0582835 - ÚFP 2024 RIV CZ cze L - Prototyp, funkční vzorek
Sládek, Petr - Entler, Slavomír - Ďuran, Ivan - Turjanica, P.Vyhodnocovací jednotka pro metalické Hallovy senzory v prostředí s vysokými teplotami a ionizačním zářením.
[Controller for metallic Hall sensors.]
Interní kód: TK03030070-V7 ; 2022
Technické parametry: Vstupní karta jednotky AFE obsahuje instrumentační zesilovače, analogový komutátor zajišťující rotaci napájecího proudu sensoru a diferenciální zdroj proudu pro napájení senzorů v rozsahu až 10 V/10 mA. Univerzální programovatelná procesorová karta DSP je vybavena rychlými diferenciálními vstupy/výstupy 2x ADC 32bit s převzorkováním, 2x DAC 16-24bit a 1x 2 kanálový 24bit výstupní DAC. Karta PWR zajišťuje napájení AFE s parametry ±12 V/1 A a ±5 V/1 A, což poskytuje dostatek výkonu pro napájení Hallových senzorů až do 0,7 , a napájení DSP s parametry 3,3 V/2 A a 5 V/0,4 A. Karty DSP a PWR jsou plně programovatelné. Mikroprocesor DSP je typu ARM Cortex a využívá toolchain STM Cube IDE 1.7.0 a STM Cube MX. PWR je postaveno na mikrokontroleru AVR ATtiny a využívá toolchain AVR Atmel Studio 7. Mikrokontroler PWR zajišťuje diagnostiku napájení jednotky a sekvencováni napájení DSP i AFE. Pro potlačení parazitních zemních smyček je napájení DSP a AFE galvanicky oddělené. Funkční vzorek umožňuje měřit Hallovy senzory napájené proudem v softwarově nastavitelném rozsahu 1 až 10mA. Elektrický odpor měřících kanálů může být v rozsahu 0 až 1,5 kΩ při proudu 4 mA (RMS). Jednotka má tři výstupy – hlavní výstupní signál odpovídající Hallovu napětí a dva vedlejší výstupy odpovídající elektrickému odporu větví senzoru. Funkční vzorek má velmi vysoké zesílení při zachování stejného offsetu ve srovnání s dosud používanou analogovou vyhodnocovací jednotkou pro bismutové senzory. Současně integruje ortogonální demodulaci signálu (sin+cos), která zlepšuje přesnost měření.
Ekonomické parametry: Vyhodnocovací jednotka umožňuje zvýšení přesnosti měření magnetického pole a současně kontrolu stavu čidla měřením jeho elektrického odporu. Ekonomický přínos je v možnosti aplikace Hallových senzorů v náročných podmínkách vysokých teplot a ionizačního záření, kde to dříve nebylo možné.
Grant CEP: GA TA ČR(CZ) TK03030070
Institucionální podpora: RVO:61389021
Klíčová slova: Hall sensor * controller * digital signal processing
Obor OECD: Fluids and plasma physics (including surface physics)
Trvalý link: https://hdl.handle.net/11104/0350885
