3B Scientific Magnetic Field Sensor User Manual [en, de, es, fr, it]

3B SCIENTIFIC

Magnetfeldsensor ±2000 mT

1009941 / U11359

Bedienungsanleitung

10/11 Hh

®

PHYSICS

1. Beschreibung

Sensorbox mit angebautem 140 mm langem, 7 mm
breitem und 1,9 mm dickem Fühlerteil zur Mes­sung der magnetischen Flußdichte B eines von
aussen einwirkenden Magnetfeldes in tangentialer
Richtung, vornehmlich für das Hall-Effekt­Grundgerät (1009934 / U8487000).

Auf der Fühlerspitze befindlicher Hall-Sensor mit
einer aktiven Fläche von ca. 0,044 mm² mit steti­gem ratiometrischem (d.h. der Betriebsspannung
proportionalem) Ausgangssignal.

Erweiterter Temperaturbereich des Hall-Sensors von

- 20 °C ... + 180 °C für die Flussdichtenmessung an
geheizten Germanium-Halbleiterkristallen (Probes).

Zwei Bereichstasten mit 0,2 T und 2 T mit Einrast­Funktion und einer zusätzlichen Tara-Taste. Opti­sche Anzeige des aktuell eingeschalteten Messbe­reichs mit einer Leuchtdiode links neben der Taste.

Möglichkeit der Stativstangenbefestigung zur defi­nierten Orientierung im zu messenden Magnetfeld.

Auch für den Betrieb mit der Anschlussbox (115 V,
50/60 Hz) (1009954 / U8533381-115) bzw. An­schlussbox (230 V, 50/60 Hz) (1009955 / U8533381-

230) geeignet; siehe hierzu die Technischen Daten.

2. Sicherheitshinweis

Der Magnetfeldsensor ist nicht für sicherheitsrele­vate Anwendungen geeignet!

• Magnetfeldsensor nur für Ausbildungszwecke

einsetzen!

3. Lieferumfang

1 Sensorbox mit fest angebautem Fühlerteil
1 miniDIN-Anschlusskabel 8-pin, 60 cm lang
1 Stativstange, 120 mm lang
1 Bedienungsanleitung

1

4. Technische Daten

Messbereiche: 200 mT, 2000 T
Konfiguration: tangential
Sensortyp: Linearer Hall-Effekt-

Sensor

Position des Hall-Sensors: 135 mm,

bezogen auf die Stirn­fläche des Sensorbox­gehäuses

Tarabereich:
im 200 mT Bereich: +/- 100 mT
im 2 T Bereich: +/- 1 T

Max. Nichtlinearität: ±1,5 % vom gesamten

Messbereich

Temperaturabhängigkeit:

() ( )

⎡

,KBTB

⎢
⎣

T

⎛
⎜

K

⎝

⎤

⎞

−⋅−⋅= 3000008801300

⎟

⎥

⎠

⎦

Verwendung mit der Anschlussbox
im 200 mT-Bereich: Übertragungsfaktor:

125 mT/V; 1,60 V bei
200 mT

im 2 T-Bereich: Übertragungsfaktor:

1250 mT/V; 1,60 V bei
2000 mT

5. Bedienung

Hinweis:

• Um dauerhafte Beschädigungen des in die

Fühlerspitze eingesetzten Hall-Sensors zu ver­meiden, diesen keinen mechanischen Press­drücken aussetzen!

• Fühlerspitze nicht verbiegen!

• Die Sensorbox in das zu messende Magnetfeld

halten oder ggfs. mit dem Stativstab versehen
und hieran am Versuchsaufbau befestigen.

• Die tangentiale Orientierung des Sensorele-

mentes beachten und das Magnetfeld ausmes­sen.

• Das Sensorelement durch die an der Oberkante

im Hall-Effekt-Grundgerät befindliche Positio­nierdurchführung "MFS" senkrecht bis zur me­chanischen Auflage eintauchen. Hierbei befin­det sich das Zentrum der aktiven Fläche des
Sensorelements im homogenen Feld des Elekt­romagneten und direkt am Halbleiterkristall.

• Im Display des 3B NETlog

TM

den Wert der mag-

netischen Flußdichte ablesen.

Die Sensorbox besitzt eine automatische Erkennung
durch das 3B NETlog

Eine Umschaltung des Messbereichs wird zum 3B

TM

NETlog

übertragen.

TM

.

5.1 Nullpunkt-Abgleich der Sensorbox

• Im gewählten Messbereich die Tara (Tare)-Taste

ca. 1 s lang drücken. Der Abgleich erfolgt au­tomatisch.

Es erfolgt eine Aktualisierung der Null-Anzeige in
der 3B NETlog

TM

-Displayzeile des gewählten Sensor-

eingangs.

