Einfaches Hallmagnetometer
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| Grundlagen: |
Die Funktion eines Hallsensors
beruht wie schon der Name sagt auf den Hall-Effekt. Dieser Effekt
beruht auf der Ablenkung der in einem Leiter fliessenden Elektronen.
Durch eine geeignete Geometrie des Leiters erzeugt diese Ablenkung
eine messbare Spannung. Diese Spannung ist dem fliessenden Strom und
dem wirkenden Magnetfeld proportional. Der Proportionalitätsfaktor
ist eine Materialkonstante des verwendeten Leiters.
Die rechte Skizze zeigt die Verhältnisse. Das senkrecht zur Zeichenebene
wirkende Feld
( grüne Kreise) drängt die Elektronen zum unteren Rand des
Leiters, dort entsteht ein Elektronenüberschuss, am oberen Rand
ein Mangel. Die sogebildetePotentialdifferenz kann als Spannung gemessen
werden.
In den üblichen Metallen ist die Hallkonstante sehr klein, einen
Faktor 107 größer ist sie dagegen in manchen
Halbleitern, wie Inidiumantimonid.
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| Aufbau: |
| Der hier verwendete Sensor
ist ein SMD-Bauteil HGT 2101 von Lakeshore mit folgenden Daten.
Der Preis pro Sensor beträgt 7,10 US$ (Mindestabnahme 10 Stück) |
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| aktive Fläche |
0,13 mm x 0,13 mm |
Widerstand |
600 .. 2000 Ohm |
| nom. Strom |
1 mA |
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| max. Strom |
10 mA |
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| Empfindlichkeit (1mA) |
11..28 mV/kG |
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| Linerarität (10 kG) |
2% |
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| Offset (1mA) |
2,8 mV |
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Der Sensor, und vor Allem
die empfindliche Fläche sind sehr klein, sodass eine gute örtliche
Auflösung erreicht wird. Der Sensor wurde zusammen mit einem
Vorwiderstand (1kOhm) auf einen Streifen Lochrasterplatine gelötet.
und dieser Streifen in eine leere Kugelschreiberhülse geklebt.
Zum Betrieb ist noch ein Netzteil und ein Multimeter erforderlich.
Zur Kalibierung wurde ein
>Elektromagnet< verwendet. Der Strom durch die Spule
wurde in Stufen erhöht und die dazu gehörigen Messwerte
notiert. Anschliesend wurde die Prozedur mit einem käuflichen
Feldmessgerät wiederholt. Aus beiden Messreihen ergibt dann die
Übertragungsfunktion der Hallsonde. Hat man kein kalibiertes
Vergleichsgerät kann man eine Helmholzspule verwenden. Das Feld
einer solchen Spule kann recht gut berechnet werden. |
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Feld (mT) = Signal (mV) x 1,73 + 14,45
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