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Zu dem Konzept einer Offsetregelung über den Referenzkanal wurde auch eine Referenzspannungsquelle für die Amplitudenstabilisierung der Erregerspannung aufgebaut. Diese ist leider notwendig, da nach allen "Entstörversuchen" immer noch eine Abhängigkeit des Kompensationssignals von der Höhe der Erregung zu beobachten war. Die Spannungstabilisierung über die Versorgung lieferte so nur eine unzureichende Stabilität. Erste Tests der Referenzquelle auf der Basis einer einfachen Zenerdiode im Übergangsbereich zwischen Avalanche- und Zenereffekt zeigen eine Temperaturstabilität von besser < 10**-4/K. Der Aufbau für alle Kanäle und den Zusatzschaltungen findet nach wie vor auf einer einzelnen Europakarte platz. Das Gehäuse für den Sensor ist fertig - der zweite Kern aber leider noch nicht bewickelt (dies dauert ca. 0,5h)!
Notiz vom 31.12.2000:
Für die Meßwerterfassung wurde ein erstes Programmgerüst erstellt. Die Bedienoberfläche, und die rudimentäre Grafikausgabe wurden (und werden noch) in MSVisual Basic realisiert, die mathematischen Routinen zur Meßwertaufbereitung sind in C++ geschrieben und werden als vecmag.dll eingebunden. Die Kommunikation mit der ADC-Karte erfolgt über inpout.dll. Das Programm läuft auf einem weiteren lokalen Netzwerkrechner (VECMAG.server - 486DX2) im remote-Modus 24h rund um die Uhr. Die Ausgabedateien können dann über das Netzwerk eingesehen werden. Geplant ist ein JAVA-applet zur Auswertung der Serverdaten mittels eines geeigneten Browsers (ab MS IE4) lokal und über das Internet. JAVA steht daher noch auf meiner ToDo-Liste! Einen erster Blick auf den remote-Desktop des Meßrechners zeigt vorerst dieser screenshot (45kB) (net gschimpft isch gloebt gnueg).
Notiz vom 16.11.2000:
Der Einbau weiterer Abblockkondensatoren führte nicht zum Erfolg. Bei offenem Eingang traten Störspitzen mit der 2.Oberwelle von 0,2V am Ausgang des Hochpaß/Verstärkers auf. Da diese den Offsetfehler mit beeinflussen, mußte die Ursache gefunden werden: Kapazitive Einkopplung des Synchrontakts (14,5 kHz Rechteck 28 Vss) in die Auswertung. Zur Abhilfe wurde diese Schaltspannung auf den notwendigen Pegel von 7,5 V angehoben und im Hub auf 5 Vss begrenzt. Die Leitungen vom Teilernetzwerk zu den Analogschaltern sind dann mit abgeschirmter Litze zu verlegen. Das Konzept des Referenzkanals wurde noch einmal überdacht! Durch Doppelmessung einer beliebigen Richtungskomponente mit 180° gegeneinander angeordneten Ringkernen läßt sich durch Summenbildung ebenfalls das gemeinsame Offsetsignal ermitteln bzw. kompensieren. Damit kann kann auf ein drittes und abzuschirmendes Fluxgate verzichtet werden. Der vierte Kanal mißt in diesem Fall die -Bz-Komponente. Ein erstes Blockschaltbild des VECMAG ist in Vorbereitung. Ebenso wird ein Vorschlag zur Montage gegeben.
Notiz vom 04.11.2000:
Alle vier Kanäle (3 Meß- und 1 Referenzkanal) sind auf der Experimentierkarte verdrahtet und getestet. Zur Störunterdrückung müssen jedoch noch einige Abblock- und Stützkondensatoren eingesetzt werden. Auf eine Kreuzmatrix zur besseren Entkopplung der transversalen Kanäle wird vorerst verzichtet - die freien OpAmps wurden für vier Tiefpässe 2.Ordnung (Fgr. ca. 1kHz) verwendet. Damit steht jeweils ein weiterer Ausgang an x,y und z zur Erfassung schneller Feldfluktuationen im unteren NF-Bereich zur Verfügung. Diese Signale können gegebenenfalls über einen Audiokanal ausgewertet werden (im dicht besiedelten Großraum rund um "Schorschenhausen" wird das Magnetfeld sicherlich massiv durch den Netzbrumm gestört...). Nun kann es an das Bewickeln der drei Fluxgate-Kerne gehen!
Notiz vom 22.09.2000:
Die Versuchsmessungen am ersten Kanal sind weitgehend abgeschlossen. In den nächsten Tagen werden die restlichen drei Messkanäle vervollständigt. Der vierte Kanal wird zur Stabilisierung der Offset-Drift verwendet. Das Offsetproblem meiner Schaltung ist ursächlich mit der Verkopplung von Oszillatoramplitude und Versorgungsspannung und den Begrenzerdioden verbunden - d.h. eine unsymmetrische Speisung oder eine Temperaturänderung am Oszillator führt zu einem Offsetstrom in der Treiberspule und damit zu einem Nullpunktfehler. Bei Erdfeldmessungen ist der Nullpunkt jedoch besser als 10**-4 (entspricht 5nT) zu stabilisieren. Die Verwendung des freien vierten Kanals bietet sich daher zur Referenzmessung an. Der Offsetfehler im Treiber wird dabei über einen "magnetischen Verstärker (Transduktorprinzip)" zurückgekoppelt. Dieser Transduktor besteht aus einem magnetisch geschirmten Fluxgate gleicher Bauart. Der Referenzkanal ist zu den Meßkanälen identisch aufgebaut. Der Regelkreis wird jedoch nicht über ein magnetisches Gegenfeld am Sensor, sonder über die Symmetrierung des Quadraturoszillators geschlossen. Soweit sich die Meßkanäle in ihren Drifteigenschaften gleichen, soweit ist auch eine gemeinsame Nullpunktstabilisierung möglich.
Die Schaltung ist als meine Eigenentwicklung frei von Rechten Dritter und wird an dieser Stelle erstmals veröffentlicht. Bei etwaiger kommerziellen Nutzung dieses Schaltungsvorschlags oder einer Einbindung in andere Publikationen, freue ich mich über eine Rückmeldung via eMail: [email protected] und bitte um die Nennung der Autorenschaft!
Wie ein FLUXGATE-Magnetometer arbeitet kann man u.a. bei http://www.dk0wcy.de/.. erfahren! Die Beschreibung meines Magnetometers kommt nach erfolgreichem Betriebsstart nach (leider wenig Zeit zur Zeit!).
für die elektronische Kommunikation mit mir:
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