SU991339A2 - Устройство дл температурной компенсации датчиков Холла - Google Patents

Description

.

Изобретение относитс  к магнито )4змерительной технике и может быть использовано дл  измерени  посто нных и переменных магнитных полей в широком диапазоне температур.

По основному авт.св. Н 883816 известно устройство дл  температурной . компенсации датчиков Холла, содержащее генератор, регистрирующий прибор, два усилител , резистор, подключен- ю ный к входу второго усилител , два оптрона, подключенные к выходу второго усилител  и цепЬ компенсации напр жени  разбаланса датчика, св занную с выходом второго оптрона, в ко- 5 тором на датчике создан барьерный переход , а само устройство дополнительно снабжено третьим и четвертым Усилител ми , детектором, источником эталонного напр жени .третьим оптроном и высокочастотным генератором, нагруженным на барьерный переход, и резистор Cl 1 .

Однако данное устройство имеет недостаточную температурную компенсацию.

Цель изобретени  - повышение точности температурной ксжпенсации.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство, содержащее датчик Холла, на.котором выполнен барьерный переход, генератор посто нного тока и высокочастотный генератор, цепь компенсации напр жени  разбаланса датчика, четыре, усилител , perHctpHрующий прибор, три оптрона, детектор, источник эталонного напр жени , резистор и фильтр нижних частот, причем генератор посто нного тока нагружен на датчик и резистор, первый и второй оптроны подключены к выходу второго усилител , первый резистор соединен . входом второго и третьего усилител , Ш||ход первого оптрона через выходную цепь третьего оптрона подключен к

выходу первого усилител , выход второго оптрона св зан с целью компенсации

напр жени  разбЬланса датчика, третий усилитель, детектор, четвертый усилитель , фильтр ни|жних частот и третий оптрон соединены последовательно, источник эталонного напр жени  подключен к второму входучетвертого, усилител , его вход нагружен на третий оптрон , выход которого св зан с вторым входом и выходом первого усилител  и с вторымоптроном ,|входы третьего усилител  подключены к второму входу второго усилител  и к третьему оптрону,а барьерный переход ср зан с выходом высокочастотного генератора, дополнительно снабжено вторым источником эталонного напр жени  и коммутатором, через который источники эталонного напр жени  подключены к второму входу четвертого усилител , а также последователь-, но соединенными разделительным конденсатором , выпр мителем и сглаживающим фильтром, соедин ющими фильтр нижних частот с третьим оптроиом.

На чертеже представлена структурна  схема предлагаемого устройства.

Устройство дл  температурной компенсации датчиков Холла содержит датчик 1 Холла, генератор 2 посто нного напр жени , регистрирующий прибор 3, в качестве которого используетс  вольтметр переменного тока, усилитель 4 ЭДС Холла, содержащий цепь . регулировки коэффициента усилени  усилител , состо щую из выходных сопр тивлений оптрс|нов 5 и 6. Вход оптрона 6 совместно с iвходом оптрона 7 служат нагрузкой вспс:|могательного. усилител  8 разностного I сигнала между падением напр жени  на резисторе 9, включенном последовательно в цепь питани  датчика 1 и опорным напр жением с резистора 10. Регулируемый источник 11 напр жени  нагружен на делитель, содержащий резистор 12 и выходное сопротив ление оптрона 7 причем выход делител  включен последовательно в выходную цепь датчика 1. Барьерный переход 13 и последовательно включенный ему резистор 9  вл фтс  нагрузкой высоко частотного reiHepaTOpa I.

Высокочастотна  составл юща  падени  напр жени  на резисторе 9 усиливаетс  усилителем 15 переменного напр жени , выход которого св зан через детектор 16 с дифференциальным усилителем 17. Вто(эой вход усилител  17 св зан с коммутатором 18, источниками 19 и 20 эталонных напр жений. Выход усилител  17 нагружен на барьерный переход 13 и через фильтр 21 нижних частот, разделительный конденсйтор 22, выпр митель 23 и сглаживающий фильтр 2k на оптрон 5.

