Magnetfeldsensor KMZ10B

[sebi87]

Hallo Leute,

ich habe im Datenblatt des KMZ10 untenstehende Schaltung gefunden, ich benötige aber nur eine Offsetkorrektur.


Was meint ihr würde das so funktionieren?


Grüße
Bastii

[Vitis]

ohne Rückkopplung wird der OpAmp nur als
Trigger laufen

[Gock]

Wie schon gesagt, nein.
Du brauchst einen Differenzverstärker, je nach Innenwiderstand des Sensors einen Instrumentationsverstärker. In diesem Fall aber nicht. Du brauchst den zweiten Teil der Datenblattschaltung, denn die bei der Du etwas weggelassen hast, war die Temperaturkompensation.
Gruß

[sebi87]

Ich habe den KMZ10 momentan direkt an den Differenzeingängen des µC angeschlossen. Dann einen Gain von 200 un dich erhalte sehr brauchbare Wetre.

Wenn ich jetzt hier mit möglichst wenig Bauteilen eine Offsetkorrektur machen will damit ich noch volle Auflösungsbreite habe, wie könnte ich das machen? Oder ist das nicht möglich?

[Gock]

Es würde in jedem Fall mit einem Differenzverstäker gehen, hinter den Du einen Addierer/Subtrahierer schaltest. Das sind dann aber mindestens 2, eher 3 oder 4 OPs plus Kleinkram, also nicht wirklich wenig.
Du kannst Dich mal nach integrierten Instrumentationsverstärkern zB der Reihe "INA" umsehen. Möglicherweise gibt es einen, der schon eine Offsetkorrektur integriert hat. Nachteil ist, dass die Dinger selten unter 10€/Stück liegen.
Was einfacheres fällt mir auf die Schnelle nicht ein.
Gruß

[magnetix48]

Hallo sebi87,

am einfachsten kannst Du den Offset kompensieren, wenn Du das Poti und den 500kOhm Widerstand aus dem ersten Bild nimmst und die 500kOhm an einen der beiden Sensoranschlüsse legtst, die Du mit dem µC verbunden hast. Sollte der Einfluss des Potis zu klein sein, da der Innenwidwerstand des Sensors kleiner als die 22kOhm ist, verkleinere einfach die 500kOhm.

Gruß
magnetix48

[sebi87]

Hab ich das dann so richtig verstanden??

[magnetix48]

lass die 22kOhm Widerstände weg, der Sensor wird direkt am µC angeschlossen.

Gruß
magnetix48

[Gock]

Nein, das geht so nicht. Du kannst die Brücke nicht belasten oder unter Spannung setzen, ohne das Messergebnis zu verfälschen. Du würdest damit dem einen Brückenwiederstand einen anderen parallel schalten und die Empfindlichkeit noch weiter senken. Sieh Dir mal die interne Verschaltung des Sensors an.
Außerdem würdest Du dadurch weder den Offset wegbekommen, noch Deinen Messbereich erhöhen können.
Gruß

[sebi87]

kann ich den Offset dann so gar nicht wegbekommen?

Was mir noch eingefallen ist mit einer Spule ein Feld aufbauen, das dann dem Offset-Feld eintgegenwirkt und dem Sensor somit ein Feld = 0 gibt. Muss dann natürlich so klein sein damit nur der Sensor betroffen ist.

[magnetix48]

wenn der Einspeiswiderstand (500kOhm) groß gegenüber dem Innenwiderstand des Sensors (2,2kOhm) ist, kann man ohne nennenswerte Empfindlichkeitsverluste auf diese einfache Art den Offset kompensieren.
Gruß
magnetix48

[sebi87]

@magnetix48: Das heißt bei einem Brückenwiederstand von 0.8 bis 1.6 kOhm (LautDatenblatt)

Müsste das so funktionieren:

(Widerstand ist raus und Sensor direkt am µC)

[magnetix48]

genau so. Wenn der Offset zu groß ist, um ihn zu kompensieren, muss der 500kOhm Widerstand verkleinert werden.

Gruß
magnetix48

[sebi87]

Danke schön, ich werd das einmal versuchen.

[Gock]

Leider hast Du nicht geschrieben, wie groß Dein Offset ist, den Du kompensieren möchtest und wie genau Du das Ergebnis brauchst.
Einen geringen Offset bekommt man mit dieser einfachen Methode schon weg. Der Preis ist eine "verzerrte" Brücke, die man in der Regel nicht haben will, und eine Temperaturabhängigkeit, die je nach Umgebung das Messergebnis sehr stark verfälschen kann.
Man könte dem entegenwirken, wenn man den gegenüberliegenenden Widerstand ebenfalls leicht senkt. Dann ist sie wenigstens symmetrisch verzerrt und weniger T-abhängig. Allerdings senkt man auch dadurch die Empfindlichkeit in nur eine Richtung.
Man sollte bedenken, dass die V-Verhältnisse durch die Änderung der Rs letztendlich wieder 200fach verstärkt werden und aus dem scheinbaren Gewinn sehr schnell ein Verlust entstehen kann, den man später eventuell nicht mehr so leicht bemerkt.
Gruß

[sebi87]

Wenn ich das richtig verstehe sollte ich an den 2. Sesorausgang auch noch einen Poti machen, damit ich die Brücke gleichmäßig verzerre.

