател  5 с выхода блока 14 управлени . Аналоговый сиг- нал датчика 1 Холла преобразуетс  в число импуьсов, которые поступают с преобразовател  5 на счетный вход реверсивного счетчика 6, считающего в пр мом направлении

N -SInK(B+B9|U),

где S - чувстви ельность датчика

Холла;

1П - ток питани  датчика Холла; К - коэффициент преобразовани 

преобразовател  5 напр жение код.

Управление реверсом счетчика 6 осуществл етс  сигналом, поступающим с выхода блока 14 управлени . Разрешение на поступление импульсов с преобразовател  5 на счетный вход реверсивного счетчика 6 выдаетс  по сиг-

2

0 5 о

,, 5

Q

,

5

116

narfy, поступающему с выхода блока 14 управлени .

Во второй такт коммутации на датчик 1 Холла действует только измер емое магнитное поле с индукцией В, поскольку сигнал, поступающий с выхода блока 14 управлени ,отключает источник 4 питани , разрыва  цепь питани . При этом через индукционную катушку 3 не протекает ток, который формирует дополнительное магнитное поле В, . Выходной сигнал датчика 1 Холла, пропорциональный магнитной индукции В, поступает на преобразователь 5 напр жение - код, откуда в виде последовательности импульсов - ка реверсивный счетчик 6, считающий з обратном направлении. В результате после второго такта реверсивный счетчик 6 фиксирует число импульсов, пропорциональное индукции Eg/ц дополнительного магнитного пол , создаваемого индукционной катушкой 3 при размещении датчика 1 Холла в зазоре магнитопровода,

VSInK( Одновременно в выходном регистре преобразовател  5 напр жение - код установитс  код NJ, соответствующий В,

N3 SInKB.

В конце второго такта коммутации по сигнапу, поступающему с выхода блока 14 управлени , срабатывает группа элементов 2-2-2И-ЗИЛИ 8, код К4 с выхода преобразовател  5 напр жение - код поступает на первый вход делительного устройства 10 по сигналу, поступающему с выхода блока 14 управлени , срабатывает элемент 2-2-2П-ЗИЛК 9, и код N,, с выхода реверсивного счетчика 6 поступает на второй вход делительного устройства 10.

По сигналу, поступающему с выхода блока 14 управлени , в устройстве 10 делени  осуществл етс  деление ко-1 да К з на код N,. Результат делени ,

к- Я ъ K lSbiK§ v B ф % SInKBg - К В ,

поступает в регистр 11 по сигналу, формируемому на выходе блока 14 управлени .

Во втором такте коммутации, когда по вл етс  сигнал на выходе дешифратора 24, срабатывает элемент ИДИ 17 и выдает сигнал на счетный вход триггера 18. Триггер 18 переходит в единичное состо ние и выдает запрещающи потенциал на элемент И 22, В результате на вход счетчика 16 перестают поступать счетные импульсы с генератора 15. Затем датчик 1 Холла удал етс  из зазора магнитопровода с магнитной проницаемостью /U и устанавливаетс  в среде с магнитной проницаемостью ГЦ0 (воздухе) . Так как за врем  удалени  датчика 1 Холла из зазор магнитопровода температура датчика не измен етс , то чувствительность датчика 1 Холла также не измен етс , т.е. остаетс  равной S.

Затем нажимают выключатель 20 и начинаетс  третий такт коммутации. При этом триггер 18 устанавливаетс  в нулевое состо ние и разрешает прохождение сигналов с генератора 15 импульсов через элемент И 22 на счетчик 16.

В третий такт коммутации на датчик 1 Холла действуют два магнитных пол : внешнее магнитное поле с индукцией Bv и дополнительное магнитное поле с индукцией Вллд.

Выходной сигнал датчика 1 Холла, пропорциональный сумме (В, +Вд ,) ,, по- ступает на преобразователь 5 напр жение - код, откуда в виде последовательности импульсов выдаетс  на реверсивный счетчик 7Э считающий в пр мом направлении.

