Bazen gaussmetre olarak da adlandırılan bir manyetometre, bir manyetik alanın gücünü ölçer. Bu, kalıcı mıknatısları ve elektromıknatısları kontrol etmek ve standart olmayan mıknatıs konfigürasyonlarının alan şeklini anlamak için önemli bir araçtır. Yeterli hassasiyetle, mıknatıslanmış demir nesneleri de tespit edebilir. Prob yeterince hassassa motorlardan ve transformatörlerden zamanla değişen alanlar tespit edilebilir.
Bu makalede, Sihirbaz size ortak bileşenlerle basit bir taşınabilir manyetometre yapmayı söyleyecektir: doğrusal bir Hall sensörü, Arduino, ekran ve düğme. Toplam maliyet 5 Euro'dan azdır ve hassasiyet -100 ila + 100 mT aralığında ~ 0.01 mT'dir. Bu, böyle bir cihazdan beklediğinizden daha iyidir. Doğru okumalar elde etmek için cihazı kalibre etmeniz gerekir ve sihirbaz da bu işlemi açıklar.
Araçlar ve malzemeler:
-SS49E doğrusal Hall sensörü;
-Arduino Uno;
-SSD1306 - I2C arayüzlü 0.96 ”monokrom OLED ekran;
-Mikro düğmesi;
- Tükenmez kalem;
-3 ince örgülü tel;
-12cm ince (1.5 mm) büzülme tüpü;
-Plastik kutu (18x46x83 mm);
-Pereklyuchatel;
-Pil 9V;
-Pil tutucu;
Birinci Adım: Teori
Manyetik alanı ölçmek için bir akıllı telefon kullanabilirsiniz. Akıllı telefonlar genellikle 3 eksenli bir manyetometre içerir, ancak genellikle Dünya'nın zayıf manyetik alanı ~ 1 Gauss = 0.1 mT için optimize edilir. Sensörün telefondaki konumu bilinmemektedir ve sensörü bir elektromıknatısın deliği gibi dar deliklerin içine yerleştirmek mümkün değildir.
Hall etkisi manyetik alanları ölçmenin yaygın bir yoludur. Elektronlar manyetik alandaki bir iletkenden aktıklarında, yanal olarak saparlar ve böylece iletkenin yanlarında potansiyel bir fark yaratırlar. Doğru malzeme seçimi ve yarı iletken geometrisi ile, yükseltilebilen ölçülebilir bir sinyal elde edilir ve manyetik alanın bir bileşeninin ölçümü sağlanabilir.
Sihirbaz ucuz ve yaygın olarak bulunan bir SS49E sensörü kullanır.
İşte özellikleri:
• Enerji Verimli
• Kullanışlı PCB arayüzü
• Kararlı düşük gürültü çıkışı
• Besleme voltajı aralığı 2.7V DC - 6.5V DC
• Hassasiyet 1.4mV / G
• Tepki süresi: 3 dk
• Doğrusallık (aralığın% 'si)% 0,7
• Çalışma sıcaklığı aralığı -40 ° C ila 100 ° C
Sensör kompakttır, ~ 4x3x2 mm. Manyetik alanın bileşenini ön yüzeyine dik olarak ölçer. Sensör iki kutuplu ve 3 pimli - Vcc Gnd Out
İkinci adım: Breadboard
İlk olarak, sihirbaz devreyi bir breadboard üzerinde birleştirir. Hall sensörünü, ekranı ve düğmeyi bağlar: Hall sensörü + 5V, GND, A1'e (soldan sağa) bağlanmalıdır. Ekran GND, + 5V, A5, A4'e (soldan sağa) bağlanmalıdır. Düğmeye basıldığında, A0'da bir toprak bağlantısı kurmak gerekir.
Kod Arduino IDE 1.8.10 sürümü kullanılarak yazılmış ve indirilmiştir. Adafruit_SSD1306 ve Adafruit_GFX kitaplıklarının kurulmasını gerektirir.
Ekranda doğru akım değeri ve alternatif akım değeri gösterilmelidir.
Kod aşağıdan indirilebilir.
Magnetometer.ino
Üçüncü Adım: Sensör
Hall sensörü en iyi şekilde dar bir tüpün ucuna monte edilir. Bu düzenleme çok uygundur ve dar deliklerin içine kolayca yerleştirilebilir. Manyetik olmayan malzemeden yapılmış içi boş tüpler yapılacaktır. Usta eski bir tükenmez kalem kullandı.
Tüpten daha uzun olan üç ince esnek tel hazırlamanız gerekir. Kabloları yalıtımlı olarak sensörün bacaklarına lehimleyin.
Dördüncü Adım: Oluşturun
9V pil, OLED ekran ve Arduino Nano, Tic-Tac kutusuna rahatça sığar. Avantajı şeffaf olmasıdır, bu nedenle ekrandaki değerler içeride iyi okunur. Pili değiştirmek veya kodu güncellemek için tüm ünite kutudan çıkarılabilmesi için tüm sabit bileşenler (sensör, anahtar ve düğme) üste takılmıştır.
Master 9 V pil hayranı değildi, pahalı ve küçük bir kapasiteye sahipler. Ancak yerel süpermarket aniden 1 euro karşılığında NiMH'nin şarj edilebilir bir versiyonunu sattı. Gece boyunca 100 Ohm direnç üzerinden 11 V güç ile beslenirlerse kolayca şarj edilebilirler. Aküyü bağlamak için, master eski 9 V akünün kontaklarını kullanır. 9V pil kompakttır. Bataryadan + Vin Arduino'da, eksi GND'de servis edilir. +5 V çıkışında, ekran ve Hall sensörü için 5 V'luk ayarlanabilir bir voltaj olacaktır.
Hall probu, OLED ekran ve düğme, breadboard'daki gibi bağlanır. Tek ek, açma / kapama düğmesinin 9V pil ile Arduino arasına takılmış olmasıdır.
Beşinci Adım: Kalibrasyon
Koddaki kalibrasyon sabiti teknik açıklamada (1.4 mV / gauss) belirtilen sayıya karşılık gelir, ancak teknik açıklama geniş bir aralığa (1.0-1.75 mV / gauss) izin verir. Doğru sonuçlar almak için probu kalibre etmemiz gerekir.
Kesin olarak tanımlanmış bir kuvvete sahip bir manyetik alan oluşturmanın en kolay yolu bir solenoid kullanmaktır.
Hesaplama için aşağıdaki formül alınır: B = mu0 * n * I. Manyetik sabit sabit mu0 = 1.2566x10 ^ -6 T / M / A'dır. Alan tekdüze olup sadece iyi ve n ile akımın ölçülebilen s sargılarının ve I akımının yoğunluğuna bağlıdır. doğruluk (~% 1). Bu durumda yukarıdaki formül, uzunluk / çap L / D> 10 ise çalışır.
Uygun bir solenoid yapmak için, L / D> 10 ile içi boş bir silindirik boru almanız ve sargıyı sarmanız gerekir. Master, dış çapı 23 mm olan bir PVC boru kullandı. Dönüş sayısı 566'dır. Direnç 10 ohm'dur.
Daha sonra bobine güç sağlar ve akımı bir multimetre ile ölçer. Akımı kontrol etmek için bir AC voltaj kaynağı veya değişken bir yük direnci kullanır. Çeşitli akım ayarları için manyetik alanı ölçer ve okumalarla karşılaştırır.
Kalibrasyondan önce, sensör 6.04 mT gösterirken teoride 3.50 mT idi. Bu nedenle, master kodun 18. satırındaki kalibrasyon sabitini 0.58 ile çarpmıştır. Manyetometre şimdi kalibre edildi.
