CS242038B1

CS242038B1 - Rotors' position scanner in induction magnetometer

Info

Publication number: CS242038B1
Application number: CS849480A
Authority: CS
Inventors: Karel Prihoda
Original assignee: Karel Prihoda
Priority date: 1984-12-07
Filing date: 1984-12-07
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS948084A1

Description

Vynález se týká polohového snímače rotoru v indukčním magnetometru se světelným zdrojem, jehož záření prochází světelným kanálem rotoru a dopadá na fotoelektrický převodník elektricky spojený přes impulsový detektor a zpožďovací člen s generátorem časové posloupnosti. Účelem vynálezu je odstranit závislost polohového snímače na změnách intenzity záření světelného zdroje, na změnách napájecího napětí a okolní teploty a na stupni opotřebení světelného zdroje a fotoelektrického převodníku.The invention relates to a rotor position sensor in an induction magnetometer with a light source whose radiation passes through the rotor light channel and impinges on a photoelectric transducer electrically connected via a pulse detector and a delay element to a time sequence generator. The purpose of the invention is to eliminate the dependence of the position sensor on changes in the light intensity of the light source, on changes in the supply voltage and ambient temperature and on the degree of wear of the light source and the photoelectric converter.

Polohový snímač rotoru v indukčním magnetometru synchronizuje výstupní polohové signály, které určují okamžitou polohu rotoru v okamžiku, kdy základní polohový impuls generovaný fotoelektrickým převodníkem dosáhne zvolené úrovně nebo strmosti. Základní polohový impuls má průběh bud přibližně obdélníkový, nebo trojúhelníkový, jehož základna je určena parametry optického spojení i fotoelektrického převodníku a výška jasem světelného zdroje typem optické cesty, citlivostí a dynamickými parametry fotoelektrického převodníku.The rotor position sensor in the induction magnetometer synchronizes the output position signals that determine the instantaneous position of the rotor when the basic position pulse generated by the photoelectric converter reaches the selected level or slope. The basic position pulse is either rectangular or triangular, the base of which is determined by the parameters of the optical connection and the photoelectric transducer and the height of the light source by the type of optical path, sensitivity and dynamic parameters of the photoelectric transducer.

Je známý polohový snímač rotoru v indukčním magnetometru, který pracuje na principu světelného zdroje a fotoelektrického převodníku s optickou vazbou přes reflexní značku, uspořádanou na rotoru podle čs. autorského osvědčení č. 237 071.It is known rotor position sensor in an induction magnetometer, which operates on the principle of a light source and photoelectric converter with optical coupling through a reflective mark arranged on the rotor according to MS. Certificate No. 237 071.

Nevýhodou známého polohového snímače je, že strmost a výška základního polohového impulsu nejsou stabilní. Je to způsobováno nestálostí parametrů reflexní značky, stárnutím světelného zdroje a kolísáním napájecího napětí. Poněvadž tyto negativní vlivy nejsou u známého polohového snímače eliminovány, vykazují jeho výstupní údaje chyby, reprezentující hodnotu až jednoho úhlového stupně.A disadvantage of the known position sensor is that the steepness and height of the basic position pulse are not stable. This is caused by the instability of the reflective mark parameters, the aging of the light source and the fluctuation of the supply voltage. Since these negative influences are not eliminated with the known position encoder, its output data show errors representing up to one angle degree.

Uvedené nedostatky odstraňuje polohový snímač rotoru v indukčním magnetometru s fotoelektrickým převodníkem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že fotoelektrický převodník je výstupem spojen přes vrcholový detektor s odečítacím členem, na který je zapojen referenční zdroj, a který je spojen přes odchylkový zesilovač a řízený zdroj se světelným zdrojem.The above mentioned drawbacks are eliminated by the position sensor of the rotor in an induction magnetometer with a photoelectric converter according to the invention, which is based on the fact that the photoelectric converter is connected via the top detector to a reader connected to a reference source. light source.

Přesnost stabilizace polohového snímače podle vynálezu se zvýší, když ve fotoelektrickém převodníku je uspořádán fototranzistor, na jehož bázi dopadá záření světelného zdroje a jehož emitor je přes napájecí zdroj spojen s neinvertující svorkou a kolektor s invertující svorkou operačního zesilovače, přitom invertující svorka je propojena přes zpětnovazební odpor s výstupem fotoelektrického převodníku shodným s výstupem operačního zesilovače.The accuracy of the position sensor stabilization according to the invention is increased when a phototransistor is arranged in the photoelectric transducer, on the basis of which the light source is incident and whose emitter is connected to the non-inverting terminal via the power supply. resistor with photoelectric transducer output equal to op amp output.

Vyšší spolehlivosti polohového snímače se dosáhne připojením indikátoru intenzity světelného zdroje přes úrovňový detektor k indukční svorce, která se uspořádá mezi odchylkovým zesilovačem a řízeným zdrojem.Higher reliability of the position sensor is achieved by connecting the light source intensity indicator through the level detector to the induction terminal, which is arranged between the deflection amplifier and the controlled source.

