Датчик магнитного поля
MAGNETIC FIELD SENSOR

Изобретение относится к области измерения и может быть использовано при измерении магнитных полей.
Известно устройство-датчик [1] магнитного поля на основе RL-генератора, в состав которого входит вентиль, чувствительный элемент, включающий в себя индуктивность L с сердечником и двумя резисторами, триггер Шмитта.
Недостатком данного устройства является низкая точность, обусловленная влиянием на параметры питающего напряжения, в результате чего происходит изменение порога срабатывания и отпускания триггера [2] Шмитта и выходного напряжения логической 1 и логического 0 вентиля [3].
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение точности от изменения питающего напряжения и от изменения температуры.
Поставленная задача решается за счет того, что в датчик магнитного поля, содержащий индуктивность L с сердечником и двумя резисторами, триггер Шмитта, согласно изобретению, дополнительно введены источник опорного напряжения, выходы которого подключены к прецизионному пороговому устройству, с нижним и верхним порогами срабатывания, и к прецизионному формирователю напряжения, вход которого соединен с выходом вентиля, а выход подключен к чувствительному элементу, соединенному с прецизионным пороговым устройством, с нижним и верхним порогами срабатывания, выход которого подключен к входу триггера Шмитта, а выход которого является входом вентиля.
Существенными отличиями предложенного устройства являются введение в него источника опорного напряжения, выходы которого подключены к прецизионному пороговому устройству, с нижним и верхним порогами срабатывания, и к прецизионному формирователю напряжения, вход которого соединен с выходом вентиля, а выход подключен к чувствительному элементу, соединенному с прецизионным пороговым устройством, с нижним и верхним порогами срабатывания, выход которого подключен к входу триггера Шмитта, выход которого является входом вентиля.
На Фиг. 1 представлена схема датчика магнитного поля, выполненного в соответствии с изобретением.
Предложенное устройство содержит источник (1) опорного напряжения, вентиль (2), прецизионный формирователь (3) напряжения, чувствительный элемент (4), включающий в себя индуктивность L с сердечником и два резистора, прецизионное пороговое устройство (5) с нижним и верхним порогами срабатывания, триггер (6) Шмитта.
Предложенное устройство работает следующим образом.
При логическом «0» на входе вентиля его выходной нулевой потенциал поступает на прецизионный формирователь (3) напряжения, выполненный на ключе типа 590КР4 и операционном усилителе 544УД2А, выполненным по схеме повторителя.
На Фиг. 2 представлена схема прецизионного формирователя напряжения.
С выхода прецизионного формирователя (3) напряжения, выходное напряжение которого равно 0, сигнал поступает на чувствительный элемент (4). Индуктивность L (соленоид) с сердечником (магнитопроводом) и резисторы выполняют функцию чувствительного элемента (4).
Индуктивность L замкнута через резистор R2 на общую шину. Сигнал с чувствительного элемента (4) поступает на прецизионное пороговое устройство (5) с нижним и верхним порогами срабатывания, выполненное на двух компараторах 521СА3 и подключенное к источнику (1) опорного напряжения.
На Фиг. 3 представлено прецизионное пороговое устройство с нижним и верхним порогами срабатывания.
Когда напряжение на входе прецизионного порогового устройства (5) меньше нижнего порога срабатывания (Uн), на его выходе формируется логический «0», а на выходе триггера Шмитта логическая «1», которая подается на вход вентиля.
Когда на вход вентиля поступает логическая «1», высокий потенциал с выхода вентиля поступает на прецизионный формирователь (3) напряжения, который создает в RL-цепочке ток. Прецизионное пороговое устройство (5) ограничивает процесс нарастания тока. По достижении током значения Iс, падение напряжения на резисторе R2, равное IcR2, достигает верхнего порога срабатывания прецизионного порогового устройства (5), на выходе которого формируется логическая «1», выходной сигнал триггера (6) Шмитта инвертируется, принимая уровень логического «0», и по цепи обратной связи через цифровой вентиль и прецизионный формирователь (3) напряжения подается на RL-цепочку и возникает колебательный процесс.
Введение в известную схему источника (1) опорного напряжения, прецизионного формирователя (3) напряжения и прецизионного порогового устройства (5) позволяет повысить точность измерения магнитного поля.
Предложенное устройство используется в качестве датчика магнитного поля.
Источники информации:
1. Трушин С.А., Кузьмин С.С., Прохоров B.C. «Датчики и Системы», №8, 2015.
2. Технические условия на микросхему 1564ТЛ2 бК0.347.479-07 ТУ (Триггер Шмитта).
3. Технические условия на микросхему 564ЛА7 бК0.347.064 ТУ 1/02 (Вентиль).