8.1.4 Magnetfeld

Letztes Update 18.08.2002


8.1.4.1 Übersicht

8.1.4.2 Schaltung

Modulgehäuse 2

 Bild 1

Typ: KMZ10A

Versorgungsspannung: 5V

Meßbereich: H = -500 bis 500 A/m

Empfindlichkeit: 16 mV/V pro kA/m

Brückenwiderstand: 800 bis 1600 Ohm

Temperaturkoeffizient TC = -0,4 %/K

Das Magnetfeld der Erde liegt im Bereich von 24 bis 40 A/m

2.2.6.1 Übersicht

2.2.6.2 Schaltplan

 Bild 2

Berechnung von R1

Laut Datenblatt besitzt der Sensor eine Ausgangsspannung von ca. 100 mV über seinen Meßbereich. Der Differenzverstärker wir deshalb auf eine Verstärkung von A = 40 eingestellt.

Beim Differenzverstärker wird die Verstärkung mit A = 5 + 200k / R1 angegeben. R1 berechnet sich nach Umstellung der Gleichung zu R1 = 200k / (A - 5) = 200k / (40 - 5) = 5714 Ohm. Gewählt wird für R1 5600 Ohm. Das Ausmessen einiger Widerstände ergab Wert von 5540 Ohm, also ein Verstärkung von A = 41,1.

Nachgeschaltet wurde noch ein Verstärker, dessen Widerstände R0302 und R0303 in einer IC-Fassung steckbar gemacht wurden, da die  grösse der zu erwartenen Ausgangssignale im voraus nicht abzuschätzen ist. Die Gesamtverstärkung liegt jetzt bei 228,76.

Die Temperaturkompensation wird durch die Software erledigt.

 Bild 3

Um zu sehen, ob sich da überhaupt etwas tut, wurde mehr ungenau als genau in allen drei Raumachsen der Sensor um jeweils 45° gedreht. Die rote Kurve ist die X-Achse, die lila Kurve die Y-Achse und die blaue Kurve die Z-Achse. In welche Himmelsrichtung die Z-Achse zeigt, kann erst gesagt werden, wenn ein Kompass zur Verfügung steht. Es müssten aber ungefähr 295° = WNW sein. Die X-Achse zeigt dann ungefähr nach 25° = NNO und die Y-Achse in den Himmel.

 Bild 4

Bild 4 zeigt die Temperaturabhängigkeit des Sensors. Laut Datenblatt soll der Sensor im Bereich von -30 bis +125°C linear sein. Das kann wohl nicht ganz stimmen, weil die Kurve eher nach einer ungeraden Potenzfunktion aussieht. Die beiden Temperaturwerte für -15,9 und 12,6°C konnten leider nicht benutzt werden, da der Sensor im Kühlschrank nicht die gleiche Position hatte wie im Trockenschrank.

8.1.4.3 Steckerbelegung

8.1.4.4 Kalibrierung

Knifflig. Es stehen leider keine Kalibriermöglichkeiten zur Verfügung. Es muß also geschätzt werden. Bild 5 zeigt die Kennlinie des Sensors:

Bild 5

Im Datenblatt wird die Sensitivität mit 16 mV/V / kA/m angegeben. Die Sensitivität ist definiert mit:

Bei Vcc = 5V liegt der Messbereich also bei 32 mV / kA/m.

Aus Bild 3 ist zu erkennen, das der Nullpunkt bei ca. 1000mV liegt.

Der Verstärkungsfaktor liegt bei A = 228,76.

Ua = 1000mV entsprechen damit Vo = 0 mV

Ua = 1800mV entsprechen Vo = (1800mV-1000mV) / 228,76 = +3,497 mV
Vo = +3,497 mV / 32 mV / kA/m = 0,10928 kA/m = 109,28 A/m

Ua = 200mV entsprechen Vo = (200 - 1000mV) / 228,76 = -3,497 mV
Vo = -3,497 mV / 32 mV / kA/m = -0,10928 kA/m = -109,28 A/m

Daraus leitet sich direkt die Kalibriergleichung ab

Diese Gleichung stimmt so ungefähr mit der Wirklichkeit überein, enthält aber noch keine Temperaturkorrektur. Dazu müssen wohl neue Temperaturmessungen durchgeführt werden.

Der Messbereich liegt bei ca +/- 136 A/m

8.1.4.5 Mechanik

8.1.4.6 Schaltplan und Layout

Schaltplan

Layout

8.1.4.7 Stückliste

Stückliste

8.1.4.8 Ergebnisse