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Messsystem zur Visualisierung von Magnetfeldern
Johannes Wöß
Betreuung: Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Bernhard Zagar
Die Messung von Magnetfeldern wird in einem breiten Spektrum von Anwendungen genutzt, wie z.B. die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung oder das berührungslose Messen von Strömen.
Das Ziel dieser Masterarbeit ist es, den Betrag der senkrechten Magnetfeldkomponente auf einer Fläche im zweistelligen Quadratzentimeter-Bereich zu messen. Dabei sollte ein guter Kompromiss zwischen Genauigkeit und Geschwindigkeit gefunden werden. Zusätzlich wurde ein kostengünstiger Aufbau angestrebt.
Abbildung 1: Gesamtansicht des Messsystems
Es wird gezeigt, dass diese Auflösung mit einem vorgestellten Zeilensensor, welcher eine Pixelfläche von 63.5 µm x 63.5 µm aufweist, Ausgehend vom Magnetometer AA002-02 von der Firma NVE, der auf einer eigenen Sensorplatine untergebracht ist, wurde eine Messplatine entworfen und gefertigt. Diese ist an die Analog-Ports eines ATxMega32a4-Controllerboards angeschlossen. Gemeinsam sind diese drei Komponenten dafür zuständig, dass digitale Messwerte an einen Computer übertragen werden können.
Um den Betrag der senkrechten Magnetfeldkomponente auf einer Fläche messen zu können, muss der Sensor über diese bewegt werden. Mithilfe eines bürstenlosen Gleichstrommotors aus einer alten Festplatte, einem Exzenter und einer Schwinge, an deren Ende die Sensorplatine befestigt ist, führt der Sensor alle 200 ms eine oszillierende Bewegung auf einem Kreissegment mit einer Sekantenlänge von 120 mm durch. Um nun eine Fläche messen zu können, wird dieses Kreissegment mit einer linearen Achse verschoben. Diese besteht aus einer Miniaturgleitführung NW27 der Firma Igus und einem Schrittmotor mit Ritzel, Stirnrad und Zahnstange.
Für die Elektronik des gesamten Bewegungsablaufs wurde ebenfalls eine Platine gefertigt, welche an den Digital-Ports des Controllerboards angeschlossen ist.
Das ATxMega32a4-Controllerboard wurde so programmiert, dass von einem PC verschiedene Steuerbefehle geschickt werden können und diesem dann die Messwerte übermittelt werden.
Für den Computer wurde ein Matlab-GUI geschrieben, welches das Messsystem steuert und die Messdaten grafisch darstellt.
Schlagwörter: GMR, Magnetometer, Magnetfeldmessung, ATXMega, BLDC-Motor, ...
14. Oktober 2014
