Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Magnetfeld messen
Stoneman
01.02.2005, 15:00
Hallo,
wisst ihr eine Möglichkeit um Änderungen eines Magnetfeldes zu messen? Die Änderungen sollen so genau aufgenommen werden, so dass eine Änderung des Abstandes zweier Magneten im Bereich von mindestens 1/10mm aufgenommen werden können.
Mit freundlichen Grüßen
Stoneman
Andree-HB
01.02.2005, 15:34
...suche mal im Netz nach Magnetfeldsensoren, evtl. noch nach Hallgeneratoren. Sie werden aber glaube ich nur Änderung messen, keine Stärke.
Ein Magnet neben der schwingenden Spule eines Schwingkreises (Oszillator) ändert desssen Induktivität und damit die Frequenz. Eine Positionsänderung um 1/10 mm ist damit im allgemeinen sehr deutlich meßbar (auch ein µm).
Die Frage wäre, ob es linear sein soll und über welchen Bereich.
Manfred
Wie schon erwähnt kannst du es auch mit Hallsensoren messen. Genaueres dazu (Aufbau) findest du hier: http://www.allegromicro.com/techpub2/an/an27702.pdf
Wolfgang
Sie werden aber glaube ich nur Änderung messen, keine Stärke.
über Hallsensoren kann man die Feldstärke eines magnetischen Feldes bestimmen
Stoneman
02.02.2005, 07:30
Bei Hallsensoren, weiß ich nicht wie genau die messen können, das ist oftmals auch nicht angegeben. Ich muss einen Ausgelenkten Magneten wieder stabilisieren, d.h. der Magnet wird gekippt, und soll dann wieder stabilisiert werden. Dazu benötige ich soetwas.
@Manf, wie kann man dann die Frequenz weder auswerten?
@Manf, wie kann man dann die Frequenz weder auswerten?
Mit einem Zähler. (Nicht neu). Bei hoher Auflösung mit einem Zähler hoher Auflösung.
Tritt gleichzeitig nur eine kleine Änderung auf, dann brauchen nur die letzten Stellen (LSB) ausgewertet zu werden. Die höheren Stellen braucht man dann gar nicht zu implementieren. (Da liegt der Vorteil).
Manfred
Wir haben in der Schule eine ganze Reihe an Messungen mit Hallsensoren gemacht. Die Schaltung dazu ist recht einfach. Man benötigt eine kleine Konstantstromquelle, ein wiederstand und das wars auch schon. Die Teile gibts in Disketten Laufwerken.
Ich kenne ja deinen Aufbau nicht, ab hier mal eine Messung.
Dabei wurde der Magnet am Sensor vorbeigefahren. Der Abstand Magnet-Sensor war konstant (ca. 3mm).
Die Schrittweite beim Verfahren betrug 0,02mm. Im linearen Bereich hast du einen Hub von ca. 35mV/0,1mm.
Je nach Aufbau läßt sich das ganze noch optimieren.
Wolfgang
Das Thema interessiert mich gerade persöhnlich ;-) hab nämlich genau so eine Aufgabe in der Klausur versemmelt ;-(
Hall Sensor ist ja eine Möglichkeit, die andere wäre einfach einen Kern mit definierten u_r in eine Spule eintauchen zu lassen.
Dann hat man im Prinzip eine Serienschaltung einer Spule ohne, und einer mit Kern. Dadurch lässt sich auch die Eintauchtiefe berechnen.
Besser ist dann noch eine Differentialdrossel, also eine Spule mit Mittelanzapfung, und der Kern in der Mitte. Bewegt man den Kern, dann steigt die L der einen Spule, und die L der anderen nimmt ab (Wienbrücke).
Ein Hallsensor ist dann nicht unbedingt nötig...zumal der Hallsensor nur das B-Feld misst, und das auch noch Richtungsabhängig, gerade am Ende eines Magneten wird das Feld immer inhomogener (heisst das so ?;-) ). Also dürfte sich das Messergebnis auch ändern, wenn der Sensor nach Oben oder Unten bewegt wird, nicht nur wenn sich der Abstand Magnet/Sensor verändern, oder?
Ich wär auch sehr daran interessiert sowas mal für die praktische Anwendung durchzurechnen, ich hab genau das als Sensor für eine selbstgebaute Werkzeugmaschine vorgesehen...
