О компенсации помех в датчиках Холла

Инж. Ю.А. Золотин и канд. техн. наук А.В. Поляченко, ГОСНИТИ

 

Эффект Холла широко используется для записи сварочных токов. Точность показаний при этом в значительной мере зависит от чистоты сигнала датчиков Холла. В тоже время из литературы [1…3] известно, что снимаемые с таких датчиков сигналы несут в себе значительные помехи от э.д.с. взаимоиндукции, которые возникают в отводящих проводах и в теле самого датчика.

 

 

Рис.1 Осциллограмма э.д.с не холловского происхождения

 

Осциллограмма, характеризующая э.д.с. не холловского происхождения (помехи обычно сдвинуты по фазе), показаны на рис.1 (кривые 1 и 2); она записана осциллографом МПО-2 с гальванометрами Н-135-0,9.

В ГОСНИТИ разработана методика компенсации помех в готовых датчиках, которая проверена на датчиках ДСТ-2М.  Методика основана на том, что фазу э.д.с. Холла можно развернуть на 180°, изменяя направление рабочего тока датчика, при этом фаза э.д.с. не холловского происхождения не меняется. Два датчика соединяли последовательно со стороны э.д.с. Холла и располагали их друг около друга, чтобы э.д.с. не холловского происхождения находились между собой в противофазе. Направление рабочего тока датчиков выбирали так, чтобы э.д.с. Холла от обеих датчиков находились в фазе.

Помехи у разных датчиков чаще всего имеют неодинаковую величину. Для полной компенсации помех оба датчика помещали в поле сварочного тока на разных расстояниях от токоведущей шины (разница в расстоянии менее 1 мм).

 

 

Рис.2 Уровень помех при изменении продолжительности импульса сварочного тока

 

Для оценки влияния помех на одном и том же режиме записывали ток, пропорциональный э.д.с. Холла (при полностью компенсированных э.д.с. не холловского происхождения), затем изменяли фазу включения э.д.с. не холловского происхождения  одного из датчиков (переключением выходных концов датчика) и записывали ее. На рис. 2 приведена кривая изменения процентного отношения амплитуд токов от э.д.с. помех к амплитудам тока от э.д.с. чисто холловского происхождения в зависимости от продолжительности импульса (при примерно постоянной амплитуде импульса), а на рис. 3 – то же отношение в зависимости от амплитуды импульса (при примерно постоянной продолжительности импульса). Видно, что амплитуда импульса тока не влияет на относительную величину э.д.с. помех, в то же время продолжительность импульса оказывает на нее существенное влияние.

 

 

Рис. 3. Уровень помех при изменении амплитуды сварочного тока

 

Анализ характера помех подтверждает, что их причиной является э.д.с. взаимоиндукции в проводах и в самих датчиках.

Для определения эффективности изложенной методики осциллограммы э.д.с. не холловского происхождения (снятые в условиях компенсации) (рис. 4, а, кривая 1) сопоставляли с осциллограммами э.д.с. холловского происхождения (рис.4, а, кривая 2). Эксперименты проводили при различных амплитудах сварочного тока (постоянной продолжительности), а также при разной продолжительности импульсов и примерно постоянной их амплитуде. Осциллограмму э.д.с. Холла снимали при токе возбуждения 200 мА (рис. 4, б, в). Как видно из рис. 4, величина некомпенсированных э.д.с. весьма незначительна. Следует подчеркнуть, что приведенные кривые характеризуют лишь уровень компенсации, так как погрешность замера некомпенсированных э.д.с. находилась в пределах ошибки измерения. При необходимости уменьшения величины помех компенсацию следует производить в условиях коротких импульсов тока.

 

 

Рис. 4 Степень компенсации помех

 

При применении метода компенсации снимаемая с датчиков э.д.с. Холла удваивается. Это повышает чувствительность прибора в 1,5…2 раза. При записи импульсных процессов большое значение частотная характеристика записывающего осциллографа. Гальванометры на рабочую частоту 900 Гц и выше, как правило, изготавливают на токи свыше 3…5 мА. Записи тока такими гальванометрами и последующая обработка осциллограмм при токах менее 10000 А трудно осуществима.

Применение метода компенсации позволяет использовать гальванометры с нужной частотной характеристикой в более широком диапазоне токов.

 

Литература

1. Гульденбальк А.П. Применение эффекта Холла при исследовании электромагнитных процессов в электрических цепях. «Известия высших учебных заведений. Электромеханика»,1959, № 5.

2. Ельпатьевская О.Д., Матус И.А. и Перчук В.А. Осциллографирование электромагнитного момента электрических машин переменного тока с помощью датчиков Холла. «Электричество», 1959, № 2.

3. Сабинин Ю.А. и Мясников В.А. Исследование распределения магнитного и определение электромагнитных моментов в электрических машинах с помощью датчиков Холла. «Электричество», 1959, № 2.

 

Источник: Журнал «Сварочное производство», 1969 г., № 3

Это интересно

Мероприятия, направленные на удаление загрязнений содержащихся в сточных водах, называются очисткой сточных вод. Как правило, очистка выполняется в несколько последовательных этапов: механический (задержание нерастворимых смесей сетками, песколовками отстойниками и пр.), биологический (деградация органических элементов микроорганизмами, применение станций глубокой биологической очистки Юнилос), физико-химический (электрофлотация или эвапорация, хлорирование, озонирование, седиментация фосфора солями Fe и Al), дезинфекция (ультрафиолетовое облучение, обработка хлором, гипохлоритом, дезавидом и озонирование).

Очистные системы бывают стационарными и мобильными. Мобильные очистные системы, как правило, применяются тогда, когда имеется потребность очистки сточных вод в небольших объемах и непостоянно, например в коттеджных поселках и на дачах. В этом случае наиболее оптимальной является российская разработка система ЮНИЛОС способная обеспечить полный цикл очистки стоков, удалять сложные соединения, в том числе, такие как фосфор и азот.

Карта