Hallo, ich habe einen Magnetfeldsensor von dem ich das Messsignal (im 5µV-30µV) mit einem Instrumentation Amplifier (AD624) differentiell messen möchte. Aus Platzgründen müsste ich das Messsignal vom Sensor zum Instr. Amplifier allerdings über ein ca. 50cm langes Kabel übertragen! Wäre das technisch noch machbar? Normalerweise müsste man bei solch kleinen Spannungen doch direkt an dem Sensor verstärken? Ein Eletroniker meinte aber auch, dass das gerade noch klappen funktionieren könnte...
Wenn sich das Magnetfeld sich nicht groß ändert und sich das Kabel nicht viel bewegt, kann es noch funktionieren. Die Leitung sollte gut verdrillt sein oder ein eher dünnes Koax /geschirmtes Kabel sein, um die Induktionsspannung zu reduzieren, etwa vom Umgebungsfeld.
Samson schrieb: > Normalerweise müsste man bei solch kleinen > Spannungen doch direkt an dem Sensor verstärken? Es könnte aber auch sein, dass dein InAmp dann selber durch das Magnetfeld beeinflusst wird. Ansonsten eben die üblichen Vorsichtsmaßnahmen wie verdrillte Adern und evtl eine Abschirmung anwenden. P.S.: Achte auf Temperatureffekte an den Enden der Leitungen! Die Thermo-EMF pro Grad bewegt sich in der gleichen Grössenordnung wie dein Meßsignal.
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Vergiss das mal. Die Thermospannungen zwischen zwei Metallen kann um die mehrere Dizend uV pro Kelvin betragen. Dann kann ein Kabel bei Bewegungauch ein paar duzend uV erzeugen. Das Signal kommt von einer Hallsonde ? Dann musst du diese mit AC ansteuern und kannst nachher offset- und temperaturdriftfrei AC verstaerken bevor das Kabel kommt. Solche Sensoren muss man eh mit Lock-in verarbeiten.
Rein im Kabel auf Kupfer sind Thermospannungen kein so großes Problem, denn man hat ein Material. Durch Verunreinigungen und Knicke kommt man da ggf. auf nV/K, also eher noch nicht störend. Kritischer sind da schon die Übergänge zum Sensor und Verstärker, aber das hat man auch bei kurzer Verbindung. Das Problem ist eher die Induktionsspannung durch Änderungen im Magnetfeld oder in der Fläche wenn sich das Kabel bewegt. Bei einer Hallsonde wäre ein AC Lösung tatsächlich vorzuziehen.
Also das ist ein AMR Sensor. HMC1001. Wie ist das mit den Übergängen vom Sensor zum Verstärker? Auf was sollte ich da aufpassen? Viel mehr als gut die Leiterbahnen zu verlegen und gut die Kontake zu löten kann ich nicht machen oder? Wenn Thermospannungen erst im nV/K Bereich relevant werden dann kann ich also auch sogar 1ųV auflösen. Den Aufwand den Sensor in AC zu messen würde ich mir schon gerneut sparen. Das Kabel dürfte sich nicht bewegen können. Während der Messung verändert sich das Magnetfeld kaum (plus minus 1mG vielleicht). Vor der Messung schalte ich allerdings grössere Magnetfelder von 20G an. Bei der Messung sind die grosse ändern Felder allerdings schon verschwunden.
