计划中的高斯计

ywl0409 · 发表于 2009-6-16 14:36:08

计划中的高斯计,先上个原理图.
HALL用电流驱动,买不到其他的型号,只能使用GaAS的119.
电源使用12V.显示使用16X1的LCD.AD使用AD7705.图中的4051可以换成DA,控制测量档位.

点击此处下载 ourdev_453691.pdf(文件大小:13K) (原文件名:高斯计.pdf)

(原文件名:高斯计.JPG)

欢迎拍砖

gzhuli · 发表于 2009-6-16 16:06:09

不错，AD7705好东西。
校准和调零由MCU运算处理吗？

elder60 · 发表于 2009-6-16 16:16:15

AD7705大约多少米？

【1楼】 gzhuli 咕唧霖
你的STM32有没有自己做的PCB？

ywl0409 · 发表于 2009-6-16 16:26:36

校准和调零只能先由MCU运算处理了.不过,我打算以后在PC口上面接几个电位器来调整.

AD7705大约25左右吧.

gzhuli · 发表于 2009-6-16 16:40:28

我画那个模拟的用AD620，也不便宜，本来打算后面接STM32的12-bit ADC的，普通运放担心CMRR不够，所以用了仪表运放。AD7705自带差分放大了，省事，还是你这个电路方便，呵呵。看GaAs的VH-B曲线稍作补偿可以测到0.3T以上，应该能用了。

【2楼】 elder60 60岁老头

我的是ST送的三合一套件，STM8S207SBT6，STM32F103C8T6最小系统板。后续实验也打算基于这两个板。AVR手上还有一片M16L两片M48，都是贴片要做板才能用，所以用STM比较快，实验完会移植到AVR上，毕竟AVR比STM普及得多。

elder60 · 发表于 2009-6-16 17:06:48

ywl0409 老黄牛
给个AD7705的PDF，研究研究。

另外，有必要驱动电流分档吗？

ywl0409 · 发表于 2009-6-16 17:09:08

OK
点击此处下载 ourdev_453748.pdf(文件大小:272K) (原文件名:AD7705.pdf)

ywl0409 · 发表于 2009-6-16 17:47:21

我是这样分析的:
先看图:

(原文件名:THS119.JPG)

在VH-IC里面:当B值固定的时侯,VH随IC正比增大,如果IC比较小的话,VH就小.
在VH-B里面:当IC固定的时候,VH随B值正比增大.
这样,当IC较小的时候,霍尔可以测量的范围就大.相当于IC较小的话,VH-B的灵敏度就低.

gzhuli · 发表于 2009-6-16 17:50:20

AD7705其实很超值，一个数控PGA单卖都不止这个价了。

电流分档应该不能增加测量范围，因为主要影响测量上限的是霍尔材料的磁饱和，不是输出摆幅问题。

ywl0409 · 发表于 2009-6-16 17:55:23

【8楼】 gzhuli 咕唧霖
电流分档应该不能增加测量范围，因为主要影响测量上限的是霍尔材料的磁饱和，不是输出摆幅问题。

可是,我没有看到THS119的手册或者其他GaAS的霍尔里面有该元件的霍尔材料的磁饱和的参数.

elder60 · 发表于 2009-6-16 18:03:04

凡是桥，都会有“饱和”（但不是“磁饱和”）。
只是电流驱动比电压驱动时，非线性要好一点而已。

gzhuli · 发表于 2009-6-16 18:24:55

【10楼】 elder60 60岁老头
你之前发过一个PPT，里面说的，霍尔材料会饱和。

ywl0409 · 发表于 2009-6-16 18:30:28

是这么说的吗?

(原文件名:饱和.JPG)

gzhuli · 发表于 2009-6-16 18:41:10

是的，我的理解是：由于一定温度下，霍尔材料的电阻是固定的，无论恒流还是恒压供电，其输入端电压都是有个上限的。虽然当输入电压/电流减小，灵敏度下降，但输出电压也相应下降。因此，在某个点，始终会存在磁场强度增加，但输出电压无法再上升的情况，即出现饱和。

或许我应该这样说：改变供电电压/电流，能在小范围内改变灵敏度和测量范围，但无法大幅增加测量上限。

同意老头的说法，不是“磁饱和”，其实还是“电流饱和”。

elder60 · 发表于 2009-6-16 18:53:27

凡是桥，都会有“饱和”（但不是“磁饱和”）。
改成：
凡是桥，都会有“饱和”（但不一定是“磁饱和”）。

二者都会引起“看似相似的非线性”，这对我们其影响是一样的。克服其影响的校准措施也是一样的。

ywl0409 · 发表于 2009-6-16 19:42:46

那么如何能够根据手册知道这类饱和的范围呢?

elder60 · 发表于 2009-6-16 19:48:07

我估计没法知道，只有自己测。放在线圈里，把电流加2，3，4倍，看看线性不？

“线性”的校准估计容易。绝对值就难了。

ywl0409 · 发表于 2009-6-16 20:35:05

如果我们的系统,最大的B在0.5T以内的话,直接按照手册的数据设定参数就可以了.最多2%的非线性率.
如果超出的话,那就得试了才知道.

gzhuli · 发表于 2009-6-16 20:42:19

是的，0.5T应该不成问题，高端稍微补偿一下就行，离商品高斯计的2T还有段距离，不过还能用了。
另外，AD7705是双AD，以后可以考虑再搞个InSb的作为低端精度补偿用，呵呵。

ywl0409 · 发表于 2009-6-22 20:48:56

请问LS,如果手中没有标准设备,高端应该如何补偿呢?

