Магнитометър, понякога наричан още гаусметър, измерва силата на магнитното поле. Това е важен инструмент за проверка на постоянни магнити и електромагнити и за разбиране на формата на полевите конфигурации на нестандартни магнити. С достатъчна чувствителност може да открие и магнетизирани железни предмети. Различни във времето полета от двигатели и трансформатори могат да бъдат открити, ако сондата е достатъчно чувствителна.
В тази статия съветникът ще ви каже как да направите обикновен преносим магнитометър с общи компоненти: линеен сензор на Хол, Arduino, дисплей и бутон. Общият разход е по-малко от 5 евро, а чувствителността е ~ 0,01 mTl в диапазона от -100 до + 100 mTl. Това е по-добре, отколкото бихте очаквали от такова устройство. За да получите точни показания, трябва да калибрирате инструмента, а съветникът също описва този процес.
Инструменти и материали:
-SS49E линеен сензор на Хол;
-Arduino Uno;
-SSD1306 - 0.96 ”монохромен OLED дисплей с I2C интерфейс;
-Микро бутон;
- Химикалка;
-3 тънки жици;
-12см тънка (1,5 мм) свиваща се тръба;
-Пластична кутия (18х46х83 мм);
-Pereklyuchatel;
-Батерия 9V;
-Поставка за батерии;
Първа стъпка: Теория
Можете да използвате смартфон за измерване на магнитното поле. Смартфоните обикновено съдържат 3-ос магнитометър, но той обикновено е оптимизиран за слабо магнитно поле на Земята ~ 1 Гаус = 0,1 mT. Местоположението на сензора на телефона не е известно и не е възможно да поставите сензора вътре в тесни отвори, като дупката на електромагнит.
Ефектът на Хол е често срещан начин за измерване на магнитни полета. Когато електроните преминават през проводник в магнитно поле, те се отклоняват настрани и по този начин създават потенциална разлика по страните на проводника. С правилния избор на материал и геометрия на полупроводника се получава измерим сигнал, който може да бъде усилен и може да се гарантира измерването на един компонент от магнитното поле.
Съветникът използва евтин и широко достъпен SS49E сензор.
Ето неговите характеристики:
• Енергийно ефективни
• Удобен интерфейс за печатни платки
• Стабилен нисък шум
• Диапазон на захранващото напрежение от 2.7V DC до 6.5V DC
• Чувствителност 1.4mV / G
• Време за реакция: 3mks
• Линейност (% от обхвата) 0,7%
• Работен температурен диапазон от -40 ° C до 100 ° C
Сензорът е компактен, ~ 4x3x2 мм. Измерва компонента на магнитното поле, перпендикулярно на предната му повърхност. Сензорът е биполярен и има 3 пина - Vcc Gnd Out
Стъпка втора: дъска
Първо, съветникът сглобява схемата на дъска. Свързва сензора на Хол, дисплея и бутона: Сензорът на Хол трябва да бъде свързан към + 5V, GND, A1 (отляво надясно). Дисплеят трябва да бъде свързан към GND, + 5V, A5, A4 (отляво надясно). Когато бутонът е натиснат, е необходимо да се установи заземена връзка при A0.
Кодът е написан и изтеглен с помощта на Arduino IDE версия 1.8.10. Изисква инсталиране на библиотеките Adafruit_SSD1306 и Adafruit_GFX.
Дисплеят трябва да показва стойността на постоянен ток и променливия ток.
Кодът може да бъде изтеглен по-долу.
Magnetometer.ino
Трета стъпка: Сензор
Датчикът Хол е най-добре инсталиран в края на тясна тръба. Тази подредба е много удобна и може лесно да се постави вътре в тесни дупки. Всяка куха тръба, направена от немагнитен материал, ще свърши работа. Майсторът използва стара химикалка.
Трябва да подготвите три тънки гъвкави проводници, които са по-дълги от тръбата. Припоени проводници към краката на сензора, изолирани.
Четвърта стъпка: Изграждане
9V батерия, OLED екран и Arduino Nano се побират удобно в кутия Tic-Tac. Предимството е, че е прозрачен, така че стойностите на екрана се четат добре отвътре. Всички неподвижни компоненти (сензор, превключвател и бутон) са прикрепени в горната част, така че цялото устройство да може да бъде извадено от кутията, за да се замени батерията или да се актуализира кодът.
Господарят не беше почитател на 9 V батерии, те са скъпи и имат малък капацитет. Но местният супермаркет изведнъж продаде зареждаща се версия на NiMH за 1 евро всяка. Те могат лесно да се презареждат, ако се снабдят с мощност 11 V през 100 ома резистор за една нощ. За да свържете батерията, капитанът използва контактите от старата 9 V батерия. 9V батерията е компактна. От батерия + сервирана на Vin Arduino, минус на GND. На изхода от +5 V ще има регулируемо напрежение 5 V за дисплея и за сензора на Хол.
Сондата Hall, OLED екранът и бутонът са свързани по същия начин, както на дъската. Единственото допълнение е, че бутонът за включване / изключване е инсталиран между 9V батерията и Arduino.
Стъпка пета: Калибриране
Константата на калибриране в кода съответства на числото, посочено в техническото описание (1,4 mV / гаус), но техническото описание позволява широк диапазон (1,0-1,75 mV / гауси). За да получим точни резултати, трябва да калибрираме сондата.
Най-лесният начин да се създаде магнитно поле с точно определена сила е да се използва соленоид.
За изчислението се взема следната формула: B = mu0 * n * I. Магнитната константа е постоянна mu0 = 1.2566x10 ^ -6 T / M / A. Полето е равномерно и зависи само от плътността на намотките n и ток I, която може да бъде измерена с добро точност (~ 1%). Горната формула в този случай работи, ако съотношението дължина към диаметър L / D> 10.
За да направите подходящ соленоид, трябва да вземете куха цилиндрична тръба с L / D> 10 и да навиете намотката. Майсторът използва PVC тръба с външен диаметър 23 mm. Броят на завоите е 566. Съпротивлението е 10 ома.
След това захранва намотката и измерва тока с мултицет. За да управлява тока, той използва източник на променливо напрежение или резистор с променлив товар. Измерва магнитното поле за няколко текущи настройки и го сравнява с показанията.
Преди калибриране сензорът показа 6,04 mT, докато на теория беше 3,50 mT. Следователно капитанът умножи константата на калибриране в ред 18 от кода на 0,58. Магнитометърът вече е калибриран.
