wie im Betreff schon steht, würde ich gerne mit ein paar Tüfteleien mir eine Magnetfeldsonde bauen die 3-Dimensional misst.
1-Dimensional war recht einfach, dazu habe ich mir von Amazon für 10€ einen kleinen HF-Verstärker besorgt damit ich auch die schwächsten niederfrequenten Felder messen kann.
Nur reicht mein Fachwissen nicht ganz genau aus, wie nun am besten die 2 weiteren Achsen miteinander kombiniere. Ich hatte mir überlegt mithilfe eines Summierverstärkers alle 3 Spulen mit Widerständen "zusammenzuführen" um die Magnetfeldstärke insgesamt zu messen.
Deshalb meine Frage an Euch, hättet ihr Ideen das ganze eleganter zu lösen?
Als blutiger Anfänger weiß ich leider nichts damit anzufangen.
Ein dreidimensionaler Raum wird durch 3 Vektoren definiert, die man als X, Y und Z bezeichnen kann. Die stehen im rechten Winkel zueinander. Ein resultierender Vektor wird meist aus mehreren Raumvektoren zusammengesetzt sein, und seine Grösse wird dann zerlegt auf die drei Grundrichtungen. Da das Dreiecke sind, kann man mit Pythagoras rechnen.
Ich habe ja keine Ahnung welche Aufloesung (Zeit, Raum, B-Feld) Du Dir vorstellst: Aber es gibt fuer Geld Magnetsensoren, die Du mit I2C oder SPI auslesen kannst.
Dann ist es relativ simpel zu messen und wenn Du nur den Absolutwert haben willst: Der Betrag des Vektors ist in der Art sqrt(x^2+y^2+z^2).
Oder gucke mal ob Du 9 TOF-Sensoren (Beschleunigung, Drehmoment und Magnetfeld) findest (sind in jedem Smartphone drin, deswegen gut und billig zu finden).
Zu den gewuenschten 100kHz Messfrequenz: Bist Du sicher dass Du das wirklich willst? Normalerweise wuerde ich fragen: Was ist Dein Begehr?
Wie sind Deine mathematischen Vorkenntnisse (Vorkurs Analysis / Algebra sollte eigentlich reichen). Wenn Du das gemessene Feld dann auch noch analysieren willst ist Analysis I/II und Algebra I/II notwendig.
Dann ist es relativ simpel zu messen und wenn Du nur den Absolutwert
haben willst: Der Betrag des Vektors ist in der Art sqrt(x^2+y^2+z^2).
Zu den gewuenschten 100kHz Messfrequenz: Bist Du sicher dass Du das
wirklich willst? Normalerweise wuerde ich fragen: Was ist Dein Begehr?
Im Labor unserer Hochschule ist eine Helmholtz-Spule die bis 500kHz arbeitet, mein Prof. meinte ich könnte eine Sonde entwickeln, zum Austesten, erste Berührungspunkte zur EMV entwickeln etc. ein weiterer Ansporn wäre es, die Sonde 3-Dimensional zu gestalten.
Ich hatte eine recht simple Vorgehensweise, mit Hilfe von Induktionsspannung die Magnetfeldstärke bzw. Flussdichte zu berechnen.
Wie sind Deine mathematischen Vorkenntnisse (Vorkurs Analysis / Algebra
sollte eigentlich reichen). Wenn Du das gemessene Feld dann auch noch
analysieren willst ist Analysis I/II und Algebra I/II notwendig.
Diese mathematischen Vorkenntnisse bringe ich mit mir, sind jedoch etwas eingerostet (4. Semester :D)
Zu den gewuenschten 100kHz Messfrequenz: Bist Du sicher dass Du das
wirklich willst? Normalerweise wuerde ich fragen: Was ist Dein Begehr?
Im Labor unserer Hochschule ist eine Helmholtz-Spule die bis 500kHz
arbeitet, mein Prof. meinte ich könnte eine Sonde entwickeln, zum
Austesten, erste Berührungspunkte zur EMV entwickeln etc. ein weiterer
Ansporn wäre es, die Sonde 3-Dimensional zu gestalten.
So richtig Sinn macht das nicht was Du da schreibst: Helmholtzspule haben eine aussergewoehnliche Geometrie, der Strom in der Spule sollte konstant sein. Als Konsequenz ist das B-Fled im Inneren des Spulen-Paars einigermassen homogen.
Und was heisst dann "bis 500kHz"? Willst Du das B-Feld mit 100kHz wobbeln oder einfach einen 100kHz-Sender bauen?
Ich hatte eine recht simple Vorgehensweise, mit Hilfe von
Induktionsspannung die Magnetfeldstärke bzw. Flussdichte zu berechnen.
