Магнитометр своими руками: что это такое? Протонный, феррозондовый, квантовый и другие типы. Трехкомпонентный малогабаритный МТМ -01 и другие модели

alexxlab | 09.06.1999 | 0 | Разное

Содержание

как работает, устройство, сборка своими руками

Кроме полезных ископаемых, земля хранит в своих недрах множество исторических сокровищ.

Статья посвящена магнитометру — прибору, который используется для поиска спрятанных под землей артефактов и залежей полезных ископаемых.

Принцип работы

Магнитометр — это устройство, предназначенное для измерений параметров магнитного поля и магнитных свойств отдельных типов материалов. Также с помощью прибора проводится поиск залежей полезных ископаемых, археологический ценностей, а также проводится различная научная работа.

Магнитометр работает по принципу металлоискателя. Разница состоит в том, что устройство способно реагировать на магнитное поле Земли. Если под землей находится материал, который способен намагничиваться, то он изменяет величину магнитного поля в большую или меньшую сторону. На подобные изменения реагирует чувствительный датчик прибора. При работе используется величина магнитного поля, исчисляемая в нанотеслах или нТл.

С помощью магнитометра можно не только найти металлический предмет, но и определить его размеры. Магнитометры, в зависимости от своего типа, способны найти любой металлический предмет на глубине от нескольких сантиметров до нескольких десятков метров, и даже километров.

В качестве металлоискателя для поиска кладов магнитометр не используется. Если человек хочет найти именно золото, серебро, платину, медь, то описываемый прибор не поможет в этом, по причине того, что эти металлы не являются железосодержащими и прибор просто их не заметит. Но он поможет определить аномальную разницы или остаток магнитного поля, который явно укажет на наличие инородных объектов в земле.

Поиск при помощи магнитометра проводится следующим образом:

  1. Земельный участок делится на квадраты, с определенной площадью.
  2. При помощи прибора проводится разведка на каждом участке.
  3. Полученные данные сортируются.
  4. Из них выявляются участки с наиболее явными аномалиями магнитного поля.
  5. На этих участках проводится дополнительная разведка.

Магнитометр имеет очень широкую сферу использования. Каждая будет подробно описана далее.

Сферы использования

Магнитометры используются в сферах, где необходимо получить информацию о том, что скрыто в пластах земли.

Геология

В этой сфере, описываемый прибор особенно не заменим. С его помощью, геологи получают информацию о залегании жил металлических руд и водоносных пластов.

Магнитометры помогают не только определить место залегания и глубину, но и объем пласта. Это важно для определения финансовой целесообразности будущей добычи.

Археология

Здесь с помощью прибора находят залегающие археологические ценности. Устройство не только помогает определить места залегания металлических предметов, но и показывает площади древних сооружений. Используя данные об остаточном магнетизме, прибор способен выявлять предметы быта, даже сохранившиеся в виде осколков.

Особенно ценна работа магнитометра в поисковых экспедициях, на местах военных событий. С помощью прибора находят захоронения, склады с боеприпасами, военную технику.

Навигация

Магнитометры получили большое применение в определении маршрутов.

Используя магнитное поле Земли, прибор показывает направление движения морского, воздушного и космического транспорта.

Сейсмология

В этой сфере, устройство получило наиболее важное применение. Реагируя на магнитные аномалии, прибор способен определять движение магмы, пластов, образование трещин.

Также магнитометр используется удаленно, для предсказания возникновения сейсмической активности.

Геохронология

В этой сфере, устройство используется в качестве индикатора времени образования и формирования горной породы. Величина остаточной намагниченности является точным индикатором, который можно сравнить с эталонной величиной магнитных полей на территории разведки.

Также прибор используется военными. Он помогает определять места минирований, подземные бункеры, подводную и подземную технику.

Различные сферы применения требуют определенного порога точности. В связи с этим, разработано несколько типов магнитометров, которые будут описаны далее.

Разновидности

Существует 3 основных типа описываемого прибора. Каждая разновидность использует отдельный и узконаправленный принцип работы.

