Устройство для температурной компенсации датчиков холла

Устройство для температурной компенсации датчиков холла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.12.79 (21) 2846296/18-21 (4)М.. КЛ.

6 01 Р 33/06 с присоединением заявки 3%о (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по дедам изобретений и открытий

Опубликовано 151081. бюллетень й9 38

Дата опубликования описания 15. 10. 81

» (53) УДК 621. 317. 44 (088.8),(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ KONIIEHCAGHH

ДАТЧИКОВ ХОЛЛА регистрирующий прибор, два оптрона, подключенные к выходу второго усилителя, и два резистора, причем первый резистор соединен со входом второго усилителя, выход одного из оптронов через второй резистор подключен к выходу первого усилителя, выход второгО оптрона связан с цепью компенсации напряжения разбаланса датчика (23

К йедостаткам укаэанного устройст;ва относится большая погрешность из,мерения устройством индукции, которая

:описывается формулой

ы к Ъ

Pg, ко где

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и может быть использовано для измерения слабык магнитных полей в широком диапазоне температур. .Известны устройства с датчиками

Холла, которые могут использоваться для измерения постоянных магнитных полей в условиях изменяющейся тем" пературы. Такие устройства обычно содержат генератор,, датчик Холла, усилитель ЭдС Холла, регистрирующее устройство и-термореэисторы., вк)по-чаемые в выходную и входную Кепи. датчика 1 .

Недостатками таких устройств,является недостаточная точность компенсации температурного изменения выходного сигнала вследствие различия законов изменения сопротивления термореэисторов ЭДС Холла и остаточного напряжения датчика, а наличие термореэисторов увеличивает габариты измерительного зонда.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для температурной компенсации датчиков Холла, содержащее датчик Холла, генератор, цепь компенсации напряжения разбаланса датчика, два усилителя, ЗО погрешность измерения индукции магнитного полят погрешность, вносимая электронной схемой компен- сации температурного изменения чувствительностит погрешность вносимая электронной схемой компенсации температурного изменения напряжения разбаланса датчика;

873171 дар — величина напряжения температурного раэбаланса датчикау величина магнитной индукции;

Ц0 — чувствительность датчика при начальном температуре;

Кр — коэффициент усиления первого усилителя при началь ной температуре;

К вЂ” коэффициент усиления при температуре отличной от начальной.

Кроме того, в слабых магнитных полях величина может быть больше 1, duo K

1И; "р тогда погрешность измерения всего 15 .устройства будет определяться в основном слагаемым, содержащим g< т.е. погрешностью, вносимой электронной схемой Компенсации температурного изменения напряжения раэбаланса дат- Щ чика. Одним из элементов этой схемы является оптрон,.связанный с целью компенсации напряжения разбаланса, передаточная характеристика которого нелинейна. Это обстоятельство, а так же сильная зависимость передаточной характеристики оптрона от изменений окружающей температуры приводят к значительной погрешности устройства в целом.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в,устройство для темпера турной компенсации датчика. Холла, содержащее генератор, два усилителя, оптрон, подключенный к первому входу первого усилителя непосредственно, а.к выходу его и ко входу регистрирующего прибора — через резистор, дополнительно введены выпрямитель, 40 входом подключенный к выходу второго усилителя, а выходом — ко входу оптрона, трехобмоточный и двухобмоточный трансформаторы, первичная обмотка последнего подключе-- 4 на параллельно. генератору и через первичную обмотку трехобмо- чного трансформатора — во входную цепь датчика Холла, выходная цепь которого через первую вторичную обмотку трехобмоточного трансфорМатора и вторичную обмотку двухобмоточного трансформатора связана со вторым входом первого усилителя,а вторая вторичная обмотка трехобмоточного трансформатора связана со вхо- Р дом второго усилителя.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для температурной компенсации датчиков Холла содержит дат- д) чик 1 Холла, генератор 2 переменного напряжения, регистрирующий-прибор 3, усилитель 4 ЭДС Холла, резистор 5, оптрон б, вход которого через выпрямитель 7 подключен к выхоцу вспомогательного усилителя 8, хрехобмоточный трансформатор 9 и двухобмоточный трансформатор 10.Первичная обмотка 11 трансформатора 9 подключает входную цепь датчика Холла к генератору 2, вторичная обмотка

