13287

Виртуальные измерения магнитной индукции на основе эффекта Холла в среде Electronics Workbench

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Лабораторная работа №3 Виртуальные измерения магнитной индукции на основе эффекта Холла в среде Electronics Workbench Цель исследования: Моделирование работы датчика Холла в среде Electronics Workbench и виртуальные измерения с его помощью магнитной индукции. Задание на...

Русский

2013-05-11

333.5 KB

29 чел.

Лабораторная работа №3

Виртуальные измерения магнитной индукции на основе эффекта Холла в среде Electronics Workbench

Цель исследования: Моделирование работы датчика Холла  в среде Electronics Workbench и виртуальные измерения с его помощью  магнитной индукции.     

Задание на выполнение лабораторной работы

2. Эксперементальная часть

2.1 Виртуальные измерения магнитной индукции с помощью датчика Холла в среде Electronics Workbench 

         

         а)   Собрать  схему  рис.1.1.

 

Рис.1.1 Эквивалентная схема датчика Холла.

б)  Установить показание источника постоянного тока  I = 1А; значения сопротивлений – 1кОМ;  первоначальное значение потенциометра – 1 кОМ/100% .  

         в) Провести серию виртуальных измерений напряжения Холла VH ,     

         меняя с помощью клавиши R показания потенциометра от 100% до

         0% с  шагом 5%.

         г) Вычислить значения магнитной индукции B, используя формулу   

                            VH = hIBsin, где h = 20 В/АГс    (1)

        при  шести значениях угла :  15o, 30o, 45o, 60o, 75o, 90o .

Данные виртуальных измерений и вычислений занести в 6 таблиц типа:

Таблицы виртуальных измерений и вычислений B(VH)