Der Offset ist bei etwa 10mV, ichweiß nicht ob das so machbar ist und ob ich dann noch die Ergebnisse habe die ich brauche. Muss ich mal testen...

Würde es prinzipiel noch eine andere möglichkeit geben den Offset zu beseitigen?
Also wie gesagt ich muss die Änderung in einem konstant vorhandenen Magnetfeld messen.
Im genauen erzeuge ich mit zwei Spulen ein Magnetfeld, die auch den Offset machen, ein Magnetfeld und muss die Änderung dieses Feldes durch einen Permanentmagneten messen.

[Gock]

Im Prinzip sollte das gehen, wenn Du an jedem Poti die Hälfte des Offsets runterschraubst.
Was heißt: "...Änderung in einem konstant vorhandenen Magnetfeld..."???
Änderung und konstant schließen sich für mich irgendwie aus. Welche physikalische Größe willst Du eigentlich messen???
Gruß

[sebi87]

Ich will schon das Magnetfeld messen...

Ok ist etwas verwirrend, also ich habe ein dauerhaft vorhandenes Magnetfeld von den Spulen und will das Magnetfeld eines Permanetmagneten der in das Feld kommt messen.

[magnetix48]

Hallo sebi87,

wenn ich dich richtig verstehe, willst Du das Magnetfeld, dass durch die Spulen erzeugt wird, mit dem Offsetpoti kompensieren und nur die Änderungen, die der Permanentmagnet bringt, messen.
Das ist etwas Anderes, als wenn Du nur den Offsetfehler des Sensors beseitigen willst. In dem Fall würde ich Dir doch raten, erst einmal die Sensorspannung mit einem Differenzverstärker, wie in der Applikation zu verstärken. Je nach Genauigkeitsanforderung wirst Du auch nicht um die Temperaturkompensation herumkommen.
In einer zweiten Verstärkerstufe kannst Du dann den Offset, den das Spulensystem erzeugt, beseitigen.

Gruß
magnetix48

[sebi87]

Genau so hatte ich das gemeint.

Dann eben doch mit Externer Hardware :-(

[Gock]

Du hast zwar immernoch nicht gesagt, welche physikalische Größe Du eigentlich messen willst, aber jetzt klingt es irgendwie nach Stärke des Magnetfelds, also Flussdichte. Dazu wäre dieser Sensor jedoch völlig uneeignet. Mit diesem Sensor misst man die Richtung eines Magnefelds und nicht dessen Stärke! Er wird funktionsbedingt in Sättigung betrieben.
Gruß

[magnetix48]

natürlich kann man mit dem Sensor nicht nur die Richtung des Magnetfeldes sondern auch die Feldstärke messen, sie wird in kA/m angegeben. Die magnetische Flussdichte hingegen wird in Tesla gemessen, hierzu verwendet man statt magnetoresistiven Sensoren Hall-Sensoren.

Gruß
magnetix48

[sebi87]

also wenn ich das Datenblatt richtig gelesen habe kann ich wenn ich in Hx-Richtung ein Konstantes Feld anlege, in Hy-Richtung die Feldstärke in kA/m Messen und daraus kann ich auf den Abstand des Magneten schließen, wenn ich seine Stärke kenne.

Gruß

[Gock]

MR Sensoren reagieren natürlich auf die Stärke des magnetischen Feldes.
Die "Homogenität" (Richtungsunabhängigkeit) des Feldes eines Magneten ist aber nur unter speziellen Bedingungen gegeben und natürlich wird sie überlagert von äußeren Feldern wie zB dem Erdmagnetfeld.
Es bleibt also die Frage: Kannst Du wirklich davon ausgehen, dass sich Dein Feld nur in diese eine Richtung ändert?
Je nach Genauigkeitsanforderung kann das sein oder auch nicht, denn es wird Verzerrungen geben. Um diese zu erfassen, gibt es spezielle Sensoren, zB 3-achsen-Hallsensoren, die in 3 Raumrichtungen messen. Diese sind dafür entwickelt und können das in aller Regel mit höherer Präzission, als der vorliegende.
Dieser hier wurde eigentlich dazu entwickelt, in Sättigung betrieben zu werden und die Richtung in einer Ebene zu erfassen, zB um als Radencoder zu funktionieren. Der Vorteil dabei ist, dass überlagernde Magnetfelder wegen der ohnehin vorhandenen Sättigung keinen störenden Einflüss ausüben können.
Man kann ihn zwar auch anders gebrauchen, aber dann sollte man wissen, was man tut, wie er wirklich funktioniert und wo die Nachteile liegen. Vor allem dann, wenn man jemandem eventuell Rechenschaft darüber ablegen muss... Nur als Hinweis.
Gruß