• Wenn erforderlich, ist der Nullpunkt-

Abgleichsvorgang zwischen den Messungen zu
wiederholen.

• Nullpunkt-Abgleich ausserhalb der Polschuhe

eines Transformators durchführen! Die Pol­schuhe besitzen ggf. bereits eine Remanenz,
die berücksichtigt werden muss!

6. Anwendungen

Magnetfelder von Permanentmagneten und Spulen
Hysterese von Transformatoren
Remanenz
Sättigungseffekte in Eisenkernen

7. Experimentierbeispiel

Messung der magnetischen Flussdichte im Expe­riment zum Hall-Effekt an Halbleitern

Benötigte Geräte:
1 3B NETlog

TM

(115 V, 50/60 Hz) 1000539

U11300-115

1 Transformator mit Gleichrichter (115 V, 50/60 Hz)

1003315
U33020-115

1 DC-Netzgerät 0 ... 20 V, 0 ... 5 A (115 V, 50/60 Hz)

1003311

U33300-115
oder
1 3B NETlog

TM

(230 V, 50/60 Hz) 1000540

U11300-230
1 Transformator mit Gleichrichter (230 V, 50/60 Hz)

1003316

U33300-230
1 DC-Netzgerät 0 ... 20 V, 0 ... 5 A (230 V, 50/60 Hz)

1003312

U33020-230
1 Hall-Effekt-Grundgerät 1009934

U8487000
1 p-Ge auf Leiterplatte 1009810

U8487020
oder
1 n-Ge auf Leiterplatte 1009760
U8487030

1 Magnetfeldsensor ±2000 mT 1009941

U11359
1 U-Kern 1000979

U8497215

2

2 Spulen D mit 600 Windungen 1000988

U8497430

1 Paar Polschuhe mit Spannbügel 1009935

U8497205

1 Satz Sicherheitsexperimentierkabel 1002843

U138021

• Experiment gemäß Fig. 1 . aufbauen

• Den Transformator mit Gleichrichter auf 12 V

schalten und das Hall-Effekt-Grundgerät mit 12 V
Wechselspannung versorgen.

• Am Magnetfeldsensor den Messbereich 2 T

wählen und die Tara-Taste betätigen.

• Den Magnetfeldsensor in die Positionierdurch-

führung "MFS" einschieben.

• Das DC-Netzgerät auf Konstantstrombetrieb

einstellen, d.h.: Stromsteller-Potenziometer
auf Linksanschlag (0 A), Spannungssteller­Potenziometer auf Rechtsanschlag (20 V).

• Den Strom in der Reihenschaltung der Trans-

formatorspulen von 0 A bis 2 A in Schritten von
0,1 A erhöhen.

• Ggf. den Spulenstrom über den Strommessein-

gang des 3B NETlog

TM

führen (Messbereich 2 A
DC)) und die Messwerte in die Experimentaus­wertung einbeziehen.

Exemplarisches Ergebnis:
Bei einem Polschuhabstand von 8 mm und den

Werten 10,6 V und 1,74 A wird eine Flussdichte von
300 mT erreicht.

Fig. 1 Messung der Flussdichte im Luftspalt zwischen den Polschuhen eines Elektromagneten im Experimentieraufbau zum

Hall-Effekt-Grundgerät

3B Scientific GmbH • Rudorffweg 8 • 21031 Hamburg • Deutschland • www.3bscientific.com

Technische Änderungen vorbehalten

© Copyright 2011 3B Scientific GmbH

3B SCIENTIFIC

Magnetic Field Sensor ±2000 mT

1009941 / U11359

Instruction Sheet

10/11 Hh

®

PHYSICS

1. Description

Sensor box with attached sensor probe, 140 mm
long, 7 mm wide and 1.9 mm thick, for measuring
magnetic flux density B of a magnetic field acting
outside the box in a tangential plane, primarily for
use with the basic Hall-effect apparatus
(1009934/U8487000).

At the tip of the probe there is a Hall sensor with
an active area of about 0.044 mm², which produces
a steady output signal that is ratiometric (i.e., pro­portional to the operating voltage).

The Hall sensor has an extended temperature range
of -20°C to +180°C for measuring the flux density of
heated germanium semiconductor crystals (probes).

There are two latching range buttons for 0.2 T and
2 T plus an additional Tare button for calibration.
The current setting of the measurement range is
shown visually by a light-emitting diode on the left
of the relevant button.

The stand clamping rod can be adjusted to hold
the sensor in the desired position and orientation

in the magnetic field that is being measured.
The box is also suitable for use with the connector box

(115 V, 50/60 Hz) (1009954/U8533381-115) or connec­tor box (230 V, 50/60 Hz) (1009955/U8533381-230).
See the relevant technical data.

2. Safety instructions

The magnetic field sensor is not suitable for appli­cations where safety is essential.

• Only use the magnetic field sensor for educa-

tional purposes!