Устройство работает следующим образом . .

При начальной температуре Т датчика 1 и рабочем напр жении U генератора 2 под воздействием падени  напр жени  на резисторе 9 и опорного напр жени , снимаемого с резистора 10, HS( выходе усилител  8 существует сигнал , величина которого изменением опоного напр жени  устанавливаетс  таким образом, чтобы рабочие точки оптронов 6 и 7 находились на линейных участках передаточной характеристики. Измен   напр жение регулируемого источника 11 можно добитьс , чтобы падение напр жени  на резисторе 12 было равно по величине и противоположно по знаку паразитному нулевому напр жению разбаланс датчика.

Компенсаци  напр жени  температурного разбаланса происходит следующим образом.

При отклонении температуры от Тд изменение входного сопротивлени  датчика 1 последовательно измен ет падение напр жени  на резисторе 9, выходное напр жение вспомогательного усилител  8, выходное сопротивление оптрона 7 и величину компенсирующего напр жени  на резисторе 12. Так как температурный дрейф резистивной составл ющей нулевого сигнала полностью отсутствует , а изменение напр жени  разбаланса и компенсирующего напр жени  обусловлены одной и той же причиной, а именно изменением удельного сопротивлени  то это обеспечивает большую точность температурной компенсации.

Температурна  нестабильность ЭДС Холла приводит к изменению чувствительности датчика , что при неизменном коэффициенте усилени  усилител  К искажает результаты измерени . Дл  компенсации температурной нестабильности изменение напр жени  на резисторе 9 преобразуетс  аналогично описанному выше в изменение выходного сопротивлени  оптрона 6, что, в свою очередь , измен ет параметры цепи регулировки коэффициента усилени  усилител  k и измен ет величину К.

Изменение величины К при этом оказываетс  обратно пропорциональным не

температурному изменению подвижности, а температурному изменению проводимости .

Дл  повышени  точности необходимо исключить вли ние температурного из- $ менени  концентрации на изменение коэффициента усилени  усилител  4. Дл  этого на цепь, состо щую из емкости барьерного перехода 13 и резистора 9, подаетс  высокочастотное на-О пр жение от генератора It, Напр жение с резистора 9 подаетс  на усилите ь 15 переменного напр жени  и детектор 16.

Посто нное напр жение с.выхода детектора и..,.уровень которого оказывает-«5 с  пропорциональным емкости барьерногс верехода 13 подаетс  на первый вход дифференциального усилител  17, на вто рой вход которого через коммутатор 18 подаетс  эталонное напр жение, напри-20 мер, и от источника 19. При Чл Ц на выходе усилител  1 существует напр жение DC , смещающее переход в обратном направлении и соответствующее его емкости С при температуре Тв,.При 25 отклонении температуры от Тд на величину дТ температурна  генераци  носителей зар да в полупроводнике вызывает изменение емкости на величину а напр жени  У(у - на величину Ди. О Увеличение напр жени  смещени , рав- ное UCM уменьшит емкость на величину iC , причем выполн етс  равенство . Таким образом, эта часть устройства работает как стаби- 35 лизатор емкости барьерного перехода 13. Измен   и, можно задавать величину Со. В этих услови х изменение напр жени  смещени  оказываетс  пропорциональным изменению концентрации носителей в полупроводнике. Так как выходное напр жение дифференциального усилител  17 подаетс  также на вход оптрона 5, то изменение его выходного сопротивлени  измен ет параметры цепи регулировки коэффициента усилени  усил тел  таким образом, чтобы соответствующее изменение коэффициента усилени  компенсировало ту часть изменени  коэффициента усилени  при введении коррекции по изменению проводимости, котора  соответствует изменению концентрации носителей зар да в полупро воднике.

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР V 883816, кл. G 01 R 33/06, 1980.