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一件必须做的事情:“让我们做实验的人,都有一个高斯计。”

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出0入0汤圆

发表于 2009-6-9 11:16:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
20天前, ywl0409 老黄牛发了一个贴:“简易高斯计”,很可惜。总共只有5个回帖,就沉了。
当时,我是很寄予希望的。可以这么说:“没有高斯计,就做不好‘磁悬浮’”。
原因是:
1. 没有高斯计,就不了解磁场的结构,就是在瞎摸中实验。
2. 没有高斯计,对磁场力的“倒平方关系”不会有感性认识。
3. 没有高斯计,我们的‘磁悬浮’DIY,不可能进入定量阶段,只能定性地讨论。

那么,我们能不能做好一个“简易高斯计”? 能不能自己来校验“简易高斯计”?...
希望大家来讨论。

我们派送的HW101A每人共有4个,其目的也考虑到用它来做“简易高斯计”。
之所以选HW101A,其原因请参阅“老头的专用电纸【42楼】”。

‘磁悬浮’项目中,不管什么方案都要有传感器,以采样位置信号。用霍尔也一样。
不过,“霍尔传感器”输出的就是“磁通密度B”,要通过转换才能成为“位置”。这一点,是必须明白的。

我相信,通过讨论,我们对“磁”的认识将提高一步,这对于做各种‘磁悬浮’项目都是有帮助的。
因为“工欲善其事,必先利其器”。

阿莫论坛20周年了!感谢大家的支持与爱护!!

一只鸟敢站在脆弱的枝条上歇脚,它依仗的不是枝条不会断,而是自己有翅膀,会飞。

出0入0汤圆

发表于 2009-6-9 15:12:14 | 显示全部楼层
用stc的单片机,+ ugn3505直接读取数据 + 8字LED数码管就能搞定。

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2009-6-9 15:35:52 | 显示全部楼层
要把多少“高斯”显示出来;
最大可信范围确定(即最大量程),(目前我们做不到几千高斯)。
你做一个,我也做一个,要差不多;或自己做2个,要差不多,也不太容易。
至少,不能自己骗自己。
这样,就不容易了吧?

这就要求,先把PDF文件消化清楚。

出0入618汤圆

发表于 2009-6-9 16:05:06 | 显示全部楼层
主要还是缺少个基准源去校正。
如果现在即将派发给大家的永磁体,能用成品高斯计测量一下,得出一个基准和误差分布,到大家手上再用这些永磁体作为基准来校正自己的简易高斯计,那好歹也算校正过并有个预知的误差范围。

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2009-6-9 16:27:29 | 显示全部楼层
第一个高斯计怎么办?
先把PDF文件中的信息,充分地挖出来。比如如何取工作点?温度系数?要不要补偿?
这些,应是你擅长的。

找一点成品高斯计的资料,看看。

出0入0汤圆

发表于 2009-6-9 17:04:57 | 显示全部楼层
只读取数值就行了,不用换算。不用搞那么复杂吧?

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2009-6-9 17:45:58 | 显示全部楼层
那我们就求同存异吧。

我心里明白得很:如果要投票的话,你的票数肯定比我多。但这不会影响我。

因为我们搞了一些东西,有人问:大概多少高斯?答曰:不知道。这对我来说,是耻辱。

出0入618汤圆

发表于 2009-6-9 17:54:10 | 显示全部楼层
【4楼】 elder60 60岁老头
第一个高斯计怎么办?
--------------------------------
呵呵,这个问题就像第一把尺子怎么办?第一个钟怎么办?这个要从B的定义来入手,不过让大家不用霍尔来测B,再校正自己的霍尔,难度似乎更大。这个问题不讨论了,说点正事吧。


看datasheet,关于工作方式有以下几点看法:
1.恒流供电的输出线性好,但温度特性差,即使在20-50℃区间灵敏度、中点都有很大变化,不做温度补偿看来是不能用的。(见[中点电压-温度]曲线[输出电压-磁通密度]曲线
2.恒压供电的输出线性在B<=30mT时较好,B>30mT时斜率稍有下降。20-50℃区间灵敏度、中点变化极小,可不用温度补偿。(图同上)
3.输入电阻随温度变化较大,工作点取值按datasheet为准较安全,恒流方式Ic=5mA,恒压方式Vc=1V。(见[输入电阻-温度]曲线)
4.恒流供电Ic=5mA时0-40℃的平均温度系数是-1.8%/℃,温度补偿可以使用正温度系数的元件,但由于温度特性是非线性的,补偿后也不一定很好。(见电气特性图中的Temp. Coefficient of VH)

