Berezka7km.ru

Березка 7км
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Антимагнитная пломба ИМП-2 (МИГ®) Индикатор магнитного поля, является инновационной разработкой

Антимагнитная пломба ИМП-2 (МИГ®) Индикатор магнитного поля, является инновационной разработкой.

Антимагнитная пломба ИМП-2 (МИГ®) Индикатор магнитного поля, является инновационной разработкой.

Инновационная разработка ИМП 2 МИГ®. Новинка отличается высокой чувствительностью к магнитному полю и демократичной стоимостью. Оптимальное решение для контроля за работой метрологических приборов учета (счетчики электроэнергии, воды и газа), которые могут подвергаться помехам при воздействии магнитным полем (ферритным, альнико, неодимовым и др.) с любых направлений.

Преимущество перед аналогами:

Анализ существующих аналогов антимагнитных пломб с ИМП Миг®


Восстановление антимагнитных пломб с капулой путем обратной полярностью

Установка ИМП-2 МИГ® на водосчетчик


Установка ИМП-2 МИГ® на электросчетчик


ИМП МИГ®– инновационный продукт с уникальными параметрами, не имеющий аналогов в России и мире, главными из которых являются:

  • повышенная чувствительность к внешнему магнитному полю;
  • чувствительность индикатора фактически не зависит от направления воздействия магнитного поля;
  • уникальное свойство по запоминанию своего положения после сгибания, что позволяет устанавливать ИМП МИГ на углы электросчетчиков, на скругленные боковые поверхности водомеров и т.п. Так, установка одного ИМП МИГ на угол электросчетчика в виду высокой чувствительности ИМП МИГ позволяет в определенных случаях использовать один индикатор вместо двух (в зависимости от типа и размера счетчика), что приводит к экономии индикаторов;
  • абсолютная защита от попыток несанкционированного восстановления исходного контрольного изображения ИМП МИГ;
  • высокая устойчивость к несанкционированной замене ИМП МИГ, а также его снятию с объекта и повторному использованию без видимых следов;
  • универсальность применения;
  • собственное сертифицированное по ИСО 9001-2008 производство с контролем на всех этапах обеспечивает высокое качество и гарантирует строгое выполнение обязательств по срокам поставок продукции;
  • экономичность решения (выгодные цены).

Пломбы-наклейки СКР не позволяют снять или переклеить индикатор магнитного поля без оставления следов. Подробнее о пломбах-наклейках СКР®.

Измеритель магнитного поля: схема для проверки силы магнита

Это небольшое устройство представляет собой измеритель Гаусса (единица измерения магнитной индукции) или силы магнита. По сути, он чувствует магнитные поля. Используя датчик Холла, измеритель может измерять полярность магнита. Для этого нужно всего несколько деталей, поэтому схема столь проста, что можно собрать и без печатной платы.

Измеритель Гаусса удобен когда хотите узнать, какой полюс магнита является северным или южным и когда требуется проверить магниты на силу, особенно если они могли быть повреждены нагревом.

Основой счетчика является датчик Холла UGN3503U или аналогичный. UGN3503U — это линейный датчик, его выходной уровень изменяется с изменением магнитной индукции.

Схема измерителя силы магнита

Схема использует батарейку 9 В для питания и кнопочный переключатель, чтобы включить его (без фиксации, чтоб не забыть выключить прибор). Стабилизатор LM7805 обеспечивает 5 В для датчика. Элементы C1, C2 и R1 помогают стабилизировать регулятор. Значения C1 и C2 не являются критическими, используйте например 22 мкФ для C1 и 0,47 мкФ для C2. Напряжение С1 и С2 должно быть 15 В или выше.

Схема измерителя магнита на датчике Холла

Эти стабильные 5 вольт поступают на контакты 1 и 2 датчика Холла, а его выход (контакт 3), является контрольным для обнаруженного уровня силы магнита. При отсутствии магнита датчик Холла будет подавать 2,5 В (половина питания) на выход. Если поместим магнитный полюс N на заднюю часть датчика Холла (задняя сторона является стороной без надписи), напряжение поднимется выше 2,5 В. Если повернуть магнит так, чтобы S-полюс находился сзади датчика Холла, выходное напряжение упадет ниже 2,5 В.