12. трансформатора 9 подключена ко входу усилителя 8, вторичная обмотка

13 трансформатора 9 последовательно со вторичной обмоткой 14 трансформатора 10 подключают выходную цепь датчика 1 Холла ко входу усилителя 4.

Работа устройства происходит следующим образом. При начальной температуре (тр) датчика 1 и номинальном напряжении (Uo) генератора 2, падение напряжения на первичной обмотке

11 трансформируется на вход усилителя 8, выпрямленное выходное напряжение которОго устанавливается таким образом, чтобы рабочая точка оптрона б находилась на линейном участке передаточной характеристики.

Найряжение на обмотке 13 складывается с напряжением разбаланса датчика 1 и вычитается из напряжения, возникающего на обмотке 14 таким образом, чтобы выполнилось равенство

0„+u„ - и =о (г) где U — напряжение разбаланса датчика при температуре Тр, U > - напряжение на обмотке 13;

U 4 - напряжение на обмотке 14.

При изменении температуры напряжение разбаланса U изменится на величину до„= „.(1-х ).,. ьт (ь) где дТ вЂ” величина отклонения температуры от Тр,.

Аср — среднее значение температурного коэффициента сопротивления

X — коэффициент, определяемый неоднородностью полупроводникового материала.

Напряжение на обмотке 13 изменится на величину

v+

Д Е=-р, . .,„К-*, .ат (,4>

Выбором значений Я.р и К можно добиться, чтобы (au ) - (au ) .

Таким образом, при температуре, отличной от Тр, на входе усилителя 4 результирующее напряжение по прежнему будет равным нулюг

01+Ьц +01 д01 0 4=0 1

Одновременно температурное изменение напряжения на обмотке 12 изменяет выходное сопротивление оптрона 6 и, соответственно, коэффициент усиления К4 усилителя 4 таким образсы, чтобы g. K4 const, где р— чувствительность датчика.

873171

Использ ование предлагаемого устройства для изменения слабых магнитных полей выгодно отличается от известного отсутствием в цепи компенсации напряжения разбаланса дат-, чика элементов с нелинейной переда- точной характеристикой оптронов, отличающихся сильной температурной зависимостью передаточной характеристики, позволяет повысить точность измерения,,а использование для питания датчика переменного тока позволяет повысить чувствительность устройства к магнитному полю и устранить временной дрейф усилителя эа счет появления воэможности применения усилителей переменного тока. !5

Формула изобретения

Устройство для температурной крм- Щ пенсации датчиков Холла, содержащее генератор, два усилителя, оптрон, подключенный к первому входу первого усилителя непосредственнб, а к выходу его и ко входу регистрирующего прибора — через резистор, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений в него дополнительно введены выпрямитель, входом подключенный к выходу второго усилителя, а выходом — ко входу оптрона, трехобмоточный и двухобмоточный трансформаторы, первичная обмотка последнего подключена параллельно генератору и через первичную обмотку .трехобмоточного трансформатора - во входную цепь датчика Холла, выходная цепь которого через первую вторичную обмотку трехобмоточного трансформатора и вторичную обмотку двухобмоточ- ного трансформатора связана со вторым входом первого усилителя, а вторая вторичная обмотка трехобмоточного трансформатора связана со входом второго усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. A. Кобус, Я. Тушинский. Датчик

Холла и магниторезисторы; И., "Энергия", 1971.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2620314/18-21, кл. G 01 R 33/06, 30.11.78 °

ВНИИПИ Заказ 9027/72

Тираж 735 Подписное

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4