Magnetometer, kadang-kadang juga dipanggil gaussmeter, mengukur kekuatan medan magnet. Ini adalah alat penting untuk memeriksa magnet kekal dan elektromagnet dan untuk memahami bentuk konfigurasi medan magnet yang tidak standard. Dengan kepekaan yang mencukupi, ia juga boleh mengesan objek besi magnet. Bidang yang berlainan masa dari motor dan transformer boleh dikesan jika siasatan cukup sensitif.
Dalam artikel ini, Wizard akan memberitahu anda bagaimana untuk membuat magnetometer mudah alih mudah dengan komponen umum: sensor Hall linear, Arduino, paparan dan butang. Jumlah kos kurang daripada 5 euro, dan kepekaannya ialah ~ 0.01 mT dalam julat dari -100 hingga + 100 mT. Ini lebih baik daripada yang anda harapkan daripada peranti sedemikian. Untuk mendapatkan bacaan tepat, anda mesti menentukur instrumen, dan wizard juga menerangkan proses ini.
Alat dan bahan:
-SS49E sensor Dewan linear;
-Arduino Uno;
-SSD1306 - 0.96 "paparan OLED monokrom dengan antara muka I2C;
-Micro butang;
- Pen Ballpoint;
-3 wayar terdalam nipis;
-12cm nipis (1.5 mm) tiub mengecut;
-Plastik kotak (18x46x83 mm);
-Switch;
-Battery 9V;
-Battery holder;
Langkah Pertama: Teori
Anda boleh menggunakan telefon pintar untuk mengukur medan magnet. Telefon pintar biasanya mengandungi magnetometer 3 paksi, tetapi biasanya dioptimumkan untuk medan magnet bumi yang lemah ~ 1 Gauss = 0.1 mT. Lokasi sensor di telefon tidak diketahui, dan tidak mungkin untuk menempatkan sensor di dalam lubang sempit, seperti lubang elektromagnet.
Kesan Hall adalah cara biasa untuk mengukur medan magnet. Apabila elektron mengalir melalui konduktor dalam medan magnet, mereka menyimpang secara lisan dan dengan itu mencipta perbezaan yang berpotensi di sisi konduktor. Dengan pilihan bahan dan geometri semikonduktor yang tepat, isyarat yang boleh diukur diperolehi, yang boleh dikuatkan dan pengukuran satu komponen medan magnet boleh dipastikan.
Penyihir menggunakan sensor SS49E yang murah dan boleh didapati secara meluas.
Inilah ciri-cirinya:
• Tenaga Cekap
• Antara muka PCB yang mudah
• Output bunyi rendah yang stabil
• Berikan voltan voltan dari 2.7V DC ke 6.5V DC
• Kepekaan 1.4mV / G
• Masa tindak balas: 3mks
• Linearity (% julat) 0.7%
• Julat suhu operasi dari -40 ° C hingga 100 ° C
Sensor itu padat, ~ 4x3x2 mm. Mengukur komponen medan magnet berserenjang ke permukaan hadapannya. Sensor adalah bipolar dan mempunyai 3 pin - Vcc Gnd Out
Langkah kedua: papan roti
Mula-mula, penyihir memasang litar pada papan roti. Menyambungkan sensor Dewan, paparan dan butang: Sensor Hall mesti disambungkan kepada + 5V, GND, A1 (dari kiri ke kanan). Paparan mesti disambungkan ke GND, + 5V, A5, A4 (dari kiri ke kanan). Apabila butang ditekan, adalah perlu untuk mewujudkan sambungan tanah di A0.
Kod ini ditulis dan dimuat turun menggunakan versi Arduino IDE 1.8.10. Memerlukan pemasangan pustaka Adafruit_SSD1306 dan Adafruit_GFX.
Paparan harus menunjukkan nilai semasa langsung dan nilai arus bergantian.
Kod boleh dimuat turun di bawah.
Magnetometer.ino
Langkah Tiga: Sensor
Sensor Hall dipasang pada akhir tiub sempit. Susunan ini sangat mudah dan mudah ditempatkan di dalam lubang sempit. Tiub kosong yang diperbuat daripada bahan bukan magnet akan dilakukan. Tuan menggunakan pen ballpoint lama.
Anda perlu menyediakan tiga wayar fleksibel nipis yang lebih panjang daripada tiub. Soldered wayar ke kaki sensor, terlindung.
Langkah Empat: Bina
Bateri 9V, skrin OLED dan Arduino Nano sesuai dengan selesa dalam kotak Tic-Tac. Kelebihannya ialah ia telus, jadi nilai-nilai pada skrin dibaca dengan baik di dalamnya. Semua komponen tetap (sensor, suis, dan butang) dilampirkan ke bahagian atas supaya keseluruhan unit boleh dikeluarkan dari kotak untuk menggantikan bateri atau mengemas kini kod.
Tuan bukan penggemar bateri 9 V, mereka mahal dan mempunyai kapasiti yang kecil. Tetapi pasar raya tempatan tiba-tiba menjual versi NiMH yang boleh dicas semula untuk 1 euro setiap satu. Mereka boleh dengan mudah dicaj semula jika mereka dibekalkan dengan kuasa 11 V melalui perintang 100 Ohm semalaman. Untuk menyambungkan bateri, tuan menggunakan kenalan dari bateri 9 V yang lama. Bateri 9V adalah padat. Dari bateri + disampaikan pada Vin Arduino, tolak pada GND. Satu output +5 V akan mempunyai voltan laras 5 V untuk paparan dan sensor Dewan.
Siasatan Dewan, skrin OLED dan butang disambungkan dengan cara yang sama seperti pada papan roti. Satu-satunya tambahan ialah butang hidup / mati dipasang antara bateri 9V dan Arduino.
Langkah Lima: Penentukuran
Penentukuran penentukuran dalam kod sepadan dengan nombor yang ditunjukkan dalam keterangan teknikal (1.4 mV / gauss), tetapi penerangan teknikal membenarkan pelbagai (1.0-1.75 mV / gauss). Untuk mendapatkan hasil yang tepat, kita perlu menentukur siasatan.
Cara paling mudah untuk membuat medan magnet dengan daya yang pasti adalah menggunakan solenoid.
Untuk pengiraan, formula berikut diambil: B = mu0 * n * I. Pemalar magnet adalah malar mu0 = 1.2566x10 ^ -6 T / M / A. Medan adalah seragam dan hanya bergantung kepada ketumpatan belitan n dan arus I, yang boleh diukur dengan baik ketepatan (~ 1%). Formula di atas dalam kes ini berfungsi jika nisbah panjang ke diameter L / D> 10.
Untuk membuat solenoid yang sesuai, anda perlu mengambil paip silinder berongga dengan L / D> 10 dan angin penggulungan. Tuan menggunakan tiub PVC dengan diameter luar 23 mm. Jumlah lilitan adalah 566. Rintangan adalah 10 ohms.
Ia kemudian membekalkan kuasa kepada gegelung dan mengukur arus dengan multimeter. Untuk mengawal arus, ia menggunakan sumber voltan AC atau perintang beban pembolehubah. Mengukur medan magnet untuk beberapa tetapan semasa dan membandingkannya dengan pembacaan.
Sebelum penentukuran, sensor menunjukkan 6.04 mT, sedangkan dalam teori ia adalah 3.50 mT. Oleh itu, tuan melipatgandakan penentukuran penentukuran dalam talian 18 kod dengan 0.58. Magnetometer kini dikalibrasi.