То, насколько повышается или падает напряжение, зависит от измеренной магнитной индукции. В спецификации UGN3503 указано 1,3 мВ на Гаусс, так что, например, если получим показание 3 вольт, то у нас на 500 мВ выше нашей нулевой точки (2,5 В) и по формуле 500 мВ / 1,3 = 385 Гаусс.

Конечно профессиональный цифровой измеритель будет работать намного лучше и давать более точные показания, но как правило достаточно использовать то, что есть. Резистор R1 был выбран методом проб и ошибок, а VR1 используется для установки измерителя на среднее деление, когда магнит отсутствует.

Всё собирается в коробке. Поскольку компонентов всего пару штук, можете не использовать печатную плату. Батарея 9 В хранится в своем маленьком отсеке, поэтому она не может столкнуться с другими компонентами и замкнуть их.

Датчик и плата вмонтированы в старый маркер. Задняя поверхность сенсора находится на одном уровне с отверстием в торце. Кабельная стяжка удерживает его на месте.

Читайте так же:
Программа для электронного электросчетчика

Чтобы выполнить калибровку, нажмите кнопку включения питания и отрегулируйте VR1, чтобы индикатор считал нулевую точку. Убедитесь что рядом с датчиком холла нет магнитов. Советуем пометить на шкале S и N, чтобы сразу знать к какому полюсу магнита обращен датчик.

Тестирование с небольшим магнитом N полюс и S полюс смотрите на фотографиях:

Если же надо точно измерить силу Гаусса, подключите цифровой мультиметр чтобы получить точные показания напряжения. Допустим показывает 4,24 вольт. Таким образом это полюс N, и его значение 1,74 В или 1740 мВ выше нашей нулевой точки. 1740 / 1,3 Гаусс = 1338, что примерно соответствует неодимовому магниту.

Собираем переносной магнитометр

Магнитометр, который иногда ещё называют гауссометром, измеряет силу магнитного поля [в данном случае магнитную индукцию / прим. перев.]. Это прибор, необходимый при измерении силы постоянных магнитов и электромагнитов, а также для установления формы поля нетривиальных комбинаций из магнитов. Он достаточно чувствительный для того, чтобы определить намагниченность металлических предметов. В случае, если зонд будет работать достаточно быстро, он сможет определять изменяющиеся во времени поля от моторов и трансформаторов.

В мобильных телефонах обычно есть трёхосевой магнитометр, однако он оптимизирован для слабого магнитного поля Земли силой в 1 Гаусс = 0,1 мТл [миллитесла] и насыщается в полях с индукцией в несколько мТл. Где именно в телефоне расположен этот датчик, обычно непонятно, и расположить его внутри узкого места типа разреза магнита часто невозможно. Более того, лучше вообще не подносить смартфон к сильным магнитам.

В данной статье я опишу, как сделать простейший переносной магнитометр из распространённых комплектующих: нам потребуются линейный датчик Холла, Arduino, дисплей и кнопка. Общая стоимость прибора не выходит за пределы €5, а измерять он будет индукцию от -100 до +100 мТл с погрешностью в 0,01 мТл – гораздо лучше, чем можно было ожидать. Для получения точных абсолютных показателей его понадобится откалибровать: я опишу, как это делается при помощи длинного самодельного соленоида.

Шаг 1: датчик Холла

Эффект Холла часто применяется для измерения магнитных полей. Когда электроны проходят через проводник, помещённый в магнитное поле, их относит в сторону, в результате чего в проводнике появляется поперечная разность потенциалов. Правильно выбрав материал и геометрию полупроводника, можно получить измеряемый сигнал, который затем можно будет усилить и выдать измерение одной компоненты магнитного поля.

Я использую SS49E, поскольку он дешёвый и доступный. Что стоит отметить из его документации:

  • Питание: 2.7 — 6.5 В, что прекрасно совместимо с 5 В для Arduino.
  • Нулевой сигнал: 2.25-2.75 В, примерно посередине между 0 и 5 В.
  • Чувствительность: 1.0-1.75 мВ/Гс, поэтому для получения точных результатов потребуется калибровка.
  • Выходное напряжение: 1,0 – 4,0 В (при работе от 5 В): диапазон покрывается АЦП Arduino.
  • Диапазон: минимум ± 650 Гс, обычно +/1 1000 Гс.
  • Время отклика: 3 мкс, то есть можно проводить измерения с частотой в десятки кГц.
  • Рабочий ток: 6-10 мА, достаточно немного для батарейки.
  • Температурная ошибка: 0,1% на градус Цельсия. Вроде немного, однако отклонение на 0,1% даёт ошибку в 3 мТл.