Gruß, Sonic
Das Meßprinzip mit dem Kern in einer Differenzialspule wird in induktiven Aufnehmern verwendet. Wenn die mit einer Wienbrücke gemessen werden sollen, ist ein größerer Aufwand nötig: Sinusgenerator, Widerstandsbrücke (aus der Spule und Festwiderständen), Verstärker und Gleichrichter mit hoher Linerität.
Wenn nicht viele Verschiebungsspiele vorkommen, wäre ein potentiometrischer Aufnehmer besser, der dann einen geringen Meßaufwand erfordert.
Ein Permanentmagnet beeinflußt durch sein Magnetfeld die Induktivität nicht. Das wird eher seine Permeabilität tun. die hat ein ferritkern als auch ein Permanentmagnet.
Bei hohen Feldstärken ist die Messung mit analogem Hallgeber am einfachsten. Die Nichtlinearität kann man leicht mit einer Linearisierungstabelle ausgleichen.
Ein Permanentmagnet beeinflußt durch sein Magnetfeld die Induktivität nicht.
Probiere es aus, es ist sehr wirkungsvoll. Es ist auch eine einfache Steuermöglichkeit zur Frequenzabstimmung. Die Magnetisierung verringert die Permeabilität des Spulenkerns.
Manfred
(Nur als Anmerkung: Der Begriff Wienbrücke beschreibt eine freqzuenzabhängige RC Brücke. Es ist sicher eine allgemeine Meßbrücke gemeint.)
...
(Nur als Anmerkung: Der Begriff Wienbrücke beschreibt eine freqzuenzabhängige RC Brücke. Es ist sicher eine allgemeine Meßbrücke gemeint.)
Ganz sicher ;-)
Gruß, Sonic
Um es noch einmal kurz in den Zusammenhang zu stellen:
Die Hall-Sensor-Messung im Bild ist ja auch quantitiativ beschrieben und läßt sich sicher gut einsetzen.
Es gibt auch andere berührungslose Systeme mit vergleichbarer Auflösung wie besipielsweise auch eine Gabellichtschranke. (Es soll aber magnetisch sein?)
Die Differenzialspule zeichnet sich durch ihren linearen Bereich aus.
Die Frequenzänderung in dem Schwingkreis hat bei geringem Rauschen eine extreme Auflösung und kann beispielsweise auch für Wegmessungen im nm Bereich angewendet werden.
Manfred
@Sonic: Ich kann dir da nur nochmal diese Seite empfehlen: http://www.allegromicro.com/techpub2/an/an27702.pdf
Der geometrische Aufbau ist bei Messungen mit Hallsensoren meist das wichtigste. Durch einen geschickten Aufbau kann man sich bei der Signalauswertung einigen Aufwand sparen.
Ich glaube du beziehst dich in erster Linie auf den Head On (auf Seite 4) Aufbau. Die Kennlinie lässt sich im steilen Bereich als linear betrachten und es lässt sich eine ganz passable Genauigkeit damit erreichen. Nachteil dabei ist der geringe Messweg.
Für längere bzw. praktisch beliebig lange Messwege empfiehlt sich das Slide By Sensing (auf Seite 5 dargestellt). Die Kennlinie ist in einem relativ großem Bereich linear. Zusätzlich können mehrere Magneten/Sensoren kombiniert werden, wodurch der Messweg beliebig erweitert werden kann. Damit steigt auch der Fehler. Das Diagramm unten zeigt den Fehler bei so einem Aufbau mit 2 Magneten und 2 Sensoren. Das Ganze lässt sich aber noch weit besser ausreizen. Grob würde ich sagen wären +-0,1mm denkbar (dann aber mit LookUp Table).
Wolfgang
Stoneman
02.02.2005, 23:04
Das Probelm was ich habe, das ganze muss berühungslos sein, und noch in 3 Achsen, auf einem kleinen raum. Deshalb scheiden Lichschranken aus, weil das zuviel Justage erfordert. Also werde ich das mal mit Zählern und Spulen versuchen, wobei ich doch dafür noch einen Verstärker benötieg um das auf ein Definiertes Level zu bringen, oder?
Die Grobe Messung werde ich mit einem Hall Sensor machen.
sorry, statt Wienbrücke meinte ich Wheatstone.
Eine Frequenzmessung halte ich auch für sehr genau. Die sollte man aber immer mit einer Referenzmesung mit einem zweiten Schwingkreis zur Kompensation von Umgebungseinflüssen kombinieren.
Um welchen Messweg gehts denn überahupt? 1mm?...
Eine Skizze von deinem Aufbau wäre nicht schlecht.
Wolfgang
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