POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA
LABORATORIUM METROLOGII
ĆWICZENIE NR	TEMAT: BADANIE PRZETWORNIKA HALLOTRONOWEGO	ZESPÓŁ :
DATA: 1997	OCENA:	WEAiI

1.Wstęp teoretyczny.

Hallotron jest półprzewodnikowym elementem mnożącym .W normalnym wykonaniu jest to cienka płytka prostopadłościenna wykonana z półprzewodnika , o dwóch parach wzajemnie prostopadłych doprowadzeń (elektrod) .Jedna para (prądowa) służy do doprowadzenia prądu sterującego , a druga do odprowadzenia napięcia HALLA.

Hallotrony są stosowane przede wszystkim do pomiarów indukcji i natężenia pola magnetycznego ,pomiarów prądów stałych o dużych natężeniach oraz w przetwornikach mocy ,fazy i także w układach modulatorów i demodulatorów słabych sygnałów.

2.Schemat układu pomiarowego.

:

3.Zestaw przyrządów użytych w ćwiczeniu.

-opornik suwakowy -R=42

-opornik dekadowy -D04 ;kl.0,1

-amperomierze elektromagnetyczne - LM-1 ; kl. 0,5

-woltomierz cyfrowy -TYPE V541

-zasilacz -TYP P303 szt.2

-hallotron

4.Tabele pomiarowe.

4.1 Zależność napięcia UR powstającego na elektrodach napięciowych hallotronu od prądu magnesującego przy stałym prądzie sterującym IS.

IS =5mA IS=10mA IS=15mA

Ur	Im		Ur	Im		Ur	Im
mV	mA		mV	mA		mV	mA
0,93	0		2,2	0		3,8	0
8,54	10		17,38	10		25,24	10
16,12	20		32,39	20		47,24	20
23,78	30		47,17	30		68,9	30
31,5	40		62,53	40		90,8	40
39,15	50		77,43	50		112,72	50
46,81	60		92,51	60		135	60
54,3	70		107,5	70		156	70
62,17	80		121	80		179	80
69,94	90		136	90		200	90
77,3	100		151	100		221	100
85	110		186	110		244	110
92,65	120		180	120		265	120
99,9	130		195	130		287	130
107,24	140		209	140		307	140
115,2	150		225	150		330	150

4.2 Zależność napięcia UH od prądu sterującego przy stałym prądzie magnesującym Im.

Im=50mA Im=100mA Im=150mA

Uh	Is		Uh	Is		Uh	Is
mV	mA		mV	mA		mV	mA
2,85	0,3		4,45	0,3		7,26	0,3
8,1	1		15,35	1		22,36	1
15,5	2		30,65	2		44,8	2
23,27	3		45,7	3		66,8	3
31,07	4		60,42	4		88,8	4
38,7	5		75,42	5		111,2	5
46,37	6		90,6	6		132	6
54	7		105,5	7		154	7
61,4	8		118,9	8		173	8
68,7	9		134	9		195	9
76,2	10		148	10		216	10
83,9	11		162	11		236	11
91,31	12		176	12		258	12
98,66	13		189	13		277	13
105	14		203	14		295	14
112,22	15		217	15		314	15

5.Wyznaczone charakterystyki metodą najmniejszych kwadratów.

5.1 Zależność napięcia UR powstającego na elektrodach napięciowych hallotronu od prądu magnesującego przy stałym prądzie sterującym IS.

UR = f( Im )

5.1.1 IS =5mA

Prosta wyznaczona metodą najmniejszych kwadratów ma postać:

y=0,762x+1,014

Maksymalny błąd :

5.1.2 IS=10mA

Prosta wyznaczona metodą najmniejszych kwadratów ma postać:

y=1,499x+2,705

Maksymalny błąd :

-(duży błąd spowodowany prawdopod. niedokład. pomiaru!)

5.1.3 IS=15mA

Prosta wyznaczona metodą najmniejszych kwadratów ma postać:

y=1,499x+3,919

Maksymalny błąd :

Charakterystyka łączna UR = f( Im )

5.2 Zależność napięcia UH od prądu sterującego przy stałym prądzie magnesującym Im UH = f( IS )

5.2.1 Im=50mA

Prosta wyznaczona metodą najmniejszych kwadratów ma postać:

y=7,489x+1,02

Maksymalny błąd :

5.2.2 Im=100mA

Prosta wyznaczona metodą najmniejszych kwadratów ma postać :

y =14,446x +2,382

Maksymalny błąd :

5.2.3 Im=150mA

Prosta wyznaczona metodą najmniejszych kwadratów ma postać:

y=20,993x+4,108

Maksymalny błąd :

Charakterystyka łączna UH = f( Is )

6.Przykładowe obliczenia .

Krzywą regresji w postaci y=ax+b obliczyliśmy korzystając z następujących wzorów:

Maksymalny błąd liczyliśmy w następujący sposób:

np

7.Wnioski:

Zależności napięcia Halla Uh od prądów magnesującego Im i sterującego Is wyznaczone na podstawie pomiarów niewiele odbiegają od idealnych charakterystyk liniowych hallotronu. Największe odchylenia względne napięcia Halla od wartości wyznaczonej za pomocą regresji liniowej sięgają co najwyżej kilku procent.

W przypadku zależności napięcia Halla Uh od prądu magnesującego Im na podstawie otrzymanych charakterystyk widać wyraźnie, że największy błąd wystąpił przy Im = 140 mA zarówno dla prądu sterującego Is = 5 mA jak i dla prądu Is = 15 mA. Bardzo duży (w stosunku do poprzednich) błąd w przypadku gdy Is = 10 mA ,mógł być spowodowany błędnym odczytaniem wartości Uh.

Z kolei w przypadku zależności napięcia Halla Uh od prądu sterującego Is na wykresach można zaobserwować, że największe odchylenie od wartości idealnej wystąpiło przy Is =15 mA, niezależnie od wartości prądu magnesującego Im.

W przypadku pierwszym Uh = f(Im), napięcie Uh powstające na elektrodach napięciowych hallotronu, narasta prawie dwukrotnie szybciej przy dwukrotnie większym prądzie sterującym Is.

W drugim przypadku Uh = f(Is) sytuacja jest podobna. Napięcie Uh, dla kolejnych wartości prądu magnesującego Im, wzrasta proporcjonalnie szybciej.

Powyższa liniowość wykorzystywana jest w przemyśle. Produkowanych jest wiele typów hallotronów (elementów w których powstaje zjawisko Halla polegające na powstawaniu różnicy potencjału w przekroju poprzecznym przewodnika, w którym płynie prąd ) , oraz podzespołów hallotronowych.

Przykładami podzespołów są specjalne sondy hallotronowe, bezstykowe przełączniki sygnałów elektrycznych, szerokopasmowe głowice odczytujące zapis magnetyczny.

Wśród urządzeń należy wymienić m.in. mierniki indukcji pola magnetycznego, specjalne silniki elektryczne z komutatorami hallotronowymi, przeznaczone do urządzeń informatyki, przetworniki przesunięć liniowych i kątowych, przetworniki do pomiaru wielkości elektrycznych (pracy, mocy, energii).

---