Шаг 2: Требуемые материалы

  • Линейный датчик Холла SS49E. €1 за 10 штук.
  • Arduino Uno с доской для прототипирования или Arduino Nano без штырьков для портативного варианта.
  • Монохромный OLED дисплей SSD1306 0.96” с интерфейсом I2C.
  • Кнопка.
  • Шариковая ручка или другая прочная трубка.
  • 3 тонких провода чуть длиннее трубки.
  • 12 см термоусадки диаметром 1,5 мм.
  • Большая коробка Tic-Tac (18x46x83) или нечто похожее.
  • Контакты для батарейки на 9 В.
  • Выключатель.

Шаг 3: Первая версия – с использованием доски для прототипирования

Сначала всегда собирайте прототип, чтобы проверить работу всех компонентов и софта! Подключение видно на картинке: датчик Холла соединяется с контактами Arduino +5V, GND, A1 (слева направо). Дисплей соединяется с GND, +5V, A5, A4 (слева направо). Кнопка при нажатии должна замыкать землю и A0.

Код написан в Arduino IDE v. 1.8.10. Требуется установка библиотек Adafruit_SSD1306 и Adafruit_GFX.

Если всё сделано правильно, то дисплей должен выдавать значения DC и AC.

Шаг 4: Немного о коде

Если вам неинтересен код, эту часть можно пропустить.

Читайте так же:
Передать показания счетчика за электроэнергию дать

Ключевая особенность кода состоит в том, что магнитное поле измеряется 2000 раз подряд. На это уходит 0,2 – 0,3 сек. Отслеживая сумму и квадрат суммы измерений, можно вычислять среднее и стандартное отклонения, которые выдаются как DC и AC. Усредняя по большому количеству измерений мы увеличиваем точность, теоретически на √2000 ≈ 45. Получается, что используя 10-битное АЦП, мы получаем точность 15-битного АЦП! И это имеет значение: 1 шаг АЦП – 4 мВ, то есть,

0,3 мТл. Благодаря усреднению, мы уменьшаем ошибку от 0,3 мТл до 0,01 мТл.

В качестве бонуса мы получаем стандартное отклонение, определяя таким образом изменяющееся поле. Поле, колеблющееся с частотой 50 Гц проходит порядка 10 циклов за время измерения, поэтому можно измерить величину AC.

У меня после компиляции получилась следующая статистика: Sketch uses 16852 bytes (54%) of program storage space. Maximum is 30720 bytes. Global variables use 352 bytes (17%) of dynamic memory, leaving 1696 bytes for local variables. Maximum is 2048 bytes.

Большую часть места занимают библиотеки Adafruit, однако ещё полно места для добавления функциональности.

Шаг 5: Готовим зонд

Зонд лучше всего закреплять на конце узкой трубки: так его просто будет помещать и удерживать в узких местах. Подойдёт любая трубка из немагнитного материала. Мне идеально подошла старая шариковая ручка.

Подготовьте три тонких гибких провода чуть длиннее трубки. В моём кабеле логики в цветах проводов нет (оранжевый +5 В, красный 0 В, серый – сигнал), просто так мне их проще запомнить.

Чтобы использовать зонд с прототипом, припаяйте кусочки проводов на конец кабеля и заизолируйте их термоусадкой. Позже их можно отрезать и припаять провода прямо к Arduino.

Шаг 6: Собираем переносной прибор

Батарейка на 9В, OLED-экран и Arduino Nano с комфортом умещаются внутри большой коробки Tic-Tac. Её преимущество в прозрачности – экран легко читается, даже находясь внутри. Все фиксированные компоненты (зонд, выключатель и кнопка) ставятся на крышку, чтобы всё можно было вынимать из коробки для замены батареи или обновления кода.

