Экспериментальное определение характеристик датчиков магнитного поля

4.1. Снятие и построение статической характеристики аналогового датчика Холла

Для снятия экспериментальной характеристики установить минимодуль с аналоговым датчиком Холла в гнезда соответствующего поля, подключить мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения до 20 В к выходным гнездам поля.

Вращая ручку микрометра по часовой стрелке для приближения к исследуемому датчику и против часовой стрелки для удаления от него снять с

Помощью микрометра не менее 10 точек и построить на одном графике прямую и обратную ветви зависимости выходного напряжения датчика от расстояния между торцом датчика и ВЭ. По данным эксперимента рассчитать и построить номинальную статическую характеристику датчика. Выходное напряжение при каждом положении ВЭ рассчитывается как среднее из всех результатов измерений при данном положении ВЭ.

Рассчитать наибольшее значение суммарной погрешности ∆ как наибольшее по абсолютной величине из экспериментально полученных значений и Здесь ( ) - 1- а реализация погрешности при изменении входного сигнала со стороны меньших (больших) значений до значения заданного. Данные занести в табл. 1.

Таблица 1

U,B
, В

4.2. Снятие и построение статической характеристики аналогового магниторезистора.

Для снятия экспериментальной характеристики установить минимодуль с аналоговым магниторезистором в гнезда соответствующего поля, подключить мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения до 20 В к выходным гнездам поля.

Аналогично эксперименту 1 снять и построить на одном графике прямую и обратную ветви зависимости выходного напряжения датчика от расстояния между торцом датчика и ВЭ. По данным эксперимента рассчитать и построить номинальную статическую характеристику датчика. Выходное напряжение при каждом положении ВЭ рассчитывается как среднее из всех результатов измерений при данном положении ВЭ.

Рассчитать наибольшее значение суммарной погрешности ∆ как наибольшее по абсолютной величине из экспериментально полученных значений и . Здесь . - 1-а реализация погрешности при изменении входного сигнала со стороны меньших (больших) значений до значени заданного. Данные занести в табл. 2.

4.3. Исследование работы геркона

Для снятия экспериментальной характеристики установить минимодуль с герконом в гнезда соответствующего поля.

Плавным изменением положения ВЭ произвести включение и отключение датчика (контролируется по состоянию светодиода). При наличии осциллографа зафиксировать переходный процесс включения и отключения датчика, подключившись к выходным клеммам поля. Произвести включение и отключение датчика заданное число раз (не менее 5). фиксируя по микрометру положение ВЭ.

Для исключения влияния люфтов в передаче следует после отключения датчика ещё удалить ВЭ от него, чтобы в начале очередного цикла эксперимента проходить положение отключения в направлении движения к выключателю. Данные занести в табл. 3.

Таблица 2

U,B
, В

Таблица 3

№

По результатам измерений вычисляется среднее арифметическое значение результатов наблюдений по формуле

где - результат 1-го наблюдения, n - число наблюдений.

Определяются согласно ГОСТ 8.009-72 средние значени погрешности при измерениях 1 со стороны меньших (больших) значений:

где ( - измеренные значения при изменении I со стороны меньших больших) значений, n — число опытов.

Систематическая составляющая ∆сист погрешности определяется формулой

Среднее квадратическое отклонение случайной составляющей погрешности определяется формулой

Гистерезис датчика (дифференциал хода) Д, то есть расстояние между точками включения и отключения датчика, по результатам эксперимента определяется как разность между максимальным в серии опытов значением положения ВЭ при отключении выключателя и минимальным значением положения ВЭ при включении датчика .

4.4. Исследование работы дискретного датчика Холла

Для снятия экспериментальной характеристики установить минимодуль с дискретным датчиком Холла в гнезда соответствующего поля.

Аналогично 4.3 производятся измерения. Данные необходимо занести в табл.4.

По результатам измерений вычисляется среднее арифметическое значение результатов, определяются средние значения погрешности при измерениях 1 со стороны меньших (больших) значений, систематическая составляющая погрешности, среднее квадратическое отклонение случайной составляющей погрешности и гистерезис датчика (дифференциал хода) Д согласно 4.3.

Таблица 4

№

4.5. Исследование работы дискретного магниторезистора

Для снятия экспериментальной характеристики установить минимодуль с дискретным магниторезистором в гнезда соответствующего поля.

Аналогично 4.3 производятся измерения. Данные необходимо занести в табл.5.

Таблица 5

№

По результатам измерений вычисляется среднее арифметическое значение результатов, определяются средние значения погрешности при измерениях 1 со стороны меньших (больших) значений, систематическая составляющая погрешности, среднее квадратическое отклонение случайной составляющей погрешности и гистерезис датчика (дифференциал хода) Д согласно 4.3

5. Требования к отчёту

Отчет должен содержать:

а) цель работы;

б) основные технические характеристики исследуемых датчиков;

в) экспериментальные данные, расчётные значения требуемых параметров и графиков по каждому из проведенных экспериментов,

г) анализ полученных экспериментальных данных, сравнение полученных данных с паспортными, выводы.

Контрольные вопросы

1. Каков принцип работы геркона. основные преимущества и недостатки таких датчиков?

2. Каков принцип работы датчиков Холла, основные преимущества к недостатки таких датчиков?

3. Каков принцип работы магниторезисторов, основные преимущества и недостатки таких датчиков?

4. Опишите общую структуру датчиков магнитного поля?

5. Назовите диапазоны измерения магнитных полей датчиков Холла и магниторезисторов?

6. Какова предпочтительна область применения каждого из датчиков, представленных в лабораторной работе?

7. Назовите основные элементы стенда, необходимые при проведении лабораторной работы по изучению датчиков температуры.

8. Опишите порядок проведения лабораторной работы.