SU754339A1

SU754339A1 - Цифровой измеритель магнитном индукции 1

Info

Publication number: SU754339A1
Application number: SU782576134A
Authority: SU
Inventors: Vadim V Bekker; Isaak P Grinberg; Aleksej A Zgonnikov; Vladimir T Bukhnaev
Original assignee: Vadim V Bekker; Isaak P Grinberg; Aleksej A Zgonnikov; Vladimir T Bukhnaev
Priority date: 1978-02-08
Filing date: 1978-02-08
Publication date: 1980-08-07

Description

Изобретение относится к устройствам для магнитных измерений и может быть использовано для прецизионного измерения в широком диапазоне индукции постоянных магнитных полей.

Известен цифровой измеритель, состоя- ⁵щий из датчика Холла., источника питания датчика Холла, автоматического переключателя, преобразователя "напряжениекод* и цифрового отсчетного устройства

МВыходной сигнал датчика Холла, пропорциональный измеряемой индукции, через автоматический переключатель поступает на преобразователь "напряжение-код"._|5За счет двухтактной работы автоматического переключателя в данном устройстве устраняется аддитивная погрешность датчика Холла.

Недостатком данного измерителя яв— _мляется невысокая точность измерения, когда уровень выходного сигнала с одной пары противоположных электродов дагчи- . ка Холла во второй такт измерения боль2

ше уровня выходного сигнала с другой пары в первый такт измерения. Это обусловлено гем, что выбор предела измерения устройства происходит в первый такт измерения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, которое состоит из датчика Холла, источника переменного гока для питания датчика Холла, автоматического переключателя, триггера со счетным входом, преобразователя переменного напряжения в постоянное, усилителя постоянного тока МДМ (модулятор-демодулятор), управляемого сетевым напряжением,' преобразователя "напряжение—временной интервал", генератора счетных импульсов, двух ключей, счетчика, цифрового отсчетного устройства, схемы определения фазировки, удвоителя частоты, триггера синхронизации, схемы ИЛИ, делителя, формирователя разрешения, формирователя начальной установки и формирователя переключения автоматического переключателя, в котором дат—

754339

3

чик Холла через автоматический переключатель, преобразователь переменного напряжения в постоянное, усилитель постоянного тока МДМ, преобразователь "напряжение - временной интервал", первый и второй ключи соединены со счетчиком, выход которого подключен к цифровому отсчетному устройству, а второй вход

счетчика через формирователь начальной установки и делитель соединен с первым выходом триггера синхронизации и нулевым входом формирователя переключения автоматического переключателя, второй выход триггера синхронизации подсоединен к управляющему входу преобразователя 'напряжение - временной интервал", счетный вход триггера синхронизации через схему ИЛИ и удвоитель частоты соединен с управляющим входом усилителя постоянного тока МДМ и входом сетевого напряжения, второй вход схемы ИДИ соединен с выходом схемы определения фазировки, первый вход которой подключен ко второму выходу преобразователя "напряжение - временной интервал", а второй вход- к выходу первого ключа, второй вход которого соединен с генератором счетных импульсов, выход делителя через формирователь разрешения подключен ко второму входу второго ключа, а через формирователь начальной установки, формирователь переключения автоматического переключателя и триггер со счетным входом-ко второму входу автоматического переключателя, третий вход которого соединен с источником переменного тока и вторым входом преобразователя переменного напряжения в постоянное (2] ·

Недостатком данного измерителя является невысокая точность измерения на границе изменения направления магнитного поля, гак как на границе изменения направления магнитного поля счетчик фиксирует число импульсов, пропорциональное напряжению только с одной пары противоположных электродов датчика Холла, что приводит к большой погрешности измерения. Кроме того, данный измеритель будет кодировать напряжение только одной пары противоположных электродов датчика Холла при поскольку выходное напряжение преобразователя переменного напряжения в постоянное в каждый из тактов будет разной полярности.

Целью изобретения является повышение точности измерения на границе изменения направления магнитного поля.

