Magnetometras, kartais dar vadinamas gaussmetru, matuoja magnetinio lauko stiprį. Tai yra svarbi priemonė nuolatiniams ir elektromagnetams tikrinti ir nestandartinių magnetų lauko konfigūracijai suprasti. Esant pakankamai jautrumui, jis taip pat gali aptikti įmagnetintus geležies daiktus. Laiku kintančius variklių ir transformatorių laukus galima aptikti, jei zondas yra pakankamai jautrus.
Šiame straipsnyje vedlys papasakos, kaip pasigaminti paprastą nešiojamą magnetometrą, turintį įprastus komponentus: linijinį „Hall“ jutiklį, Arduino, ekranas ir mygtukas. Bendros išlaidos yra mažesnės nei 5 eurai, o jautrumas yra ~ 0,01 mT intervale nuo -100 iki + 100 mT. Tai geriau nei galėtumėte tikėtis iš tokio įrenginio. Norėdami gauti tikslius rodmenis, turite kalibruoti instrumentą, o vedlys taip pat aprašo šį procesą.
Įrankiai ir medžiagos:
-SS49E linijinis „Hall“ jutiklis;
-Arduino Uno;
-SSD1306 - 0,96 ”vienspalvis OLED ekranas su I2C sąsaja;
-Mikro mygtukas;
- tušinukas;
-3 plonos vielos;
-12cm plonas (1,5 mm) susitraukiantis vamzdis;
-Plastikinė dėžutė (18x46x83 mm);
-Susijimas;
-Akumuliatorius 9V;
-Akumuliatoriaus laikiklis;
Pirmas žingsnis: teorija
Magnetiniam laukui matuoti galite naudoti išmanųjį telefoną. Išmaniuosiuose telefonuose paprastai yra 3 ašių magnetometras, tačiau jis paprastai yra optimizuotas silpnam Žemės magnetiniam laukui ~ 1 Gauss = 0,1 mT. Jutiklio vieta telefone nėra žinoma ir jutiklio neįmanoma įstatyti į siaurą skylę, pavyzdžiui, į elektromagnetą.
Halės efektas yra įprastas būdas išmatuoti magnetinius laukus. Kai elektronai teka per laidininką magnetiniame lauke, jie nukrypsta į šoną ir taip sukuria potencialo skirtumą laidininko šonuose. Tinkamai parinkus medžiagą ir puslaidininkio geometriją, gaunamas išmatuojamas signalas, kuris gali būti sustiprintas ir užtikrinamas vieno magnetinio lauko komponento matavimas.
Vedlys naudoja pigią ir plačiai prieinamą SS49E jutiklį.
Čia yra jo savybės:
• Efektyvus energijos vartojimas
• Patogi PCB sąsaja
• Stabilus žemo triukšmo išėjimas
• Tiekimo įtampos diapazonas nuo 2,7 V DC iki 6,5 V DC
• Jautrumas 1,4mV / G
• Reakcijos laikas: 3mks
• Tiesiškumas (diapazono%) 0,7%
• Darbinė temperatūra nuo -40 ° C iki 100 ° C
Jutiklis yra kompaktiškas, ~ 4x3x2 mm. Matuoja magnetinio lauko komponentą statmenai jo priekiniam paviršiui. Jutiklis yra bipolinis ir turi 3 kaiščius - „Vcc Gnd Out“
Antras žingsnis: bandelė
Pirmiausia vedlys surenka grandinę ant duonos lentos. Prijungia salės jutiklį, ekraną ir mygtuką: Salės jutiklis turi būti prijungtas prie + 5 V, GND, A1 (iš kairės į dešinę). Ekranas turi būti prijungtas prie GND, + 5 V, A5, A4 (iš kairės į dešinę). Paspaudus mygtuką, būtina užmegzti žemės jungtį ties A0.
Kodas buvo parašytas ir atsisiųstas naudojant „Arduino IDE“ 1.8.10 versiją. Būtina įdiegti „Adafruit_SSD1306“ ir „Adafruit_GFX“ bibliotekas.