Я никогда не любил батарейки на 9В – у них высокая цена и малая ёмкость. Но в моём супермаркете внезапно стали продавать их перезаряжаемую версию NiMH по €1, и я обнаружил, что их легко зарядить, если подать 11 В через резистор на 100 Ом и оставить на ночь. Я заказал себе дешёвые разъёмы для батареек, но мне их так и не прислали, поэтому я разобрал старую батарейку на 9 В, чтобы сделать из неё коннектор. Плюс батарейки на 9В в её компактности, и в том, что на ней хорошо работает Arduino при подключении её к Vin. На +5 В будет регулируемое напряжение в 5 В, которое понадобится для OLED и датчика Холла.

Датчик Холла, экран и кнопка подсоединяются так же, как было на прототипе. Добавляется только кнопка выключения, между батарейкой и Arduino.

Шаг 7: Калибровка

Калибровочная константа в коде соответствует числу, прописанному в документации (1,4 мВ/Гс), однако в документации разрешён диапазон этого значения (1.0-1.75 мВ/Гс). Чтобы получать точные результаты, нужно откалибровать зонд.

Самый простой способ получить магнитное поле хорошо определённой силы – использовать соленоид. Магнитная индукция поля соленоида равняется B = μ * n * I. Магнитная постоянная (или магнитная проницаемость вакуума) – это природная константа: μ = 1,2566 x 10 -6 Тл/м/А. Поле однородно и зависит только от плотности намотки n и тока I, которые можно измерить с погрешностью около 1%. Формула работает для соленоида бесконечной длины, однако служит очень хорошим приближением для поля в его центре, если соотношение его длины к диаметру превышает 10.

Чтобы собрать подходящий соленоид, возьмите полую цилиндрическую трубу, длина которой в 10 раз больше диаметра, и сделайте намотку из изолированного провода. Я использовал ПВХ-трубку с внешним диаметром 23 мм и сделал 566 витков, протянувшихся на 20,2 см, что даёт нам n = 28/см = 2800 / м. Длина провода 42 м, сопротивление – 10 Ом.

Подайте питание на катушку и измерьте ток мультиметром. Используйте либо регулируемый источник тока, либо переменный резистор, чтобы управлять током. Измерьте магнитное поле для разных значений тока и сравните показания.

Перед калибровкой я получил 6,04 мТл/A, хотя по теории должно было быть 3,50 мТл/A. Поэтому я умножил константу калибровки в 18-й строчке кода на 0,58. Готово – магнитометр откалиброван!

Читайте так же:
Схема подсоединения электросчетчика се 101

Зачем нужна антимагнитная пломба на электросчетчик

Зачем нужна антимагнитная пломба на электросчетчик

Одним из способов защиты от бесконтрольного расхода электричества стала антимагнитная пломба на электросчетчик. Возможность торможения или полной остановки счетчиков с использованием магнитов известна давно. Найти довольно мощные магниты пару десятков лет назад было затруднительно, цены на электроэнергию и другие виды коммунальных услуг тогда были невысокими. С повышением цен, сокращением платежеспособности большей части населения этот вопрос приобрел особую актуальность.

Немного истории

Народными умельцами изобретено немало приемов, позволяющих затормозить или остановить работу систем учета. Одним из самых простых было продавливание стекла на счетчике. Конструкция счетчика позволяла утопить стекло до соприкосновения с вращающимся диском, остановив его. Механическая часть прибора стопорилась, счет прекращался.

Более сложным вариантом было просверливание тонкой дырочки в корпусе напротив диска. В отверстие вставлялась иголка или тонкая проволока, останавливающая диск. Результат был аналогичным предыдущему способу. Оба способа довольно быстро получили широкую известность. Персонал контролирующих организаций получил соответствующие инструкции, периодические поверки счетчиков стали жестче.

Одним из самых оригинальных и действенных приемов оказалась возможность вскрыть корпус, переставить шестерни на механизме передачи вращения диска к блоку счетных колесиков. Вскрытые пломбы восстанавливались, измененный коэффициент передачи обеспечивал значительное снижение оплаты электроэнергии. При качественном восстановлении пломб без дополнительных контролирующих элементов обнаружить изменения в работе было очень затруднительно. Данный способ был по силам только специалистам и особой популярностью не пользовался из-за высокой стоимости.

