Eigenbau-Fluxgate-Sensor
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.
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.
Korrekturhinweis von Norbert Renz:
Die
Anschlüsse für 20 und 40kHz sind vertauscht. An deinem Ausgang ist nur
das Übersprechen der Generatorspannung zu sehen. Wenn du Eingang und
Ausgang vertauschst, dann siehst du die richtigen Signale, es handelt
sich um kurze Spannungsimpulse, die je nach Feldrichtung ihre Polarität
ändern. Die Spule muss ev. etwas zurecht ge(d)rückt werden, damit auch
hier die bipolaren Störimpulse unterdrückt werden.
4.1.19: Einfaches Fluxgate Magnetometer von Norbert Renz
Ich habe noch etwas an deinem simple fluxgate
weiter getüftelt. Die neue Lösung ist etwa so einfach wie deine, aber
50 mal so empfindlich. Da die detailierte Beschreibung etwas aufwendig
ist habe ich gleich selber einen Videoclip gemacht und bei YT
reingestellt.
Falls
man einen passenden Rohrkern hat, könnte man noch einen Versuch machen,
bei dem die Sensordrossel innerhalb des Rohres steckt und nicht
daneben. Die Empfindlichkeit sollte dann noch steigen, allerdings aber
dann mit etwas mehr Aufwand und Material.
