A magnetométer, amelyet néha gaussmeternek is hívnak, méri a mágneses erő erősségét. Ez fontos eszköz az állandó mágnesek és az elektromágnesek ellenőrzéséhez, valamint a nem-standard mágnesek terepi konfigurációjának megértéséhez. Megfelelő érzékenységgel képes felismerni a mágneses vas tárgyakat. A motorok és a transzformátorok időben változó mezői akkor érzékelhetők, ha a szonda kellően érzékeny.
Ebben a cikkben a varázsló elmondja, hogyan lehet elkészíteni egy egyszerű hordozható magnetométert, közös alkotóelemekkel: egy lineáris Hall érzékelővel, Arduino, kijelző és gomb. A teljes költség kevesebb, mint 5 euró, és az érzékenység ~ 0,01 mT, -100 és + 100 mT közötti tartományban. Ez jobb, mint amire számíthatna egy ilyen eszközről. A pontos leolvasáshoz kalibrálnia kell a műszert, és a varázsló leírja ezt a folyamatot.
Szerszámok és anyagok:
-SS49E lineáris Hall érzékelő;
-Arduino Uno;
-SSD1306 - 0,96 ”monokróm OLED kijelző I2C felülettel;
-Micro gomb;
- Golyóstoll;
-3 vékony sodrott huzal;
-12 cm vékony (1,5 mm) zsugorcső;
-Műanyag doboz (18x46x83 mm);
-Pereklyuchatel;
-Akkumulátor 9V;
-Akkumulátor tartó;
Első lépés: Elmélet
Okostelefon segítségével mérheti a mágneses teret. Az okostelefonok általában háromtengelyes magnetométert tartalmaznak, de általában a Föld gyenge mágneses mezőjére optimalizálják ~ 1 Gauss = 0,1 mT. Az érzékelő elhelyezkedése a telefonon nem ismert, és az érzékelőt nem lehet szűk furatokba, például egy elektromágnes furataba helyezni.
A Hall-effektus a mágneses mezők mérésének általános módja. Amikor az elektronok egy vezetőn keresztül mágneses mezőben áramolnak, akkor oldalirányban eltolódnak, és így potenciálkülönbséget hoznak létre a vezető oldalán. Az anyag megfelelő megválasztásával és a félvezető geometriájával mérhető jel érhető el, amelyet erősíteni lehet, és biztosítható a mágneses mező egyik elemének mérése.
A varázsló olcsó és széles körben elérhető SS49E érzékelőt használ.
Itt vannak jellemzői:
• Energiahatékony
• Kényelmes PCB interfész
• Stabil alacsony zajszint
• A tápfeszültség tartománya 2,7 V DC - 6,5 V DC
• Érzékenység 1,4 mV / G
• Válaszidő: 3mks
• Linearitás (a tartomány% -a) 0,7%
• Működési hőmérséklet -40 ° C és 100 ° C között
Az érzékelő kompakt, ~ 4x3x2 mm. Az előfelületére merőlegesen méri a mágneses mező komponensét. Az érzékelő bipoláris és 3 érintkezővel rendelkezik - Vcc Gnd Out
Második lépés: kenyérvágódeszka
Először a varázsló összeszereli az áramkört egy kenyérlemezre. Csatlakoztatja a Hall érzékelőt, a kijelzőt és a gombot: A Hall érzékelőt csatlakoztatni kell + 5 V, GND, A1 (balról jobbra). A kijelzőt csatlakoztatni kell a GND, + 5 V, A5, A4 (balról jobbra). A gomb megnyomásakor földelést kell létrehozni A0-on.
A kódot az Arduino IDE 1.8.10 verziójával írták le és töltötték le. Telepítenie kell az Adafruit_SSD1306 és Adafruit_GFX könyvtárakat.
A kijelzőnek meg kell jelenítenie az egyenáramot és a váltakozó áramot.
A kód az alábbiak szerint tölthető le.
Magnetometer.ino
Harmadik lépés: érzékelő
A Hall érzékelőt leginkább egy keskeny cső végére kell felszerelni. Ez az elrendezés nagyon kényelmes és könnyen elhelyezhető keskeny lyukakba. Minden nem mágneses anyagból készült üreges cső megteszi. A mester egy régi golyóstollot használt.
Készítsen elő három vékony, rugalmas vezetéket, amelyek hosszabbak, mint a cső. Forrasztva a vezetékeket az érzékelő lábaihoz, szigetelt.
Negyedik lépés: Építsd
A 9 V-os akkumulátor, az OLED képernyő és az Arduino Nano kényelmesen illeszkedik a Tic-Tac dobozba. Az előnye az, hogy átlátszó, tehát a képernyőn szereplő értékek belül jól olvashatók. Az összes rögzített alkatrész (érzékelő, kapcsoló és gomb) a tetejére van rögzítve, így az egész egységet ki lehet venni a dobozból az elem cseréjéhez vagy a kód frissítéséhez.
A mester nem volt rajongója a 9 V-os elemeknek, drágák és kis kapacitással rendelkeznek. De a helyi szupermarket hirtelen eladta a NiMH újratölthető verzióját, egyenként 1 euróért. Könnyen feltölthetők, ha 11 V-os energiát kapnak egy 100 Ohm ellenálláson keresztül egy éjszakán keresztül. Az akkumulátor csatlakoztatásához a mester a régi 9 V-os elem kontaktusát használja. A 9 V-os akkumulátor kompakt. Az akkumulátor + -tól a Vin Arduino-nál kiszolgált, mínusz a GND-n. +5 V kimenetnél 5 V állítható feszültség lesz a kijelzőn és a Hall érzékelőnél.
A Hall szonda, az OLED képernyő és a gomb ugyanúgy kapcsolódnak, mint a kenyérvágódeszka. Az egyetlen kiegészítés az, hogy a be / ki gombot a 9 V-os akkumulátor és az Arduino közé kell felszerelni.
Öt lépés: Kalibrálás
A kódban szereplő kalibrálási állandó megegyezik a műszaki leírásban megadott számmal (1,4 mV / gauss), de a műszaki leírás széles tartományt tesz lehetővé (1,0-1,75 mV / gauss). A pontos eredmények eléréséhez kalibrálni kell a szondát.
A mágneses mező pontosan meghatározott erővel történő létrehozásának legegyszerűbb módja a mágnesszelep használata.
A számításhoz a következő képletet kell figyelembe venni: B = mu0 * n * I. A mágneses állandó mu0 = 1,2566x10 ^ -6 T / M / A állandó. A mező egyenletes, és csak az n tekercs sűrűségétől és az I áramtól függ, amelyet jó mérni lehet. pontosság (~ 1%). A fenti képlet ebben az esetben akkor működik, ha a hosszúság és az átmérő aránya L / D> 10.
A megfelelő mágnesszelep elkészítéséhez egy üreges hengeres csövet kell vennie L / D> 10-rel, és fel kell tekercselni a tekercset. A mester egy 23 mm-es külső átmérőjű PVC csövet használt. A fordulók száma 566. Az ellenállás 10 ohm.
Ezután táplálja a tekercset, és multiméterrel méri az áramot. Az áram szabályozására AC feszültségforrást vagy változó terhelésellenállást használ. Több mért mért mágneses teret mér, és összehasonlítja azt a mért értékekkel.
A kalibrálás előtt az érzékelő 6,04 mT, míg elméletileg 3,50 mT volt. Ezért a mester megszorozta a kód 18. sorában szereplő kalibrálási állandót 0,58-kal. A magnetométer most kalibrálva van.
