Magnetometar, koji se ponekad naziva i gaussmetar, mjeri snagu magnetskog polja. Ovo je važno sredstvo za provjeru trajnih magneta i elektromagneta i za razumijevanje oblika polja polja nestandardnih magneta. Sa dovoljno osjetljivosti može otkriti magnetizirane željezne predmete. Vremenski različita polja motora i transformatora mogu se otkriti ako je sonda dovoljno osjetljiva.
U ovom će vam članku čarobnjak reći kako napraviti jednostavan prijenosni magnetometar s uobičajenim komponentama: linearni Hall senzor, Težak, zaslon i gumb. Ukupni trošak je manji od 5 eura, a osjetljivost je ~ 0,01 mT u rasponu od -100 do + 100 mT. Ovo je bolje nego što biste očekivali od takvog uređaja. Da biste dobili precizna očitanja, morate kalibrirati instrument, a čarobnjak opisuje i taj postupak.
Alati i materijali:
-SS49E linearni Hall senzor;
-Arduino Uno;
-SSD1306 - 0,96 ”jednobojni OLED zaslon s I2C sučeljem;
-Mikro tipka;
- kemijska olovka;
-3 tanke navojene žice;
-12cm tanka (1,5 mm) stezna cijev;
-Plastična kutija (18x46x83 mm);
-Pereklyuchatel;
-Baterija 9V;
-Držač baterije;
Prvi korak: teorija
Možete koristiti pametni telefon za mjerenje magnetskog polja. Pametni telefoni obično sadrže troosni magnetometar, ali obično je optimiziran za slabo magnetsko polje Zemlje ~ 1 Gauss = 0,1 mT. Položaj senzora na telefonu nije poznat, pa ga nije moguće smjestiti u uske rupe, poput rupe elektromagneta.
Hallov efekt uobičajen je način mjerenja magnetskih polja. Kad elektroni teku kroz kondukter u magnetskom polju, oni se odbijaju u stranu i tako stvaraju potencijalnu razliku na stranama vodiča. Pravilnim izborom materijala i geometrije poluvodiča dobiva se mjerljivi signal, koji se može pojačati i omogućiti mjerenje jedne komponente magnetskog polja.
Čarobnjak koristi jeftin i široko dostupan SS49E senzor.
Evo njegovih karakteristika:
• Energetski učinkovit
• Prikladno PCB sučelje
• Stabilan nizak nivo buke
• Raspon napajanja od 2,7 V do 6,5 V istosmjernog napona
• Osjetljivost 1,4mV / G
• Vrijeme odziva: 3mks
• Linearnost (% od raspona) 0,7%
• Raspon radne temperature od -40 ° C do 100 ° C
Senzor je kompaktan, ~ 4x3x2 mm. Izmjerava komponentu magnetskog polja okomito na njegovu prednju površinu. Senzor je bipolarni i ima 3 pina - Vcc Gnd Out
Drugi korak: krušna ploča
Prvo, čarobnjak sastavi krug na ploči. Povezuje Hall senzor, zaslon i gumb: Hall senzor mora biti povezan na + 5V, GND, A1 (s lijeva na desno). Zaslon mora biti povezan s GND, + 5V, A5, A4 (s lijeva na desno). Kada se gumb pritisne, potrebno je uspostaviti uzemljeni priključak na A0.
Kôd je napisan i preuzet pomoću Arduino IDE verzije 1.8.10. Zahtijeva instalaciju biblioteka Adafruit_SSD1306 i Adafruit_GFX.
Na zaslonu bi se trebala prikazati vrijednost istosmjerne struje i vrijednost izmjenične struje.
Kod možete preuzeti ispod.
Magnetometer.ino
Treći korak: Senzor
Hallsov senzor najbolje je instalirati na kraju uske cijevi. Ovaj raspored je vrlo zgodan i može se lako postaviti unutar uskih rupa. Svaka šuplja cijev izrađena od nemagnetnog materijala neće učiniti. Majstor je koristio staru kemijsku olovku.
Trebate pripremiti tri tanke fleksibilne žice koje su duže od cijevi. Zalijepljene žice na noge senzora, izolirane.
Četvrti korak: Izgradite
9V baterija, OLED ekran i Arduino Nano udobno se uklapaju u Tic-Tac kutiju. Prednost je što je transparentan, pa se vrijednosti na ekranu dobro čitaju iznutra. Sve fiksne komponente (senzor, prekidač i gumb) pričvršćene su na vrh tako da se cijela jedinica može izvaditi iz kutije kako bi se zamijenila baterija ili ažurirala kod.
Majstor nije bio obožavatelj baterija od 9 V, skupe su i imaju mali kapacitet. No lokalni je supermarket iznenada prodao punjivu verziju NiMH-a za jedan euro. Lako se mogu napuniti ako se preko 100 Ohmskih otpornika preko noći opskrbe s 11 V naponom. Za spajanje baterije, master koristi kontakte iz stare 9 V baterije. 9V baterija je kompaktna. Od baterije + posluženo na Vin Arduino, minus na GND. Na izlazu od +5 V bit će podesivi napon od 5 V za zaslon i za Hallov senzor.
Sonda Hall, OLED ekran i gumb povezani su na isti način kao i na ploči. Jedini dodatak je da je gumb za uključivanje i isključivanje instaliran između 9V baterije i Arduino-a.
Peti korak: Umjeravanje
Kalibracijska konstanta u kodu odgovara broju navedenom u tehničkom opisu (1,4 mV / gaus), ali tehnički opis dopušta širok raspon (1,0-1,75 mV / gaus). Da bismo postigli točne rezultate, moramo kalibrirati sondu.
Najlakši način za stvaranje magnetskog polja s točno određenom silom je korištenje solenoida.
Za proračun se uzima sljedeća formula: B = mu0 * n * I. Magnetska konstanta je konstantna mu0 = 1,2566x10 ^ -6 T / M / A. Polje je jednoliko i ovisi samo o gustoći namotaja n i struji I, koja se može mjeriti s dobrim točnost (~ 1%). Gornja formula u ovom slučaju djeluje ako je odnos duljine i promjera L / D> 10.
Da biste napravili odgovarajući solenoid, morate uzeti šuplju cilindričnu cijev s L / D> 10 i namotati navijanje. Majstor je koristio PVC cijev s vanjskim promjerom 23 mm. Broj okretaja je 566. Otpor je 10 ohma.
Zatim napaja zavojnicu i mjeri multimetar struju. Za kontrolu struje koristi izvor izmjeničnog napona ili otpornik s promjenjivim opterećenjem. Mjeri magnetsko polje za nekoliko trenutnih postavki i uspoređuje ga sa očitanjima.
Prije kalibracije senzor je pokazao 6,04 mT, dok je u teoriji bio 3,50 mT. Stoga je gospodar umnožio konstantnu kalibraciju u retku 18 koda na 0,58. Magnetometar je sada kalibriran.