另外,原来起恒流作用的那个运放,打算用TLV431来实现.霍尔元件的电流取小些,并且不采取电流分档的处理方式,就可以只使用5V供电了.

gzhuli · 发表于 2009-6-22 20:53:06

这个就是我一直在考虑的校准问题。不校准别说高端补偿，低端都没法保证测出来的数字是正确的。

elder60 · 发表于 2009-6-22 21:33:21

校准的一种方法：标准磁体磁场
http://www.myltem.com/Product-43.html

不是要去买，是一种思路。另外，可以查一查，有没有国标。
这是用在高端的一种方法。低端还是“亥姆霍兹线圈”，“亥姆霍兹线圈”产生不了大的磁通密度。

(原文件名:标准磁体.jpg)

cao456 · 发表于 2009-6-25 13:24:00

a1302 + c8051f350 点击此处下载 ourdev_455966.pdf(文件大小:235K) (原文件名:a1301.pdf)

ywl0409 · 发表于 2009-7-11 19:01:10

忙了老大一阵子,今天终于有了那么点空.把计划中的高斯计做完了第一步,基本能够显示了.
但是,校准仍然没有办法.

现在只能是,按照手册里给出的图表,把输出电压换算成磁感应强度.

高斯计 (原文件名:IMG_1055.jpg)

磁铁下面就是霍尔. (原文件名:IMG_1056.jpg)

elder60 · 发表于 2009-7-11 21:38:31

老天，终于出山了。
祝贺初见成效。
接下来，能否测个线圈内的高斯值，和理论值比较一下。

feng_matrix · 发表于 2009-7-14 11:52:35

试试ADIS16405，上面有三轴正交磁场强度计，最近我刚用它测地磁场做了三轴磁场罗盘，效果不错
你们这里可以改成LED直接显示三轴磁场强，内置ADC，14位SPI数字输出，最小精度0.5毫高斯，量程正负3.5高斯
http://6.cn/watch/11368073.html

我试过用小磁铁（立方厘米）干扰之，约30CM内都可敏感检测磁铁周围场强
缺点是价钱稍微贵了些

gzhuli · 发表于 2009-7-14 13:25:15

【25楼】 feng_matrix 悟

太灵敏了，我们要的高斯计，量程需要10000高斯左右，因为钕铁硼是这个数量级的。

feng_matrix · 发表于 2009-7-14 14:08:45

【26楼】 gzhuli 咕唧霖

10000高斯? 磁体内部还是外部？

我用一块小喇叭后的磁铁试验过，场强随距离衰减的很厉害，在磁体周围几个CM的距离上，场强应该没有那么大吧
而且我看到你们前段时间做的上拉式磁悬浮，好像稳定距离也是数厘米尺度的，你确定量程需要10000高斯那么大？

gzhuli · 发表于 2009-7-14 14:26:20

【27楼】 feng_matrix 悟

如果要进行理论计算，就要测得永磁体表面磁场强度和线圈内部磁场强度，一般在1000-10000高斯之间。
23楼测量的圆柱形钕铁硼表面，根据手册换算的结果已经是4582.5高斯，所以5000高斯量程是少不了的。
成品高斯计最高量程可以到20000高斯。

feng_matrix · 发表于 2009-7-14 15:07:25

哦，那就不能用了，传感器精度与量程总是鱼与熊掌，二者兼得的系统就是天价了

ywl0409 · 发表于 2009-7-16 21:10:51

我们不需要精度,只要个范围,能有个10%以内的就可以了.

feng_matrix · 发表于 2009-7-25 12:20:31

我似乎可以用ADIS16405帮你们校准DIY高斯计
ADIS16405是出厂校准过的，14位精度，绝对磁场强度测量到“毫高斯”没有问题
你们的高斯计看LCD显示，最小精度应该是0.1高斯

把你们DIY的探头与ADIS16405固定在一起，保持探头测量轴与ADIS16405某轴重合
然后远距离调整磁铁位置，当ADIS16405输出1.0000高斯时固定
然后调整你们的高斯计到1.0位置

为减少地磁干扰，磁铁磁力线方向可与地磁平行

feng_matrix · 发表于 2009-7-25 12:28:33

另有个疑问：

磁场是有方向的，同样磁场同样位置，测量轴与磁力线夹角不同，读出值也应该不同的
看你们的高斯计好像只有一个磁传感？这样测量时探头的相对角度也要相对固定吗？

ywl0409 · 发表于 2009-7-25 16:44:09

我想知道LS的ADIS16405是多少价格(每千片的价格)?

另外,是否可以在LS这里买到这个片子?

feng_matrix · 发表于 2009-8-12 10:53:29

TO : 老黄牛

我只是用过而以，没有多余的卖给你哦，这东东是ADI的，买美国原装的要订货，运输时间较长
或者找国内ADI代理买，有现货的，但价钱要高些：

ADI官网价：

(原文件名:未命名.JPG)

国内淘宝价：

(原文件名:未命名2.JPG)

不过根据我购买多颗ADI IMU模块的经验，这东东太贵
多数国内小代理商自己根本没货的，你确定要了他才从国外再去搞的

shichen717 · 发表于 2009-8-23 11:26:47

楼主的Hall片驱动电流多大

ywl0409 · 发表于 2009-8-23 12:05:40

实际使用是2.5mA.

505774987 · 发表于 2011-12-8 14:57:07

不错

tymanium · 发表于 2011-12-11 13:07:37

什么原理呢？

fly_lj · 发表于 2012-2-4 15:40:15

不错

计划中的高斯计

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