Guten Tag zusammen, momentan arbeite ich (Schüler, also bitte nicht allzu streng sein ;)) an einer Schaltung die einen Hall Sensor des Typen CY-P15A (Datenblatt: http://www.hallsensors.de/CY-P15A.pdf) auslesen soll. Dieser hat eine recht gute Stabilität und grundsätzlich lässt sich sagen das man 1.5mV pro mT als Spannung bekommt. Diese Spannung soll verstärkt(OpAmp?) und digitalisiert (AD-Wandler) werden, um per uC ausgewertet und per FT232 via USB im Computer landen (grafische Auswertung etc.). Da ich jedoch noch nie mit so kleinen Spannungen gearbeitet habe, man kommt ja selten dazu in meinem Alter, bräuchte ich eine kleine Starthilfe. Ich hatte beim OpAmp an einen OPA4188 gedacht (http://www.ti.com/product/opa4188) wegen des sehr geringen Drifts und dem geringen Rauschen) und als AD-Wandler irgendwas im 24-Bit Bereich. Die Schaltung wird mit 5V betrieben. Nun zu den Fragen: 1. Kann ich diesen OpAmp nehmen, oder gibt es bessere/idealere? 2. Reichen 24-Bit (ca. 18 1/2 wegen des Rauschens) um bis in den uV zu gehen (präzise Messung von Magnetfeldern)? Liebe Grüße, Tobias
Welche Bandbreite benötigt die Messung? Sprich wie schnell ändern sich die Feldstärken und wie schnell soll der Sensor im Magnetfeld bewegt werden?
Ich gehe eher von einem homogenen Magnetfeld aus, der Sensor ist quasi statisch im Magnetfeld (kleine Veränderungen weil man den Sensor in der Hand hält mit eingeschlossen).
Schau mal bei Micronas oder Honeywell, da gibt es (programmierbare) Hallsensoren, die schon "alles" drin haben und keine aufwendige Verstärkung mehr benötigen- außer Du willst die Probleme aus didaktischen Gründen selbst lösen, die ein ext. Verstärkung mit sich bringen.
Tobias schrieb: > 1. Kann ich diesen OpAmp nehmen, oder gibt es bessere/idealere? Sieht ganz gut aus. Rail to Rail wirst du bei deiner kleinen Versorgungsspannung brauchen, und die 'AutoZero' Funktion könnte nützlich sein. > 2. Reichen 24-Bit (ca. 18 1/2 wegen des Rauschens) um bis in den uV zu > gehen (präzise Messung von Magnetfeldern)? Das kriegst du eh nicht hin. Von deinen 24 bit bleiben vllt., wenn alles sehr sauber gebaut ist, noch 16 bit über, der Rest ist Bitgeflimmer. Wähle die Verstärkung der Opamps so, das er dir die 0-5 Volt liefert und nimm dann einen relativ einfachen 16 bit Wandler. Der Bau eines wirklich gut funktionierenden 24-bit Wandler mit einer Genauigkeit/Auflösung von +/- ein paar bit flößt selbst gediegenen Ings. Respekt ein. M.E. liefert die KMZ Sensor Serie von NXP auch mehr Nutzpegel und sind preiswert. Schau die die evtl. mal an.
Dann brauchst du dir um das Rauschen (fast) keine Sorgen machen, das mittelt sich raus. Aber erst mal ein paar ganz grundsätzliche Fragen, von denen aber das Design entscheidend abhängt. 1. wie wichtig ist es, dass es funktioniert? wenn es nicht geht, sagt dann einfach irgend jemand "nice try, next time better!" oder bekommst du dann eine schlechte Note oder muss du den Kurs/ den Jahrgang wiederholen? 2. welche Hilfe bekommst du? Bist du Mitglied eines Team, das die Aufgabe lösen soll, oder bist Einzelkämpfer? Hast du einen Mentor, der mit Rat und Tat zur Seite steht, oder nur einen Prüfer? 3. Wie sind deine pers. Fähigkeiten und skills? - löten - Schaltungsdesign - PC-Programmierung - Programmierung embedded controller jeweils auf einer Skala von "keine Ahnung" über "ich hab's schon mal versemmelt" und "das eine oder andere Projekt läuft schon" bis "ich hätte den rover alleine auf den Mars gebracht" 4. Welche Hilfsmittel und Werkzeuge und ggf. schon fertige Plattformen stehen dir zur Verfügung? Je nach den Antworten solltest du den Schwerpunkt auf "Herausforderung" oder "funktioniert sicher, wenn auch mit Einschränkungen" legen Wenn deine skills bei der PC-Programmierung liegen, wäre es z.B. möglich, das Signal des Hall-Sensors mit einer möglichst einfachen Schaltung aufzubereiten und direkt auf den LineIn-Eingang der PC-Soundkarte zu geben. Die gesamte Auswertung und korrektur der systematischen Fehler der Einfachstschaltung wäre dann ein PC-Programm in Hochsprache (zur Not als Excel-Makro in VBA) Hast du eine EmbeddedController-Plattform fertig zur Verfügung, die möglicherweise sogar einen fertigen AD-Wandler beinhaltet, und bist du gut in dessen Programmierung sollte die Hauptarbeit hier liegen und bist damit (wahrscheinlich) genauer und flexibler als mit der Soundkartenlösung. Bist du eine junger Gott am Lötdraht, dann wird die Signalaufbereitung der Schwerpunkt und das vereinfacht die Auswertung.