4

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель магнитной индукции, содержащий датчик Холла, источник переменного тока для питания датчика Холла, автоматический переключатель, триггер со счетным входом, преобразователь. переменного напряжения в постоянное, усилитель постоянного тока,

преобразователь "напряжение - времен10 ной интервал", генератор счетных импульсов, два ключа, счетчик, цифровое отсчетное устройство, блок определения фазировки, удвоитель частоты, триггер синхронизации, элемент ИЛИ, делитель,

15 формирователь разрешения, формирователь начальной установки и формирователь переключения автоматического переключателя, причем датчик Холла через автоматический переключатель, пре—

20 образователь переменного напряжения в постоянное, усилитель постоянного тока,' преобразователь "напряжение — временной интервал", первый и второй ключи соединены со счетчиком, выход когоро²⁵ го подключен к цифровому отсчетному устройству, а второй вход счетчика через формирователь начальной установки и делитель соединен с первым выходом триггера синхронизации и первым входом фор—

30 мирователя переключения автоматического переключателя, второй выход триггера синхронизации подсоединен к управляющему входу преобразователя "напряжение - временной интервал", счетный

35 вход триггера синхронизации через элемент ИЛИ и удвоитель частоты соединен с управляющим входом усилителя постоянного тока, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом блока определения

40 фазировки, первый вход которого подключен ко второму выходу преобразователя "напряжение - временной интервал", а второй вход -· к выходу первого ключа, второй вход которого соединен с генера—

⁴⁵ тором счетных импульсов, выход делителя подключен к формирователю разрешения, а через формирователь начальной установки, формирователь переключения автоматического переключателя и триггер со счетным входом - ко второму входу автоматического переключателя, третий вход которого соединен с источником переменного тока и вторым входом преобразователя переменного напряжения в постоянное, дополнительно вводятся анализатор знака, формирователь разрешения изменяющейся полярности и элемент ИЛИ, выход которого подключен

5

754339

6

ко второму входу второго ключа, первый вход - к выходу формирователя разрешения, второй вход — к выходу формирователя разрешения изменяющейся полярности, первый вход которого сое- 5 динен с выходом анализатора знака, а второй вход - с выходом формирователя начальной установки, первый вход анализатора знака подключен к выходу блока определения фазировки, а второй вход — к выходу триггера синхронизации.

На фиг. 1 представлена блок — схема цифрового измерителя магнитной индукции; на фиг. 2 - временные диаграммы ¹⁵работы устройства.

Измеритель магнитной индукции состоит из датчика 1 Холла, источника 2 переменного тока для питания датчика Холла, автоматического переключателя ²⁰3, триггера 4 со счетным входом , преобразователя 5 переменного напряжения в постоянное, усилителя 6 постоянного тока МДМ, преобразователя 7 "напряжение - временной интервал',' генератора * ²⁵счетных импульсов 8, двух ключей 9 и 10, счетчика 11, цифрового отсчетного устройства 12, блока 13 определения фазировки, удвоителя 14 частоты, триггера 15 синхронизации, элементов ³⁰ИЛИ 16 и 17, делителя 18, формирователя 19 разрешения, формирователя 20 начальной установки, формирователя 21 переключения автоматического переключателя, формирователя 22 разрешения 35 изменяющейся полярности и анализатора 23 знака.

Устройство работает следующим образом . ⁴⁰

Цикл измерения состоит их двух тактов. Перед началом измерения сигналом, поступающим из формирователя 20 начальной установки, в нулевое состояние устанавливается счетчик 11, а формирова—⁴⁵тель 22 разрешения изменяющейся полярности устанавливается в исходное состояние.

В первый такт измерения напряжение с одной пары противоположных электро— ⁵⁰дов датчика Холла, равное (2^ ⁺ ’

через автоматический переключатель 3 и формирователь 5 переменного напряжения в постоянное поступает на усилитель 6 постоянного тока МДМ. Постоянное напря-⁵⁵жение усилителем 6 преобразуется в переменное , усиливается, а затем преобразуется в постоянное. Для управления работой усилителя 6 используется сетевое на< пряжение, поступающее на вход 33. При этом выходное напряжение усилителя 6 в зависимости от полярности выходного напряжения преобразователя 5 будет положительным или отрицательным. Преобразование выходного сигнала усилителя 6 во временной интервал зависит от знака этого на·

пряжения. Например, при отрицательном напряжении, поступающем на усилитель 6, управляющий сигнал, поступающий на запуск преобразователя 7 "напряжение — временной интервал" с триггера 15 синхронизации, должен совпадать по фазе с управляющим сигналом, поступающим на вход 33 усилителя 6. При положительном входно'м напряжении усилителя 6 управляющий сигнал, поступающий на запуск преобразователя, сдвинут по фазе на 180° относительно управляющего сигнала усилителя 6, поступающего на вход 24. При несоответствии знака входного напряжения усилителя 6 фазе управляющего сигнала преобразователя 7 производится изменение фазы этого управляющего сигнала. В этом случае блок 13 определения фазировки формирует импульс, который через элемент . ИЛИ 16 поступает на триггер 15 и изменяет его фазировку.

