Eigenbau-Fluxgate-Sensor

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Zur Messung starker Magnetfelder eignet sich der Hallsensor. Sehr schwache Felder dagegen misst man z.B. mit einem Fluxgate-Sensor (http://de.wikipedia.org/wiki/Fluxgate-Magnetometer). Ob man sowas wohl selbst bauen kann? Ich habe lange überlegt, welche weichmagnetischen Kerne ich testen könnte. Dann kam ich auf die Idee, es mit Festinduktivitäten  zu versuchen. Dass sie leicht in die Sättigung zu bringen sind, ist ja bekannt. Zusätzlich haben sie den Vorteil guter Paarung, d.h. man kann davon ausgehen, dass zwei gleiche Spulen genau gleich viele Windungen haben.



Also habe ich zwei Festinduktivitäten in Reihe geschaltet und eine zusätzliche Wicklung mit 60 Windungen CuL 0,2 darüber gelegt. An die äußere Spule wurde ein Sinusgenerator angeschlossen. Die offenen Enden der Festinduktivitäten kamen an das Oszilloskop.

Ich war völlig erstaunt, wie gut dieser Sensor funktioniert. Ganz ohne Verstärker bringt schon das Erdmagnetfeld Signale in der Großenordnung 20 mV. Die Spulen haben eine deutliche Eigenresonanz. Deshalb funktioniert die Messung ganz ohne Sensorverstärker. Der Sinusgenerator wird auf die halbe Resonanzfrequenz (20 kHz) abgestimmt. In beiden Spulen entsteht ein starkes 20-kHz-Signal, aber beide sind gegenphasig und heben sich auf. Das äußere Feld bringt die Kerne in die Sättigung. Dabei entstehen Oberwellen, aber solange alles symwetrisch abläuft, ist kein Signal auf der doppelten Frequez da. erst wenn ein äußeres Magnetfeld hinzukommt, werden die Verzerrungen unsymmetrisch und erzeugen ein 40-kHz-Signal.



Das Oszillogramm zeigt die Grundfrequenz von 20 kHz und ein überlagertes 40-kHz-Signal, das ein Maß für das äußere Feld ist.



Mit dieser Sonde könnte man versuchen ein Magnetometer zu bauen. Der kleine Film zeigt den Sensor in Aktion.



http://www.youtube.com/user/bkelektronik


Jemand fragte, wie kräfig der Sinusgenerator war. Jetzt habe ich mal nachgemessen: Mein Generator bringt 15 Vss bei einem Innenwiderstand von 200 Ohm. Die Spannung brach stark ein. Durch die Spule floss also ca. 75 mAss.
 


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