В четвертый такт коммутации на датчик 1 Холла действует внешнее магнитное поле с индукцией BL, поскольку источник 4 питани , формирующий дополнительное магнитное поле с индукцией Вл д, откпючаетс  за счет разрыва цепи протекани  тока„ Выходной сигнал датчика 1 Холла, про™ порциональный индукции Bi внешнего магнитного пол , поступает на преобразователь 5 напр жение - код, откуда в виде последовательности импульсов - на реверсивный счетчик 7, считающий в обратном направлении, В результате после четвертого такта реверсивный счетчик 7 фиксирует число импульсов, пропорциональное индукции Влл| дополнительного магнитного пол , создаваемого индукционной катушкой 3,

VsV«VV SIAK KSI Va-

В коние четвертого такта коммутации по сигналу, поступающем/ с выхода

5

0

5

0

5

блока 14 управлени , срабатывает группа элементов 2-2-2И-ЗИЛИ 8, и код Ng с реверсивного счетчика 7 поступает на первый вход делительного устройства 10. По сигналу, поступающему с выхода блока 14 управлени , срабатывает элемент 2-2-2И-ЗИЛИ 9, и код Ng с реверсивного счетчика 6 поступает на второй вход делительного устройства 10.

По сигналу, поступающему с выхода блока 14 управлени , в устройстве 10 делени  осуществл етс  деление кода N на код Ng. Результат делени 

N NЈ К81йВ|й, Bfl(we I N NЈ S К5ТМВЗГГК В -К Р

где Р - поправочный коэффициент, характеризующий вли ние магнитопровода с магнитной проницаемостью 1Ц на поле, создаваемое катушкой 3,

поступает через группу элементов 2-2-2И-ЗИЛИ 8 на второй вход делительного устройства 10 по сигналу, формируемому на выходе блока 14 управлени .

На первый вход делительного устройства 10 через элемент 2-2-2И-ЗИЛИ 8 поступает код N с регистра 11.

По сигналу, поступающему с выхода блока 14 управлени , в устройстве 10 делени  осуществл етс  деление кода N на код N .

Результат делени 

0

5

В

N К - 8 Е№

К i 5

Р V

5

5зЈ° L-

V V°

пропорционален индукции В в зазоре магнитопровода и не зависит от магнитной проницаемости магнитопровода. Если индукци  Вд/уо дополнительного магнитного пол  равна единице измереВ

ни , то результат измерени  --9РЧ

0

определ етс  в единицах магнитной индукции.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  индукции магнитного пол  в зазоре магнитопровода, заключающийс  в воздействии на маг- ниточувствительный элемент магнитного пол  В в зазоре с магнитной проницаемостью |К , воздействии дополнительного магнитного пол , кодировании амплитуд ЭДС, пропорциональных индук

   16

   ции основного магнитного пол  и сумме индукций основного и дополнительного магнитных полей, запоминании их, определении величины дополнительной ЭДС, пропорциональной индукции основного и дополнительного магнитных полей, .определении относительного значени  магнитной индукции как частного v от делени  индукции основного и дополнительного магнитных полей , запоминании; ее, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, воздействуют на маг- ниточувствительный элемент внешним магнитным полем в среде с магнитной проницаемостью |U0, кодируют и запоминают амплитуды ЭДС, пропорциональные внешнему магнитному полю и сумме внешнего и дополнительного магнитного полей в зазоре с магнитной прони

   1i)

   5

   0

   цаемостьп |Ц) определ ют неличину дополнительной ЭДС, пропорциональной разности ЭДС от индукции Б п внешнего магнитного пол  и суммы индукций дополнительного магнитного пол  с маг- нитной проницаемостью ец и с магнитной проницаемостью JUQ , определ ют относительное значение индугдии дополнитель- ного магнитного пол  кг к частное от делени  дополнительных магнитных полей в среде с магнитной проницаемостью цд и Я(0, запоминают его и определ ют значение индукции магнитного пол  в зазоре по формуле

   В р - , где р - частное от делени 

   отн

   н

   индукций дополнительного магнитного пол  в среде с магнитной проницаемостью (U и с магнитной проницаемостью

   (U0 (И и

   С

   -

   &ам -ЛПЛЛЛШгПЛШигштПЛЛЛЛ

   2pa.w8 Г JГLГ S J UГ J UЛJ LГLГLn-. П П П

   йод

   №.J

   if$