Wie sind Deine mathematischen Vorkenntnisse (Vorkurs Analysis / Algebra
sollte eigentlich reichen). Wenn Du das gemessene Feld dann auch noch
analysieren willst ist Analysis I/II und Algebra I/II notwendig.
Diese mathematischen Vorkenntnisse bringe ich mit mir, sind jedoch etwas
eingerostet (4. Semester :D)
Du solltest mal schreiben, wieviel Tesla dein Messbereich betragen soll. Und dann würde ich dir mal empfehlen, nach "Fluxgate Magnetometer" zu suchen. Da gibt es fertige Module, die alle drei Raumachsen messen können und Mikrocontrollerkompatibel sind. Sogar das Erdmagnetfeld kann man damit messen!
Nun ich möchte nicht das Rad neu entwickeln, mit der Helmholtzspule erzeuge ich mein homogenes Feld bei 100kHz. Die Feldstärke beträgt 1A/m bei 26mA Spulenstrom. Mit meiner selbstgebauten Feldsonde mit N=45 Wicklungen und einer Fläche A von 0,015m² wird eine erwartete Spannung induziert.
Mit dieser Spannung möchte ich die Magnetfeldstärke "zurück rechnen". Die Feldstärke habe ich zuvor mit einem kalibriertem Messgerät, eine Sonde der Firma "Wavecontrol", verifiziert. Das hat gut geklappt.
Nun möchte ich 2 weitere Spulen hinzufügen y und z, doch wie löse ich das elegant?
Mit meiner selbstgebauten Feldsonde mit N=45
Wicklungen und einer Fläche A von 0,015m² wird eine erwartete Spannung
induziert.
So etwas ist uebrigens durchaus praktisch nuetzlich. Eine Kombination
aus resonanter "Schnueffelspule" und einem Spitzenwertgleichrichter
mit eindm Digitalmultimeter dahinter, erlaubte eine grobe visuelle
Kontrolle des Abstrahlfeldes einer Antenne fuer RFID-Anwendungen.
Mit 200 mW Sendeleistung erreichte die Spannung im Maximum um die 30 V.
An den anderen Orthogonalvektoren war ich aber nicht interessiert. :)
Die RFID-Transponder waren diesbezueglich uebrigens meiner Meinung.
Wenn man alle 10 Jahre ein Semester macht, kann dass Wissen dazu
schonmal zwischendurch verlustig gehen ...
Was ich meinte war, was haben Verktoranalysis und Pythagoras mit der Auswertung von 3 verschiedenen Wechselspannung auf elektronischer Ebene für einen Sinn?
Im nachhinein ist mir klar, dass ich es einfach nicht zusammenrechnen darf, da ich sozusagen ein "stärkeres Feld" ausrechne.
So etwas ist uebrigens durchaus praktisch nuetzlich. Eine Kombination
aus resonanter "Schnueffelspule" und einem Spitzenwertgleichrichter
mit eindm Digitalmultimeter dahinter, erlaubte eine grobe visuelle
Kontrolle des Abstrahlfeldes einer Antenne fuer RFID-Anwendungen.
Mit 200 mW Sendeleistung erreichte die Spannung im Maximum um die 30 V.
An den anderen Orthogonalvektoren war ich aber nicht interessiert. :)
Die RFID-Transponder waren diesbezueglich uebrigens meiner Meinung.
Die Idee mit einem Multimeter hatte ich auch, habe aber dann doch den Oszi genommen :D. Tatsächlich besitzt die Hochschule einen Tastkopf der das Signal per LWL über einen optischen Receiver am Oszi darstellt, das wäre auch mein nächster Schritt, aber ich vermute 1 Tastkopf für eine 3-Dimensionale Spule wird nichts taugen...
Die Idee mit einem Multimeter hatte ich auch, habe aber dann doch den
Oszi genommen :D.
Hinter dem Spitzenwertgleichrichter ist nur DC.
Ein Oszi waere damit unterfordert.
Tatsächlich besitzt die Hochschule einen Tastkopf der
das Signal per LWL über einen optischen Receiver am Oszi darstellt, das
wäre auch mein nächster Schritt, aber ich vermute 1 Tastkopf für eine
3-Dimensionale Spule wird nichts taugen...
Der Vorteil der LWL ist, dass sie als elektrischer Nichtleiter keine
Verzerrung des Feldes hervorruft. Man koennte die 3 Einzelspannugen
auf Traeger modulieren und per LWL ausleiten. Dann muesstest du deinen
Messkopf aber auch geeignet (nichtleitend) versorgen.
Oder 3 Lichtwellenleiter benutzen.
Ein AC-Magnetfeldsensor ... ist eine Zylinderspule. Ich verwende zB 0.25mm Draht um einen kleinen Dorn (1mm) gewickelt. zB 4 Windungen. Wenn man nun 3 solche Spulen senkrecht zueinander verwendet, misst man die 3 Achsen. Also mit 3 Verstaerkern.
