Гауссметр

Следуя принципу "Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать", на примере посмотрим процесс разработки измерительного прибора, в частности Гауссметра, с огромными возможностями, которые предоставляют технологии на основе виртуальных инструментов.

Структура виртуального прибора:

• датчик – датчик Холла ДХК-0.5А;

• нормирующий (входной) усилитель – усилитель на основе AD623;

• аналого-цифровой преобразователь – АЦП на основе ADS1286;

• управляющая программа на компьютере – программа на основе LabVIEW.

Датчик Холла создает милливольтный уровень напряжения.
Нормирующий усилитель усиливает это напряжение до рабочего напряжения аналого-цифрового преобразователя и смещает рабочую точку для измерения двуполярного магнитного поля.
Аналого-цифровой преобразователь переводит аналоговый уровень напряжения в цифровой код для ввода информации в компьютер через com-порт с помощью управляющей программы на LabVIEW.
Управляющая программа производит необходимые преобразования и выводит информацию на экран.

Входной усилитель для датчика Холла:

Реальная экспериментальная схема входного усилителя для конкретного экземпляра датчика Холла ДХК-0.5А.

• Коэффициент усиления представленной схемы: G = 1 + 100 кОм / R1 = 23.

• Начальное смещение: U0 = 1,8 мВ · G = 40 мВ = 0,04 В.

• Расчетное значение магнитной индукции B в Тл:
B = (U - U0) / (K · Iх/3) / G = (U - 0,04) / (0,28 · 2,2/3) / 23 = (U - 0,04) / 4,7 = 0,21U - 0,01
где
U – выходное напряжение в Вольт,
Iх – значение управляющего тока в мА,
K – чувствительность в В/Тл (около 0,28 В/Тл).

Переменное сопротивление устанавливает начальное смещение для аналого-цифрового преобразователя для измерения двуполярных магнитных полей.

Рисунок 10 Гауссметр.

Аналого-цифровой преобразователь

Двухканальный аналого-цифрового преобразователь построен на микросхемах ADS1286, управляемых и передающих информацию через последовательный порт.

Реальный гауссметр представляет собой модульную конструкцию с возможностями смены как исследовательских щупов с датчиком Холла, так и нормирующих (входных) усилителей.
Преимущества:

• Полное понимание схемотехники и возможностей гауссметра.

• Полностью настраиваемая виртуальная оболочка.

• Возможность измерения не только амплитудных, но и временных характеристик магнитного поля.

• Использование любой статистической обработки, алгоритмов генерации сигналов, анализа в частотной и временной области, процедур спектрального анализа и цифровых фильтров.

• LabVIEW – интегрированная среда разработки виртуальных инструментов.

Рисунок 11 Аналого-цифровой преобразователь.