Магнитостатический прибор

Данный тип устройства представляет собой магнит, который висит на подвеске. Магнит имеет свое собственное магнитное поле определенной величины.

При включении прибора, магнитное поле Земли и устройства реагируют друг на друга. При этом магнит устройства притягивается или отторгается полем Земли. Реакция заставляет магнит вращаться на своей подвеске. При помощи встроенного датчика, регистрируется сила поля Земли, ее направление.

Дополнительные данные получают также от подвески, она имеет определенную упругость, которая также вносит дополнения в расчет.

Индукционный прибор

Основан на катушке из проволоки, на которую подается электрическое напряжение от аккумуляторной батареи.

Напряжение создает магнитное поле определенной величины. Таким образом, прибор вступает во взаимодействие с полем Земли. Разница, колебания, завихрения, аномалии учитываются встроенным датчиком. Прибор способен определить глубину залегания предмета, его площадь, примерный химический состав.

Квантовый магнитометр

В работе использует принцип замера скорости движения электронов в магнитных полях.

Способен выявлять аномалии даже в самых слабых магнитных зонах. Основное применение получил в космической и геологической сферах.

Магнитометр можно использовать в качестве металлоискателя для поиска кладов. Далее будет дано описание самых лучших устройств для частного применения.

Магнитометр своими руками

Для того чтобы собрать магнитометр, необходимо четко следовать инструкции, и обладать знаниями в области электроники. Для проекта понадобится:

  1. Датчик «Холла» линейного типа SS49E.
  2. «Arduino Uno».
  3. OLED-дисплей монохромного типа.
  4. Микропереключатель.
  5. Провода.
  6. Термоусадочная изоляция.
  7. Небольшая коробочка из пластика.
  8. Батарейка Крона.
  9. Корпус от шариковой ручки.
  10. Макетная плата.

Далее соединяем и собираем все компоненты.

  1. Arduino Uno соединить с датчиком Холла: А1, GND, +5V.
  2. Экран соединяется с Arduino по схеме: GND, А4, А5, +5V.
  3. 3 длинных провода соединить по схеме: 1 — «+» батареи, 2 — минус батареи, 3 — сигнальный.
  4. Концы всех проводов необходимо заизолировать, и засунуть внутрь корпуса ручки.
  5. Батарейка подключается к контакту +5 и GND.

Потом необходимо собрать катушку индуктивности. Для нее понадобится:

  1. Пластиковая трубка, диаметр которой 23 мм.
  2. 42 метра тонкого медного провода.

Нужно намотать провод на трубку. При этом заранее отметить расстояние в 20.2 сантиметра. На этой площади должно поместиться 566 витков. Один конец провода с катушки нужно соединить с клеммой +5, это можно сделать через кнопку. Второй конец провода катушки соединяется с «минусом» батареи напрямую.

На заключительном этапе, нужно собрать все компоненты в пластиковый корпус, а к корпусу приклеить зонд с катушкой, и проверить работоспособность устройства. При напряжении батареи 9 вольт, рабочее напряжение на выводах катушки будет равно 3.5 вольт, что составит примерную чувствительность прибора около 3.5 мТл.

Далее будет дано описание самых лучших устройств для частного применения.

Модели

На рынке множество моделей и разновидностей магнитометров. Для частного использования подойдут не многие варианты. Далее будут представлены модели, которые подойдут для частного и промышленного использования.

FERROTEC FT 10

Прибор электронного типа, который работает по принципу магнитного сенсора. Может использоваться для поиска металлических предметов на глубине от 1 до 15 метров (глубина залегания напрямую зависит от массы объекта. Чем больше размер объекта, тем большей глубине залегания, на которой его можно определить). Использование магнитного сенсора позволяет определять места залегания высоковольтных кабелей. Сенсор реагирует на магнитные поля, создаваемые высоким напряжением.

Прибор работает от аккумулятора, имеет встроенный процессор, большой объем памяти. Относится к магнитометрам с 6 классом чувствительности.

