在 高斯计磁场测试仪磁力检测仪磁场测磁仪手持磁通计特斯拉计td8620 中测量了方形磁铁表面的磁感应强度B，发现这类磁铁表面的磁场强度并不是均匀的。下面通过 线性HALL 3503 来测量几种典型永磁铁表面的磁场强度的变化。

00测量方法

1.测量方法

使用 单轴步进驱动模块SH-20403 的滑轨带动线性HALL从磁铁表面划过，测量不同位置的磁场强度B。

^{▲ 丝杠滑轨带动HALL从磁铁表面划过}

2.磁铁磁场范围

使用 高斯计磁场测试仪磁力检测仪磁场测磁仪手持磁通计特斯拉计td8620 对于长方形的磁铁测量，在边缘测量到的磁场最大：BMax=2600GB_{Max} = 2600GBMax=2600G

在磁铁的中心测量到的磁场强度最小：
BMin=1100GB_{Min} = 1100GBMin=1100G

3.HALL输出分析

如果使用线性HALL 3503进行测量，根据3503 的灵敏度为：
η=1.3mV/G\eta = 1.3mV/Gη=1.3mV/G

那么Bmax对应的输出电压变化应该是：
ΔU=η⋅Bmax⁡=1.3×2600=3380mV=3.380V\Delta U = \eta \cdot B_{\max } = 1.3 \times 2600 = 3380mV = 3.380VΔU=η⋅Bmax=1.3×2600=3380mV=3.380V

如果HALL传感器工作在5V，它的中点为2.5V。那么此时输出的电压Vmax⁡=2.5+3.38=5.88VV_{\max } = 2.5 + 3.38 = 5.88VVmax=2.5+3.38=5.88V

这已经超过了HALL器件输出的最大的电压，一般在Vrange=[1.2V,4.2V]V_{range} = [1.2V,\,\,4.2V]Vrange=[1.2V,4.2V]。

如果按照输出电压最大Vmax⁡=4.2VV_{\max } = 4.2VVmax=4.2V，那么输出电压变化最大为：ΔUmax⁡=4.2−2.5=1.7V\Delta U_{\max } = 4.2 - 2.5 = 1.7VΔUmax=4.2−2.5=1.7V

对应的磁场强度不应该超过：Bmax⁡=ΔUmax⁡1.3×10−3=1.71.3×10−3=1307GB_{\max } = {{\Delta U_{\max } } \over {1.3 \times 10^{ - 3} }} = {{1.7} \over {1.3 \times 10^{ - 3} }} = 1307GBmax=1.3×10−3ΔUmax=1.3×10−31.7=1307G

01测量结果

由于磁铁表面的磁场强度远超过HALL3503的线性范围，所以下面分为两次测量：

紧贴磁铁表面测量；
原理磁铁表面测量；

1.紧贴磁铁表面

下面是测量一次HALL传感器通过磁铁长轴通过时的变化曲线，其中可以看到在磁铁表面时，HALL传感器几乎就饱和了。

^{▲ 磁铁表面的磁场变化}

2.远离磁铁表面测量

将HALL传感器提高到距离磁铁表面1厘米的高度位置。重新测量磁场变化的曲线。

^{▲ 磁铁表面的磁场变化}

3.HALL1308测量

更换1308测量磁铁表面的磁场强度。其中大部分的磁场表面的强度使得HALL1308出现了饱和。

^{▲ 磁场表面的磁场强度}

4.改变HALL角度

为了避免HALL输出饱和，将HALL的角度改动大约45°倾斜角度，这样可以将进入HALL的磁场强度降低大约0.71倍。

^{▲ 磁铁表面的磁场强度}

通过这次测量，可以看到的确在磁铁表面的磁场强度的变化情况。特别是，在磁铁的中心的磁场强度是最弱的。

但是，磁场的变化表没有向TD8620磁力计所测量的变化那么大。

02特殊磁铁

1.机械硬盘音频电机磁铁

在 拆开机械硬盘看一看 中获得了机械硬盘音频电机的磁极。根据房分析，它的表面的磁极应该是左右分别为N-S对称的。

^{▲ 机械磁盘音频电机磁极}

^{▲ 磁铁表面的磁场强度}

2.磁性角度传感器

^{▲ 磁性角度传感器}

^{▲ 磁性角度传感器表面的磁场}

.结论

通过线性霍尔传感器对于几种典型磁铁表面的磁场进行测量，获得了更加精细的磁场分布的特性。

#!/usr/local/bin/python
# -*- coding: gbk -*-
#============================================================
# TEST2.PY                     -- by Dr. ZhuoQing 2020-09-26
#
# Note:
#============================================================from headm import *
from tsmodule.tsstm32       import *
import LSCM8#------------------------------------------------------------LSCM8.lscm8mb(100000)
time.sleep(2)#------------------------------------------------------------
outdim = []for i in range(90):meter = meterval()outdim.append(meter[0])LSCM8.lscm8mf(1000)time.sleep(1)tspsave('data1', out=outdim)LSCM8.lscm8mb(100000)
plt.plot(outdim)
plt.xlabel("Step")
plt.ylabel("Voltage(V)")
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.show()printf('\a')#------------------------------------------------------------
#        END OF FILE : TEST2.PY
#============================================================

