Всем привет!
Делаю датчик, для которого необходимо перемагничивать феррит в области насыщения намагниченности.
Информацию о намагниченности феррита “вытаскиваю” 2 способами:
1) Снимаю ЭДС индукции со вторичной обмотки и интегрирую (пока RC цепокой);
2) В небольшой надрез кольца вставил датчик Холла (из CD-ROMа).
Как я понимаю, оба эти сигнала должны быть достаточно похожи.
На практике сигналы достаточно различаются, тот, что “ЭДС”, имеет выброс одной полярности, с датчика Холла имеет несколько выбросов другой полярности в моменты, когда намагничивающее поле меняет знак.
Как думаете, все дело в измерительной схемотехнике, или есть какие-нибудь физические эффекты, которые могут привести к различию сигнала ЭДС и реальной намагниченности сердечника?
Полная версия этой страницы: Намагниченность сердечника
Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Cистемный уровень проектирования > Математика и Физика
Цитата(AndreyVN @ Nov 12 2007, 13:59) 
Всем привет!
Делаю датчик, для которого необходимо перемагничивать феррит в области насыщения намагниченности.
Информацию о намагниченности феррита ”вытаскиваю” 2 способами:
1) Снимаю ЭДС индукции со вторичной обмотки и интегрирую (пока RC цепокой);
2) В небольшой надрез кольца вставил датчик Холла (из CD-ROMа).
Как я понимаю, оба эти сигнала должны быть достаточно похожи.
На практике сигналы достаточно различаются, тот, что ”ЭДС”, имеет выброс одной полярности, с датчика Холла имеет несколько выбросов другой полярности в моменты, когда намагничивающее поле меняет знак.
Как думаете, все дело в измерительной схемотехнике, или есть какие-нибудь физические эффекты, которые могут привести к различию сигнала ЭДС и реальной намагниченности сердечника?
Делаю датчик, для которого необходимо перемагничивать феррит в области насыщения намагниченности.
Информацию о намагниченности феррита ”вытаскиваю” 2 способами:
1) Снимаю ЭДС индукции со вторичной обмотки и интегрирую (пока RC цепокой);
2) В небольшой надрез кольца вставил датчик Холла (из CD-ROMа).
Как я понимаю, оба эти сигнала должны быть достаточно похожи.
На практике сигналы достаточно различаются, тот, что ”ЭДС”, имеет выброс одной полярности, с датчика Холла имеет несколько выбросов другой полярности в моменты, когда намагничивающее поле меняет знак.
Как думаете, все дело в измерительной схемотехнике, или есть какие-нибудь физические эффекты, которые могут привести к различию сигнала ЭДС и реальной намагниченности сердечника?
Во вторичной обмотке Вы измеряете нечто пропорциональное dB/dt, а датчик Холла дает сигнал пропорциональный величине индукции а не ее производной. Это как минимум.
Цитата(Alex255 @ Nov 13 2007, 09:33)
Во вторичной обмотке Вы измеряете нечто пропорциональное dB/dt, а датчик Холла дает сигнал пропорциональный величине индукции а не ее производной. Это как минимум.
Так я же написал, что интегрирую ЭДС. (?) Помимо этого, интеграл от "выброса" должен дать ступеньку - все равно не сходится, даже при качественном анализе чистых сигналов до обработки (до интегрирования).
Я вот думаю, поле вблизи краев (я говорю о разрезе в котром сидит Холл) характер насыщения магнитопровода может отличается от намагниченности например в центре образца?
Другими словами, ЭДС это производная от полного потока поля в сечении катушки а Холл - локальное измерение, да еще вблизи границы, то есть вопрос - как "перетекает" поле в объеме образца при появлении внешнего намагничивающего поля?
Цитата(AndreyVN @ Nov 13 2007, 16:41)
Так я же написал, что интегрирую ЭДС. (?)
Картинки бы с числами...
Цитата(AndreyVN @ Nov 13 2007, 16:41)
Так я же написал, что интегрирую ЭДС. (?) Помимо этого, интеграл от "выброса" должен дать ступеньку - все равно не сходится, даже при качественном анализе чистых сигналов до обработки (до интегрирования).
Я вот думаю, поле вблизи краев (я говорю о разрезе в котром сидит Холл) характер насыщения магнитопровода может отличается от намагниченности например в центре образца?
Другими словами, ЭДС это производная от полного потока поля в сечении катушки а Холл - локальное измерение, да еще вблизи границы, то есть вопрос - как "перетекает" поле в объеме образца при появлении внешнего намагничивающего поля?
Я вот думаю, поле вблизи краев (я говорю о разрезе в котром сидит Холл) характер насыщения магнитопровода может отличается от намагниченности например в центре образца?
Другими словами, ЭДС это производная от полного потока поля в сечении катушки а Холл - локальное измерение, да еще вблизи границы, то есть вопрос - как "перетекает" поле в объеме образца при появлении внешнего намагничивающего поля?
Вам помогут программы моделирования полей.
Например, ELCUT.
Или программа FEMM на femm.berlios.de (Берлиоз - не композитор)
или http://femm.foster-miller.net/wiki/HomePage
В динамике не посмотришь, однако в статике характер насыщения сердечника прекрасно видится. Быстрее насыщается внутри кольца, еще быстрее - во внутреннем углу Ш-образного.
FEMM - по жизни бесплатный, и сетку с 32000 узлов (кому б такая понадобилась) считает довольно быстро.
Кое-что в динамике можно посмотреть микрокапом, после чего отказаться интегрировать (мгновенное значение индукции он покажет, если постараться). Потому что как в математике не выйдет.
Способ посмотреть при помощи катушки - это измерять индуктивное сопротивление ее, то есть пропустить ВЧ ток и мерить после падение напряжения, оно будет зависеть от насыщения сердечника. Если у него непрямоугольная петля. Это работает, если вы не ловите очень уж быстрые изменения.
или http://femm.foster-miller.net/wiki/HomePage
В динамике не посмотришь, однако в статике характер насыщения сердечника прекрасно видится. Быстрее насыщается внутри кольца, еще быстрее - во внутреннем углу Ш-образного.
FEMM - по жизни бесплатный, и сетку с 32000 узлов (кому б такая понадобилась) считает довольно быстро.
Кое-что в динамике можно посмотреть микрокапом, после чего отказаться интегрировать (мгновенное значение индукции он покажет, если постараться). Потому что как в математике не выйдет.
Способ посмотреть при помощи катушки - это измерять индуктивное сопротивление ее, то есть пропустить ВЧ ток и мерить после падение напряжения, оно будет зависеть от насыщения сердечника. Если у него непрямоугольная петля. Это работает, если вы не ловите очень уж быстрые изменения.
Цитата(AndreyVN @ Nov 13 2007, 16:41)
Так я же написал, что интегрирую ЭДС. (?) Помимо этого, интеграл от "выброса" должен дать ступеньку - все равно не сходится, даже при качественном анализе чистых сигналов до обработки (до интегрирования).
Я вот думаю, поле вблизи краев (я говорю о разрезе в котром сидит Холл) характер насыщения магнитопровода может отличается от намагниченности например в центре образца?
Другими словами, ЭДС это производная от полного потока поля в сечении катушки а Холл - локальное измерение, да еще вблизи границы, то есть вопрос - как "перетекает" поле в объеме образца при появлении внешнего намагничивающего поля?
Я вот думаю, поле вблизи краев (я говорю о разрезе в котром сидит Холл) характер насыщения магнитопровода может отличается от намагниченности например в центре образца?
Другими словами, ЭДС это производная от полного потока поля в сечении катушки а Холл - локальное измерение, да еще вблизи границы, то есть вопрос - как "перетекает" поле в объеме образца при появлении внешнего намагничивающего поля?
Интегрирование RC цепочкой характеризуется постоянной времени, через которое система забывает ранее произошедшее. Это тоже надо учитывать.
"...характер насыщения магнитопровода может отличается от намагниченности.." Это как это? Насыщение, а тем более его характер, и намагниченность суть совершенно разные вещи.
Если же Вы имеете ввиду, что усредненная индукция и локальная могут отличаться, то Вы недалеки от истины. Вобщем, нужны сигналы, схема, геометрия устройства...
Цитата(AndreyVN @ Nov 12 2007, 14:59)
Всем привет!
2) В небольшой надрез кольца вставил датчик Холла (из CD-ROMа).
А вы уверены, что ДХ не пороговый?
2) В небольшой надрез кольца вставил датчик Холла (из CD-ROMа).
Вот еще что в голову пришло: возможны наводки, особенно в режиме насыщения материала, на провода, подводящие ток к ДХ. Да и на провода съема сигнала с него тоже.
Цитата(Designer56 @ Nov 14 2007, 10:25)
Вот еще что в голову пришло: возможны наводки, особенно в режиме насыщения материала, на провода, подводящие ток к ДХ. Да и на провода съема сигнала с него тоже.
Были наводки, по цепи питания в цепь стабилизации токовых концов Холла, устранил с самого начала. Возможно, что-то ловит операционник, усиливающий Холл, пока полной уверенности в чистоте эксперимента нет.
Цитата
А вы уверены, что ДХ не пороговый?
Поле магнитика отрабатывает линейно. Да и сигнал, вроде, правдоподобно выглядит.
Цитата
Картинки бы с числами...
Эх,попробую на кальку с экрана осциллографа, а потом отсканить.
Цитата
Интегрирование RC цепочкой характеризуется постоянной времени, через которое система забывает ранее произошедшее. Это тоже надо учитывать.
"...характер насыщения магнитопровода может отличается от намагниченности.." Это как это? Насыщение, а тем более его характер, и намагниченность суть совершенно разные вещи.
"...характер насыщения магнитопровода может отличается от намагниченности.." Это как это? Насыщение, а тем более его характер, и намагниченность суть совершенно разные вещи.
Да, чтобы не заморачиваться с постоянной времени, я сравниваю картинки до интегратора. А по поводу насыщения/намагниченности - коряво выразился. Имел в виду, что намагниченность будет разная в сечении образца, соответственно и насышение будет зависеть от положения в сечении. То есть, по среднему полю (ЭДС) я уже "загнал" образец в насыщение, а Холл на краях сердечника еще можно намагничивать и намагничивать.
Цитата
Способ посмотреть при помощи катушки - это измерять индуктивное сопротивление ее, то есть пропустить ВЧ ток и мерить после падение напряжения, оно будет зависеть от насыщения сердечника. Если у него непрямоугольная петля. Это работает, если вы не ловите очень уж быстрые изменения.
Честно говоря, не понял. Чем метод измерения индуктивного сопротивления лучше прямого измерения ЭДС? Частоты у меня самые обычные 10-100 кГц.
Цитата
Способ посмотреть при помощи катушки - это измерять индуктивное сопротивление ее, то есть пропустить ВЧ ток и мерить после падение напряжения, оно будет зависеть от насыщения сердечника. Если у него непрямоугольная петля. Это работает, если вы не ловите очень уж быстрые изменения.
Честно говоря, не понял. Чем метод измерения индуктивного сопротивления лучше прямого измерения ЭДС? Частоты у меня самые обычные 10-100 кГц.
Честно говоря, не понял. Чем метод измерения индуктивного сопротивления лучше прямого измерения ЭДС? Частоты у меня самые обычные 10-100 кГц.
вот сюда не заглядывали?
http://www.amet.ru/mpi4.html
http://www.amet.ru/mpi3.html
Дык, это не для всякого случая все же - для испытаний пойдет - условия предсказуемые, кто намагничивает и как - известно.
А по поводу индуктивного сопротивления - это я к тому, что получится прямое, без интегрирования измерение от нуля по частоте.
(хотя главная цель - не потерять ноль по намагничиванию)
Вверх вот только сильно высоко не залезешь....хотя, можно . наверное в пределах 1 мега что-то реальное получить... смотря на чем мотать тестовую катушку.
А лучше, наверное, на датчик холла ориентироваться, если по конструктиву проходит.
В общем, сам на эту тему думаю, тоже надо. Готового решения нет пока. Подобное обсуждалось на этом же форуме
http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=20960
но разговор утих
PS Хотя если на 20 мгц измерять сопротивление, то отработает с точностью не хуже 50нс, нам же надо максимум - по фронту детектор работает быстро, можно и не сглаживать... Помеха убирается фвч и вперед... пробовать надо... генератор на одном транзисторе или логике. Как вариант - генератор на этой же катушке, а смещение по частоте легко словить цифровым методом - на ждущем мультивибраторе или чем-то вроде... интересненько.... Но по амплитуде проще. Итак - генератор - измерительная катушка с выхода на нагрузку - пиковый детектор - и получите ваш фронт для переключения. Работают оба полпериода, потому не будет наглостью рассчитывать на время 50 нс при 10 мгц контрольной частоты. Если сдвинуть на 90град и ловить в два смычка, то можно и на четверть периода рассчитывать...Кстати, вторая катушка для этого не обязательна, хотя лучше ... И в этом случае превышения резкие(40% и более) будут ловиться вообще без задержки...
Из-за нелинейности диодов еще лучше получается - сумма почти как умножение. Тогда на выходе почти горизонталь без всякого фильтра... термостабильность вот только проблема, но решаемо.
А по поводу индуктивного сопротивления - это я к тому, что получится прямое, без интегрирования измерение от нуля по частоте.
(хотя главная цель - не потерять ноль по намагничиванию)
Вверх вот только сильно высоко не залезешь....хотя, можно . наверное в пределах 1 мега что-то реальное получить... смотря на чем мотать тестовую катушку.
А лучше, наверное, на датчик холла ориентироваться, если по конструктиву проходит.
В общем, сам на эту тему думаю, тоже надо. Готового решения нет пока. Подобное обсуждалось на этом же форуме
http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=20960
но разговор утих
PS Хотя если на 20 мгц измерять сопротивление, то отработает с точностью не хуже 50нс, нам же надо максимум - по фронту детектор работает быстро, можно и не сглаживать... Помеха убирается фвч и вперед... пробовать надо... генератор на одном транзисторе или логике. Как вариант - генератор на этой же катушке, а смещение по частоте легко словить цифровым методом - на ждущем мультивибраторе или чем-то вроде... интересненько.... Но по амплитуде проще. Итак - генератор - измерительная катушка с выхода на нагрузку - пиковый детектор - и получите ваш фронт для переключения. Работают оба полпериода, потому не будет наглостью рассчитывать на время 50 нс при 10 мгц контрольной частоты. Если сдвинуть на 90град и ловить в два смычка, то можно и на четверть периода рассчитывать...Кстати, вторая катушка для этого не обязательна, хотя лучше ... И в этом случае превышения резкие(40% и более) будут ловиться вообще без задержки...
Из-за нелинейности диодов еще лучше получается - сумма почти как умножение. Тогда на выходе почти горизонталь без всякого фильтра... термостабильность вот только проблема, но решаемо.
Засосал сигнальчики звуковухой (PowerGraph), скинул в Excel (во вложении).
Правда, пришлось писатьт каждый сигнал по одиночке, синхронизировал выборки "руками" приблизительно так, как оба сигнала выглядят на осциллографе.
По поводу FEMM - программа хорошая, только она статику моделирует.
В общем, проблема пока осталась, пытаюсь копать в сторону теорий, описывающих динамику намагничивания. Если есть у кого инфа - дайте ссылку. Ключевые слова пока такие - микроскопическая теория намагничиваний, вязкое трение при переориентации доменов и т.п.
Правда, пришлось писатьт каждый сигнал по одиночке, синхронизировал выборки "руками" приблизительно так, как оба сигнала выглядят на осциллографе.
По поводу FEMM - программа хорошая, только она статику моделирует.
В общем, проблема пока осталась, пытаюсь копать в сторону теорий, описывающих динамику намагничивания. Если есть у кого инфа - дайте ссылку. Ключевые слова пока такие - микроскопическая теория намагничиваний, вязкое трение при переориентации доменов и т.п.
Цитата(AndreyVN @ Nov 19 2007, 12:20)
По поводу FEMM - программа хорошая, только она статику моделирует.
Ну конечно, статику в основном. А чем еще посмотреть , в какое место лучше датчик приспособить?
Вот физика процесса, которую я наблюдаю на Холле:
Спасибо ребятам, подсказали.
Цитата
При переходе в насыщение силовые линии поля начинают активно "вываливаться" из сердечника, при этом скорость нарастания потока внутри сердечника уменьшается, а снаружи его рядом с ним - резко увеличивается.
Спасибо ребятам, подсказали.
Цитата(AndreyVN @ Nov 21 2007, 18:02)
Вот физика процесса, которую я наблюдаю на Холле:
Спасибо ребятам, подсказали.
Спасибо ребятам, подсказали.
Да, так оно и есть
В общем-то, FEMM даже в статике показывает "вылезание" поля из щели.
03.jpg - для слабого поля и нулевой частоты
05.jpg - для насыщения и высокой частоты
Цитата(TSerg @ Nov 22 2007, 12:37)
Да, так оно и есть
В общем-то, FEMM даже в статике показывает "вылезание" поля из щели.
03.jpg - для слабого поля и нулевой частоты
05.jpg - для насыщения и высокой частоты
В общем-то, FEMM даже в статике показывает "вылезание" поля из щели.
03.jpg - для слабого поля и нулевой частоты
05.jpg - для насыщения и высокой частоты
Тут важно еще то, что поле начинает вылазить только после того, как середина уже насытилась, поэтому и разная динамика получается.
Да, видать не лучшая это идея - датчик Холла на краю сердечника. Осталось попробовать синусоидальную накачку, там результаты должны быть более интерпретабельные. Мне'ж в конечном счете надо ОС по намагниченности организовать.
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.