Тесламетр, Помогите с реализацией, диапазон от 0.2 до 1.2 Тл Опции

[kada]

Уважаемые коллеги.
Есть задача измерения индукции магнитного поля.
Характеристики следующие:
Диапазон измеряемых величин: 0.2-1.2 Тл
Точность измерения: 5%
Расстояние до измеряемого излучателя: 10-30 мм
Характеристики измеряемого сигнала: импульсы с частотой следования 1-20 Гц треугольной формы с передним и задним фронтом около 500 мкс

Измеренный сигнал необходимо усилить и подать на систему сбора данных с входным диапазоном +-10В.
Источником измеряемого сигнала является медицинский индукционный излучатель.
Здесь изображена форма сигнала этого излучателя измеренная промышленным тесламетром.
Вот и сам тесламетр.
Нужно сделать что-то подобное, только без индикатора. Желательно обойтись недорогим датчиком холла и инструментальным усилителем.
Не могу подобрать линейный датчик холла с нужным диапазоном, нашел только до 0.1Тл, а это мало. Также интересует схемотехника усилителя для этого датчика.
Всех откликнувшихся заранее благодарю.

[vvs157]

Характеристики измеряемого сигнала: импульсы с частотой следования 1-20 Гц треугольной формы с передним и задним фронтом около 500 мкс

Для таких импульсов проще намотать катушку и подать с нее сигнал на интегрирующий усилитель.

[kada]

Для таких импульсов проще намотать катушку и подать с нее сигнал на интегрирующий усилитель.

Я тоже думал об этом, но тогда придется как-то калибровать эту катушку.

[dimka76]

AD22151 не подойдет ?
И калибровать то вам все равно придется и причем на отпределенном расстоянии.
Т.к. напряженность будет зависеть от расстояния до источника магнитного поля.

[vvs157]

Я тоже думал об этом, но тогда придется как-то калибровать эту катушку.

Все определяется необходимой точностью. Катушки и интеграторы вполне нормально считаются, так, что калибровка не требуется. ДХ на импульсные поля надо использовать аккуратно, чтобы не "ловить" индукционный сигнал.

[kada]

AD22151 не подойдет ?
И калибровать то вам все равно придется и причем на отпределенном расстоянии.
Т.к. напряженность будет зависеть от расстояния до источника магнитного поля.

Уже смотрел его, но он только до 0.6 Тл.
Да, Вы правы, какая-то калибровка скорее-всего потребуется.
Вот думаю попробовать на катушке, только не соображу как её посчитать.

[vvs157]

AD22151 не подойдет ?

AD22151 до 0.6 Тл

И калибровать то вам все равно придется и причем на отпределенном расстоянии.
Т.к. напряженность будет зависеть от расстояния до источника магнитного поля.

Зачем калибровать калиброванный датчик?

[_pv]

Вот думаю попробовать на катушке, только не соображу как её посчитать.

V = d[B*S]/dt
напряжение в вольтах, поле в теслах, площадь в квадратных метрах, время в секундах
соответственно на катушке с общей площадью в 50 квсм, при изменении поля на 1Т за 500 мкс амплитуда напряжения будет 10В.
так как площади небольшие, надо аккуратно смотреть за подводящими проводами чтобы они поля не хватали.

при этом ошибка нуля даже на 1 мкв с такой катушкой (50 см2) будет накапливаться как 0.2 мТ в сек. то есть за минуту 5% от 0.2 Теслы и набежит.
хотя судя по форме импульса интегрировать его надо только несколько милисекунд, всё остальное время можно заниматься измерением и нулением смещений, поля-то нет.
и интегрирующий усилитель не нужен, при такой точности можно просто в АЦП какого-нибудь мелкого MCU завести и интегрировать уже численно, заодно корректируя нуль между импульсами.

холлами может проще будет, измерять величину напрямую гораздо приятнее чем её производную, а потом интегрировать.
с 5% точностью можно и без калибровки датчиков обойтись.
http://www.hallsensors.de/Hall-IC.htm

зы. судя по описанию эти поля к мозгу человека прикладываются, чтобы его индукционными токами греть, если не секрет - для чего?

