Цифровой тесламетр с датчиком Холла типа
ПХЭ для измерения индукции магнитного поля

Назначение

Цифровой тесламетр предназначен для оперативного измерения и контроля величины индукции постоянного или переменного низкочастотного магнитного поля с помощью датчика Холла типа ПХЭ606118В [2]. Он может использоваться при измерении характеристик магнитных материалов, при разработке и ремонте магнитных систем и устройств с постоянными магнитами, для построения различных измерительных установок и комплексов [3]. При использовании внешнего прибора (осциллографа или пикового вольтметра) может применяться для контроля величины амплитуды магнитной индукции в установках импульсного намагничивания и размагничивания [4].

Условия эксплуатации:

• рабочее значение атмосферного давления от 650 мм рт. ст. до 800 мм рт. ст.
• температура окружающей среды от +10 до +35 ⁰C
• относительная влажность воздуха до 80 % при температуре окружающей среды +20 ⁰C
• окружающая среда невзрывоопасная, наличие токопроводящей пыли и агрессивных веществ недопустимо

Технические данные:

• диапазон измеряемых значений величины индукции магнитного поля 0 ... +1999 мТл (3 1/2 цифры и индикатор полярности), для переменного магнитного поля измеряется средний модуль индукции (средневыпрямленное значение)
• разрешающая способность 1 мТл
• погрешность измерения не более 3 % + 1 ед. счета
• частота измерямого переменного магнитного поля 10 ... 300 Гц при вышеуказанной погрешности измерения, 0 ... 1000 Гц при погрешности измерения, выходящей за пределы вышеуказанной
• в приборе используется щуп либо С-типа для измерения аксиальной составляющей магнитной индукции в отверстиях, либо М-типа для измерения поперечной составляющей магнитной индукции в зазорах
• в приборе имеется выходной разъем с уровнем сигнала 1 В/Тл для совместной работы с другими измерительными приборами или оборудованием
• номинальное напряжение питающей сети 220 + 10 В
• число фаз питающей сети - 1
• номинальная частота питающей сети 45 ... 65 Гц
• потребляемая мощность не более 15 В ∙ А
• габаритные размеры прибора не более 205 х 200 х 110 мм³ (без учета элементов управления, разъемов и шнуров)
• масса прибора не более 2 кг
• прибор имеет естественное воздушное охлаждение, готов к работе сразу после включения, время непрерывной работы не ограничено

Устройство тесламетра

Электрическая принципиальная схема цифрового тесламетра с датчиком Холла типа ПХЭ приведена на рис. 1.

Рис. 1. Электрическая принципиальная схема цифрового тесламетра с датчиком Холла типа ПХЭ.

Принцип работы тесламетра основан на измерении ЭДС Холла, возникающей при наличии магнитного поля в зоне датчика при питании последнего постоянным током.

Прибор состоит из следующих основных узлов: источник тока и измерительный усилитель со стабилизаторами напряжения, детектор, цифровой вольтметр с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) и светодиодным индикатором, щуп с датчиком Холла. Питание прибора осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц через защитный предохранитель FU1 и сетевой выключатель S1. Трансформатор T1 понижает сетевое напряжение до необходимого уровня. Со вторичной обмотки сетевого трансформатора T1 переменное напряжение подается на плату источника тока и измерительного усилителя, где с помощью выпрямителя, фильтров и стабилизаторов вырабатываются необходимые для питания электронных узлов прибора постоянные напряжения.

Для питания датчика Холла используется стабилизатор тока величиной 100 мА. Щуп с датчиком Холла подключается через разъем XS1 "ДАТЧИК ХОЛЛА". Измерительный усилитель усиливает полезный сигнал датчика Холла до уровня 1 вольт/тесла. С выхода измерительного усилителя, в зависимости от разновидности измеряемого магнитного поля (постоянное или переменное) сигнал через переключатель S2 подается на вход вольтметра напрямую или через детектор. Кроме того, этот сигнал выводится на внешний разъем XS2 "ВЫХОД 1 В/ТЛ", чтобы обеспечить возможность совместной работы тесламетра с другими измерительными приборами или оборудованием.

Детектор собран по схеме двухполупериодного выпрямителя с фильтром нижних частот. Вольтметр состоит из аналого-цифрового преобразователя (АЦП) со светодиодным семисегментным индикатором [1].

Тесламетр выполнен в виде переносного прибора. Датчик Холла монтируется в щупе С- или М-типа с разборной или неразборной рукояткой, к которой крепится кабель для подключения датчика к прибору. На рукоятке щупа имеется маркировка в виде знака "+" или стрелы, позволяющая определять направление магнитного поля.

На рис. 2 и 3 показан вид тесламетра спереди и сзади, соответственно.

Рис. 2. Цифровой тесламетр с датчиком Холла типа ПХЭ (вид спереди).

Рис. 3. Цифровой тесламетр с датчиком Холла типа ПХЭ (вид сзади).

Желающие приобрести или самостоятельно изготовить цифровой тесламетр с датчиком Холла типа ПХЭ могут обратиться за дополнительной информацией к автору (см. раздел Контактная информация).

Ссылки:

1. Встраиваемый цифровой вольтметр с диапазоном измерения -199.9 ... +199.9 мВ
2. Датчик Холла ПХЭ606118В для измерения величины магнитной индукции
3. Приборы для измерения магнитных полей
4. Установки импульсного намагничивания и размагничивания постоянных магнитов

Словарь терминов:

• Аналого-цифровой преобразователь - устройство для преобразования аналогового электрического сигнала в цифровой.
• Датчик Холла (преобразователь Холла) - устройство для получения зависящего от магнитной индукции электрического сигнала, принцип работы которого основан на эффекте Холла.
• Источник тока - устройство для получения тока постоянной величины в нагрузке переменного сопротивления.
• Магнитная индукция - вектор, численно равный пределу отношения силы, действующей со стороны магнитного поля на элемент проводника с электрическим током, к произведению тока и длины элемента проводника, если длина этого элемента стремится к нулю, а элемент так расположен в поле, что этот предел имеет наибольшее значение, и направленный перпендикулярно к направлению элемента проводника и к направлению силы, действующей на этот элемент со стороны магнитного поля, причем из его конца вращение по кратчайшему расстоянию от направления силы к направлению тока в элементе проводника должно быть видно происходящим против часовой стрелки.
• Магнитное поле - разновидность электромагнитного поля, создаваемая движущимися электрическими зарядами или токами и оказывающая силовое воздействие на движущиеся электрические заряды или токи.
• Тесламетр (гауссметр) - прибор для измерения магнитной индукции.
• Эффект Холла - возникновение поперечного электрического поля и разности потенциалов в проводнике или полупроводнике, по которому проходит электрический ток, при помещении его в магнитное поле, перпендикулярное направлению тока.

22.06.2007
17.07.2007

Альтернативные источники энергии
Компьютеры и Интернет
Магнитные поля
Механотронные системы
Перспективные разработки
Электроника и технология

Главная страница