SU758022A1

SU758022A1 - Устройство для температурной компенсации датчиков холла 1

Info

Publication number: SU758022A1
Application number: SU782620314A
Authority: SU
Inventors: Sadyk A Azimov; Makhkambaj Mirzabaev; Konstantin D Potaenko; Viktor P Kononerov
Original assignee: Fiz Tekhn I Im S V Starodubtse
Priority date: 1978-05-29
Filing date: 1978-05-29
Publication date: 1980-08-23

Description

Изобретение относится к области магнитойзмерительной техники и может быть использовано для измерения постоянных и переменных магнитных полей и неискаженной регистрации 5

формы магнитных сигналов в широком диапазоне температур.

Известны аналогичные устройства, которые содержат источник постоянного, тока, датчик Холла, усилитель ЭДС Ю Холла и регистрирующее устройство, в качестве которого используется измерительный прибор либо осциллограф [1}. Однако в подобных устройствах температурный дрейф нулевого сигна- 15 ла приводит к появлению аддитивной погрешности, искажающей результаты измерения.

Известно устройство аналогичного Значения, которое содержит датчик 20 Холла, источник питания, усилитель ЭДС Холла, регистрирующее устройство, вспомогательный усилитель, цепь компенсации напряжения разбаланса датчика, делитель напряжения и термо- 25 сопротивления, включенные по схеме моста последовательно в цепь питания датчика, а напряжение разбаланса моста, усиленное вспомогательным усилителем, подается в цепь компенсации '30

2

напряжения разбаланса, датчика и одновременно на вход делителя напряжения, включенного в цепь питания датчика

К недостаткам устройства следует отнести недостаточную точность компенсации в широком диапазоне изменения температур вследствие различия законов изменения сопротивления терморезисторов , ЭДС Холла и напряжения разбаланса датчика. Наличие терморезисторов ограничивает возможности уменьшения габаритов зонда, усложняет его конструкцию и требует обеспечения идентичности температурных условий терморезистора и датчика. Кривые измерения ЭДС Холла датчика и компенсирующего напряжения разбаланса моста термос.опротивлений должны совпадать, т.е. устройства способны измерять только постоянные магнитные поля. Необходимость уравновешивания компенсационной схемы обуславливает дискретность процесса измерения, затрудняет процесс его автоматизации, нестабильность рабочего тока не сказывается на показаниях только уравновешенной компенсационной схемы, что делает принципиально невозможным ее использование для неискаженного вое3

758022

4

произведения Форм магнитного сигнала, использование трансформатора для гальванической развязки входной и выходной цепей не позволяет использовать для питания датчика постоянный ток.

Целью настоящего изобретения является повышение точности компенсации .

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для температурной компенсации датчиков Холла, содержащее генератор, цепь компенсации напряжения разбаланса датчика, два усилителя и регистрирующий прибор, подключенный к выходу первого усилителя, введены подключенные к выходу второго усилителя два оптрона и два резистора, причем первый резистор соединен со входом второго усилителя, выход одного из оптронов через второй резистор подключен к выходу первого усилителя, а выход второго оптрона связан с цепью компенсации напряжения разбаланса датчика.

В качестве источника питания используется генератор напряжения, а регистрирующего устройства - стрелочный прибор либо осциллограф. Сопротивление резистора выбирается на много меньше входного сопротивления датчика Холла. При этом вследствиетемпературного изменения сопротивления датчика происходит изменение падения напряжения на резисторе, которое используется для компенсации напряжения температурного разбаланса датчика и приводит к изменению коэффициента усиления усилителя ЭДС Холла обратно пропорционально изменению чувствительности датчика Холла.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для температурной компенсации датчиков Холла содержит арсен идогаллиевый датчик Холла 1, источник постоянного напряжения 2, регистрирующий прибор 3, в качестве которого может быть использован стрелочный прибор либо осциллограф, усилитель 4 ЭДС Холла, содержащий цепь регулировки коэффициентов усиления усилителя,состоящую из резистора 5 и выходного сопротивления оптрона 6, вход которого совместно со входом оптрона 7 служит нагрузкой вспомога-. теЛьного усилителя 8 разностного сигнала между падением напряжения на резисторе 9, включенном последовательно в цепь питания датчика, и опорным напряжением с резистора 10. Регулируемый источник напряжения 11 нагружен на делитель, содержащий резистор 12 и выходное сопротивление оптрона 7, причем выход делителя включен последовательно в выходную цепь датчика.