Следующим способом можно назвать возможность доступа к контактам прибора учета. Применяемые ранее свинцовые пломбы при определенном терпении аккуратно снимались, открывая доступ к местам подключения проводов. Свободный доступ позволял использовать несколько вариантов изменения штатного режима:

  • замыкание 1- го и 2- го контактов;
  • отключение катушки контроля напряжения;
  • отключение нулевого провода и использование заземления;
  • смена мест подключения фазных и нулевых проводов.

Некоторые из этих вариантов при определенной находчивости можно было использовать и без вскрытия крышки счетчика. При качественном восстановлении пломб обнаружить такие изменения довольно затруднительно. Но все тайное когда-нибудь становится явным. Производители приборов учета и контролирующие организации по достоинству оценили находчивость народных умельцев. Совместными усилиями были разработаны и запущены в эксплуатацию новые модели устройств учета электроэнергии.

Краткий обзор новых моделей

Одной существенных мер стал переход на специальные пластиковые пломбы, имеющие индивидуальные номера. Эта мера позволила значительно снизить количество самовольных изменений, вносимых в конструкцию счетчика и схему подключения. Сложность вскрытия, восстановления или подделки пломб этого типа значительно повысила стоимость таких услуг. Многим потребителям стало выгоднее оплачивать электроэнергию по сравнению с услугами специалистов этого профиля.

Основным изменением в приборах учета стал отказ от вращающегося диска и передаточного редуктора. Этот вариант позволил нейтрализовать практически все методы механического воздействия на вращающиеся части устройства из-за полного их отсутствия. Использование электронного табло для отображения показаний также сыграло значительную роль в ограничении возможных воздействий на счетчики, но увеличило стоимость изделий. Для бюджетных вариантов и населения в производстве оставлены модели с механическим устройством фиксации показаний.

Появились модели с дистанционной передачей показаний. Ряд приборов имеет возможность работать в автоматизированной системе сбора показаний с автоматической передачей данных по сети. Некоторые модели имеют устройство дифференциального контроля тока и возможность отключения потребителя при нарушениях штатного режима работы.

Однако во многих устройствах осталась возможность замедлить или полностью остановить работу мощным магнитным полем. Производство и распродажа мощных неодимовых магнитов наряду с широкой рекламной кампанией создали реальную угрозу штатной эксплуатации не только для контроля потребления электроэнергии, но и для счетчиков горячего и холодного водоснабжения.

Что это такое

Первые антимагнитные наклейки представляли собой прямоугольный отрезок мягкого пластика с клеящим слоем. В центре находилась капсула со специальным составом в виде капли с четко очерченными краями. Под воздействием магнитного поля капсула разрушалась, края становились неровными, рваными. Народные умельцы применили свои способности, и первые варианты наклеек оказались малоэффективными. Их можно было снять, капсулы разрушались только под воздействием очень мощного магнитного поля, изготовить поддельную наклейку оказалось довольно просто.

В последующих вариантах многие недоработки были учтены, на данный момент антимагнитные пломбы являются эффективным способом защиты. Предлагаемые способы борьбы сильно сомнительны, в основном ориентированы на использование на свой страх и риск. Большинство предложений составляет обещание предоставить информацию за определенную плату, хотя гарантии при этом весьма сомнительные.

Читайте так же:
Почему много киловатт электросчетчики

В одном из видеороликов автор предлагает обматывать счетчик скотчем перед установкой наклейки, демонстрируя и комментируя эту возможность. Внешний вид корпуса после обмотки становится неопрятным, приклеенный слой явно бросается в глаза. Ссылки автора на спешку не объективны, поскольку корпус имеет конусную форму, закрепить аккуратно на нем скотч не удастся. На электросчетчике такой способ использовать очень затруднительно, обмотать его полностью скотчем смешно, а угадать точное место установки трудно. Контролер даже с небольшим опытом заметит и предложит удалить или самостоятельно удалит такую наклейку. Малоэффективными могут оказаться советы использовать полироль или другие аналогичные составы, поскольку перед установкой наклейки поверхность, скорее всего, будет обработана спиртом или аналогичным раствором. Использование нагрева или охлаждения также может привести к повреждению пломбы.