应楼下要求,上图(其实都是datasheet里面的东西,大家看datasheet不也一样?):

[中点电压-温度]曲线 (原文件名:VOS-T.GIF)


[输出电压-温度]曲线 (原文件名:VH-T.GIF)


[输出电压-磁通密度]曲线 (原文件名:VH-B.GIF)


[输入电阻-温度]曲线 (原文件名:Rin-T.GIF)


引脚图,1 3输入,2 4输出 (原文件名:Dimensional Drawing.GIF)


灵敏度等级,咱们的是D,196-236mV/50mT (原文件名:Classification of Output Hall Voltage.GIF)


电气特性图 (原文件名:Electrical Characteristics.GIF)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2009-6-9 18:51:25 | 显示全部楼层
介绍GM55数字高斯计
http://www.shmagnet.net/shmagnet_Product_5317088.html

量程范围: 0~200mT~2000mT,太好了。
用HW101A-D的上限过1000高斯,就谢天谢地了。

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2009-6-9 20:38:25 | 显示全部楼层
请参考:
点击此处下载 ourdev_452227.rar(文件大小:1.01M) (原文件名:半导体磁敏传感器.rar)

建议 gzhuli 咕唧霖 暂不考虑校正之事,多从电路角度来研究。

另外,请大家帮我,找一下灵敏度低的霍尔传感器,工作范围可达到1T-2T(10000-20000Gs)。不胜感激。

出0入0汤圆

发表于 2009-6-9 22:48:36 | 显示全部楼层
elder60老师, 各位朋友:
俺搜的一点儿信息,希望有点儿启发.
1.磁场测量仪的研制方面的: http://www.ilib.cn/A-QCode~dzjsyy200411014.html
2.淘宝上搜 "高斯计" ,有大量产品价格.......


用普通线性霍尔IC, 获得"灵敏度低的霍尔传感器"的歪歪想法:
1.加一定的"磁屏蔽",  削弱到达霍尔IC最灵敏角度的磁场???????
2.电路加合适的"偏置"?????
3.多个霍尔IC配合,获得"磁零位面"附近已知小角度的磁分量(变相削弱到达霍尔IC最灵敏角度的磁场),换算出真实的 H or B ???
4.试一试普通塑料微小封装的双色发光二极管、红外收/发管、三极管、结型场效应管 .....保不齐,哪个就有“磁弱敏感”呢???
5.听说有一种器件叫“Z元件”,磁敏灵敏度可能合适........
俺瞎想瞎说的,别当真哈~~

出0入618汤圆

发表于 2009-6-10 02:10:16 | 显示全部楼层
校正我已经没考虑了,本来有个想法:绕个线圈,接恒流电源,根据公式算出线圈内部磁场强度,用于校正。
一切等高斯计做出来了再算吧。

初步画了个前端放大电路:
1.HW101A采用恒压供电,使用TLV431基准,Vc=1.24V,稍高于手册建议的1V。
2.用了AD620仪表放大器,增益3到7倍可调,可覆盖C-G等级的灵敏度,对应B=50mT满幅输出电压范围1.3V-3.7V(2.5V±1.2V)。
3.参考电压2.5V,调节范围2.22-2.85V,用于调节零点。
4.不用AD620,可用3个运放搭个等效电路,但最好用1%精度电阻。
5.如果用ADC采集,参考电压可由ADC参考电压1/2分压。

(原文件名:简易高斯计.gif)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2009-6-10 05:35:45 | 显示全部楼层
“简易高斯计”本身就可以是“磁悬浮机”的一部分。而且它“能看见”。
思考“简易高斯计”,本身就是思考“磁悬浮机”,就是“全面了解霍尔,用好霍尔。”

要特别关心“扩大测量范围”,因为在“磁悬浮机”中,要碰到几千高斯的情况。

出0入0汤圆

发表于 2009-6-10 09:13:36 | 显示全部楼层
GM55的价格也真厉害呀:3200块.

http://www.594117.com/products/products_detail.asp?pr_id=1695

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2009-6-10 10:12:15 | 显示全部楼层
上午准备打电话问GM2的,看来也不用问了,网上1800。该死!

如果买一个,你说该不该拆?

出0入0汤圆

发表于 2009-6-10 11:26:27 | 显示全部楼层
有关这个高斯计,我感觉:
第一,最好能够使用GaAS的霍尔器件;但未必买的到.不过应该可以尝试一下.
第二,可以使用12或者16位的AD直接读取电压,其AD转换误差要稍微低些.如果内部自带线性率比较好的放大器,就更好了.然后再通过单片机处理,校正等.我感觉用AD7705比较合适.