При начально? температуре Т_одатчика 1 и в рабочем напряжении 1)_о источника питания 2 под действием падения напряжения на резисторе 9 и опорного напряжения, снимаемого с резистора 10, на выходе усилителя 8 существует сигнал, величина которого изменением опорного напряжения устанавливается таким образом, чтобы рабочие точки оптронов 6 и 7 находились на линейных участках передаточной характеристики. Изменяя напряжение регулируемого источника 11 можно добиться, чтобы падение напряжения на резисторе 12 было равно по величине и противоположно по знаку паразитному нулевому напряжению разбаланса датчика. Величиной резистора 5 устанавливается необходимый коэффициент усиления усилителя 4.

Работа устройства компенсации напряжения температурного разбаланса происходит следующим образом.

При отклонении температуры от Т_оизменение входного сопротивления датчика 1' последовательно изменяет падение напряжения на резисторе 9, выходное напряжение вспомогательного усилителя 8, выходное сопротивление оптрона 7 и величину компенсирую щего напряжения на резисторе 12.

Так как температурный дрейф резне торной составляющей нулевого сигнала полностью отсутствует, а изменение напряжения разбаланса и компенсирующего напряжения обусловлен одной и той же причиной, а именно изменением удельного сопротивления, то это обес печивает большую точность температур ной компенсации.

Температурная нестабильность ЭДС Холла приводит к изменению чувствительности датчика , что при неизменном коэффициенте усиления усили теля К_о искажает результаты измерения . Для компенсации температурной нестабильности изменение напряжения на резисторе преобразуется аналогично описанному выше в изменении выход ного сопротивления Оптрона б, что, в свою очередь, изменяет параметры цепи регулировки коэффициента усиления усилителя 4 и изменяет величину К таким образом, что К -сопаФ.

Аналогично происходит компенсация при отклонении рабочего напряжения датчика от номинального, а также при изменении чувствительности датчи ка в диапазоне магнитных полей.

Использование оптронов позволяет гальванически разделить входные и выходные цепи датчика Холла. Использование настоящего устройства выгодно отличает его от прототипа. Это обусловлено следующим:

Совпадение законов изменения компенсируемых и компенсирующего сигналов обеспечивает большую точность

компенсации в широком диапазоне тем5

758022

6

ператур. Так при использовании прецизионного регистрирующего прибора и датчика Холла из арсенида галлия температурная погрешность предлагаемого устройства при изменении температуры от 20 до 150°С не превышает 0,1-0,2% при измерении слабых магнитных полей порядка 100 гс. Вышеприведенное обстоятельство также позволяет решить важную проблему взаимозаменяемости датчиков.

Отсутствие необходимости использования терморезисторов позволяет уменьшить габариты рабочего зонда., что особенно важно при измерениях й исследованиях магнитодинамических процессов в узких зазорах электрических машин.

Использование оптронов позволяет осуществить гальваническую развязку входных и выходных цепей датчика и

обеспечить как измерений постоянных 20 либо переменных магнитных полей, так й неискаженную регистрацию их формы.

Это значительно расширяет функциональные возможности устройства.

Некритичность к величине напряжения питания позволяет снизить требования к источнику питания, что

удешевляет стоимость магнитоизмерителькых устройств.

Claims

Формула изобретения Устройство для температурной ком· пенсации датчиков Холла, содержащее 5 генератор, цепь компенсации напряже· ния разбаланса датчика, два усилителя и регистрирующий прибор, подключенный к выходу первого усилителя, отли чающеес я тем, что, с целью повышения точности компенсации, в него дополнительно введены подключенные к выходу второго усилителя два оптрона и два резистора, причем первый резистор соединен со входом второго усилителя, выход од— ного из оптронов через второй резистор подключен к выходу первого усилителя, а выход второго оптрона связан с цепью компенсации напряжения разбаланса датчика.