POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA
LABORATORIUM METROLOGII ELEKTRYCZNEJ
Numer ćwiczenia: 9	Temat ćwiczenia: Badanie przetwornika Halla.	Zespół:
Data wykonania: 1996	Data oddania do sprawdzenia:	Ocena:

1. Cel wykonywania ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zbadanie właściwości przetwornika Halla.

2. Spis przyrządów użytych w ćwiczeniu.

Zasilacz P 303 szt. 2

Miliamperomierz LM-1, klasa 0.5, zakres 300 mA szt. 1

Miliamperomierz LM-1, klasa 0.5, zakres 15 mA szt. 1

Woltomierz cyfrowy V541 szt. 1

Rezystor dekadowy D04, klasa 0.1 szt. 1

Rezystor suwakowy szt. 1

Przetwornik Halla szt. 1

3. Schemat pomiarowy.

4. Tabelaryczne zestawienie wyników pomiarów.

Is = const					Im = const
	Is = 5 mA	Is = 10 mA	Is = 15 mA			Im=100 mA	Im=150 mA	Im=200 mA
Im	UH	UH	UH		Is	UH	UH	UH
mA	mV	mV	mV		mA	mV	mV	mV
0	2.23	3.52	3.75		5	65.51	97.5	126.1
25	14.21	27.23	38.1		6	78.24	115.25	149.5
50	30.63	59.07	83.8		7	90.8	133.5	175.5
75	48.63	94.13	133.8		8	103.74	152.5	198.7
100	67.63	130.6	186.8		9	115.5	170.2	220.7
125	86	166.1	237.5		10	127.1	187	244.5
150	104.5	201.7	288.6		11	139.6	203.6	266.6
175	122	235.1	335.3		12	151.3	222.3	289.2
200	139.6	268.5	384.5		13	163.3	240.6	312
					14	174	257.2	329.1
					15	183.5	272.4	350

5. Wykresy (przybliżone metodą regresji liniowej).

5.1. Charakterystyka U_h(I_m) przy stałym prądzie I_s.

 dla I_s = 5 mA

 dla I_s = 10 mA

 dla I_s = 15 mA

5.2. Charakterystyka U_h(I_s) przy stałym prądzie I_m.

 dla I_m = 100 mA

 dla I_m = 150 mA

 dla I_m = 200 mA

6. Sposób prowadzenia obliczeń.

Regresję liniową wykonano za pomocą programu MATHCAD 5.0, przy użyciu następujących funkcji: współczynnik kierunkowy prostej - slope; wyraz wolny - intercept.

Na podstawie tych obliczeń otrzymano następujące równania prostych:

Dla charakterystyki U_h(I_m) przy stałym I_s:

* I_s = 5 mA U_h = 0.701 • I_m - 1.56 Maksymalny błąd: 3.79 mV

* I_s = 10 mA U_h = 1.352 • I_m - 3.105 Maksymalny błąd: 6.625 mV

* I_s = 15 mA U_h = 1.938 • I_m - 5.209 Maksymalny błąd: 8.959 mV

Dla charakterystyki U_h(I_s) przy stałym I_m:

* I_m = 100 mA U_h = 12.249 • I_s + 3.76 Maksymalny błąd: 4.001 mV

* I_m = 150 mA U_h = 18.083 • I_s + 5.248 Maksymalny błąd: 4.086 mV

* I_m = 200 mA U_h = 23.269 • I_s + 8.527 Maksymalny błąd: 7.56 mV

Maksymalny błąd wyznaczono jako największą różnicę między napięciem U_h, zmierzonym w trakcie ćwiczenia, a wartością tego napięcia wyliczoną na podstawie znajomości równania prostej, wyznaczonej metodą regresji liniowej, dla danej wartości prądu I_m lub I_s.

Szczegółowy sposób prowadzenia powyższych obliczeń przedstawiony został w załączniku.

7. Wnioski.

Na podstawie wyników pomiarów wykreślono charakterystyki przetwarzania hallotronu, które są charakterystykami liniowymi i w niewielkim stopniu odbiegają od idealnych charakterystyk liniowych hallotronu. Największe odchylenia względne napięcia Halla od wartości wyznaczonej za pomocą regresji liniowej sięgają co najwyżej kilku procent.

Charakterystyka U_h(I_m) przy stałym prądzie sterującym I_s (obrazuje wpływ indukcji B zależnej od I_m, na napięcie na zaciskach hallotronu). Charakterystyka ta jest w przybliżeniu liniowa, jest to zjawisko bardzo korzystne ponieważ zapewnia bardzo szeroki zakres przetwarzania hallotronu. Taki układ pracy można stosować min. do pomiarów indukcji magnetycznej.

Charakterystyka U_h(I_s) przy stałym prądzie magnesującym I_m (prąd I_m reprezentuje indukcję magnetyczną jaką oddziaływuje dławik na hallotron, jeśli jest stały to również B jest stała, gdyż indukcja B jest wprost proporcjonalna od I_m). Na podstawie rodziny charakterystyk widzimy, że czułość hallotrony rośnie wraz ze wzrostem prądu sterującego hallotron. Przez wzrost czułości rozumiemy wzrost napięcia na zaciskach hallotronu przy stałej indukcji.

Liniowość powyższych zależności wykorzystywana jest szeroko w przemyśle. Produkowane jest wiele typów hallotronów (elementów, w których powstaje zjawisko Halla polegające na powstaniu różnicy potencjału w przekroju poprzecznym przewodnika, w którym płynie prąd), oraz podzespołów hallotronowych. Przykładami takim elementów są specjalne sądy hallotronowe, bezstykowe przełączniki sygnałów elektrycznych, szerokopasmowe głowice odczytujące zapis magnetyczny. Wśród urządzeń należy wymienić min.: mierniki indukcji pola magnetycznego, specjalne silniki z komutatorami hallotronowymi, przeznaczone do urządzeń informatyki oraz przetworniki przesunięć liniowych i kątowych i wiele innych.ZAŁĄCZNIK

U_H

woltomierz

cyfrowy

I_s

mA

+

_

Z₂

I_m

+

Z₁

_

mA

---