Использование подделки не гарантирует абсолютную скрытность. Многие наклейки имеют возможность нанесения фирменного логотипа, названия конкретного обслуживающего предприятия, индивидуальный номер. Изготовление соответствующего аналога может оказаться довольно затратным, а проверка с соответствующим результатом увеличит материальные потери.

Любое повреждение наклейки считается не санкционированным доступом и наказывается штрафом . При этом возможен перерасчет оплаты за период от предыдущей проверки или времени установки до новой опломбировки. Перед попыткой оказать какое-либо воздействие на счетчик стоит хорошо подумать и взвесить возможные последствия, сравнив их с суммой ожидаемой экономии.

Принцип действия датчиков магнитного поля

Для определения параметров магнитного поля применяются датчики магнитного поля. Принцип их действия строиться на основе четырех физических явлений. В статье описаны устройство различных типов детекторов магнитного поля. Преимущества и недостатки каждой реализации.
Вы также можете посмотреть другие статьи. Например, «Принцип работы твердомеров по Бринеллю, Виккерсу и Роквеллу» или «Что такое неразрушающий контроль, где и как он применяется».

Приборов детектирования и измерения параметров магнитного поля достаточно много, отчего они используются во многих сферах как чисто технических, так и бытовых. Эти детекторы используются в системах, связанных с задачами навигации, измерения угла поворота и направления движения, определения координат объекта, распознавания «свой — чужой» и т. д.

Широкая область применения таких датчиков требует использования различных свойств магнитного поля для их реализации. В данной работе рассмотрены принципы работы, которые заложены в датчики магнитного поля:

  • использующие эффект Виганда;
  • магниторезистивные;
  • индукционные;
  • работающие на эффекте Холла;

Датчики Виганда

Работа датчика базируется на эффекте, открытом американским ученным Вигандом. Суть эффекта Виганда проявляется в следующем. При внесении ферромагнитной проволоки в магнитное поле, в ней происходит самопроизвольное изменение магнитной поляризации. Это явление наблюдается при выполнении двух условий. Первое – проволока должна иметь специальный химический состав (52% кобальта,10% ванадия — викаллой) и двухслойную структуру (рисунок справа). Второе – напряженность магнитного поля должна быть выше определенного порогового значения – порога зажигания.

Момент изменения поляризации проволоки можно наблюдать с помощью катушки индуктивности, расположенной рядом с проволокой. Индукционный импульс напряжения на ее выводах при этом достигает нескольких вольт. При изменении направления магнитного поля полярность индуктируемых импульсов изменяется. В настоящее время эффект объясняют различной скоростью переориентации элементарных магнитов в магнитомягкой сердцевине и магнитотвердой оболочке проволоки.

Конструкция датчиков Виганда содержит катушку индуктивности и проволоку Виганда. При смене полярицации проволоки, катушка, намотанная на неё, фиксирует это изменение.

Чувствительные элементы Виганда применяются в расходомерах, датчиках скорости, угла поворота и положения. Кроме того, одно из наиболее частых применений этого элемента – системы считывания идентификационных карт, которыми все мы пользуемся ежедневно. При прикладывании намагниченной карты меняется напряженность поля, на что реагирует датчик Виганда.

К достоинствам датчика Виганда следует отнести независимость от влияния внешних электрических и магнитных полей, широкий температурный диапазон работы (-80° … +260°C), работу без источника питания.

Магниторезистивные датчики магнитного поля

Магниторезистивные датчики магнитного поля в качестве чувствительного элемента содержат магниторезистор. Принцип действия датчика заключается в эффекте изменения оммического сопротивления материала в зоне действия магнитного поля. Наиболее сильно этот эффект проявляется в полупроводниковых материалах. Изменение их сопротивления может быть на несколько порядков больше чем у металлов.

Читайте так же:
Патроны для счетчика электроэнергии

Физическая суть эффекта заключается в следующем. При нахождении полупроводникового элемента с протекающим током в магнитном поле, на электроны действуют силы Лоренца. Эти силы вызывают отклонение движения носителей заряда от прямолинейного, искривляют его и, следовательно, удлиняют его. А удлинение пути между выводами полупроводникового элемента равносильно изменению его сопротивления.

