Hallo zusammen, ich möchte mit einem nicht-invertierten Operationsverstärker ein Hallsignal verstärken. Das Signal soll in einem PC weiterverarbeitet werden, deswegen muss es vorher verstärkt werden. Die betreffende Hallsonde ist voll funktionsfähig (dh. wenn ich mit einem Magneten in die Nähe der Hallsonde komme, dann ändert sich die Spannung). Der nicht-invertierte Operationsverstärker leistet auch gute Dienste: Habe zum Test eine 1.2 V Batterie genommen - über einen Poti eine Spannung im Bereich der Spannung der Hallsonde abgegriffen und diese auf den Eingang des Verstärkers gegeben. Die Ausgangsspannung ist dann um den Faktor den ich einstelle verstärkt. Alles wunderbar soweit. ABER: Sobald ich die Ausgangsspannung des Hallsensors an den Verstärker anschließe bekomme ich am Ausgang nur noch eine konstante Spannung - unabhängig davon ob an der Hallsonde ein Magnetfeld anliegt oder nicht. Wo liegt hier der Fehler? Was ist an der Spannung einer Batterie anders, zu der einer Hallsonde. Was muss ich ändern? Vielen Dank im Vorraus
Hallsonden haben eine recht hohe, temperaturabhaengige Offsetspannung, sowie eine nicht zu kleine Impedanz.
Halt Nein schrieb: > Hallsonden haben eine recht hohe, temperaturabhaengige Offsetspannung, > sowie eine nicht zu kleine Impedanz. Hey! Danke für die Antwort. Was heißt "nicht zu klein"? Muss ich also die Impedanz von Last (OP) und Ausgang (Hall) aneinander anpassen? In der Anleitung vom Hallsensor habe ich folgendes gefunden: http://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20090828110626.jpg Lg
Sind Stromquelle und Messschaltung potentialgetrennt? Zitat aus o.g. Anleitung: "Therefore, the current source have a common connection, but must be isolated from each other. One or the other, but not both, may be grounded." Mit freundlichen Grüßen Guido
Stromquelle ? Ein Widertand untendran, einer oben, Alles zwischen GND und 5V. Dann ein Instrumentenverstaerker dran und gut ist.
Ihr habt mich verwirrt :) Das Problem ist doch nun eigentlich nur, dass die Impedanz des Hallsensors sich von der des OP's stark unterscheidet, richtig? Bei der Batterie scheint das ja nicht der Fall gewesen zu sein. Reicht es nicht einfach einen Widerstand (wie in der Anleitung) einzubauen um die Impedanz anzupassen?
Hall Sensoren brauchen in der Regel Stromquellen: http://de.wikipedia.org/wiki/Hall_Sensor "Wird ein Hall-Sensor von einem Strom durchflossen..." Am einfachsten wäre so was: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0207011.htm
Joah ich bin Physiker, ein bisschen Ahnung hab ich nun doch. Der Hallsensor wird durch eine Konstantstromquelle (15mA) versorgt. Aber was hat das nun mit dem Problem zu tun? Ich messe übrigends quasistatische Magnetfelder, keine hochfrequenten Felder.
Patrick Musterschla schrieb: > Joah ich bin Physiker, ein bisschen Ahnung hab ich nun doch. Dann ist ja noch was zu retten ;) > Der Hallsensor wird durch eine Konstantstromquelle (15mA) versorgt. Aber > was hat das nun mit dem Problem zu tun? Ich glaub was du brauchst ist nicht 1 OPV, sondern derer mindestens 2 in Form eines Differenzverstaerkers. Der Hallsensor liefert eine Spannungsdifferenz an den (aus dem verlinkten Artikel .. http://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20090828110626.jpg) Pins 3 und 4. Allerdings hat und SOLLTE diese Spannung nichts mit dem GND zu tun haben, auf dem sich der OPV abstuetzt wenn du den als einfachen nichtinvertierenden Verstaerker einsetzt.. http://de.wikipedia.org/wiki/Instrumentierungsverst%C3%A4rker Das Teil sollte dir helfen.. gibts glaube auch als fertige Bauteile. Der Trick dabei ist, dass sich die zu messende Spannungsdifferenz vor dem Verstaerker auf kein Potential beziehen braucht, sondern nur die Differenz zaehlt. Danach erhaelt man eine auf Masse bezogene Spannung mit gewunschter Vertaerkung (siehe halt die Gleichungen hinter dem Link.. sind rel einfach nachzuvollziehen, wenn du OPV Schaltungen herleiten kannst).
