Способ определения индукции магнитного поля в зазоре магнитопровода

 

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и может быть использовано в приборах и устройствах для прецизионного измерения магнитных величин. Цель - повышение точности определения индукциив зазоре магнитопровода. Способ реализован в устройстве. Для достижения 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 , определяют величину дополнительной ЭДС, пропорциональной разности ЭДС от индукции внешнего МП и суммы индукции дополнительного МП, как ча- ( стное от деления дополнительных МП в среде с магнитной проницаемостью |И и fUg, запоминают его и определяют значение индукции МП в зазоре по формуле, приведенной в описании изобретения . 4 ил. с S (Я

(g))g G 01 R 33/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Устройство, реализующее способ определения индукции в зазоре магнитопровода (фиг. 1), cocToIiT из дат- ь4 чика 1 Холла, стабилизатора 2 тока,,ф индукционной (дополнительной) катуш-, Я) ки 3, намотанной на датчик 1 Холла, (- С источника 4 питания, преобразователя

5 напряжение-код, реверсивных счетчиков 6, 7, групп элементов 2-2-2ИЗИЛИ 8, 9, делительного устройства

10, регистра 11, цифрового отсчетного устройства 12, двоично-десятичного дешифратора 13, блока 14 управ- Ф ления, Блок 14 управления состоит из генератора 15 импульсов, счетчика 16, элемента ИЛИ 17, триггера 18, элемента ИЛИ 19, выключателей 20, 21, элемента И 22 и дешифратора 23.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЬП ИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4281966/21 (22) 13.07.87 (46) 30.10.91. Бюл. К - 40 (72) И.П.Смирнов, А.Н.Фойда, Ю.Т.Чигирин, О.Т.Чигирин (53) 621.317.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР у- 347704, кл. G 01 R 33/06, 1971. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ В ЗАЗОРЕ МАГНИТОПРОВОДА (57) Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и может быть использовано в приборах и устройствах для прецизионного измерения магнитных величин. Цель — повышение точности определения индукции в зазоре магнитопровода. Способ реализован в!

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и может быть применено в различных приборах и устройствах для прецизионного измерения магнитных величин.

Целью изобретения является повышение точности определения индукции в зазоре магнитопровода.

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

„„SU„,; 1688211 А 1

2 устройстве. Для достижения цели на магниточувствительный элемент воздействуют внешним магнитным полем (МП) в среде с магнитной проницаемостью (g, кодируют и запоминают амплитуды

ЭДС, пропорциональные внешнему МП и сумме внешнего и дополнительного МП в зазоре с магнитной проницаемостью р, определяют величину дополнительной ЭДС, пропорциональной разности

ЭДС от индукции внешнего МП и суммы инцукции дополнительного МП, как ча стное ат деления дополнительных МП в среде с магнитной проницаемостью Р и, запоминают его и определяют значение индукции МП в зазоре по

O формуле, приведенной в описании изобретения. 4 ил.

1688211

Токовый электрод дат:ика 1 Холла соединен со стабилизатором 2 тока.

Потенциальный электрод датчика

Холла соединен с первым входом преобразователя 5 напряжение-код.

Обмотка индукционной (дополнительной) катушки 3 соединена с источником

4 питания, вход которого соединен с первым выходом блока 14 управления.

Второй вход преобразователя 5 напряжение-код соединен с вторым входом блока 14 управления, Первый выход преобразователя 5 напряжение-код соединен с первыми входами реверсивных. .счетчиков б, 7, второй его выход — с первым входом группы элементов 2-22И-ЗИЛИ 8.

Второй вход реверсивного счетчика

6 соединен с вторым входом реверсивного счетчика 7 и третьим выходом блока 14 управления. Третий вход реверсивного счетчика 6 соединен с третьим входом реверсивного счетчика 7 и четвертым выходом блока 14 управления. Четвертый вход реверсивного счетчика 6 соединен с пятым выходом блока 14 управления. Выход реверсивного счетчика б соединен с первым и вторым входами элементов 2-2-2И-ЗЕЛИ 9

Четвертый вход реверсивного счет чика.7 соединен с шестым выходом блока 14 управления. Выход реверсивного счетчика 7 соединен с вторым входом группы элементов 2-2-2И- ЗИЛИ 8.