Výhody polohového snímače rotoru v indukčním magnetometru podle vynálezu spočívají ve stabilizaci amplitudy základního polohového impulsu. Amplituda není závislá na změnách parametrů optické vazby, ani na nestáloti napájecího napětí, ani na stupni opotřebení světelného zdroje nebo fotoelektrického převodníku. Ve srovnání s nestabilizovanými snímači, snižují se chyby výstupních údajů i snímačů podle vynálezu až o 90 °/o.The advantages of the rotor position sensor in an induction magnetometer according to the invention consist in stabilizing the amplitude of the basic position pulse. The amplitude is not dependent on changes in optical coupling parameters, on the volatility of the supply voltage, or on the degree of wear of the light source or the photoelectric converter. Compared to unstabilized sensors, the errors of the output data and the sensors according to the invention are reduced by up to 90 ° / o.

Příklad konkrétního provedení polohového snímače rotoru v indukčním magnetometru podle vynálezu je schematicky znázorněn na přiloženém výkresu, kde na obr. 1 je blokové schéma zapojení polohového snímače, včetně indikátoru a na obr. 2 schéma zapojení fotoelektrického převodníku.An example of a particular embodiment of a rotor position sensor in an induction magnetometer according to the invention is schematically shown in the attached drawing, where Fig. 1 is a block diagram of the position sensor, including the indicator, and Fig. 2 shows the diagram of the photoelectric converter.

Součástí polohového snímače podle vynálezu je světelný zdroj 9, jehož záření 1 prochází světelným kanálem 2 rotoru 11 indukčního magnetometru, nezakresleného, a dopadá na fotoelektrický převodník 3, který je výstupem 12 elektricky spojen přes impulsový detektor 5 a zpožďovací člen 26 s generátorem 10 časové posloupnosti. Výstupem 12 je fotoelektrický převodník 3 také spojen přes vrcholový detektor 4 s odečítacím členem 7, na který je zapojen referenční zdroj 6. Odečítací člen 7 je spojen přes odchylkový zesilovač 22 a řízený zdroj 8 se světelným zdrojem 9. Mezi odchylkovým zesilovačem 22 a řízeným zdrojem 8 je na výhodnějším zapojení polohového snímače podle vynálezu uspořádána indikační svorka 23, ke které je připojen přes úrovňový detektor 23 indikátor 24 intenzity světelného zdroje 9. Fotoelektrický převodník 3, obr. 2, sestává z fototranzistoru 21 a operačního zesilovače 13. Báze 18 fototranzistoru 21 je vystavena záření 1 světelného zdroje 9, emitor 17 je spojen přes napájecí zdroj s neinvertující svorkou 19 a kolektor 16 s invertující svorkou 15 operačního zesilovače 13. Přes zpětnovazební odpor 14 je invertující svorka 15 operačního zesilovače 13 propojena s jeho výstupem, tvořícím výstup 12 fotoelektrického převodníku 3.The position sensor according to the invention comprises a light source 9 whose radiation 1 passes through the light channel 2 of an induction magnetometer rotor 11, not shown, and impinges on a photoelectric converter 3 which is electrically connected via an output 12 via a pulse detector 5 and a delay member 26 to a time sequence generator 10 . Through the output 12, the photoelectric converter 3 is also connected via a peak detector 4 to a subtraction member 7, to which a reference source 6 is connected. The subtraction member 7 is connected to a light source 9 via a deflection amplifier 22 and a controlled source 8. 8, an indicator terminal 23 is provided on a more advantageous position sensor connection according to the invention, to which a light source intensity indicator 24 is connected via a level detector 23. The photoelectric converter 3, FIG. 2, consists of a phototransistor 21 and an operational amplifier 13. the emitter 17 is connected via a power supply to the non-inverting terminal 19 and the collector 16 to the inverting terminal 15 of the operational amplifier 13. Through the feedback resistor 14, the inverting terminal 15 of the operational amplifier 13 is connected to its output forming the photoelectric output 12. it transducer third

Při činnosti indukčního magnetometru, na obr. nezakresleného, se jeho rotor 11 otáčí a jedenkrát za každou otáčku pronikne záření 1 světelného zdroje 9 světelným kanálem 2 na bázi 18 fototranzistoru 21 na fotoelektrickém převodníku 3. Následkem toho proteče od neinvertující svorky 19 operačního zesilovače 13 přes napájecí zdroj 20, emitor 17 a kolektor 16 fototranzistoru až k neinvertující svorce 15 operačního zesilovače 13 proud, reprezentující základní polohový impuls, který se v operačním zesilovači 13 zesílí na napěťovou úroveň určenou hodnotou zpětnovazebního odporu 14. Na výstupu 12 fotoelektrického převodníku 3 vznikne zesílený základní polohový impuls napětí, jehož úroveň se změří ve vrcholovém detektoru 4 a porovná v odečítacím členu 7 se stabilní úrovní referenčního zdroje 6.In operation of the induction magnetometer (not shown), its rotor 11 rotates and once per revolution the light 1 of the light source 9 penetrates the light channel 2 based on the phototransistor 21 on the photoelectric converter 3. Consequently, it flows from the non-inverting terminal 19 of the operational amplifier 13 the power supply 20, emitter 17 and phototransistor collector 16 up to the non-inverting terminal 15 of the operational amplifier 13, a current representing the base position pulse, which in the operational amplifier 13 is amplified to a voltage level determined by the feedback resistance value 14. a position pulse of the voltage, the level of which is measured in the peak detector 4 and compared in the subtraction member 7 with a stable level of the reference source 6.