Joan P. schrieb: > Allerdings hat und SOLLTE diese Spannung nichts mit dem GND zu tun > haben, auf dem sich der OPV abstuetzt wenn du den als einfachen > nichtinvertierenden Verstaerker einsetzt.. Im Moment versorge ich den Hallsensor mit derselben Spannungsquelle wie den OPV. Zur Verfügung habe ich: +-15V, GND. Hallsensor wird mit 15V und Vorwiderständen zur Stromanpassung versorgt. Und der OPV kriegt +-15V,GND. Und die Abgreifspannung von der Hallsonde hat doch erstmal nichts mit der Stromversorgung des Hallsensors zu tun, also ist obiges doch erlaubt. Beim nicht-invert. OV liegt ja am Eingang eh einer auf GND. Ich dachte das muss sogar so sein.
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Sollt ihr haben. Also nochmal zusammenfassend: Ich habe eine Spannungsquelle von +-15V zu GND zur Verfügung. Damit versorge ich den Verstärker. Parallel dazu habe ich mir 15V und GND abgegriffen um damit den Hallsensor zu versorgen (Vorwiderstände zur Stromanpassung). Das Datenblatt des Hallsensors habe ich angehängt. Das Schaltbild des Verstärkers auch. (Hab mich einmal verzeichnet - rot korrigiert). Wenn ich von einer 1.2V Batterie mit nem Poti auf den Spannungsbereich des Hallsensors (mV) runtergeh und diesen an "IN" und "GND" anschließe liefert die Spannungsmessung an "OUT" und "GND" genau die verstärkte Spannung. Den Hallabgriff (Pin 3 und 4) an "IN" und "GND" anschließen, liefert an "OUT" gegen GND aber eine konstante Spannung von 12.4 V - UNABHÄNGIG davon ob ein Magnetfeld an dem Hallsensor anliegt oder nicht - also unabhängig von der Eingangsspannung (Hallsensor ist aber intakt und funktioniert einwandfrei)
Patrick Musterschla schrieb: > Im Moment versorge ich den Hallsensor mit derselben Spannungsquelle wie > den OPV. Ohne mich groß in die Materie eingearbeitet zu haben aber liegt hierin nicht Dein Problem? Mein Tipp: Speise den Hallsender testweise aus einer Batterie. Mit freundlichen Grüßen Guido
Hm, das könnte ich mal probieren, falls sich sonst nichts ergibt. Ich kanns gerade auf die Schnelle nicht probieren - hab die Hallsonde im Labor. Aber das kann ja eigentlich nicht sein. Wie ich es erreiche dass ein Strom von 15mA fließt, ist doch dem Signal was am Ende rauskommt, völlig egal. Hauptsache da fließen 15mA oder? Am Ende werden ja immer nur bewegte Ladungen wegen der Lorentz-Kraft abgelenkt - und so wird Ladung getrennt und eine Spannung baut sich auf. Unabhängig davon wie diese Ladungen bewegt werden. Oder liegt hier womöglich wirklich ein Denkfehler ?
Nur mal so "ins blaue hineingedacht": Wenn der Anschluss 1 Deins Hallgenerators auf GND liegt und auch der Anschluss 4 auf GND liegt, fließt dann nicht bereits ohne magnetisches Feld ein Teil des Steuerstroms IC über den "Ouput Indication"? Alternativ zu meinem o.g. Vorschlag könntest Du die galvanische Trennung auch erreichen, indem Du die Hallspannung mit einem batteriebetriebenen (Hand-) Multimeter misst. Mit freundlichen Grüßen Guido
Guido schrieb: > Nur mal so "ins blaue hineingedacht": > Wenn der Anschluss 1 Deins Hallgenerators auf GND liegt und auch der > Anschluss 4 auf GND liegt, fließt dann nicht bereits ohne magnetisches > Feld ein Teil des Steuerstroms IC über den "Ouput Indication"? Ah, das muss du mir genauer erklären. Sind doch eigentlich zwei voneinander getrennte Stromkreise oder? Wieso sollte das so sein? Das würde natürlich aber einiges! erklären. Wenn das wirklich so wäre, wäre mir dann geholfen wenn ich die Hallsonde mit +-15V, also effektiven 30 betreibe, anstatt mit GND/15 ?