Samson schrieb: > Ein Eletroniker meinte > aber auch, dass das gerade noch klappen funktionieren könnte... Das ist gar nicht so einfach: 1. Du bist da im Bereich der Empfindlichkeit eines Radios! Jeder Draht ist auch eine Antenne und eine abgeschirmte Leitung schirmt nicht alles ab, die Dämpft das Störsignal. Eine einfache Beurteilung der Umgebung kann man mit einem kleinen Radio machen. Einfach mal hören was auf Lang-, Mittel- Kurz-Welle so alles unerwünschte zu hören ist. UKW und DAB bringen nichts, das diese Übertragungsarten weniger störanfällig sind. Ich bin da schon öfters mit einem Radio in Fabrikhallen rumgewandert um Störquellen zu finden. 2. Die nächste Frage ist die EMV-Umgebung. Was bei dir im Labor funktioniert muss noch lange nicht auch neben einem 40kW-Motor mit Umrichter funktionieren. In der Industrie gibt es eine Menge Störquellen! 3. Die Impedanz des Sensors spielt auch eine Rolle. Je hochohmiger umso grösser sind die aufgelesenen Störsignale. 4. Du machst keine Angaben zur Auflösung, Genauigkeit und Geschwindigkeit! Bei einer sehr kleinen zeitlichen Auflösung (>0.1s) kann man noch vieles mit einem Tiefpass ausfiltern, muss es schneller sein, geht dies nicht. Pro cm Leitung liest du Störungen auf, je länger die Leitung wird umso ungenauer wird das Messresultat. Wird das analoge Signal in ein digitales gewandelt, sollten die Störungen idealerweise kleiner als die Auflösung des ADC sein, andernfalls bringen die niedrigsten Bits nichts. Je nach Anwendung kann man Störungen erkennen und herausrechnen ohne einen Tiefpass (Mittelwert) zu verwenden. Wenn du einen 100L-Behälter auf eine Waage stellst, kann sich die Masse nicht schneller ändern als Zu- und Ablauf zulassen. Alles was schneller ist, muss eine Störung sein. Ich habe einige µV- und pA-Verstärker, für industrielle Umgebung, gebaut. Eine Leitung mit dem unverstärkten Signal macht immer Problem, auch wenn man teure Kabel mit mehrstufiger Abschirmung verwendet! MfG Peter(TOO)
Hp M. schrieb: > Achte auf Temperatureffekte an den Enden der Leitungen! > Die Thermo-EMF pro Grad bewegt sich in der gleichen Grössenordnung wie > dein Meßsignal Wie kann man denn auf die Temperatureffekte an den Leistungsenden achten?
Peter(TOO) schrieb: > Du machst keine Angaben zur Auflösung, Genauigkeit und Geschwindigkeit! > Bei einer sehr kleinen zeitlichen Auflösung (>0.1s) kann man noch vieles > mit einem Tiefpass ausfiltern, muss es schneller sein, geht dies nicht. > Pro cm Leitung liest du Störungen auf, je länger die Leitung wird umso > ungenauer wird das Messresultat. > Wird das analoge Signal in ein digitales gewandelt, sollten die > Störungen idealerweise kleiner als die Auflösung des ADC sein, > andernfalls bringen die niedrigsten Bits nichts. > Je nach Anwendung kann man Störungen erkennen und herausrechnen ohne > einen Tiefpass (Mittelwert) zu verwenden. Die Auflösung soll bei 100ųG liegen was 3ųV entspricht. Bandbreite ist 500Hz. Je länger das Kabel desto mehr Störungen. Das ist sofort einleuchtend. Aber wenn ich verdrillte, geschirmte und differentiell Messe könnte das bei so niedrigen Frequenzen noch klappen? Wenn nicht habt ihr vielleicht noch Empfehlungen für Instrumentation Amplifier die vielleicht noch kleiner aber trotzdem ähnlich gut wie der AD624 sind? Und vielen Dank für die ganzen Rückmeldungen! Echt super!
