Cảm biến từ trường


Cảm biến được sử dụng để làm gì ?

Cảm biến này được sử dụng để đo: từ trường Trái đất, từ trường xung quanh dây dẫn điện, từ trường của cuộn dây, … Cảm biến cũng có thể sử dụng để xác định hướng của Cực Bắc từ.

tutruong1

Sử dụng cảm biến như thế nào ?

Cảm biến này được sử dụng với thiết bị thu thập và xử lí tín hiệu cầm tay Addestation aMixer MGA. Xin vui lòng tham khảo phần Thí nghiệm minh họa tại trang tiếp theo về chi tiết cách sử dụng cảm biến này với thiết bị aMixer MGA.

Cảm biến này có 3 thang đo: ±630 gauss, ±84 gauss hoặc ±4.2 gauss. Để lựa chọn một thang đo, gạt công tắc tới vị trí tương ứng với thang đo cần sử dụng (xem hình 1).

Có thể xác định hướng từ của nơi bạn ở bằng cách giữ đầu ống của cảm biến sao cho chấm trắng (xem hình 1) đối diện với hướng Bắc, và quay cảm biến cho tới khi cường độ từ trường đạt giá trị lớn nhất. Góc giữa đầu ống cảm biến với phương thẳng đứng chính là hướng từ trường. Lưu ý rằng Cực bắc từ của Trái Đất là một điểm trôi nổi nằm trên bề mặt Trái Đất ở bắc bán cầu; về mặt vật lý, cực bắc từ là cực nam của từ trường.

Thông số kỹ thuật

1. Chú ý

Cảm biến này được thiết kế chuyên dụng cho các ứng dụng giáo dục, nghĩa là không được sử dụng trong bất kì các ứng dụng thương mại, công nghiệp, y học hoặc nghiên cứu nào khác.

Cảm biến sử dụng bộ chuyển đổi hiệu ứng Hall. Nó sinh ra điện áp tuyến tính với từ trường. Điện áp nhỏ nhất là 0.4 V, và tối đa là 4.6 V. Khi không có từ trường, cảm biến sẽ cho giá trị khoảng 2.5 V (điện áp trôi).

Công tắc điều khiển bằng tay được sử dụng để chọn lựa mức khuếch đại. Mức khuếch đại thấp được sử dụng để đo từ trường mạnh tương ứng như từ trường xung quanh nam châm vĩnh cửu. Mỗi vôn biểu thị cho 300 gauss, thang đo này của cảm biến là ±630 gauss. Mức khuếch đại trung bình được sử dụng để đo từ trường mạnh của nam châm điện. Mỗi vôn biểu thị cho 40 gauss, thang đo này của cảm biến là ±84 gauss. Mức khuếch đại cao được sử dụng để đo từ trường Trái đất hoặc các từ trường rất yếu. Mỗi vôn biểu thị cho 2 gauss, thang đo này của cảm biến là ±4.2 gauss.

Cảm biến này đo thành phần của từ trường vuông góc với phần đầu dẹt màu đen của cảm biến. Điện áp lối ra tối đa xuất hiện khi chấm trắng trên đầu cảm biến hướng về Cực Bắc từ.

2. Chuẩn hóa

Sự chuẩn hóa là không cần thiết đối với cảm biến này do cảm biến đã được chuẩn hóa trước khi chuyển hàng.

3. Thông số

Phạm vi hoạt động: ±4.2 gauss, ±84 gauss hoặc ±630 gauss.

Thí nghiệm minh họa – So sánh từ trường của Trái đất và một nam châm vĩnh cửu

1. Mục đích

Tự học cách sử dụng cảm biến từ trường thông qua một thí nghiệm đơn giản về So sánh từ trường của Trái đất và một nam châm vĩnh cửu.

2. Thiết bị thí nghiệm

Thiết bị cầm tay aMixer MGA
Cảm biến từ trường
Nam châm vĩnh cửu

3. Các bước thí nghiệm

    1.Thiết lập cảm biến từ trường tại giá trị (±630 Gauss) như ở hình 1 .
    2.Bật công tắc thiết bị aMixer MGA như ở hình 2. Màn hình của thiết bị hiện ra như ở hình 3.
tutruong2tutruong3
    3.Kết nối cảm biến từ trường vào Kênh 1 của aMixer MGA. Đặt cái lẫy của đầu cắm cảm biến về phía đường kẻ trắng (Hình 4), và cắm vào; một tiếng “click” sẽ phát ra.
tutruong4
    4.Màn hình như ở hình 5 sẽ xuất hiện. Lựa chọn ‘Từ trường (±630 Gauss)’ và chọn ‘Chạy’. Cảm biến từ trường có chức năng tự động nhận cảm biến. Khi kết nối, cảm biến sẽ tự động đo và thu thập dữ liệu. Đảm bảo rằng dòng ‘Kênh 1: Từ trường (±630 Gauss)’ xuất hiện (Hình 6); nó biểu thị cảm biến này đã được kết nối chính thức và sẵn sàng thu thập dữ liệu.
tutruong5tutruong6

Đo từ trường của Trái đất:

    5.Chuyển sang chế độ đo “Dạng đồng hồ kim” bằng cách chọn ô icon3 như ở hình 6.
    6.Giữ đầu dò thẳng đứng như ở hình 7.
tutruong7
    7.Chọn ô icon01 để bắt đầu thu thập dữ liệu (bạn cũng có thể ấn nút màu xanh trên thiết bị aMixer MGA để bắt đầu thu thập dữ liệu). Bạn sẽ nhìn thấy chữ đang chạy “Giá trị đo …” (Hình 8) khi các dữ liệu đã thu thập được vẽ đồ thị. Giá trị đo từ trường sẽ được hiển thị ở phần trên cùng đồ thị như trong hình 8.
tutruong8
    8.Quay cảm biến cho tới khi thu được cường độ từ trường đạt giá trị lớn nhất.
    9.Chọn ô icon01 để dừng thu thập dữ liệu (Bạn cũng có thể ấn nút màu đỏ trên thiết bị aMixer MGA để dừng thu thập dữ liệu). Viết giá trị cường độ từ trường (đơn vị Gauss) vào Bảng 1.
    10.Lặp lại từ bước 6 tới bước 8 để thu được nhiều hơn hai giá trị.

Đo từ trường của nam châm vĩnh cửu:

    11.Chuyển công tắc của cảm biến từ trường sang vị trí “±84”.
    12.Bật công tắc thiết bị aMixer MGA như ở hình 2. Màn hình của thiết bị hiện ra như ở hình 3.
    13.Lặp lại các bước 4 và 5 (đối với thang đo “±84 Gauss”).
    14.Giữ đầu dò như ở hình 7 và cũng giữ một nam châm vĩnh cửu ở xung quanh đầu dò của cảm biến.
    15.Lặp lại từ bước 7 tới bước 9 và sau đó là từ bước 12 đến bước14.
4. Phân tích
tutruongb1
     1.Giá trị trung bình của từ trường Trái đất là bao nhiêu?
     2.Giá trị trung bình của từ trường của một nam châm vĩnh cửu là bao nhiêu?
     3.Cái nào là từ trường mạnh, cái nào là từ trường yếu?