Выходной сигнал преобразователя 7, пропорциональный напряжению (&_χ+ Оц_э), разрешает прохождение счетных импульсов генератора 8 через ключ 9. Поскольку управление преобразователем 7 осуществляется с частотой сети, то через ключ 9 с частотой сети будут проходить пачки счетных импульсов, пропорциональные напряжению (2^ + 6^). поскольку ^насчетчик 11 в первый такт измерения должна пройти одна пачка импульсов, то разрешение на прохождение этой пачки через ключ 10 вырабатывается формирователем 19 разрешения.

После окончания первого такта измерения формирователь переключения автоматического переключателя 21 выдает сигнал, который изменяет состояние триггера 4 со счетным входом. Триггер 4 изменяет состояние автоматического переключателя 3 так, что выходное напряжение с другой пары противоположных элементов датчика Холла поступает на измерение . В счетчике 11 производится суммирование выходных напряжений с противоположных пар электродов датчика Холла.

Таким образом, в конце второго такта

измерения счетчик 11 зафиксирует число

7 754339 В

импульсов, пропорциональное только ЭДС Холла!

При измерениях на границах изменения направления постоянного магнитного по- 5 ля при изменении направления производится изменение фазировки триггера 15 синхронизации сигналом, поступающим через элемент ИЛИ 16 на его счетный вход из блока определения фазировки. 10

Кроме того, формирователь разрешения изменяющейся полярности по сигналу анализатора 23 знака во второй период работы триггера синхронизации относительно момента изменения фазировки выра- 15 батывает сигнал, который проходит через элемент ИЛИ 17 на второй вход ключа 10 и разрешает прохождение пачки счетных импульсов на счетчик 11.

Использование новых элементов, ана— 20 лизатора знака, формирователя разрешения изменяющейся полярности и элемента ИЛИ выгодно отличает указанный цифровой измеритель магнитной индукции от известных, так как позволяет повысить 25 точность измерения на границе изменения направления магнитного поля при одновременном определении направления магнитного поля.

30

Claims

Формула изобретения

Цифровой измеритель магнитной индукции, содержащий датчик Холла, источник 35 переменного тока для питания датчика Холла, автоматический переключатель, триггер со счетным входом, преобразователь переменного напряжения в постоянное, усилитель постоянного тока, преоб— разователь "напряжение-временной интервал", генератор счетных импульсов, два ключа, счетчик, цифровое огсчетное устройство, блок определения фазировки, удвоитель частоты, триггер синхронизации, <5 элемент ИЛИ, делитель, формирователь разрешения, формирователь начальной установки и формирователь переключения автоматического переключателя, причем датчик Холла через автоматический пе— 50 реключатель, преобразователь переменного напряжения в постоянное, усилитель постоянного тока, преобразователь 'напряжение - временной интервал", первый и второй ключи соединены со счетчиком, 55 выход которого подключен к цифровому

отсчетному устройству, а второй вход счетчика через формирователь начальной установки и делитель соединен с первым выходом триггера синхронизации и первым входом формирователя переключения автоматического переключателя, второй выход триггера синхронизации подсоединен к управляющему входу преобразователя "напряжение - временной интервал", счетный вход триггера синхронизации через элемент ИЛИ и удвоитель частоты соединен с управляющим входом усилителя постоянного тока напряжения, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом блока определения фа— зировки, первый вход которого подключен ко второму выходу преобразователя 'напряжение-временной интервал", а второй вход - к выходу первого ключа, второй вход которого соединен с генератором счетных импульсов, выход делителя подключен к формирователю разрешения, а через формирователь начальной установки, формирователь переключения автоматического переключателя и триггер со счетным входом - ко второму входу автоматического переключателя, третий вход которого соединен с источником переменного тока и вторым входом преобразователя переменного напряжения в постоянное, отличающее — с я тем, что, с целью повышения точности измерения на границе изменения направления магнитного поля, в него дополнительно введены анализатор знака, формирователь разрешения изменяющейся полярности и элемент ИЛИ, выход которого подключен ко второму входу второго ключа, первый вход — к выходу формирователя разрешения, второй вход — к . выходу формирователя разрешения изменяющейся полярности, первый вход которого соединен с выходом анализатора знака, а второй вход — с выходом формирователя начальной установки, первый вход анализатора знака подключен к выходу блока определения фазировки, а второй вход - к выходу триггера синхронизации.