안녕하십니까?

가우스 미터는 홀 센서를 사용하여 자계 강도를 측정하는 측정기입니다.

홀 센서의 동작은 반도체(홀 소자)의 전극에 전류를 흐르게 한 후 수직 방향으로 자기장을 인가하면 전류의 방향과 자기장 방향에 수직하게 전위차(electric potential)가 발생하는데 이를 이용하여 자기장의 크기를 측정하는 것입니다.

홀 전압(V)는 다음과 같이 표현합니다.

V=KIB

여기서 K는 비례상수이고, I는 외부에서 흘려주는 전류, B는 수직 자속밀도[Magnetic flux density]를 의미합니다.

만일 인가하는 전류가 정 전류 소스(constant current source)를 이용하여 항상 일정한 전류가 흐르게 한다면 외부 자기장에 비례한 어느 정도 일정한 출력전압을 얻을 수 있을 것입니다.

어느 정도 일정한 출력 전압이라고 한 이유는 홀 소자 자체의 비선형성[non-linear]때문 입니다.

이러한 비선형성이 존재하여도 홀 소자를 많이 사용하는 이유는 반도체 소자이기 때문에 반복성이 매우 우수하여 비선형성을 보상하는 회로[대부분이 특허로 보호받고 있음]를 추가하기만 하면 손쉽게 선형 자기장 검출기를 제작할 수 있기 때문입니다.

첨부 그림은 Constant current source와 비선형 보상회로를 제외된 인터넷에 공개된 가우스미터 기본 회로입니다.

정전류회로와 비선형 보상회로를 부가하면 일반적인 가우스 미터가 됩니다. 회로상에서 왼쪽 OP amp. 는 홀 센서에 인가하는 전류를 공급하고, 오른쪽에 있는 OP amp.는 홀 센서에서 발생하는 기전력을 증폭하기 위한 것입니다.

보통 흔히 사용하는 가우스 미터는 20G~20kG의 넓은 측정 범위를 지닙니다.

홀소자로서 n형 Ge, InAs, InSb 등이 있으나, 측정용의 경우는 자속밀도에 의한 홀상수(비례상수)의 직선성이 우수하고, 온도계수가 적고, 자기저항효과에 의한 내부저항의 변화가 적을 것등을 요구합니다.

보통 n형의 Ge를 사용합니다.

아울러 질문하신 자석과의 거리를 구하는 문제는 실제 거리의 측정으로 구하시는 것이 더 용이 할것 같습니다.

도움이 되었으면 합니다.

감사합니다.

답변 감사합니다.
내용이 어려워(저의 무지로 인한 어려움) 몇번을 읽었습니다.
내용중에 비선형 보상회로를 추가하기만 하면 된다고 하셨는데.....
대부분이 특허로 보호받고 있다구요...

제가 직접 가우스메터를 만들어 볼 욕심을 가지고 있거든요.
전공도 틀리고 아는것도 없지만(사실 저에게 주어진업무임) .....

결론에 들어가자면 저의 최종목표는 가우스메타기를 이용해서 특정크기의 자석과의 거리를 측정하는데 있습니다. 자석과 홀센서와의 거리는 직접적으로 측정할수 없는 땅속이구요.......... 가능할거라 생각되는데......

만약 특허화 되어있는 비선형보상회로를 사용하여 제작을 하게 된다면 법적으로 문제가 될것같은데.. (양산체제로 들어갈 경우)해결방법이 없습니까?

암튼 자주 글을 올려야 될것 같구요. 선배님들께 많은 질문 있을껍니다.
귀찮게 생각마시구요, 사소한거라두 기냥 아무말이라두 답변 부탁드립니다.