[kada]

холлами может проще будет, измерять величину напрямую гораздо приятнее чем её производную, а потом интегрировать.
с 5% точностью можно и без калибровки датчиков обойтись.
http://www.hallsensors.de/Hall-IC.htm

зы. судя по описанию эти поля к мозгу человека прикладываются, чтобы его индукционными токами греть, если не секрет - для чего?

Спасибо, буду думать.
Я не силен в медицине, могу сказать что эта штуковина замедляет размножение клеток, в том числе раковых. Спектр применения очень широкий. Здесь про этот эффект довольно подробно изложено.

[dpss]

Не могу подобрать линейный датчик холла с нужным диапазоном, нашел только до 0.1Тл, а это мало. Также интересует схемотехника усилителя для этого датчика.

FW Bell делает неплохие датчики и тесламетры http://fwbell.com/Category/2.aspx

[kada]

FW Bell делает неплохие датчики и тесламетры http://fwbell.com/Category/2.aspx

Спасибо за ссылку, посмотрю что у них есть

[dpss]

На эту же тему http://electronix.ru/forum/index.php?s=&am...t&p=1055480

[SBE]

С такой точность и диапазоном вполне измеряется линейным датчиком Холла без встроенного усилителя. Проблемы с подбором потому, что наиболее доступны датчики со встроенным усилителем, отсюда и ограниченный диапазон.
Помимо FW Bell (у нас с ними не сложилось), рекомендую ChenYang, ссылку на которые уже давали, Симметрон - дистрибьютор.
Еще в Питере есть НПФ "Сенсор"
Подходящие датчики много кто делает, вопрос в доступности и цене. Со схемотехникой по моему затруднений быть особо не должно при таких параметрах.

[kada]

Подобрал себе вот этот датчик CY-P15A. Благодарю за наводку. Вроде маложрущий, что важно, т.к. питание батарейное, и может измерять до 2 Тл. Прикинул к нему инструментальник AD623 и двухполярное питание, вроде без вопросов.

Но тут заказчик выкатил мне следующее:
1. Нужно измерять среднее значение индукции магнитного поля за промежуток времени ~2c.
2. Причем нужно суммировать как положительные так и отрицательные значения индукции, т.е. сделать своеобразный выпрямитель.
Таким образом измеряется среднее значение воздействующей на человека индукции положительной и отрицательной полярности.

Со второй задачей я вроде справился подсмотрев в Хоровице и Хилле схему выделения абсолютного значения сигнала на ОУ, прогнал через симулятор, инвертирует отрицательную полуволну исправно.
А вот с первой задачей немного в замешательстве. Понимаю что нужен интегратор, попробовал смоделировать интегратор на ОУ, но в итоге напряжение на выходе линейно убывает при неизменном входном сигнале. Подскажите пожалуйста где копать.

[vvs157]

Понимаю что нужен интегратор, попробовал смоделировать интегратор на ОУ, но в итоге напряжение на выходе линейно убывает при неизменном входном сигнале. Подскажите пожалуйста где копать.

Зашунтировать интегрирующий конденсатор достаточно большим по номиналу резистором. Или сделать схему сброса/обнуления и интегрировать только в течении определенного промежутка времени.

[kada]

Зашунтировать интегрирующий конденсатор достаточно большим по номиналу резистором. Или сделать схему сброса/обнуления и интегрировать только в течении определенного промежутка времени.

Спасибо. А есть ли способ сделать автосброс без применения микроконтроллера? Хочется максимально упростить девайс, но он что-то разрастается.
Попробовал просимулировать с резистором, напряжение стало уменьшатся быстрее, пересекает 0 и стремится к -Vcc (у меня двуполярное питание). Я правильно понимаю что классический интегратор на ОУ инвертирует сигнал?

[xemul]

1. Нужно измерять среднее значение индукции магнитного поля за промежуток времени ~2c.
2. Причем нужно суммировать как положительные так и отрицательные значения индукции, т.е. сделать своеобразный выпрямитель.
Таким образом измеряется среднее значение воздействующей на человека индукции положительной и отрицательной полярности.

А вот с первой задачей немного в замешательстве. Понимаю что нужен интегратор, попробовал смоделировать интегратор на ОУ, но в итоге напряжение на выходе линейно убывает при неизменном входном сигнале. Подскажите пожалуйста где копать.