Patrick Musterschla schrieb: > Guido schrieb: >> Nur mal so "ins blaue hineingedacht": >> Wenn der Anschluss 1 Deins Hallgenerators auf GND liegt und auch der >> Anschluss 4 auf GND liegt, fließt dann nicht bereits ohne magnetisches >> Feld ein Teil des Steuerstroms IC über den "Ouput Indication"? > > Ah, das muss du mir genauer erklären. Sind doch eigentlich zwei > voneinander getrennte Stromkreise oder? Wieso sollte das so sein? Das > würde natürlich aber einiges! erklären. > > Wenn das wirklich so wäre, wäre mir dann geholfen wenn ich die Hallsonde > mit +-15V, also effektiven 30 betreibe, anstatt mit GND/15 ? Der Strom durch deinen Hallsensor und dessen Spannung und die Betriebsspannungen fuer deinen OPV sind hier nicht das Problem. Es geht darum, dass die DIFFERENZSPANNUNG an den beiden anderen Pins des Hallsensors mit der Betriebsspannung des Hallsensors nix zu tun haben darf. Denn wenn sie etwas damit zu tun hat, wirkt dein Hallsensor nicht mehr so wie er soll.. Durch den Halbleiter bewegen sich Elektronen die durch das Magnetfeld abgelenkt werden und senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung ne Spannung erzeugen.. Nun kommst Du daher und bindest eine dieser Seiten an GND und die andere an den Eingang deines OPV.. Wenn du wirklich Physiker bist.. erklaer mir mal wie da der Halleffekt noch ordentlich funktionieren soll?!? Der Strom fliesst nun schraeg durch den Hallsensor (von Vcc zu der unteren Masse und der Masse an einer Seite.. deine Hallspannung kannste knicken. Du muesstest also GND der Betriebsspannung von Hallsensor und GND des OPV voneinander trennen (Guidos Batterrievorschlag sollte das packen). Oder du nimmst nen Differenzverstaerker.. der macht das ohne zwei unterschiedliche GNDs, braucht aber mind 2 OPVs.. Und so weit ich das versteh ist der Lastwiderstand an dem Hallsensorsignal dazu da, dass die Hallspannung die deine nachfolgende Schaltung abnimmt nicht zu sehr einbricht - wobei das mit OPV ja kein Thema sein sollte.
@Joan Zuerst schreibst Du: > Der Strom durch deinen Hallsensor und dessen Spannung und die > Betriebsspannungen fuer deinen OPV sind hier nicht das Problem. Und anschließend: > Du muesstest also GND der Betriebsspannung von Hallsensor und GND des > OPV voneinander trennen. Zuerst schreibst Du "sind hier nicht das Problem" um dann zu schreiben, dass er die Spannungen voneinander trennen muss. Mhhmmm, Kopfkratz... Was für eine Taktik steck denn hier dahinter? Wie ich bereits erwähnt habe bin ich Deiner Meinung. Die zwei GNDs müssen getrennt sein oder Patrick verwendet einen "richtigen" Differenzverstärker. @ Patrick Aus Meiner Sicht würde sich für dein Problem ein "Instrumentation Amplifier" anbieten. Eine grundlegende Einführung über diese Verstärker findest Du z.B. hier: http://www.analog.com/static/imported-files/design_handbooks/5812756674312778737Complete_In_Amp.pdf Mit freundlichen Grüßen Guido
Guido schrieb: > @Joan > > Zuerst schreibst Du: >> Der Strom durch deinen Hallsensor und dessen Spannung und die >> Betriebsspannungen fuer deinen OPV sind hier nicht das Problem. > > Und anschließend: >> Du muesstest also GND der Betriebsspannung von Hallsensor und GND des >> OPV voneinander trennen. > > Zuerst schreibst Du "sind hier nicht das Problem" um dann zu schreiben, > dass er die Spannungen voneinander trennen muss. Mhhmmm, Kopfkratz... > Was für eine Taktik steck denn hier dahinter? Hm.. unglueckliche Formulierung doh Der erste Absatz war mehr auf seine absoluten +/-/GND Wertangaben bezogen.. Jau, gefaellt mir gar nicht mehr. Ist schon spaet fuer mich.. sollte wohl besser schlafen gehen. PS: War jedenfalls nicht in der Absicht gedacht hier alle "Moeglichkeiten" unterzubringen.. nix Taktik. Einfach nur Muedigkeit.
