ホールセンサーを使った「磁気測定器」Part2

約3か月前に、ホールセンサーを使った「磁気測定器」を作りました。

この投稿を見て下さった横浜市のMukujiiさんより、

ホールセンサーの「THS119」は「UGN3503」より

もう少し広範囲に磁力を測定できることを教えて頂きました。

（「THS119」は2000Gまで,「UGN3503」は900Gまで）

  これは「THS119」のグラフで

左はB＝1000Gのときのホール電圧と制御電流Ic、

右はIc＝5mAのときのホール電圧と磁束密度を示したものです。

これを見ても2000Gまでプロットされ、ここまで測定できることがわかります。

色々と調べてみましたが、実際に入手できるホールセンサーで

ここまで広範囲に測定できるものは他には見当たりませんでした。

「THS119」は東芝製で数年前まで日本で製造・販売されていたようですが

残念ながら、もう日本で販売されているところが見つからず、

中国のAliExpressで購入してみることに・・・

届いた「THS119」は東芝製のものではありませんでしたが

(以前販売されていた「THS119」の写真と見比べると刻印、形状も違いました)

この装置を作ってみて、性能は悪くないと感じました。

こちらが完成後の映像です。

 

この装置の製作にあたっては、Mukujiiさんからヒントとご助言を頂き、

下記のように作成しました。

まず、「THS119」と「UGN3503」の違いですが、

★「UGN3503」は定電圧動作タイプ

★「THS119」は定電流動作タイプでリニア性が良く高精度だが

定電流回路が必要。

こちらが定電流回路と増幅回路です。

オペアンプ①はLMC358としました。

オペアンプ②・③は1つのオペアンプを共用出来ます。

CMOSオペアンプ(LMC662、NJU7062Dなど）が良さそうです。

ツェナーダイオードは、オペアンプ①のバーチャルショートが成立するように

2～3Vあたりにします。（私は3Vでは成立せず、2Vにしました）

抵抗①は1kΩ

抵抗②は2SC1815のIcが5mAとなるように設定します。

私の場合はエミッタ電圧が約1.78Vなので、357Ωですが

357Ωを作るのが難しく351Ωとしました。

抵抗③÷抵抗④が増幅率となります。

例えば、ホール電圧が80mVのとき、上のグラフ(右)より1000mGです。

読み取った電圧＝ガウス値となるとわかりやすいので

増幅率は1000mV ÷ 80mV ＝ 12.5倍 とします。

(取りあえず抵抗③＝1MΩ、④＝80ｋΩ、増幅率＝12.5倍として後で補正する)

VoutA、Bのどちらに電圧が出ているのか(N・Sどちら？)は

Arduinoの中で判定します。

ここまでの回路はブレッドボードで組み立てました。

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今回、モニターは 0.96インチ128×64ドット有機ＥＬディスプレイ（OLED）
を使用しました。小さいですが綺麗に表示されます。

(動画ではちらついているように見えますが、実際はちらつきはないです。)

最初に少し設定をしないといけませんが、こちらにわかりやすく記載されています。

https://qiita.com/jakalada/items/8f83d07291d984a31633

ArduinoとOLED、上記の定電流＆増幅回路との接続は

このようにしました。

プログラムはこちらです。

Arduinoはブレッドボードの右に置きました。

(上向きにするとArduinoのLEDがモニターの白プラスチック板を透過するので、裏向きにしています。)

モニターは白プラスチック板に固定し、ブレッドボードの上に配置しました。

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取りあえずこれで完成ですが、

これでは本当にちゃんとしたガウス値が出ているのか？不安です。

市販のガウスメーターをお持ちの方に特定の磁石を測定して頂き

その結果と比較すると、

約85%くらいの値しか出ていませんでした。

そこで、上記の抵抗④の80kΩを 80kΩ×0.85＝68kΩとすることで、

市販のガウスメーターの測定値とほぼ同じ値となりました。

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今回、この装置を作成するにあたって、

Mukujiiさんに色んなことを教えて頂き心から感謝しています。

MukujiiさんのHPはこちらです。

https://mukudori-noise.skr.jp/