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

28 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

63495. Нематеріальні активи та методи їх оцінювання 52.5 KB
  Теоретичні аспекти аналізу нематеріальних ресурсів підприємства Методологія оцінки вартості нематеріальних активів Оцінка ринкової вартості нематеріальних активів Класифікація нематеріальних активів підприємства...
63497. Оцінювання вартості бізнесу 64.5 KB
  Зовнішня передбачає врахування впливу зовнішніх ринкових чинників на вартість підприємства виходячи з доступної широкому загалу господарської інформації. Загальна структура елементів за допомогою яких може бути здійснено вартісну оцінку наступна: Вартість машин та обладнання.
63499. Прикладні аспекти оцінювання потенціалу підприємства. Механізм використання економічного потенціалу 66 KB
  Прикладні аспекти оцінювання потенціалу підприємства. Механізм використання економічного потенціалу Особливості оцінювання потенціалу для моніторингу поточних можливостей Формування та розробка показників регулювання використання економічного потенціалу...
63500. Трудности выявления субъекта и объекта философии, специфика определения предмета 67.5 KB
  Предмет философии ее место и роли отношения с мифологией. Трудности выявления субъекта и объекта философии специфика определения предмета. С точки зрения вашего преподавателя определение предмета философии как и многие иные не только в философии должно работать решая конкретные задачи.
63501. Связь философии с искусством в мироотношении человека и народа. Эвристическая функция философии 63.5 KB
  Связь философии с искусством в мироотношении человека и народа. Эвристическая функция философии. С искусством отношения философии строятся на основе взаимообогащения. Искусство намного старше философии но многие виды и жанры искусства создали философы.
63502. Проблемы аксиологии. Подлинные и мнимые нравственные ценности семьи, народа и общества 84.5 KB
  Аксиология это учение о ценностях мир которых огромен и мал может быть уродлив по иерархии и ведет к гибели человека семьи народа государства человеческого общества в целом если на первом месте ценности чисто потребительские материальные и политические но не подлинно человеческие мнимые.