#!/usr/local/bin/python
# -*- coding: gbk -*-
#============================================================
# LSCM8.PY                     -- by Dr. ZhuoQing 2020-01-14
#
# Note:
#============================================================from head import *
import serial#------------------------------------------------------------
cmdportdef = 'COM2'
cmdport = serial.Serial(cmdportdef, baudrate=115200, timeout=0.1)
cmdport.setDTR(False)
#cmdport.setRTS(False)printf("Open %s for LSCM8."%cmdportdef)#------------------------------------------------------------
COMMAND_FRAME_HEAD      = 0x56
COMMAND_FRAME_TAIL      = 0x65COMMAND_STATUS_WAIT      = 0x0
COMMAND_STATUS_COMMAND          = 0x1
COMMAND_STATUS_LENGTH           = 0x2
COMMAND_STATUS_DATA     = 0x3
COMMAND_STATUS_CHECK            = 0x4
COMMAND_STATUS_TAIL     = 0x5#------------------------------------------------------------
COMMAND_HELLO_ECHO      = 0x20
COMMAND_BEEP_ON         = 0x21
COMMAND_BEEP_OFF        = 0x22
COMMAND_DIR_ON          = 0x23
COMMAND_DIR_OFF         = 0x24
COMMAND_REL_ON          = 0x25
COMMAND_REL_OFF         = 0x26
COMMAND_PUL_SET         = 0x27
COMMAND_PUL_STOP        = 0x28
COMMAND_GOTO_HEAD       = 0x29
COMMAND_GOTO_TAIL       = 0x2A
COMMAND_GET_STATE       = 0x2B
COMMAND_GET_PULSEOUT            = 0x2C
COMMAND_CLEAR_PULSEOUT          = 0x2D#------------------------------------------------------------
def lscm8cmd(cmd, cmddata):checksum = cmd + len(cmddata)for cd in cmddata:checksum = checksum + cdchecksum = (checksum & 0xff) ^ 0xffcmdstr = b'' + byte(COMMAND_FRAME_HEAD) + byte(cmd) + byte(len(cmddata)) +\cmddata + byte(checksum) + byte(COMMAND_FRAME_TAIL)#    printf(cmdstr)cmdport.write(cmdstr)def lscm8hello():lscm8cmd(COMMAND_HELLO_ECHO, b'')def lscm8beepon():lscm8cmd(COMMAND_BEEP_ON, b'')def lscm8beepoff():lscm8cmd(COMMAND_BEEP_OFF, b'')#------------------------------------------------------------
def lscm8relon(bits):cmd = bits.to_bytes(1, byteorder='big')lscm8cmd(COMMAND_REL_ON, cmd)#------------------------------------------------------------
# bits:0:relay0, 1:relay1
def lscm8reloff(bits):cmd = bits.to_bytes(1, byteorder='big')lscm8cmd(COMMAND_REL_OFF, cmd)def lscm8diron(bits):cmd = bits.to_bytes(1, byteorder='big')lscm8cmd(COMMAND_DIR_ON, cmd)def lscm8diroff(bits):cmd = bits.to_bytes(1, byteorder='big')lscm8cmd(COMMAND_DIR_OFF, cmd)#------------------------------------------------------------
def lscm8setpulse(bits, pulse):cmd = bits.to_bytes(1, byteorder='big') +\pulse.to_bytes(4, byteorder='big')lscm8cmd(COMMAND_PUL_SET, cmd)def lscm8stoppulse():lscm8cmd(COMMAND_PUL_STOP, b'')def lscm8gotohead():lscm8cmd(COMMAND_GOTO_HEAD, b'')def lscm8gototail():lscm8cmd(COMMAND_GOTO_TAIL, b'')def lscm8clearpulseout():lscm8cmd(COMMAND_CLEAR_PULSEOUT, b'')def lscm8mf(steps):lscm8diron(3)lscm8reloff(3)lscm8setpulse(3, steps)def lscm8mb(steps):lscm8diroff(3)lscm8reloff(3)lscm8setpulse(3, steps)#------------------------------------------------------------
if __name__ == "__main__":time.sleep(.5)#    lscm8diron(3)
#    lscm8reloff(3)
#    lscm8gotohead()#   lscm8gototail()
#    lscm8setpulse(3, 1000)
#    lscm8diron(3)lscm8mb(100000)#    lscm8mf(1900000)tspbeep(1500, 100)printf('End of the command')#------------------------------------------------------------
#        END OF FILE : LSCM8.PY
#============================================================

■ 相关文献链接:

高斯计磁场测试仪磁力检测仪磁场测磁仪手持磁通计特斯拉计td8620
线性霍尔传感器SS495、A1308、A1302
单轴步进驱动模块SH-20403
拆开机械硬盘看一看

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