3. Equipment supplied

1 sensor box with permanently attached probe
1 miniDIN 8-pin connecting cable, 60 cm
1 clamping rod, length 120 mm
1 instruction sheet

1

4. Technical data

Measurement ranges: 200 mT, 2000 T
Configuration: Tangential
Sensor type: Linear Hall-effect sen-

sor

Position of Hall sensor: 135 mm,

with reference to the
front of the sensor box
casing

Tare range:
200 mT range: +/- 100 mT
2 T range: +/- 1 T

Non-linearity: Max. ±1,5 % of the

total measurement
range

Temperature dependence:

() ( )

⎡

,KBTB

⎢
⎣

T

⎛
⎜

K

⎝

⎤

⎞

−⋅−⋅= 3000008801300

⎟

⎥

⎠

⎦

When used with a connector box
200 mT range: Conversion factor: 125

mT/V, 1.60 V at 200 mT

2 T range: Conversion factor: 1250

mT/V, 1.60 V at 2000 mT

5. Operation

Note:

• To avoid permanent damage to the Hall sensor

in the sensor probe tip, do not subject it to any
mechanical pressure!

• Do not bend the sensor probe tip!

• Hold the sensor box by hand in the magnetic

field to be measured, or use the clamping rod
to position it as required in the experimental
setup.

• Set the tangential orientation of the sensor

element as required and measure the magnetic
field.

• Insert the sensor probe vertically through the

positioning hole marked "MFS" on the top of
the basic Hall-effect apparatus till it comes to
rest. The centre of the active surface on the
sensor will then be within the uniform mag­netic field of the electro-magnet and right next
to the semiconductor crystal.

• Read off the value of the magnetic flux density

from the 3B NETlog

The sensor box is automatically detected by the 3B

TM

NETlog

unit.

Any change in the measuring range is automati­cally transmitted to the 3B NETlog

TM

display.

TM

unit.

5.1 Zero calibration for the sensor box

• When a measuring range has been selected,

hold down the Tare button for about 1 s. Zero
calibration is carried out automatically.

The zero display follows on the 3B NETlog

TM

display

row corresponding to the selected sensor input.

• Under certain circumstances it may be neces-

sary to carry out zero calibration again be­tween measurements.

• Zero calibration should not be carried out

inside the pole pieces of a transformer. The
poles may possess some remanence which
would need to be taken into account.

6. Experimental applications

Magnetic fields of permanent magnets and coils
Hysteresis of transformers
Remanence
Saturation effects in ferrite cores

7. Sample experiment

Experiment to measure magnetic flux density
involving the Hall effect in semiconductors

Equipment needed:
1 3B NETlog

TM

(115 V, 50/60 Hz) 1000539

U11300-115

1 Transformer with Rectifier (115 V, 50/60 Hz)

1003315
U33300-115

1 DC Power Supply 20 V, 5 A (115 V, 50/60 Hz)

1003311

U33020-115
or
1 3B NETlog

TM

(230 V, 50/60 Hz) 1000540

U11300-230
1 Transformer with Rectifier (230 V, 50/60 Hz)

1003316

U33300-230
1 DC Power Supply 20 V, 5 A (230 V, 50/60 Hz)

1003312

U33020-230
1 Hall Effect Basic Apparatus 1009934

U8487000
1 P-Doped Ge on Circuit Board 1009810

U8487020
or
1 N-Doped Ge. on Circuit Board 1009760
U8487030

1 Magnetic Field Sensor ±2000 mT 1009941

U11359
1 U Core 1000979

U8497215

2

2 Coils D with 600 Taps 1000988

U8497430

1 Pair of Pole Shoes 1009935

U8497205

1 Set of 15 Safety Experiment Leads 1002843

U138021

• Set up the experiment as in Fig. 1.

• Switch the transformer and rectifier to the 12-V

setting to supply the basic Hall-effect appara­tus with 12 V AC.

• Select the 2-T range on the magnetic field

sensor and press the Tare button.

• Insert the magnetic field sensor into the posi-

tioning hole marked "MFS".

• Set the DC power supply to constant-current

mode, i.e. turn the current-setting potentiome­ter all the way to the left (0 A) and the voltage-

setting potentiometer all the way to the right
(20 V).

• Increase the current in the series circuit includ-

ing the transformer coils from 0 A to 2 A in
steps of 0.1 A.

• You may also measure the current in the coils

using the current measurement input of the 3B

TM

NETlog

unit (measuring range 2 A DC) and in­clude those measurements in your evaluation
of the experiment.

Example results:
For a pole-piece separation of 8 mm and values of

10.6 V and 1.74 A the flux density will be 300 mT.

Fig. 1 Measurement of flux density in the air gap between pole pieces of an electro-magnet in an experiment set-up using

the basic Hall-effect apparatus

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