@Joan Na dann: Gute Nacht. Lebst wohl weiter östlich als ich. Mit freundlichen Grüßen Guido
Hey! Haha, nu seh ich es auch endlich. Vielen vielen Dank. Sowas "sieht" man glaub ich erst mit genügend Praxiserfahrung oder? :D
Patrick Musterschla schrieb: > Hey! > > Haha, nu seh ich es auch endlich. Vielen vielen Dank. > > Sowas "sieht" man glaub ich erst mit genügend Praxiserfahrung oder? :D Ne ich nehms zurück, ich hätts selber sehen müssen. ^^
So wird das nie was, ein Op07 geht nicht an die Speisung... Ich wuerd das Ganze sogar nur an 5V laufen lassen. Da die Rueckwirkung des Magnetfeldes auf den Strom gleich Null ist kann man den Strom auch mit zwei Widerstaenden vorgeben. Dann ein RRIO InstrumentenAmp, zB einen LTC2053 und gut ist.
> Ne ich nehms zurück, ich hätts selber sehen müssen. ^^ Manchmal sieht man den Wald vor lauter Bäumen nicht ;-) > Ich wuerd das Ganze sogar nur an 5V laufen lassen. Da die Rueckwirkung > des Magnetfeldes auf den Strom gleich Null ist kann man den Strom auch > mit zwei Widerstaenden vorgeben. Dann ein RRIO InstrumentenAmp, zB einen > LTC2053 und gut ist. Geschmackssache, für einen (einmaligen) Laboraufbau würde ich eher einen "normalen" Instrumentation Amplfier mit +- Spannungsversorgung wählen. Mit freundlichen Grüßen Guido
Stimmt, es kommt immer darauf an wie's bzw. in diesem Fall was kommt ;-) Mit freundlichen Grüßen Guido
Hallo lieber Hallsensor Pionier, ein Zufall hat mich auf diese Frage gelotzt. Nun Glück gehabt, ich habe lange Jahre Erfahrung und auch schon mit den Hallsonden aus dieser Baureihe gearbeitet. Ich spare mir den Kommentar zu den EMAIL 1m über dem. Direkt zur Sache: Zum Thema Hallsensoren empfehle ich einen kurzen Ausflug über Wikipedia. Diese Art Hallsonde ist etwas besonderes, man hat einen eichfähigen Sensor vor sich, den man bei dem bestimmten Strom direkt die Hallspannung in Tesla anzeigen könnte. Ich hoffe die Sonde hat die Experimente überstanden. Ich habe ein Beispiel mit der FH540 Sonde gewählt, das ist aber vergleichbar zu der FH301. In dem beigepackten pdf sieht man 4 Anschlüsse. Hier sorgsam darauf achten von Ic+ nach Ic- muss ein stabiler Strom fliessen, 10-20mA. Je besser dieser strom stabil ist, umso bnesser ist das Ergebnis der Hallspannung, die man an den Anschlüssen VH+ und VH- abgreigen könnte. Nun sind diese Sensoren so gebaut, dass eben diese Anschlüsse nicht galvanisch voneinander getrennt sind. Da muss aufpassen. wählenwir eine Doff. Schaltung und ich empfehle wirklich die meine Schaltung einfach nachzubauen. Falls man +/-12V machen kann, ist alles so wie beschrieben. Wollen Sie die tesla anzeigen, so könnte man einen Digitalvoltmeterbaustein nehmen. Den gezeigten DC/DC-Wandler kann man auch übernehmen oder was eigenes. Wenn man ganz gut drauf ist, kann man auch eine unipolare Versorgung verwenden. Dann muss man den RAil to RAil-Op mit einer Gleichspannung hochziehen, damit 0 Tesla auch 0V sind. Also erst mal nachbauen wäre der sichere Weg zum Erfolg. Falls Sie damit reich werden, schicken Sie mir ein EMAIL. Ich betrachte das im Forum als Schützenhilfe, so wie ich es an der FH den Studenten auch gebe. Falls Sie weitere Hilfe brauchen auch. Mir wäre direkt lieber. Interessieren würde mich Ihren fachlichen Hintergrund. Viel Spaß und viel Erfolg