Преимущества:

  1. Продолжительность работы 10 часов.
  2. Чувствительность 3 нТл.
  3. Простота настройки и использования.

Высокая чувствительность позволяет осуществлять поиски артефактов с остаточным магнетизмом.

Магнум М

Магнетометр от американских производителей. Ручной электронный прибор позволяет отыскивать предметы, содержащие железо, на глубинах до 20 метров.

Работает по принципу зондирования местности в поисках аномального проявления магнитных полей. Кроме железа, прибор отлично реагирует на камни, плитку, предметы гончарного искусства.

Преимущества:

  1. Чувствительность 4 нТл.
  2. Продолжительность работы от батареи до 12 часов.
  3. Высокая скорость расчета.

Прибор можно использовать для поиска металлических коммуникаций и электрических кабелей.

MG-200

Компактный и высокочувствительный прибор для поиска железосодержащих предметов и руд. Способен определять предметы на глубине до 20 метров.

Высокочувствителен, оснащен 3 процессорами, способными обрабатывать одновременно до 10 000 замеров. Работает от батареи, заряда которой хватает до 50 часов.

Преимущества:

  1. Компактность
  2. Работоспособность до 50 часов.
  3. Быстрота вычислений.

Этот прибор не способен отыскать драгоценные металлы по принципу металлоискателя, но способен определить разницы магнитных полей на глубине залегания клада.

Заключение

Магнитометры помогают человеку не только в научной деятельности. Их все чаще применяют для поиска старых коммуникаций, неисправных кабелей и так далее. Правильное применение магнитометра может стать началом знаменательных открытий.

Видео по теме

инструкция, схемы и примеры использования [Амперка / Вики]

Используйте магнитометр для определения углов между собственными осями сенсора X, Y, Z и силовыми линиями магнитного поля Земли. Отсюда второе имя модуля — электронный компас для определения азимута.

Видеообзор

Магнитометр в обзоре IMU-модуля.

Пример работы для Arduino и XOD

В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим платформу из серии Arduino, например, Uno.

На аппаратном уровне инерционный модуль общается с управляющей электроникой по шине I²C. Но не переживайте о битах и байтах: используйте библиотеку TroykaIMU и на выходе получите готовы данные.

Схема устройства

Вывод данных

В качестве примера выведем в Serial-порт значения напряженности магнитного поля по осям X, Y, Z.

magnetometer-read-data.ino
// Библиотека для работы с модулями IMU
#include <TroykaIMU.h>
 
// Создаём объект для работы с магнитометром/компасом
Compass compass;
 
void setup() {
    // Открываем последовательный порт
    Serial.begin(9600);
    // Выводим сообщение о начале инициализации
    Serial.println("Compass begin");
    // Инициализируем компас
    compass.begin();
    // Выводим сообщение об удачной инициализации
    Serial.println("Initialization completed");
}
 
void loop() {
    // Выводим напряженность магнитного поля в Гауссах по оси X
    Serial.print(compass.readMagneticGaussX());
    Serial.print("\t\t");
    // Выводим напряженность магнитного поля в Гауссах по оси Y
    Serial.print(compass.readMagneticGaussY());
    Serial.print("\t\t");
    // Выводим напряженность магнитного поля в Гауссах по оси Z
    Serial.print(compass.readMagneticGaussZ());
    Serial.println();
    delay(100);
}

Пример для Espruino

В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим платформы из серии Espruino, например, Iskra JS.

Схема устройства

Вывод данных

Пример для Raspberry Pi

В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим одноплатные компьютеры Raspberry Pi, например, Raspberry Pi 4.

Схема устройства

Подключите магнитометр к пинам SDA и SCL шины I²C компьютера Raspberry Pi.

Для быстрой сборки и отладки устройства возьмите плату расширения Troyka Cap, которая надевается сверху на малину методом бутерброда.

Программная настройка

Вывод данных

А написать пример кода для Raspberry Pi оставим вам домашним заданием.