Pokud se úroveň zesíleného základního polohového impulsu liší od referenční úrovně, vznikne na výstupu odečítacího členu odchylka, která po zesílení v odchylkovém zesilovači 22 činností řízeného zdroje ve světelném zdroji 9 zanikne. Na výstupu 12 fotoelektrického převodníku 3 je v ustáleném stavu stabilní úroveň napětí zesílených základních polohových impulsů shodná s napěťovou úrovní referenčního zdroje 8. Při konstantním počtu otáček rotoru 11 se současně s napěťovou úrovní stabilizuje i strmost hran zesílených základních polohových impulsů. Zesílený a stabilizovaný základní polohový impuls se z výstupu 12 fotoelektrického převodníku 3 šíří i do impulsového detektoru 5, citlivého buď na úroveň, nebo strmost impulsu. Jakmile úroveň nebo strmost impulsu dosáhnou meze, na kterou je impulsový detektor 5 seřízen, vznikne na jeho výstupu impuls se strmou hranou, který se průchodem přes zpožďovací člen 2B zpozdí o zvolený časový interval. Takto zpracovanými impulsy je řízen generátor 10 časové posloupnosti, například fázový závěs, který určuje okamžitou polohu rotoru 11 indukčního magnetometru. Nežádoucí stupeň opotřebení světelného zdroje 9 indikuje Indikátor 24. Napěťový signál na indikační svorce 25 za odchylkovým zesilovačem 22, reprezentující velikost odchylky, vzrůstá s rostoucím opotřebením světelného zdroje 9. Jakmile jeho úroveň dosáhne meze, na kterou je úrovňový detektor 23 seřízen, vznikne na jeho výstupu signál, který aktivuje indikátor 24 a obsluha je upozorněna na nutnost výměny světelného zdroje 9 dříve než skončí jeho životnost.If the level of the amplified base position pulse differs from the reference level, there will be a deviation at the output of the subtraction member which, after amplification in the deflection amplifier 22, will cease to operate in the light source 9. At the output 12 of the photoelectric converter 3, the steady state voltage level of the amplified base position pulses is the same as that of the reference source 8. At a constant number of rotations of the rotor 11, the edge slope of the amplified base position pulses is stabilized. The amplified and stabilized basic position pulse propagates from the output 12 of the photoelectric converter 3 to the pulse detector 5, which is sensitive to either the level or the steepness of the pulse. As soon as the pulse level or slope reaches the limit to which the pulse detector 5 is adjusted, a steep edge pulse is produced at its output, which is delayed by the selected time interval by passing through the delay member 2B. The pulses thus processed control a time sequence generator 10, for example a phase lock, which determines the instantaneous position of the rotor 11 of the induction magnetometer. An undesired degree of wear of the light source 9 is indicated by the Indicator 24. The voltage signal at the indicator terminal 25 behind the deflection amplifier 22, representing the magnitude of the deviation, increases with increasing wear of the light source 9. Once its level reaches the level to which the level detector 23 is adjusted, output signal that activates the indicator 24 and the operator is alerted to the need to replace the light source 9 before it expires.

Polohový snímač podle vynálezu je využitelný u indukčních magnetometrů, zvláště pro přesné měření magnetických polí, jejichž hodnota se blíží k nule, například u magnetometrů pro zkoumání paleomagnetických vlastností vzorků hornin.The position sensor according to the invention is useful in induction magnetometers, in particular for the precise measurement of magnetic fields whose value is close to zero, for example in magnetometers for examining the paleomagnetic properties of rock samples.

Claims

SUBJECT

A rotor position sensor in an induction magnetometer with a light source, the radiation of which passes through the rotor light channel and impinges on a photoelectric transducer electrically connected through a pulse detector and a delay sequence to a time sequence generator, characterized in that the photoelectric transducer (3) is an output (12) connected via a peak detector (4) to a subtraction member (7) to which a reference source (6) is connected and which is connected via a bias amplifier (22) and a controlled source (8J) to the light source (9).

2. The position sensor according to claim 1, characterized in that a phototransistor (21) is arranged in the photoelectric converter (3).

OF THE INVENTION whose base (18) is incident to radiation (1) of a light source (9), and whose emitter (17) is connected via a power supply (20) to a non-inverting terminal (19) and a collector (16) to an inverting terminal (15) (13), the inverting terminal (15J) being connected via a feedback resistor (14) to the output (12) of the photoelectric converter (3), identical to the output of the operational amplifier (13).

3. The position sensor according to claim 1, characterized in that an indicator terminal (25) is provided between the deflection amplifier (22) and the controlled source (8j), to which a light source intensity indicator (24) is connected via a level detector (23). (9).