>das man 1.5mV pro mT als Spannung bekommt.
Hmm.
Habe mir das Datenblatt angesehen.
Dort gibt es auch Seite 3/5 zwei Grafiken mit Hall Voltage über Magnetic
Flux Density. Einmal bei Versorgungsspannung mit 6,0 Volt
(Konstantspannung) und das zweite bei Versorgung mit Konstantstrom 1mA !
Aus dem Spannungsdiagramm ergeben sich nur 700/500 = 1,4 mV/mT ;
jedenfalls bei dieser 6 Volt Betriebsspannung.
Höhere Ausgangswerte sind im Diagramm nicht sichtbar, man kann wohl
vermuten daß es linear weitergeht.
Das Bauteil hat auf Seite 1 eine Spec bis 2000 mT und ist als
"Ultra-High sensitivity" bezeichnet.
Rechnet man auf 2000 mT weiter so müsste dann eine Spannung von 2,8 Volt
entstehen.
Das ist auch gut für einen uC, der direkt mit 3,3 Volt betrieben wird
und eine interne ADC Referenzspannung von 3,3 Volt oder 3,0 Volt hat.
Insofern ist überhaupt kein Verstärker notwendig (wäre sogar falsch)
sondern nur ein Buffer, am besten nach dem Bild "Circuit 2" auf Seite 5.
Dieser Buffer (= Verstärker mit Faktor 1,000) wird üblicherweise als
"unity gain amplifier" bezeichnet. Dafür gibt es besonders geeignete
Typen, zu denen der von dir genannte nicht gehört.
Würdest du hingegen einen Verstärker mit (z.B.) dem Faktor 10 einbauen,
so würde dies den nutzbaren mT Wertebereich ja sofort auf ungefähr 200
mT einschränken. Insofern kommt es auf die zu überwachende (max.)
Flussdichte entscheidend an!
---> Nachdem im Datenblatt eine deutsche (Mail-) Adresse genannt ist,
würde ich dir auch raten, hierüber einen Support-Ingenieur zu
kontaktieren. Zumindest kann über diesen Weg wohl ein weitere
"Apllication note" etc. beschafft werden.
Denn auch zur Betriebsart "Konstantstrom 1mA" lässt sich das Datenblatt
nicht weiter aus... Der Versorgungsanschluß nennt sich hier ja auch
"Control Voltage", vielleicht gibt's da noch weitere Kniffe.