Элементы платы

Магнитометр/Компас на LIS3MDL

Магнитометр выполнен на чипе LIS3MDL и представляет собой миниатюрный датчик магнитного поля в трёхмерном пространстве, разработанный по технологии MEMS от компании STMicroelectronics. Адрес устройства по умолчанию равен 0x1С, но может быть изменен на 0x1E. Подробности читайте в разделе смена адреса модуля.

Регулятор напряжения

Линейный понижающий регулятор напряжения NCP698SQ33T1G обеспечивает питание MEMS-чипа и других компонентов сенсора. Диапазон входного напряжения от 3,3 до 5 вольт. Выходное напряжение 3,3 В с максимальным выходным током 150 мА.

Преобразователь логических уровней

Преобразователь логических уровней PCA9306DCT необходим для сопряжения датчика с разными напряжениями логических уровней от 3,3 до 5 вольт. Другими словами сенсор совместим как с 3,3 вольтовыми платами, например, Raspberry Pi, так и с 5 вольтовыми — Arduino Uno.

Troyka-контакты

Датчик подключается к управляющей электронике через две группы Troyka-контактов:

  • Питание (V) — соедините с рабочим напряжением микроконтроллера.

  • Земля (G) — соедините с землёй микроконтроллера.

  • Сигнальный (D) — пин данных шины I²C. Подключите к пину SDA микроконтроллера.

  • Сигнальный (C) — пин тактирования шины I²C. Подключите к пину SCL микроконтроллера.

Смена адреса модуля

Иногда в проекте необходимо использовать несколько магнитометров. Для этого на модуле предусмотрены контактная площадка. Для смена адреса капните каплей припоя на отведённую контактную площадку.

Модуль Адрес без перемычки Адрес с перемычкой
Магнитометр 0x1С 0x1E

Принципиальная и монтажная схемы

Габаритный чертёж

Характеристики

  • MEMS-датчик: магнитометр LIS3MDL

  • Интерфейс: I²C

  • I²C-адрес:

  • Максимальная чувствительность: 1,46×10-4 Гс

  • Диапазон измерений: ±4/ ±8/ ±12/ ±16 Гс

  • Напряжение питания: 3,3–5 В

  • Потребляемый ток: до 10 мА

  • Размеры: 25,4×25,4×10,1 мм

Ресурсы

Металлодетекторы

Металлодетекторы

МЕТАЛЛОДЕТЕКТОР.

http://www.metallodetector.narod.ru/

СОБСТВЕННОСТЬ QAWSEDRF.

На данном сайте представлены для свободного скачивания переводы на русский язык оригинальных статей, описывающие изготовление известных моделей металлодетекторов, металлоискателей и локаторов и некоторых статей, связанных с данной тематикой .

ПОСЛЕДНЕЕ обновление 6 января 2008 года.

Довожу до Вашего сведения, что, в связи с низким спросом, высылка как деталей и так и конструкторов больше не производится. Предложения, опубликованные в переводах, более не действительны. Единственное, что доступно – бесплатные переводы. 

Можно свободно скачать:

 1. Перевод статьи про металлодетектор “MAGNUM”.

 2. Перевод статьи про металлодетектор “BEACHCOMBER”.

 3. Перевод статьи про металлодетектор “BUCCANEER”.

 4. Перевод статьи про металлодетектор “HOUNDOG”.

 5. Перевод статьи про металлодетектор “JETCO”.

 6. Перевод статьи про металлодетектор “PHASER”.

 7. Перевод статьи про металлодетектор “SHADOW”.

 8. Перевод статьи о металлоискателе “SANDBANCS”.

 9. Перевод статьи про глубинный локатор “ELECTROSCOPE”.

10. Перевод статьи про изготовление компланарных катушек.

11. Статья из журнала “РАДИО”  о металлодетекторе “superBFO”.

12. Разводка печатки для глубинника Щедрина.

14. Перевод статьи о металлоискателе “ETI_1500”.

15. Перевод статьи о PI металлоискателе “TWIN LOOP”.

16. Перевод статьи К. Моланда “Создание глубинного локатора”.