Таблица 1.1

1 = 15o

VH 

0

12,65

25,62

38,92

52,58

66,61

81,01

B

0

2,445003

4,951857

7,522493

10,16271

12,87444

15,65769

VH 

95,8

111

126,7

142,7

159,3

176,3

193,9

B

18,51631

21,45418

24,48869

27,58118

30,78965

34,07542

37,47717

VH 

212

230,6

249,8

269,6

290,1

311,3

336,2

B

40,97555

44,57058

48,28157

52,10853

56,07079

60,16835

64,98104

Таблица 1.2

1 = 30o

VH 

0

12,65

25,62

38,92

52,58

66,61

81,01

B

0

1,265582

2,563179

3,89379

5,260419

6,664064

8,104727

VH 

95,8

111

126,7

142,7

159,3

176,3

193,9

B

9,584407

11,10511

12,67583

14,27656

15,93733

17,63811

19,39892

VH 

212

230,6

249,8

269,6

290,1

311,3

336,2

B

21,20975

23,07061

24,99149

26,9724

29,02334

31,14432

33,63547

Таблица 1.3

1 = 45o

VH 

0

12,65

25,62

38,92

52,58

66,61

81,01

B

0

0,894846

1,812329

2,753156

3,719449

4,711915

5,730554

VH 

95,8

111

126,7

142,7

159,3

176,3

193,9

B

6,776782

7,852012

8,962612

10,09443

11,2687

12,47126

13,71626

VH 

212

230,6

249,8

269,6

290,1

311,3

336,2

B

14,99664

16,31238

17,67056

19,07119

20,52134

22,021

23,7824

Таблица 1.4

1 = 60o

VH 

0

12,65

25,62

38,92

52,58

66,61

81,01

B

0

0,730572

1,479625

2,247737

3,036639

3,84691

4,678549

VH 

95,8

111

126,7

142,7

159,3

176,3

193,9

B

5,532712

6,410554

7,317272

8,241316

9,200011

10,18181

11,19826

VH 

212

230,6

249,8

269,6

290,1

311,3

336,2

B

12,24358

13,31778

14,42663

15,57014

16,75407

17,97843

19,41647

Таблица 1.5

1 = 75o

VH 

0

12,65

25,62

38,92

52,58

66,61

81,01

B

0

0,654929

1,326425

2,015006

2,722226

3,448601

4,194133

VH 

95,8

111

126,7

142,7

159,3

176,3

193,9

B

4,959856

5,746806

6,559642

7,388011

8,247443

9,127585

10,03879

VH 

212

230,6

249,8

269,6

290,1

311,3

336,2

B

10,97588

11,93886

12,9329

13,95801

15,01935

16,11694

17,40609

Таблица 1.6

1 = 90o

VH 

0

12,65

25,62

38,92

52,58

66,61

81,01

B

0

0,6325

1,281

1,946001

2,629001

3,330501

4,050501

VH 

95,8

111

126,7

142,7

159,3

176,3

193,9

B

4,790002

5,550002

6,335002

7,135002

7,965003

8,815003

9,695003

VH 

212

230,6

249,8

269,6

290,1

311,3

336,2

B

10,6

11,53

12,49

13,48

14,505

15,565

16,81001

Таблицы виртуальных измерений и вычислений B(sin)

Таблица 2.1

VH = 12.56 В (95%)

a

15

30

45

60

75

90

sina

0,258691

0,49977

0,706825

0,86576

0,965754

1

B

2,445003

1,265582

0,894846

0,730572

0,654929

0,6325

Таблица 2.2

VH = 38,92 В (85%)

a

15

30

45

60

75

90

sina

0,258691

0,49977

0,706825

0,86576

0,965754

1

B

7,522493

3,89379

2,753156

2,247737

2,015006

1,946001

Таблица 2.3

VH = 66,61 В (75%)

a

15

30

45

60

75

90

sina

0,258691

0,49977

0,706825

0,86576

0,965754

1

B

12,87444

6,664064

4,711915

3,84691

3,448601

3,330501

Таблица 2.4

VH = 95,80 В (65%)

a

15

30

45

60

75

90

sina

0,258691

0,49977

0,706825

0,86576

0,965754

1

B

18,51631

9,584407

6,776782

5,532712

4,959856

4,790002

Таблица 2.5

VH = 126,7 В (55%)

a

15

30

45

60

75

90

sina

0,258691

0,49977

0,706825

0,86576

0,965754

1

B

24,48869

12,67583

8,962612

7,317272

6,559642

6,335002

Таблица 2.6

VH = 159,3 В (45%)

a

15

30

45

60

75

90

sina

0,258691

0,49977

0,706825

0,86576

0,965754

1

B

30,78965

15,93733

11,2687

9,200011

8,247443

7,965003

Таблица 2.7

VH = 193,9 В (35%)

a

15

30

45

60

75

90

sina

0,258691

0,49977

0,706825

0,86576

0,965754

1

B

37,47717

19,39892

13,71626

11,19826

10,03879

9,695003

Таблица 2.8

VH = 230,6 В (25%)

a

15

30

45

60

75

90

sina

0,258691

0,49977

0,706825

0,86576

0,965754

1

B

44,57058

23,07061

16,31238

13,31778

11,93886

11,53

Таблица 2.9

VH = 269,6 В (15%)

a

15

30

45

60

75

90

sina

0,258691

0,49977

0,706825

0,86576

0,965754

1

B

52,10853

26,9724

19,07119

15,57014

13,95801

13,48

Таблица 2.10

VH = 311,3 В (5%)

a

15

30

45

60

75

90

sina

0,258691

0,49977

0,706825

0,86576

0,965754

1

B

60,16835

31,14432

22,021

17,97843

16,11694

15,565

Контрольные вопросы к работе

  1.  Для чего применяются датчики Холла в настоящее время
  2.  На чём основан эффект Холла
  3.  Что такое напряжение Холла VH и как оно возникает
  4.  Каким образом напряжение Холла VH зависит от величины и направления магнитной индукции
  5.  Какие факторы влияют на величину полной чувствительности датчика Холла h 
  6.  Каким выражением определяется коэффициент Холла        

Ответы на вопросы:

  1.  В настоящее время датчики Холла используются для обнаружения магнитных полей и определения положения и перемещения объектов.
  2.  Эффект Холла основан на взаимодействии между движущимися носителями электрического заряда и внешним магнитным полем.
  3.  Напряжение Холла VН – это поперечная разность потенциалов, т.е . взаимодействие магнитного поля с электрическим током. Предположим, что электроны двигаются внутри электропроводной пластины, помещенной в магнитное поле В. На две стороны пластины нанесены дополнительные электроны, подключенные к вольтметру. Еще два электрода расположены сверху и снизу пластины, они подключены к источнику электрического тока. Из-за действия внешнего магнитного поля возникает отклоняющая сила, смещающая электроны ближе к правому краю пластины, поэтому эта сторона становится более отрицательно заряженной, чем левая. Очевидно, что вследствие взаимодействия  магнитного поля с электрическим током возникает как раз поперечная разность потенциалов.
  4.  При фиксированной температуре  оно определяется выражением:

VH=hiB

где - угол между вектором магнитного поля и плоскостью пластины Холла, а h- полная чувствительность датчика, на значение которой влияют тип материала пластины, ее геометрия (площадь активной зоны) и температура.

  1.  Зависит от коэффициента Холла, который определяется градиентом поперечного электрического потенциала на единицу интенсивности магнитного поля и на единицу плотности тока. Также влияет сама кристаллическая структура материала.
  2.   , где N- число свободных электронов в единице объема, а с- скорость света.  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

6627. Характеристика природных вод. Сточные воды 57 KB
  Характеристика природных вод. В природе чистой воды не встречается. В 1л/м3 воды содержится 1г. волей. В морской воде значительно больше: например в водах Балтийского моря- 5г/л, Черного моря- 18 г/л, в океане 35г/л, а воды Красного моря содержат- 4...
6628. Принципы очистки сточных вод 158.5 KB
  Принципы очистки сточных вод. Методы очистки сточных вод можно условно подразделить на деструктивные и регенеративные. Деструктивные методы сводятся к разрушению загрязняющих воду веществ путем их окисления или восстановления. Образующиеся при этом...
6629. Введение в медицинскую генетику 19.74 KB
  Введение в медицинскую генетику Относительный рост доли генетически обусловленной патологии в структуре заболеваемости, смертности, синдромах социальной дезадаптации в настоящее время связан с быстрым прогрессом диагностических возможностей. Наследс...
6630. Структура ДНК, репликация, транскрипция, трансляция, структура генов и код передачи генетической информации 30.73 KB
  Структура ДНК, репликация, транскрипция, трансляция, структура генов и код передачи генетической информации. Аминокислотная последовательность и структура всех белков определяется информацией, закодированной в структуре дезоксирибонуклеиновой кислот...
6631. Организация и структура генома, генетические карты 22.94 KB
  Организация и структура генома, генетические карты. В настоящее время термин геном используется для обозначения полной генетической системы клетки, определяющей характер развития организма и наследственную передачу всех его структурных и функциона...
6632. Методы современного генетического анализа 21.01 KB
  Методы современного генетического анализа ДНК может быть изолирована из любого типа тканей или клеток, содержащих ядра. У человека ДНК обычно выделяют из лейкоцитов крови, для чего собирают от 0,5 до 2-3 мл венозной крови. В плазме, обогащенной лейк...
6633. Хромосомные болезни 14.35 KB
  Хромосомные болезни Хромосомные болезни - клинические синдромы, обусловленные изменениями числа или структуры хромосом. Частота хромосомных болезней среди новорожденных детей составляет около 1%. Значительные аномалии хромосом несовместимы с жизнью ...
6634. Аномалии половых хромосом 23.26 KB
  Аномалии половых хромосом а) Синдром Шерешевского - Тернера (моносомия X - ХО) Впервые больная с первичной аменореей, недостаточным развитием вторичных половых признаков и низким ростом была описана Н.А. Шерешевским в 1925 г. В 1938 г. H. Turner при...
6635. Аномалии аутосом 23.66 KB
  Аномалии аутосом Известно три основных клинических синдрома с трисомией по аутосомам. Наиболее распространенным является болезнь Дауна. а) Болезнь Дауна Заболевание было описано J. Down в 1866 г., который отметил выраженное снижение интеллекта, соче...