Gruss
Martin B. aus E. schrieb: > Martin B. aus E. Martin B. aus E. schrieb: > Dann brauchst du dir um das Rauschen (fast) keine Sorgen machen, das > mittelt sich raus. > > Aber erst mal ein paar ganz grundsätzliche Fragen, von denen aber das > Design entscheidend abhängt. > > 1. wie wichtig ist es, dass es funktioniert? > wenn es nicht geht, sagt dann einfach irgend jemand "nice try, next > time better!" oder bekommst du dann eine schlechte Note oder muss du den > Kurs/ den Jahrgang wiederholen? > 2. welche Hilfe bekommst du? Bist du Mitglied eines Team, das die > Aufgabe lösen soll, oder bist Einzelkämpfer? Hast du einen Mentor, der > mit Rat und Tat zur Seite steht, oder nur einen Prüfer? > 3. Wie sind deine pers. Fähigkeiten und skills? > - löten > - Schaltungsdesign > - PC-Programmierung > - Programmierung embedded controller > jeweils auf einer Skala von "keine Ahnung" über "ich hab's schon mal > versemmelt" und "das eine oder andere Projekt läuft schon" bis "ich > hätte den rover alleine auf den Mars gebracht" > 4. Welche Hilfsmittel und Werkzeuge und ggf. schon fertige Plattformen > stehen dir zur Verfügung? > > Je nach den Antworten solltest du den Schwerpunkt auf "Herausforderung" > oder "funktioniert sicher, wenn auch mit Einschränkungen" legen > > Wenn deine skills bei der PC-Programmierung liegen, wäre es z.B. > möglich, das Signal des Hall-Sensors mit einer möglichst einfachen > Schaltung aufzubereiten und direkt auf den LineIn-Eingang der > PC-Soundkarte zu geben. Die gesamte Auswertung und korrektur der > systematischen Fehler der Einfachstschaltung wäre dann ein PC-Programm > in Hochsprache (zur Not als Excel-Makro in VBA) > > Hast du eine EmbeddedController-Plattform fertig zur Verfügung, die > möglicherweise sogar einen fertigen AD-Wandler beinhaltet, und bist du > gut in dessen Programmierung sollte die Hauptarbeit hier liegen und bist > damit (wahrscheinlich) genauer und flexibler als mit der > Soundkartenlösung. > > Bist du eine junger Gott am Lötdraht, dann wird die Signalaufbereitung > der Schwerpunkt und das vereinfacht die Auswertung. 1. Sehr wichtig. Ich habe noch 2 1/2 Monate Zeit. Das ist meine Facharbeit. Es geht hauptsächlich um den Hall-Effekt und diese Gerätschaft die ich momentan baue im Vergleich mit dem Messgerät der Schule + Argumentation ob der Preis gerechtfertigt ist. 2. Löten: 0604 war bisher kein Problem, bekomme auch Sachen wie TQFP32 hin und würde mich sogar noch kleiner trauen Schaltungsdesign: Ich bin anpassungsfähig, normalerweise bekomme ich sowas aber hin PC-Programmierung: Mache ich seit ich 11 bin, habe ich drauf in ca 5 verschiedenen Hochsprachen. Programmierung Embedded Controller: Hoch Lebe Arduino! Ich arbeite mit einem Atmega168, ist der kleine Bruder vom 326, haben beide einen (ich glaube) 10-Bit AD-Wandler, ich möchte es eigentlich aber genauer (außer es wird irrelevant bei einem OpAmp). Ich möchte außerdem noch anmerken das ich den USB-Controller schon habe, ich bin auch fest entschlossen ihn zu nutzen. @Andi Ich finde bei Honeywell jedoch nur Hall-Schalter und bei Microna ist mir die Sensitivität nicht bekannt bzw diese geht nicht aus den Datenblättern hervor. Ich würde mich freuen wenn du genaue Beispiele hättest.
Nachtrag zu 13.01.2013 17:45 1.) Natürlich muß es lauten "application note". 2.) Ein "unity gain buffer amplifier" wäre z.B. der INA105 (Burr-Brown, jetzt auch Texas Instruments). http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina105.pdf Gruss
Gut, dann sind wir jetzt von der Physik-AG der 8ten Klasse Realschule in die Semi-Profi-Liga gegangen. Sorry wegen der Fragen, aber dein Intro legte das nahe. Welchen Meßbereich soll das Gerät abdecken? Vor allem welcher Dynamikbereich?
Schau Dir mal den HAL 815 von Micronas an. Mit dem brauchst Du keinen Analogverstärker mehr; auch kein Filter, da alles im Sensor schon vorhanden ist.
Martin B. aus E. schrieb: > Martin B. aus E. Martin B. aus E. schrieb: > Gut, dann sind wir jetzt von der Physik-AG der 8ten Klasse Realschule in > die Semi-Profi-Liga gegangen. Sorry wegen der Fragen, aber dein Intro > legte das nahe. > > Welchen Meßbereich soll das Gerät abdecken? > Vor allem welcher Dynamikbereich? Gut, dann sind wir jetzt an der unteren Niveau-Grenze (Wichtig! Ist von Nivea zu unterscheiden) angelangt. Willkommen im Physik-LK der Stufe 11, ich mache nächstes Jahr mein Abitur. Schön dich auch kennen zu lernen. Ich möchte gerne nah an 0.01 oder 0.001 mT kommen, der Messbereich sollte halt von 0.001/0.01mT bis max 1 T gehen. Und nächstes Mal bitte etwas freundlicher, ich finde es wirklich toll das mir hier Menschen helfen, aber sowas muss ich mir wohl nicht anhören.