17. Перевод статьи Д. А. Корбина о его PI металлоискателе Ч 1.

18. Перевод статьи Д. А. Корбина о его PI металлоискателе Ч 2.

19. Перевод статьи о металлоискателе “Treasure Witcher”.

20. Перевод инструкции по эксплуатации “Fisher ID Exel”.

21. Промывочная машинка своими руками (Английский).

22. Протонный магнитометр Лесли Хуггарда.

23. Чехол для Эксплорера и Кватро сделай сам.

24. Снова о Bandido II uMax.

25. Катушка для Bandido II uMax своими руками.

26. Немного про метеориты.

27. Вариант поиска большой катушкой.

28. Первая версия импульсника Марка Стюарта (без МК).

29. Вариант глубинника Treasure Witcher (Two Box) Г. Лекомта.

30. Руководство по эксплуатации “Explorer II” на русском языке.

Часть 1. Часть 2. Часть 3. Часть 4. Часть 5.

 

ПОКА ЭТО ВСЁ.

Довожу до Вашего сведения, что, в связи с низким спросом, высылка как деталей и так и конструкторов больше не производится. Предложения, опубликованные в переводах, более не действительны. Единственное, что доступно – бесплатные переводы. 

С уважением QAWSEDRF.

ПОСЛЕДНЕЕ обновление 6 января 2008 года.

 


Как размагнитить металл в домашних условиях: способы, приборы

Мастера при работе с различными металлами сталкиваются с проблемой – намагничивание инструментов. При некоторых работах, магнитные свойства помогают при деяниях, например, магнитной отверткой можно установить винт к труднодоступному месту. Налипание металлической стружки при использовании штангель–циркуля, напильника или сверла может помешать разметке или ровной линии отреза.

Как размагнитить металл в домашних условиях

Основные причины намагничивания металла

Магнетиками называются среды, которые создают собственное магнитное поле. Основные группы магнетиков:

  • парамагнетики;
  • ферромагнетики;
  • диамагнетики.

Стальные изделия на основе сплавов железа, кобальта или никеля относятся к веществам, собственное магнитное поле которых по уровню выше внешнего, т.е. к ферромагнетикам. Намагниченность вещества считается суммой магнитных свойств частиц единицей объема.

В момент достижения порога температуры Кюри, образуются самопроизвольные домены с намагниченностью, которые распространяются до полного заполнения. Обычными условиями, возможно получить намагниченный инструмент при работе вблизи с электродвигателями, магнетронами и другими элементами. Металл забирает свойства магнетизма от вблизи расположенного излучателя, тем самым намагничивается.

Намагниченная отвертка
Намагниченная скрепка

Действие с мелкими деталями замагниченным инструментом может доставить немало хлопот. Заточка металлов с повышенными свойствами магнетизма невозможна до идеальных размеров, т.к. материал облеплен стружкой.

Применение прибора для размагничивания

Устройство размагничивания выполняется тремя вариациями. Основные элементы можно подобрать в домашних условиях, простые способы, не требующие больших усилий на изготовление. Существуют специальные приборы, способные как размагничивать, так и намагнитить элемент.

Магнитометр

Магнитометры применяются следующей последовательностью:

  • напряженность магнитного поля инструмента немаловажный параметр, который необходимо определить., т.к. возможно получить отрицательный результат;
  • тот же параметр необходимо найти на магните, противоположного знака;
  • прикосновение инструмента с областью устройства позволит размагнитить его.

Процесс происходит в течение 10 секунд, подключение при домашних условиях к электросети не требуется. Проверка работоспособности происходит следующим образом, саморез подносится к намагниченному металлу, проверяется уровень намагниченности. После происходит процесс размагничивания и проверяется снова.

Способы размагничивания металла

Существует несколько способов размагничивания металлических конструкций. Устройства применяются в зависимости от частоты использования, назначения и мощности. Перед тем, как размагнитить металл в домашних условиях, необходимо разобраться со существующими конструкциями.