Поставьте на выходе схемы выделения абсолютного значения (её ещё по-простому выпрямителем называют) компаратор, который будет разрешать прохождение сигнала с выпрямителя на интегратор.
Интегратор на одном ОУ именно так и должен отрабатывать постоянный входной сигнал: Uвых = U0 - Uвх * t / (RC)
(как следствие, даже при разомкнутом ключе с выхода выпрямителя интегратор будет отрабатывать напряжение смещения входов ОУ, их токи и токи утечки)

Из описания непонятно, что хочется делать с выходным сигналом. На круг на контроллере может оказаться и проще, и дешевле.

[Tanya]

Поставьте на выходе схемы выделения абсолютного значения (её ещё по-простому выпрямителем называют) компаратор, который будет разрешать прохождение сигнала с выпрямителя на интегратор.

Я чего-то недопонимаю?
Зачем интегрировать интегратором... Резистор и конденсатор... будут давать среднее. После "выпрямителя".
Или стрелочный приборчик. Тоже интегрирует.

[xemul]

Я чего-то недопонимаю?
Зачем интегрировать интегратором... Резистор и конденсатор... будут давать среднее. После "выпрямителя".
Или стрелочный приборчик. Тоже интегрирует.

Я тоже недопонимаю "что хочется делать с выходным сигналом". Пока ТС не уточнит, может обгадаться.
А какой стрелочный приборчик интегрирует пару секунд?

[kada]

Поставьте на выходе схемы выделения абсолютного значения (её ещё по-простому выпрямителем называют) компаратор, который будет разрешать прохождение сигнала с выпрямителя на интегратор.
Интегратор на одном ОУ именно так и должен отрабатывать постоянный входной сигнал: Uвых = U0 - Uвх * t / (RC)
(как следствие, даже при разомкнутом ключе с выхода выпрямителя интегратор будет отрабатывать напряжение смещения входов ОУ, их токи и токи утечки)

Из описания непонятно, что хочется делать с выходным сигналом. На круг на контроллере может оказаться и проще, и дешевле.

Не пойму зачем нужен компаратор и кто будет управлять прохождением сигнала.
Сигнал будет оцифровываться и исследоваться вот этой системой сбора данных.

Я чего-то недопонимаю?
Зачем интегрировать интегратором... Резистор и конденсатор... будут давать среднее. После "выпрямителя".
Или стрелочный приборчик. Тоже интегрирует.

Я тоже стал склоняться к варианту RC-фильтра. Прикинул фильтр R=100К C=100мкФ, постоянная времени 10 с. Попробовал просимулировать, как и ожидалось сигнал почти в нуле, пришлось его поднимать неинвертирующим усилителем на ОУ с КУ=100 чтобы хоть что-то увидеть. Но с таким фильтром как мне кажется о точности измерения можно только мечтать. Или нет?

[xemul]

Не пойму зачем нужен компаратор и кто будет управлять прохождением сигнала.

Я успел забыть, что Вы строите не законченную коробочку, а датчик, получателем сигнала которого будет система сбора данных.

Сигнал будет оцифровываться и исследоваться вот этой системой сбора данных.

Тогда зачем Вам лишние сущности? Отправляйте сигнал с датчика (оба выхода CY-P15A) прямиком в систему сбора данных.
Исследованием, если правильно понимаю, будет заниматься всё-таки программа на компе - вот в ней и выполняйте и выделение импульса, и расчёт его параметров.

[kada]

Я успел забыть, что Вы строите не законченную коробочку, а датчик, получателем сигнала которого будет система сбора данных.

Тогда зачем Вам лишние сущности? Отправляйте сигнал с датчика (оба выхода CY-P15A) прямиком в систему сбора данных.
Исследованием, если правильно понимаю, будет заниматься всё-таки программа на компе - вот в ней и выполняйте и выделение импульса, и расчёт его параметров.

Это все конечно хорошо, но вот только у этого АЦП всего 120 выборок в секунду, и мне нужно усилить и усреднить/отфильтровать сигнал с датчика. Что касается ПО для обработки измерений, это уже не моя задача, и как там оно будет обрабатываться мне сине-фиолетово.