Ah danke für die Informationen. Vielleicht komme ich nochmal darauf zurück. Vielleicht noch etwas Hintergrund für die Interessierten: Ich arbeite als Hiwi in einer AG zur Vorbereitung auf die Diplomarbeit (im Fach Physik) und man hat mir einen sogenannten MOKE Versuch anvertraut. Damit kann man Hysteresen von ferromagnetischen Proben relativ leicht bestimmen. Das heißt ich möchte messen: Magnetisierung gegen Magnetfeld. Die Magnetisierung wird an den ferromagentischen Proben über den magnetooptischen Kerr-Effekt gemessen. (Hat quantenmechanische Gründe: Man lässt einfach linear polarisiertes Laserlicht auf die Probe fallen - je nach Magnetisierung der Probe kommt es zur Drehung der Polarisationsebene - die Drehung ist dann proportional zur Magnetisierung) Naja und das Magnetfeld liefert mir dann die Hallsonde. So kann ich dann mit einem Rechner Hysteresen aufnehmen. Dreht man nun die Probe und macht für jeden Winkel eine Messung kann man die Achsen der Probe herausfinden, in die sich die Probe "gerne" magnetisieren lässt. Und da ich ganz allein nur daran interessiert bin wo die Probe ihre leichte Achse hat (Koerzitivfelder etc interessieren mich nicht), ist auch keine absolute Messung des Magnetfeldes notwendig - ich brauch nur relative Werte. Aber das Vorhaben die vielen Spannungsversorgungen meines Versuches (für Verstärker, Hallsonde, Dioden zur Detektierung des Laserlichts etc) auf eine zu minimieren, ging wie ihr gesehen habt, leider hier schief. :D Ich werd nun eine externe Spannungsquelle zur Versorgung der Hallsonde heranziehen, damit ich endlich messen kann. Ich kann das Risiko nicht eingehen dass jetzt noch was schief geht ;-) Das ganze hier hat mir mal wieder gezeigt, dass man vieles echt erst durch Praxiserfahrung lernen kann. Darüber hätte ich vorher NIE nachgedacht. Eigentlich sollte ich den Versuch nur optisch ein wenig aufmotzen, damit da nicht überall Kabel rumfliegen und dann ein paar Sachen messen. Aber es kam ganz anders. Eigentlich war ich froh dass ich mich im Studium immer um die E-Technik drücken konnte - aber es holt einen immer wieder ein :D
HAllo, habe mir das fast so gedacht. Die Sonde arbeitet nur mit einem Meßverstärker zusammen vernünftig, zu wenige mV/mT. Mein Vorschlag wäre noch der geringste mit einer Spannungsquelle, in ein paar Stunden hat man das zusammengelötet, wenn man die Bauteile hat. Sie haben noch das Problem der Eichung. Da braucht man ein Normal um ganz sicher zugehen, einfach herzustellen. Bestimmt haben Sie in Ihrem Umfeld im Institut irgendwo eine fertige Hallsonde. Ausleihen wäre auch noch eine Alternative an Uni oder FH. Wie gross sind ie Magnetfelder, die Sie erwarten? mT,µT o.ä. Viel Erolg und viele Grüsse
Hallo nochmal, je nach dem welchen in welchem Bereich Sie messen wollen, könnte ich gegen Pfand ein Gerät ausleihen. Gruß OpaFritz
Hallo, Vielleicht ist das falsch rübergekommen: Ich habe doch eine Hallsonde - sie hat alles überlebt - und wenn ich sie nun extern mit Spannung versorge, sollte ich auch mit dem OPV verstärken können. Was soll geeicht werden? Eichen tut das Eichamt :-) Mich interessieren ja nur relative Werte - keine Absolutwerte - wozu dann eichen? Ich hätt einfach nen GMR-Sensor nehmen sollen ;-)
Wollte nur nochmal durchgeben, dass es das definitiv war. Hab die Hallsonde mit nem einfachen Steckernetzteil versorgt und schon lief es wie am Schnürchen. Konnte auch schon erste Hysteresen messen. Danke für die Hilfe.