Samson schrieb: > Vor der > Messung schalte ich allerdings grössere Magnetfelder von 20G an. Hm. Dann gibt es noch einen anderen Faktor, der dir Probleme machen kann. Felder im Bereich 20G magnetisieren deinen Sensor schon ein Stück weit, so dass nach so starken Feldern der Sensor erst resettet werden muss (S/R-Puls). Und von einem S/R-Puls zum nächsten kann der Ausgang um bis zu 100µV springen. Die µV Auflösung ist also bestenfalls im Zeitverlauf nach einem starken Mangetpuls zu gebrauchen, aber kaum, um die Messwerte nach zwei unterschiedlichen Pulsen zu vergleichen. Samson schrieb: > Aus Platzgründen müsste ich das Messsignal vom Sensor zum Instr. > Amplifier allerdings über ein ca. 50cm langes Kabel übertragen Wenn Platz der Grund für die langen Leitungen sind, dann würde ich mir Alternativen zum AD624 anschauen. Beim schnellen Nachschauen bin ich eben auf den AD8231 gekommern. Der kann z.B. vom Niederfrequenzrauschen gut mit dem AD624 mithalten, mit dem zusätzlichen eingebauten OPV kannst du dir einen differentiellen Ausgang erzeugen, und er passt von der Größe her locker auf die Rückseiter der Platine unter deinem Sensor.
Achim S. schrieb: > Und von einem S/R-Puls zum nächsten kann der Ausgang um bis zu 100µV > springen. Die µV Auflösung ist also bestenfalls im Zeitverlauf nach > einem starken Mangetpuls zu gebrauchen, aber kaum, um die Messwerte nach > zwei unterschiedlichen Pulsen zu vergleichen. Die Info ist aus einem alten Datasheet. Je nach anliegender Spannung an der Messbrücke verändert sich die Größe der Sprünge. Laut dem neuen Datasheet liegt das dann bei 10ųV was noch so gerade eben akzeptabel wäre.
Wird ein Instr. Amp denn nun durch Magnetfelder in Bereich von 20G beeinflusst oder nicht?
Samson schrieb: > Wird ein Instr. Amp denn nun durch Magnetfelder in Bereich von 20G > beeinflusst oder nicht? wenn du bei der Stabilität des AMR-Sensors schon so großzügig bist würde ich sagen: verglichen damit dürfte die Beeinflussung des Instrumentenverstärkers durch ein paar mT sehr wahrscheinlich vernachlässigbar sein. Unmittelbar beim Schalten des Magnetfelds kann vielleicht die induzierte Spannung den Verstärker in Sättigung bringen, aber dein Sensor wird ja erst recht gesättigt ohne dass es dich stört. In der Zeit, in der dein Sensor wieder in einen normalen Betriebsmodus kommt, kann auch der Verstärker wieder einschwingen. Wirklich sicher wissen wirst du es, nachdem du es konkret aufgebaut hast. Denn außer in Ausnahmefällen wird das Verhalten auf solche gepulsten mT-Magnetfelder kaum spezifiziert sein. Du kannst dir mit Abschätzungen überlegen, wie groß die Effekte sein können. (Was wird in worst case in einer Leiterschleife von 4x4mm induziert? Kann ich an einem Sample des ICs nachmessen, ob es magnetische Materialien beinhaltet und ein externes Magnetfeld verzerrt? ...)
Kennst jemand zufällig denn noch einen besseren Magnetfeldsensor als den HMC1001? Der Sensor darf durch Magnetfelder von 20G nicht kaputt gehen, sollte mindestens 100ųG auflösen können in einem Messbereich von bis zu 2G und ca. 500Hz Bandbreite haben. Fluxgates und Hallsonden gehen das beides nicht her. Dann bleiben eigentlich nur Sensoren die auf AMR vielleicht auch GMR basieren. So wie ich das gegoogelt habe ist die HMC 10xx von Honeywell am besten oder?
Also fuer GMR und AMR Sensoren und Bruecken ist NVE auch immer eine gute Adresse. Ist schon etwas her, dass ich die eingesetzt habe, aber ich meine die hatten keine Probleme mit zu grossen Magnetfeldern. 500 Hz, kein Problem. Rest musst Du mal schauen. Habe jetzt den link nicht parat, findet sich aber einfach ueber Google.
Eventuel waere vielleicht der GF708 von Sensitec noch was.(wenn ich das jetzt richtig von Gauss in mT umgerechnet habe :-))
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