Ekrane turėtų būti rodoma nuolatinės srovės vertė ir kintama srovės vertė.
Kodą galima atsisiųsti žemiau.
Magnetometras.ino
Trečias žingsnis: Jutiklis
„Hall“ jutiklį geriausia montuoti siauro vamzdžio gale. Tokia konstrukcija yra labai patogi ir lengvai dedama į siaurų skylių vidų. Tai padarys bet koks tuščiaviduris vamzdis, pagamintas iš nemagnetinės medžiagos. Meistras naudojo seną tušinuką.
Turite paruošti tris plonus lanksčius laidus, ilgesnius už vamzdį. Lituoti jutiklio kojų laidai, izoliuoti.
Ketvirtas žingsnis: pastatykite
9 V baterija, OLED ekranas ir „Arduino Nano“ patogiai telpa „Tic-Tac“ dėžutėje. Privalumas yra tas, kad jis yra skaidrus, todėl ekrano reikšmės yra gerai skaitomos viduje. Visi fiksuoti komponentai (jutiklis, jungiklis ir mygtukas) yra pritvirtinti prie viršaus, kad būtų galima išimti visą įrenginį iš dėžutės, kad būtų galima pakeisti akumuliatorių ar atnaujinti kodą.
Meistras nebuvo 9 V baterijų gerbėjas, jie yra brangūs ir turi mažą talpą. Bet vietinis prekybos centras staiga pardavė įkraunamą NiMH versiją po 1 eurą. Juos galima lengvai įkrauti, jei per naktį jiems tiekiama 11 V energija per 100 omų varžą. Norėdami prijungti akumuliatorių, meistras naudoja senosios 9 V baterijos kontaktus. 9 V baterija yra kompaktiška. Nuo akumuliatoriaus + patiektas Vin Arduino, atėmus GND. Esant +5 V išėjimui, ekrane ir „Hall“ jutiklyje bus reguliuojama 5 V įtampa.
„Hall“ zondas, OLED ekranas ir mygtukas yra sujungti taip pat, kaip ir ant duonos lentos. Vienintelis papildymas yra tas, kad įjungimo / išjungimo mygtukas yra įmontuotas tarp 9 V baterijos ir „Arduino“.
Penktas žingsnis: kalibravimas
Kalibravimo konstanta kode atitinka skaičių, nurodytą techniniame apraše (1,4 mV / gaus), tačiau techninis aprašymas leidžia platų diapazoną (1,0–1,75 mV / gaus). Norėdami gauti tikslius rezultatus, turime kalibruoti zondą.
Lengviausias būdas sukurti magnetinį lauką tiksliai apibrėžta jėga yra naudoti solenoidą.
Skaičiavimui naudojama ši formulė: B = mu0 * n * I. Magnetinė konstanta yra konstanta mu0 = 1,2566x10 ^ -6 T / M / A. Laukas yra vienodas ir priklauso tik nuo apvijų tankio n ir srovės I, kurią galima gerai išmatuoti. tikslumas (~ 1%). Aukščiau pateikta formulė šiuo atveju tinka, jei ilgio ir skersmens santykis L / D> 10.
Norėdami pagaminti tinkamą solenoidą, turite paimti tuščiavidurį cilindrinį vamzdį, kurio L / D> 10, ir apvijos apviją. Meistras naudojo PVC vamzdį, kurio išorinis skersmuo 23 mm. Posūkių skaičius yra 566. Pasipriešinimas yra 10 omų.
Tada jis tiekia energiją ritėms ir matuoja srovę multimetru. Norėdami valdyti srovę, jis naudoja kintamos įtampos šaltinį arba kintamos apkrovos varžą. Matuoja kelių srovės parametrų magnetinį lauką ir palygina jį su rodmenimis.
Prieš kalibravimą jutiklis rodė 6,04 mT, tuo tarpu teoriškai jis buvo 3,50 mT. Todėl meistras 18-oje kodų kalibravimo konstantą padaugino iš 0,58. Magnetometras yra sukalibruotas.