В магнитном поле изменение длины «пути следования» электронов обусловлено взаимным положением векторов намагниченности этого поля и поля протекающего тока. При изменении угла между векторами поля и тока пропорционально изменяется и сопротивление.

Таким образом, зная величину сопротивления датчика можно судить о количественной характеристике магнитного поля.

Магнитосопротивление сильно зависит от конструкции магниторезистора. Конструктивно датчик магнитного поля представляет магниторезистор, состоящий из подложки с расположенной на ней полупроводниковой полоской. На полоску нанесены выводы.

Для исключения влияния эффекта Холла размеры полупроводниковой полоски выдерживаются в определенных допусках — ширина ее должна быть много больше длины. Но такие датчики обладают малым сопротивлением, поэтому на одной подложке размещают необходимое число полосок и соединяют их последовательно.

С этой же целью часто датчик выполняется в виде диска Корбино. Запитывается датчик путем подключения к выводам расположенным в центре диска и по его окружности. При отсутствии магнитного поля путь тока прямолинеен и направлен от центра диска к периферии по радиусу. При наличии магнитного поля ЭДС Холла не возникает, так как у диска отсутствуют противоположные грани. Сопротивление же датчика изменяется — под действием сил Лоренца пути тока искривляются.

Датчики этого типа, благодаря высокой чувствительности, могут измерять незначительные изменения состояния магнитного поля и его направление. Они применяются в системах навигации, магнитометрии, распознавания образов и определения положения объектов.

Индукционные датчики магнитного поля

Датчики этого типа относятся к генераторному типу датчиков. Конструкции и назначения таких датчиков различна. Они могут использоваться для определения параметров переменных и стационарных магнитных полей. В данном обзоре рассмотрен принцип работы датчика, работающего в постоянном магнитном поле.

Принцип работы индукционных датчиков базируется на способности переменного магнитного поля индуцировать в проводнике электрический ток. При этом ЭДС индукции, появляющаяся в проводнике, пропорциональна скорости изменения магнитного потока через него.

Но в стационарном поле магнитный поток не изменяется. Поэтому для измерения параметров стационарного магнитного поля применяются датчики с катушкой индуктивности, вращающейся с постоянной скоростью. В этом случае магнитный поток будет изменяться с определенной периодичностью. Напряжение на зажимах катушки будет определяться скоростью изменения потока (числом оборотов катушки) и количеством витков катушки.

По известным данным легко вычисляется величина магнитной индукции однородного магнитного поля.

Конструкция датчика показана на рисунке. Он состоит из проводника в качестве которого может выступать катушка индуктивности, расположенной на валу электродвигателя. Съем напряжения с вращающейся катушки осуществляется с помощью щеток. Выходное напряжение на выводах катушки представляет переменное напряжение, величина которого тем больше, чем больше частота вращения катушки индуктивности и чем больше магнитная индукция поля.

Датчики магнитного поля на эффекте Холла

Датчики магнитного поля на эффекте Холла используют явление взаимодействия перемещающихся электрических зарядов с магнитным полем.

Суть эффекта поясняется рисунком. Через полупроводниковую пластину пластину протекает ток от внешнего источника.

Пластина находится в магнитном поле, пронизывающем ее в направлении перпендикулярном движению тока. В магнитном поле под действием силы Лоренца электроны отклоняются от прямолинейного движения. Эта сила сдвигает их в направлении перпендикулярном направлению магнитного поля и направлению тока.

В данном случае у верхнего края пластины электронов будет больше, чем у нижнего, т.е. возникает разность потенциалов. Эта разность потенциалов и обуславливает появление выходного напряжения – напряжения Холла. Напряжение Холла пропорционально току и индукции магнитного поля. При постоянном значении тока через пластину оно определяется только значением индукции магнитного поля (рисунок слева).

Чувствительные элементы для датчиков изготовляются из тонких полупроводниковых пластинок или пленок. Эти элементы наклеиваются или напыляются на подложки и снабжаются выводами для внешних подключений.

Датчики магнитного поля с такими чувствительными элементами отличаются высокой чувствительностью и линейным выходным сигналом. Они широко применяются в системах автоматики, в бытовой технике и системах оптимизации работы различных агрегатов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector