¿Es posible medir solo campos electromagnéticos de CA en el rango de 40 Hz - 120 Hz con una resolución de 0.01 µT usando un sensor de efecto Hall? Si es así, ¿cómo podría hacerlo uno y qué sensor de efecto Hall en particular debería estar usando?
¿Es posible medir solo campos electromagnéticos de CA en el rango de 40 Hz - 120 Hz con una resolución de 0.01 µT usando un sensor de efecto Hall? Si es así, ¿cómo podría hacerlo uno y qué sensor de efecto Hall en particular debería estar usando?
Esta respuesta es puramente teórica.
No veo problemas adicionales con la medición de un campo magnético que varía lentamente con el sensor Hall: el voltaje de salida será una señal que varía lentamente.
Sin embargo, debido a que el efecto Hall es un efecto de capacitancia, existe una naturaleza intrínseca de filtrado de paso bajo a un sensor Hall. No debería ser un problema en las frecuencias de interés para usted, pero vale la pena verlo en aplicaciones de frecuencias más altas.
La precisión del sensor Hall en las frecuencias bajas debe ser aproximadamente la misma que en el campo constante. Compruebe las especificaciones.
Alternativa de inductor:
No creo que usar un inductor sea un buen enfoque. Los sensores de Hall son pequeños y precisos, mientras que los inductores tienden a ser grandes y desordenados. El inductor tiene una capacidad de filtrado de CC intrínseca, pero esto no es una ventaja importante.
Si puede encontrar un sensor basado en inducción que se adapte a su aplicación, hágalo. Sin embargo, le sugiero que no intente construir uno (tal vez por diversión y educación, pero no para aplicaciones reales): seguramente será peor que casi cualquier sensor de sala que pueda comprar por unos pocos dólares.
No creo que haya mucho problema en la medición de campos magnéticos con una bobina. La teoría básica es: -
Tensión inducida = \ $ - N \ frac {d \ Phi} {dt} \ $ donde N es el número de vueltas.
Y si está intentando puntualizar la densidad de flujo, deberá asegurarse de que el área de la sección transversal de la bobina sea lo suficientemente pequeña. Si eso es factible, entonces la fórmula se convierte en: -
Tensión inducida = \ $ - N \ veces S \ frac {dB} {dt} \ $ donde B es la densidad de flujo y S es el área de la bobina.
Para mejorar la sensibilidad, la bobina (N vueltas) puede enrollarse en ferrita con alta permeabilidad y la nueva fórmula se convierte en: -
Tensión inducida = \ $ - N \ veces S \ times \ mu_r \ frac {dB} {dt} \ $ donde \ $ \ mu_r \ $ es la permeabilidad relativa del material de ferrita.
El uso de ferrita sin duda debería proporcionar cierta mejora, pero la permeabilidad del material de ferrita es menos cierta y es probable que necesite "calibrarlo" con un campo magnético conocido. Sin embargo, si está principalmente interesado en la resolución, este no es un gran problema.
Está buscando una resolución de 0.01 \ $ \ mu T \ $ en la frecuencia más baja de 40Hz. Eso es un \ $ \ frac {dB} {dt} \ $ numéricamente de 1.6 \ $ \ veces 10 ^ {- 6} \ $ - Supongo que el cambio en B es de un período de 6.25 ms, es decir, un cuarto de El periodo de 40Hz.
Digamos que tenía 50 vueltas en una ferrita con una permeabilidad relativa de 10,000 y su bobina tenía un área de sección transversal de 78.54 mm2 (diámetro de bobina de 10 mm).
El voltaje inducido será \ $ - 50 \ veces 78.54 \ veces 10 ^ {- 6} \ veces 10,000 \ veces 1.6 \ veces 10 ^ {- 6} \ $ = -63 \ $ \ mu V \ $
A 120Hz, el voltaje inducido será 3 veces mayor. Esta señal se puede amplificar fácilmente con prácticamente cualquier amplificador operacional decente y conjunto de filtros de paso bajo para reducir el ruido fuera de banda. No puedo comparar esto con los sensores de Hall porque no sé lo suficiente sobre ellos.
Creo que el material 3E7 de Ferroxcube se ve bastante bien para este trabajo. Notable es la permeabilidad estable en el rango de temperatura de 20ºC a 40ºC. Tiene una permeabilidad inicial de 15,000.
Lea otras preguntas en las etiquetas arduino electromagnetism measurement