Выборочное измерение магнитных полей переменного тока с помощью датчика Холла (и получение точных показаний Тесла)

Этот ответ чисто теоретический.

Не вижу дополнительных проблем с измерением медленно меняющегося магнитного поля датчиком Холла - выходное напряжение будет медленно меняющимся сигналом.

Однако из-за того, что эффект Холла является емкостным эффектом, датчику Холла свойственна фильтрация нижних частот. Это не должно быть проблемой на интересующих вас частотах, но стоит обратить внимание на приложения с более высокими частотами.

Точность датчика Холла на низких частотах должна быть примерно такой же, как и при постоянном поле. Проверьте спецификации.

Альтернатива индуктору:

Я не думаю, что использование индуктора - хороший подход. Датчики Холла маленькие и точные, тогда как катушки индуктивности, как правило, большие и грязные. Катушка индуктивности имеет встроенную фильтрацию постоянного тока, но это не главное преимущество.

Если вы можете найти датчик, основанный на индукции, который подходит для вашего приложения, берите его. Тем не менее, я предлагаю вам не пытаться построить его самостоятельно (может быть, для развлечения и обучения, но не для реальных приложений) — он определенно будет хуже, чем почти любой датчик Холла, который вы можете купить за несколько долларов.

Я не думаю, что есть большая проблема измерения магнитных полей с помощью катушки. Основная теория:

Индуктивное напряжение =$-N\frac{d\Phi}{dt}$где N - количество витков.

И если вы пытаетесь точно определить плотность потока, вам необходимо убедиться, что площадь поперечного сечения катушки достаточно мала. Если это достижимо, то формула становится: -

Индуктивное напряжение =$-N\times S\frac{dB}{dt}$где B — плотность потока, а S — площадь катушки.

Для улучшения чувствительности катушку (N витков) можно намотать на феррит с высокой магнитной проницаемостью, и новая формула будет выглядеть так:

Индуктивное напряжение =$-N\times S\times \mu_r \frac{dB}{dt}$где$\mu_r$- относительная проницаемость ферритового материала.

Использование феррита, безусловно, должно дать некоторое улучшение, но проницаемость ферритового материала менее определенна, и вам, вероятно, потребуется «откалибровать» его с известным магнитным полем. Однако, если вы в основном заинтересованы в разрешении, это не большая проблема.

Вы ищете разрешение 0,01$\mu T$на самой низкой частоте 40 Гц. Это$\frac{dB}{dt}$численно 1,6$\times 10^{-6}$- Я предполагаю, что изменение B происходит за период 6,25 мс, т.е. четверть периода 40 Гц.

Допустим, у вас было 50 витков на феррите с относительной проницаемостью 10000 и ваша катушка имела площадь поперечного сечения 78,54 кв. мм (диаметр катушки 10 мм).

Наведенное напряжение будет$-50\times 78.54 \times 10^{-6}\times 10,000\times 1.6 \times 10^{-6}$= -63$\mu V$

При 120 Гц индуцированное напряжение будет в 3 раза больше. Этот сигнал может быть легко усилен практически любым приличным операционным усилителем и фильтром нижних частот, настроенным для уменьшения внеполосного шума. Я не могу сравнивать это с датчиками Холла, потому что я недостаточно знаю о них.

Я думаю, что материал 3E7 от Ferroxcube отлично подходит для этой работы. Следует отметить стабильную проницаемость в диапазоне температур от 20ºC до 40ºC. Начальная проходимость 15000.