Tobias schrieb: > Gut, dann sind wir jetzt an der unteren Niveau-Grenze (Wichtig! Ist von > Nivea zu unterscheiden) angelangt. Willkommen im Physik-LK der Stufe 11, > ich mache nächstes Jahr mein Abitur. Schön dich auch kennen zu lernen. > > Ich möchte gerne nah an 0.01 oder 0.001 mT kommen, der Messbereich > sollte halt von 0.001/0.01mT bis max 1 T gehen. > > Und nächstes Mal bitte etwas freundlicher, ich finde es wirklich toll > das mir hier Menschen helfen, aber sowas muss ich mir wohl nicht > anhören. Gestatten, Schmidt! (Hauptschule '75) Bist Du Dir eigentlich sicher, dass nicht Du allein etwas in den falschen Hals bekommen hast? Aber vielleicht sind ja jetzt, wo Du Dich offenbart hast "Willkommen im Physik-LK der Stufe 11" alle Anwesenden ehrfürchtig erstarrt und warten auf eine herablassenden Wink von Dir, um mit ihrem Tageswerk weitermachen zu dürfen? Ich mag mich zwar irren, aber wenn Du jetzt halbwegs glaubhaft etwas Bescheidenheit gegenüber uns Pöpel heucheln kannst, würden Dir wieder einige Leute weiterhelfen wollen. SCNR
Klaus I. schrieb: > Gestatten, Schmidt! (Hauptschule '75) > > Bist Du Dir eigentlich sicher, dass nicht Du allein etwas in den > falschen Hals bekommen hast? > > Aber vielleicht sind ja jetzt, wo Du Dich offenbart hast "Willkommen im > Physik-LK der Stufe 11" alle Anwesenden ehrfürchtig erstarrt und warten > auf eine herablassenden Wink von Dir, um mit ihrem Tageswerk > weitermachen zu dürfen? > > Ich mag mich zwar irren, aber wenn Du jetzt halbwegs glaubhaft etwas > Bescheidenheit gegenüber uns Pöpel heucheln kannst, würden Dir wieder > einige Leute weiterhelfen wollen. > > SCNR Es geht nicht darum, dass ich damit etwas besseres bin, es geht nur darum das ich mich ungern herunterstufen lasse, gerade vom Alter her (=> angeblich 8te Klasse). Ich darf doch wohl genau so viel Respekt von einem Menschen erwarte, wie ich ihm erzolle? Gehört zur allgemeinen Höflichkeit dazu. Ich bin kein kleines Kind mehr. Ich bin hier her gekommen mit einer Frage, erhoffe Antworten, und höre dann sowas. Und dann darf ich auch eine Korrektur der Aussage vornehmen. Ich habe mich noch nie mit meinen schulischen Leistungen geschmückt und werde auch jetzt nicht damit anfangen.
@ Tobias: jetzt komm mal runter. Ich glaube, du hast das, was martin sagte, falsch verstanden. Ich hab es beim Lesen so aufgefasst, dass du es eher als ein Lob an das Niveau sehen kannst, mit dem du dich befasst. Dass du nicht in der 8. Klasse Realschule Phsik irgendwas zusammenbasteln willst, ging aus deiner anfänglichen Fragestellung nicht hervor. Und als Martin das erkannte, dass das Niveau dann doch höher ist, als er annahm und du dargelegt hast, wie umfangreich dein Erfahrungsschatz ist, dann sollte die Lesart für seinen Kommentar eher so sein: "Dann wissen wir, dass wir es mit jemandem zu tun haben, der offensichtlich bereits einen umfangreichen Erfahrungsschatz hat und können uns auf entsprechendem Niveau unterhalten" So hab ich es jedenfalls verstanden und war dann einigermaßen erstaunt über deine Reaktion..
Schlumpf schrieb: > Dass du nicht in der 8. Klasse Realschule Phsik irgendwas > zusammenbasteln willst, ging aus deiner anfänglichen Fragestellung nicht > hervor. Hm, lieber Schlumpf. Ich war auch mal auf einer 8. Klasse Realschule, wenn auch nur ein Jahr lang. Inzwischen sollte ich mich aber von Dir und dem Nachwuchs-Troll beleidigt fühlen. ODER ? ? ? . SCNR
Tobias schrieb: > Es geht nicht darum, dass ich damit etwas besseres bin, Habe ich sicherlich nicht gedacht. Tobias schrieb: > darum das ich mich ungern herunterstufen lasse, Dann lies bitte nochmal Mein Posting, Du hast Da selbst ein Problem. Tobias schrieb: > angeblich 8te Klasse). Dann schreib es halt in Deinem ersten Posting. Da hat sich in diesem Forum jemand extra die Mühe gemacht, deinen persönlichen individuellen Hintergrund abzufragen um dann endlich nur für Dich persönlich eine massgeschneiderte Antwort zu bringen. Und wie reagierst Du darauf? In meinen Augen wäre es ein Top-Lehrmeister!