Третий вход группы элементов 2-22И-ЗИЛИ 8 соединен с. вь1ходом регистра 11;

Четвертый вход группы элементов

2-2-2И-ЗИЛИ 8 соединен с седьмым выходом блока 14 управления. Пятый вход группы элементов 2--2-2И-ЗИЛИ 8 соединен с восьмым выходом блока 14 управления. Шестой вход группы элементов 2-2-2И»ЗИЯЛ 8 соединен с девятым выходом блока 14 управления„

:Выход группы элементов 2-2-2И-ЗИЛИ

8 соединен с первым:входом делитель-;ного устройства 10.

Третий вход группы элементов 2-2, 2È-ЗИЛИ 9 соединен с выходом делитель ного устройства 10, первыми входами

:регистра 11 и двоично-десятичного дешифратора 13. Четвертый вход гр гппы элементов 2-2-2И -ЗИЛИ 9 соединен с десятым выходом блока 14 управле.:йя. Пятйй вход группы элементов

2-2-2И-ЗИЛИ 9 соединен одиннадцатым выходом блока 14 управления. Llec. той вход группы элементов 2-2-2II-ЗИЛИ

9 соединен с двенадцатым выходом блока 14 управления, 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 управления„ Четвертый вход делительчого устройства 10 соединен с четырнадцатым выходом блока 14 управления.

Третйй вход регистра 11 соединен

15 с пятнадцатым выходом блока 14 управления. Четвертый вход регистра 11. соединен с шестнадцатым выходом блока 14 управления.

Цифровое отсчетное устройство 12

20 соединено с выходом двоично-десятич-! ного дешифратора 13. Второй вход двоично-десятичного дешифратора 13 сое- динен с семнадцатым выходом блока 14 управления.

25 Выходы дешифратора 23 с первого по семнадцатый соединены соответст Г" " венно с выходами с первого по семнадца-, тый блока 14 управления. Восемнадцатый выход дешифратора 23 соединен с первым входом элемента HJIH 17. Девятнадцатый выход дешифратора 23 соеди- нен с вторым входом элемента ИЛИ 17.

Выход генератора iS 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 16 соеди- . нен с первым входом элемента ИЛИ 19 . и первым входом выключателя 21. Выход счетчика 16 соединен с входом дешифратора 23.

Выход элемента ИЛИ 17 соединен со. счетным входом триггера 18, нулевой вход которого соединен с выходом, элемента KIN 19.

Второй вход элемента ИЛИ 19 соеди-, нен с первым входом выключателя 20.

Вторые входы выключателей 20, 21 соединены с, общей шиной.

Рабста измерителя магнитной индук ции, реализующего данный способ определения индукции в зазоре магнитоправода,„ происходит в несколько тактов коммутации, При нажатии кнопки выключателя 21 .|устройство устанавливается в исходное состояние. При этом счетчик 16 обнуляется, а триггер 18 выдает разре 168821

N =SI ÊÁ.

55 шающий потенциал на элемент И 22, Через элемент И 22 на вход счетчика

16 начинают поступать сигналы с генератора 15 импульсов. Дешифратор 23 анализирует состояние счетчика 16 и

5 выдает управляющие сигналы на все блоки устройства, Сигнал, поступающий с выхода блока 14 управления, устанавливает в нулевое состояние реверсивные счетчики

6, 7. С выхода блока 14 управления выдается сигнал, подготавливающий к работе делительное устройство 10 °

Сигнал, поступающий с выхода блока

14 управления, устанавливает в нулевое состояние регистр 11.

В первом такте датчик 1 Холла находится в зазоре магнитопровода некоторое время, достаточное для того, 20 чтобы Во всем объеме измерительного зонда с датчиком 1 Холла установилась температура исследуемого объекта, выдерживаемая возле объекта измерения. В это время на датчик 1 Холла 25 действуют два постоянных магнитных поля: измеряемое с индукцией В и дополнительное с индукцией В „„ создаваемое индукционной катушкой 3, намотанной на датчик 1 Холла, при 30 протекании тока чере"=-катушку 3 от источника питания.

