 |
1.2.3. Типы датчиков Холла. 1.2.4. Основные характеристики линейных датчиков Холла
|
|
|
|
1. 2. 3. Типы датчиков Холла
ДХ является преобразователем величины индукции магнитного поля в электрическое напряжение.
В зависимости от вида передаточной функции (ПФ) датчики разделяются на линейные и цифровые (см. рис. 1. 3). 
| Рис. 1. 3. Передаточные характеристики датчиков Холла: а -линейного, б - логического |
Линейные датчики магнитного поля на эффекте Холла состоят из полупроводникового элемента Холла, стабилизатора питания, дифференциального усилителя и выходного каскада. При отсутствии магнитного поля выходное напряжение датчика должно быть равно нулю, поэтому требуется дифференциальный усилитель, устраняющей дрейф 0 при отсутствии сигнала с чувствительного элемента. Выходное напряжение этих датчиков находится в линейной зависимости от величины вектора магнитной индукции. За пределами рабочей области датчик входит в насыщение. При отсутствии внешнего магнитного поля напряжение на выходе равно половине напряжения питания.
В отличие от линейных датчиков магнитного поля, выход логических приборов, в зависимости от величины приложенного магнитного поля, принимает всего два состояния: высокий или низкий уровень. Отсюда происходит их альтернативное наименование—магнитоуправляемые коммутаторы. Обычно они применяются для определения наличия какого-либо ферромагнитного объекта в поле «зрения» датчика.
1. 2. 4. Основные характеристики линейных датчиков Холла
Полная шкала выхода соответствует диапазону выходных напряжений, в котором нелинейность не выходит из заданных пределов. Определяется как часть напряжения питания;
Диапазон измеряемой индукции устанавливается изготовителем в гауссах или миллитеслах;
|
|
|
Чувствительность определяется как крутизна характеристики преобразования в мВ/Гс или мВ/мТл;
Погрешность линейности характеристики преобразования - отклонение статической характеристики преобразования датчика от идеальной прямой линии в заданном диапазоне давлений. Один из способов определения погрешности линейности состоит в использовании метода наименьших квадратов, который математически обеспечивает получение прямой линии наилучшего приближения к точкам данных. Указывается в процентах от полной шкалы;
Напряжение нуля магнитного поля— значение выходного напряжения, соответствующее отсутствию магнитного поля;
Температурный дрейф нуля— изменение напряжения нуля, вызванное изменением температуры. Указывается в %/°С от напряжения нуля, соответствующего 25°С;
Температурный дрейф чувствительности— изменение чувствительности, вызванное изменением температуры. Указывается в %/°С от напряжения полной шкалы, соответствующего 25°С;
Время откликаопределяется как время изменения выходного сигнала от 10% до 90% установившегося значения его приращения при скачкообразном изменении магнитного поля;
Полоса пропускания fS определяется по уровню снижения чувствительности на 3 дБ в режиме малого сигнала.
Основные характеристики логических датчиков Холла
Индукция включения — значение индукции, при которой происходит переход выходного напряжения датчика от низкого к высокому уровню;
Индукция выключения—значение индукции, при которой происходит переход выходного напряжения датчика от высокого к низкому уровню;
Гистерезис—разность между индукциями включения и выключения;
Время переключения—определяется как время изменения выходного сигнала от 10% до 90% его установившегося значения при скачкообразном изменении индукции. Определяется отдельно для нарастания и спада магнитного поля.
|
|
|
Для двухвыводных датчиков задается ток потребления при низкой индукции (Н) и при высокой (В).
Промышленность выпускает широкую номенклатуру датчиков для измерения индуктивности МП от долей мкТл до единиц Тл. Напряжение питания датчиков Холла постоянное, от 4. 5 до 10. 5 В. Ток питания высокоомных ДХ достигает десятков, а низкоомных—сотен мА. Чувствительность датчиков Холла с высокоомным полупроводником достигает сотен мВ/Тл, а с низкоомным — единиц В/Тл.
Диаграмма направленности датчика Холла близка к идеальной, что позволяет использовать его для определения направления вектора напряжённости МП.
1. 3. Оборудование и приборы для выполнения ЛР
В лабораторной работе используют измерительное устройство, содержащее:
Измерительный щуп с датчиком Холла или измерительный щуп с двумя датчиками Холла продольным и поперечным;
Блок питания;
Мультиметр для измерения выходного сигнала датчика;
Коммутационную коробку, служащую для электрического соединения перечисленных выше компонентов.
Измерительное устройство схематично изображено на рис. 1. 4. 
| Рис. 1. 4. Измерительное устройство: 1 – коммутационный блок; 2 – место установки разъема блока питания; 3 – клеммы выходного напряжения: 4 – переключатель датчиков; 5 – датчики Холла; 6, 7 – зонды с датчиками; 8 – разъем; 9 – кабель. |
1. 4. Порядок выполнения ЛР
Лабораторная работа выполняется в следующей последовательности:
1. Ознакомиться с устройством и руководствами по эксплуатации блоков измерительного устройства (датчик Холла, блок питания, мультиметр).
2. Получить от преподавателя лабораторную установку с источником постоянного магнитного поля — постоянным магнитом.
3. Расположить источник МП на стенде в указанном месте, сохранив ориентацию север/юг как указано на стенде.
4. Подготовить измерительное устройство к измерениям:
• Присоединить измерительный щуп, мультиметр и источник питания к коммутационному блоку.
• Включить мультиметр и установить режим и диапазон измерений электрического напряжения постоянного тока согласно руководству по эксплуатации;
• Включить источник питания, установить напряжение питания 8В.
5. Помещая щуп с ДХ в намеченные точки измерить выходной сигнал. При измерении щуп поворачивать вокруг оси до регистрации максимального сигнала. Измерения проводить в каждой точке не менее 5 раз. Результаты оформить в виде таблицы (табл. 1. 1)
Таблица 1. 1
|
|
|