Lieber Klaus, jetzt wird es aber langsam albern... Ich war auch mal auf der 8. Klasse Realschule (auch nur 1 Jahr lang) und ich gebe zu, dass das, was wir damals in Phsyik oder Technik gemacht haben, durchaus "Gebastel" war. Wenn ihr damals natürlich schon Atomphysik gemacht habt, dann verneige ich mich ehrfurchtsvoll vor dir und bitte untertänigst um Vergebung, falls meine Aussage, dass man in der 8. Klasse Realschule wohl eher noch bastelt, in irgendeiner Form dein Ego verletzt hat. :-) :-) :-)
Klaus I. schrieb: > Tobias schrieb: >> Es geht nicht darum, dass ich damit etwas besseres bin, > Habe ich sicherlich nicht gedacht. > > > Tobias schrieb: >> darum das ich mich ungern herunterstufen lasse, > > Dann lies bitte nochmal Mein Posting, Du hast Da selbst ein Problem. > > Tobias schrieb: >> angeblich 8te Klasse). > Dann schreib es halt in Deinem ersten Posting. Da hat sich in diesem > Forum jemand extra die Mühe gemacht, deinen persönlichen individuellen > Hintergrund abzufragen um dann endlich nur für Dich persönlich eine > massgeschneiderte Antwort zu bringen. Und wie reagierst Du darauf? > > In meinen Augen wäre es ein Top-Lehrmeister! Ah verdammt, ich habe mir seinen Post nochmal durchgelesen, ich habe tatsächlich ein Wort überlesen :( Tut mir alles schrecklich Leid... Ich werde mir jetzt mal Vollidiot auf die Stirn schreiben und mich in eine Ecke stellen. Schönen Abend noch
Tobias schrieb: > Ah verdammt, ich habe mir seinen Post nochmal durchgelesen, ich habe > tatsächlich ein Wort überlesen :( Tut mir alles schrecklich Leid... > Ich werde mir jetzt mal Vollidiot auf die Stirn schreiben und mich in > eine Ecke stellen. > > Schönen Abend noch Sei froh, dass die Prügelstrafe abgeschafft wurde :-) --> Spass Ich glaube, nach der Selbsterkenntnis hat hier auch keiner was dagegen, wenn du bleibst :-)
Tobias schrieb: > Ah verdammt, ich habe mir seinen Post nochmal durchgelesen, ich habe > tatsächlich ein Wort überlesen :( Tut mir alles schrecklich Leid... > Ich werde mir jetzt mal Vollidiot auf die Stirn schreiben und mich in > eine Ecke stellen. > > Schönen Abend noch Kein Problem, jeder war mal jung. Ich denke in dem Forum ist man auch schon schlimmeres gewohnt :o) Übermorgen fragst Du einfach nochmal nach und alles ist vergessen. Kannst ja auch einen anderen Namen ausdenken. Glaube nicht, dass Dir da jemand böse wäre. Also bist bald.
Schlumpf schrieb: > ... aber Klaus, wir beide haben noch ein Hühnchen zu rupfen!!! *lach* Höhö, dass habe ich mir wirklich auch gerade gedacht. Aber wie man in Bayern so schön sagt: Ois isi (Alles easy).
Schlumpf schrieb: > scho verstanda ;-) > also, dann einen schönen Abend noch. Pfiadi Dir a no guats Pfiadi, wa a guat ob man uns amoi a so treffa kannten. Ob meines neuen Wohnortes im Südwesten auch noch ein herzliches Adieu und gute Nacht.
Schlumpf schrieb: > Südwesten? Da wohn ich auch ;-) Boah, die Welt ist hat ein Dorf. Ich wohne zur Zeit ganz am südwestlichsten Punkt von Deutschland. Da gibbet es auch z. B. ein sogenanntes Irish-Pub. Also wenn Du mal in der Gegend sein solltest... Ansonsten bitte ich natürlich um Entschuldigung diesen Thread so arg gekapert zu haben, ich werde mich die nächsten Tage sicherlich mit Selbst-Geiselung oder zumindest vier Paulaner-Weißbieren selbst bestrafen. Grüße Klaus P.S.: Ich tendiere eher zur Selbst-Geiselung, mit Paulaner würde ich mir ja nicht mal einen "Russen" zusammenmischen wollen.
bist du nach dieser verbalen Schlägerei wenigstens mit deinem Hall-Sensor weiter gekommen?
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