Выходной сигнал датчика 1 Холла, пропорциональный сумме величин В+В®», поступает на преобразователь 5 на35 пряжение — код. Аналого-цифровое преобразование в преобразователе 5 происходит по сигналам, поступающим на вход преобразователя 5 с выхода блока 14 управления. Аналоговый сигнал датчика 1 Холла преобразуется в число импуьсов, которые поступают с преобразователя 5 на счетный вход реверсивного счетчика б, считающего в прямом направлении 45

Б4 $ХИ1(В+БЗР) где S — - чувствите п ность датчика

Холла;

I — ток питания датчика Холла; и

К вЂ” коэффициент преобразования преобразователя 5 напряжениекод.

Управление реверсом счетчика 6 осуществляется сигналом, поступающим с выхода блока 14 управления. Разрешение на поступление импульсов с преобразователя 5 на счетный вход реверсивного счетчика б выдается по сиг1

6 на у, поступающему с выхода блока 14 управления.

Во второй такт коммутации на датчик 1 Холла действует только из- меряемое магнитное поле с индукцией

В, поскольку сигнал, поступающий с выхода блока 14 управления, отключает источник 4 питания, разрывая цепь питания. При этом через индукционную катушку 3 не протекает ток, которыи формирует дополнительное магнитное поле В . Выходной сигнал датчика 1

Дол

Холла, пропорциональный магнитной индукции В, поступает на преобразователь 5 напряжение — код, откуда в виде последовательности импульсов— на реверсивный счетчик 6, считающий в обратном направлении. В результате после второго такта реверсивный счетчик 6 фиксирует число импульсов, пропорциональное индукции Вй, дополнительного магнитного поля, создава- . емого индукционной катушкой 3 при размещении датчика 1 Холла в зазоре магнитопровода, 11 =SI K(B+B )-SI vg=SI КВ

Одновременно в выходном регистре преобразователя 5 напряжение — код установится код N> соответствующий В, В конце второго такта. коммутации по сигналу, поступающему с выхода блока 14 управления, срабатывает группа элементов 2-2-2И-ЗИЛИ 8, код Х,1 с выхода преобразователя 5 напряжение— код поступает на первый вход делительного устройства 10 по сигналу, поступающему с выхода блока 14 управления, срабатывает элемент 2-2-2И-ЗИЛИ 9, и, код М с выхода реверсивного счетчика б поступает на второй вход делительного устройства 10.

По сигналу, поступающему с выхода: блока 14 управления, в устройстве

10 деления осуществляется деление ко да К на код N . Результат деления.

1 1з К SI@I

N — -- — --- †--- -К

4- К SIÄxa > В поступает в регистр 11 по сигналу, формируемому на выходе блока 14 управдеция.

Во втором такте коммутации, когда поянляется сигнал на выходе дешифратора 23, срабатывает элемент ИЛИ 17 н D дает снгнад на счетный вход трнг-, 168821 гера 18. Триггер 18 переходит и единичное состояние и выдает запрещающий потенциал на элемент И 22. В результате на вход счетчика 16 перестают поступать счетные импульсы с генератора 15. Затем датчик 1 Холла удаляется из зазора магнитопровода с магнитной проницаемостью р и устанавливается н среде с магнитной проницаемостью Ц (воздухе). Так как за время удаления датчика 1 Холла из зазора магнитопровода температура датчика не изменяется, то чувствительность датчика 1 Холла также не изменяется, т.е.. остается равной Б.

Затем нажимают выключатель 20 и начинается третий такт коммутации, При этом триггер 18 устанавливается в нулевое состояние и разрешает прохождение сигналов с генератора 15 импульсов через элемент И 2? на счетчик 16.

В третий такт коммутации на датчик 1 Холла действуют дна магнитных поля: внешнее магнитное поле с индукцией В и дополнительное магнитное поле с индукцией Вр.