当然,这样的话,成本会比较高,但是制作起来会方便一些.

出0入0汤圆

发表于 2009-6-10 11:34:17 | 显示全部楼层
看来GaAS的霍尔器件还是比较多的,

SJ126

http://www.hk-erich.com/article_show.asp?articleid=91&classid=6

HG106

http://www.dzsc.com/product/infomation/145528/200810721421124.html
点击此处下载 ourdev_452355.pdf(文件大小:83K) (原文件名:HG-106C.pdf)


等等吧.

点击此处下载 ourdev_452337.pdf(文件大小:98K) (原文件名:hg-302c_e.pdf)
点击此处下载 ourdev_452338.pdf(文件大小:85K) (原文件名:hz-116c_e.pdf)
点击此处下载 ourdev_452339.pdf(文件大小:94K) (原文件名:hz-312c_e.pdf)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2009-6-14 11:09:59 | 显示全部楼层
已购砷化镓GaAs霍尔元件THS119 40片 2.00元/片,有感兴趣的吗?

点击此处下载 ourdev_453102.pdf(文件大小:123K) (原文件名:砷化镓GaAs霍尔元件THS119 0.1T.pdf)

出0入618汤圆

发表于 2009-6-14 17:24:57 | 显示全部楼层
这个好,应该可以测量超过0.2T的磁场强度。GaAs用恒流供电比较好。

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2009-6-15 06:33:02 | 显示全部楼层
但离散性大,拿到东西后,我还要分拣。

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2009-6-17 21:10:50 | 显示全部楼层
分拣结束,离散性并不大:
共44个器件,其中39个相对读数在171mv-178mv之间(+-3.5%),余5个<+-7%。
整整一天。为此还做了一个测试电路和插座。

测试电路很简单:2节悝电池经3.3V稳压作为电源。实测3.25V。
串200欧姆接器件(为简单,非电流或电压供电),实测,器件输入电压=2.53V。
霍尔器件直接放在一磁铁表面读数。可以发现,在中心的一个比较大的面积上,读数变化小于等于1个字。
反转磁铁,再测,2次读数取大者。

测量的额外发现:
1. 直径小的磁铁,一般B教大。直径15的3块磁铁吸在一起,读数变大近1倍,可达到330mv以上。
2. 直径20以上的磁铁,其中心的B有最小值,边缘反而大一些。这种现象在直径大的磁铁上特别明显。


(原文件名:霍尔分拣.jpg)

出0入0汤圆

发表于 2009-6-18 09:44:46 | 显示全部楼层
2. 直径20以上的磁铁,其中心的B有最小值,边缘反而大一些。这种现象在直径大的磁铁上特别明显。

-----------------------------------
这种现象是否正好解释了小磁铁无法放到大磁铁中间的问题?就是边缘B大于中心,所以如果钻个洞,就刚好中和了呢?

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2009-6-18 09:51:13 | 显示全部楼层
我现在不敢说是什么原因引起的。不过“中和”2字还是不妥的。

我的高斯计做好后,好好测一下。你的高斯计想不想做?

出0入0汤圆

发表于 2009-6-18 10:06:39 | 显示全部楼层
貌似 亥姆霍兹线圈产生的磁场可以用来校准

出0入0汤圆

发表于 2009-6-18 10:24:50 | 显示全部楼层
【23楼】 elder60 60岁老头
你的高斯计想不想做?

-------------------------
当然想做!筹备、学习中...

出0入0汤圆

发表于 2009-6-18 10:25:00 | 显示全部楼层
点击此处下载 ourdev_454220.pdf(文件大小:1.52M) (原文件名:磁场.pdf)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2009-6-18 11:07:58 | 显示全部楼层
谢谢楼上提供的资料。
由于高斯计是每个人自己做的,都需要校准。
我们正在构思设计一个便宜,轻便的校准线圈,以便每个做高斯计的同好都有一个。
谢谢你的关心和帮助。

出0入0汤圆

发表于 2009-6-20 21:40:03 | 显示全部楼层
a1321   a1323  +  c8051f064
点击此处下载 ourdev_454827.rar(文件大小:383K) (原文件名:A1321.rar)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2009-6-20 22:30:11 | 显示全部楼层
谢谢关心。

出0入618汤圆

发表于 2009-6-21 02:33:55 | 显示全部楼层
谢谢28楼提供的datasheet。
根据A1323的datasheet,5V供电,2.5V中点,最高输出4.7V,灵敏度2.5mV/G,算得最大测量值880G,看来并不够用。
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