Einen Differenzverstärker brauchst Du nur für Präzisionsmessungen. > Hab die Hallsonde mit nem einfachen Steckernetzteil versorgt und > schon lief es wie am Schnürchen. Ich schließe daraus, dass es eher um Schätzen als um Messen geht (Brummeinstreuung ...) Suche mal hier im Forum nach kmz*, das ist ein empfindlicher Hallsensor von Philips/NPX. z.B. Beitrag "SensorBrücke(KMZ51) Verstärken: Welche Schaltung, welcherO" Zum "in etwa"-Verstärken reicht ein einfacher OpAmp aus: +15V ---R1---SensorIn+ -15V ---R2---SensorIn- |\ | \ SensorOut+ ----|+ \ | \__________ zum ADC | / | SensorOut- --+-|- / | | | / | | |/ R3 | | +-----------+ Da die beiden Spannungen in etwa bei der Hälfte der VCC liegen, ist dort auch die Ausgangsspannung angesiedelt. Wähle die Speisewiderstände R1 und R2 so (R2>R1), dass die Offset-Spannung für den ADC passend ist (z.B. 2,5V). Der verstärkungsbestimmende Spannungsteiler besteht aus R und der Impedanz am SensorOut-. Berichte bitte, ob Du den Verstärker so nutzen kannst.
Hallo, mehr als eine komplette Schaltung kann man nicht liefern. Ich habe gedacht angehende Physiker nehmen es etwas genauer. :-) Eichen würde man in Tesla - bekommt man beim Eichamt auch nicht. Mit GMR wird es auch nicht leichter. ;-) Der Umgang mit den Sonden verlangt etwas Erfahrung in Meßtechnik. Das Schnürchen würde ich gerne kennenlernen, dass wenige mV messen kann. :-) :-) Hilfe gibt es über meine Private EMAIL. Viele Grüsse
Eigentlich ist der Thread ja erledigt. Läuft ja schon alles. Wie oben bereits erwähnt möchte ich nochmal darauf hinweisen, dass die Messungen nur dazu dienen leichte Achsen in ferromagnetischen Proben zu bestimmen. Das Magnetfeld, welches die Probe durchsetzt, ist eh nicht 100%tig homogen. Ich nehm es hier nicht so genau, da es für den Versuch einfach auch nicht nötig ist. :) Und WENN ich genauer messen wollte, dann müsste ich eh woanders ansetzen: Das Magnetfeld was ich durchfahre ist recht stark. Beim Hallsignal liegt also nicht so das Problem. Und nochmal: Mich interessiert auch gar nicht, wieviel Tesla das nun genau sind - mir reicht eine Spannung die sich linear mit dem Magnetfeld ändert. Ich hab bei Aufnahmen von Hysteresen viel mehr das Problem der Leistungsschwankungen vom Laser. Streulicht auf Dioden etc. Was man da optimiert hängt halt stark davon ab was man machen möchte - für mein Experiment ist es ziemlich vergeudete Zeit sich mit der "Eichung" zu beschäftigen. Aber gut zu wissen, dass es noch Methoden gibt es genauer zu machen. :)
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