1"- 0

Выходной сигнал датчика 1 Холла, пропорциональный сумме (В +В п, ),„по- З0 ступает на преобразователь 5 напряжение — код, откуца в ниде последонательности импульсов выда.ется на реверсивный счетчик 7, считающий B прямом направлении. 35

В четвертый такт коммутации на датчик 1 Холла действует внешнее магнитное поле с индукцией В, поскольку источник 4 питания, формирующий дополнительное магнитное поле с индукцией В, отключается эа счет разрыва цепи йротекания тока. Выходкой сигнал датчика 1 Холла, пропорциональный индукции В внешнего магнитного поля, поступает на преобразователь 5 напряжение — код, откуда в виде последовательности импульсов — на реверсивный счетчик 7, считающий в обратном направлении, В результате после четвертого такта реверсинный счетчик 7 фиксирует число импульсов, пропорциональное индукции В „, дополнительного магнитного ф"<о поля, создаваемого индукционной катушкой 3, 55

N.- БХ К(ВЪ+В ) БТ ВЬК КБХ В9И

В конце четвертого такта коммутации по сигналу,. поступающему с выхода

В в блока 14 управления, срабатывает группа элементов 2-?-2И-ЗИЛИ 8, и код N с реверсивного счетчика 7 поб ступает на первый вход делительного устройства 10. По сигналу, поступающему с выхода блока 14 управления, срабатывает элемент 2-2-2И-ЗИЛИ 9, и код N с реверсивного счетчика 6 по2 ступает на второй вход делительного устройства 10.

По сигналу, поступающему с выхода блока 14 управления, и устройстве 10 деления осуществляется деление кода

N на код N< . Результат деления где Р— попраночный коэффициент, характеризующий влияние магнитопровода с магнитной проницаемостью р 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 управления.

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 управления. в устройстве 10 деления осуществляется деление кода

Ж на код И..

Результат деления

В 1 В В у В

N =K --- : К

Р Р Р 1Я пропорционален индукции В в зазоре магнитопровода и не зависит от магнитной проницаемости магнитопронода.

Если индукция В р,дополнительного магнитного поля ранна единице измереВ ния, то результат измерения — -

В, определяется н единицах магнитной индукции.

Формула изобретения

Способ определения индукции магнитного поля s зазоре магнитопровода, заключаюшийся в воздействии на магниточувствительный элемент магнитного поля В в зазоре с магнитной проницаемостью, воздействии дополнительного магии ного поля, коциронании амплитуд ЭДС, пропорциональных индук16882 ( ции основного магнитного поля и сумме индукций основного и дополнительного магнитных полей, запоминании их, определении величины дополнитель5 ной ЭДС, пропорциональной индукции основного и дополнительного магнитных полей, .определении относительного .значения магнитной индукции как частного, от деления индукции основного и дополнительного магнитных полей, запоминании ее, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности, воздействуют на магниточувствительный элемент внешним магнитным полем в среде с магнитной проницаемостью Р, кодируют и запоминают амплитуды ЭДС, пропорциональные внешнему магнитному полю и сумме внешнего и дополнительного магнитно- 20

ro полей в зазоре с магнитной прони1 ) цаемостьи Ц„определяю1 величину дополнительной ЭДС, пропорциональной разности ЭДС от индукции Р внешнего магнитного поля н суммы ш:,,укций до— лолнительного магнитного лоля с магнитной проницаемостью у и с магнитной проницаемостью р определяют относительное значение индукции дополнительного магнитного поля как частное от деления дополнительных магнитных полей в среде с магнитной проницаемостью р и ц, запоминают его и определяют значение индукции магнитного поля в зазоре по формуле В

В

=р —, где р — частное от деления

Ва. индукций дополнительного магнитного поля в среде с магнитной проницаемостью р и с магнитной проницаемостью

PG

1688711 мю ——

iS С::3 Г

e — ПППХ а пп.

31 Пl3 гг ll 0 и П и

17.,Я

6,27

Фй

Я Е::Л Х" 2

Юд

М Q

1

C

Р

3

/АРФ

cvrmvunt—

Lf

РюпУ ..-П-П-П.П Г |

S puiprl

Яркrprd

1688211

Составитель Л.Устинова

Редактор А.Маковская Техред A.Kðàâ÷óê Корректор М.Самборская

Заказ 3707 Тирык Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул.Гагарина, 191