  1. Обычный магнит крупного размера, над ним проводится инструмент при минимальном расстоянии, на грани с процессом притягивания. Магнит можно извлечь из старого динамика, большинство из которых круглой формы. Процесс производится при удалении изделия от конструкции, расшатывая его, чем дальше инструмент от конструкции, тем меньше амплитуда. Расположение оси, на которой отсутствует магнитное поле, зависит от конструкции изделия.
  2. Более частое использование потребует прибора, эксплуатируемого при домашних условиях от электросети. Изготовить прибор возможно в домашних условиях или приобрести на торговых рядах радиодеталей. Основная составляющая – катушка с намотанной проволокой, подключенная к трансформатору. Подача переменного тока позволяет размагнитить элемент, постоянного – наоборот.

Снятие намагничивания магнитометром

Существует множество вариаций, комплектов для размагничивания металлов на производстве.

Туннельные устройства включают в себя катушку, имеющую отверстие, подключенную к сети.

Размер отверстия может быть различным, зависит от назначения и габаритов обрабатываемых деталей. Многополосные магниты, приводимые движением, вращение которых происходит с регулировкой скорости, воздействие и изменение амплитуды производится путем отвода детали от корпуса.

Электромагниты работают от сети 220 или 380 вольт, позволяют размагнитить элемент отводом на определенное время. Контейнерные механизмы позволяют установить изделие к устройству, в котором автоматически создается необходимая среда.

Как изготовить прибор для размагничивания в домашних условиях

Изготовить электромагнит для размагничивания возможно в домашних условиях, для этого понадобятся некоторые материалы и подручные средства. Эксплуатация происходит за счет контроля тока, постоянное напряжение способно намагнитить элемент, а переменное наоборот производит действия.

Самодельное устройства для размагничивания металлов

Катушку возможно изготовить из деталей старого телевизора, а точнее петли размагничивания кинескопа. Важно соблюдать последовательность при изготовлении для корректного процесса.

  • Петля сворачивается несколько раз до достижения катушки необходимого диаметра. Если одной петли недостаточно, можно последовательно прибавить вторую, такая конструкция позволит работать с крупными элементами.
  • Подключается предохранитель и кнопка для нормальной, бесперебойной работы.
  • Конструкции на 220 Вольт можно использовать постоянно, рассчитанные на 110 В подключаются кратковременно, 12 В используются через трансформатор.

Установка для размагничивания из трансформатора

Полученный механизм отлично подойдет для габаритных деталей. При действиях с небольшими устройствами, в домашних условиях можно приготовить мини комплект. Для работы применяется любая катушка, например от старого бобинного проигрывателя, последовательно соединяется с трансформатором. Использование происходит путем подачи напряжения, деталь помещается вблизи механизма, затем извлекается, при этом питание устройства остается во включенном состоянии.

Содержимое карманов: Инерционный трекер своими руками

Это измененная и дополненная версия моего исходного сообщения на форуме Warthunder.
Здесь описан мой опыт изготовления и настройки инерционного датчика положения головы. Изменения и дополнения я буду выделять, либо публиковать отдельными сообщениями.

Принцип действия

Широко известен и описан, в том числе на форуме (имеется в виду forum.warthunder.ru). Представляет собой комбинацию гироскопа, акселерометра и магнитометра, устроенных в одной, двух или трёх микросхемах. Оцифрованные значения этих трёх датчиков отправляются на обработку в процессор, чаще всего Atmega в исполнении Arduino или клонов. Положение головы (или того, к чему прикрепили плату с датчиками), выраженное в угловой форме, по USB передаётся на PC для дальнейшего употребления. Я пробовал заставить эту конструкцию изображать из себя джойстик, но решил, что это не так удобно, как протокол Freetrack или Trackir, поэтому решил (и предлагаю) использовать FaceTrackNoIR со специальным плагином.

За и против

+ Удобнее фритреков и трекиров, так как не нужна видеокамера и нет зависимости от освещения
+ Весь код в открытом доступе, простор для экспериментов
– По-прежнему нужны провода (но это решаемо, Bluetooth наше всё)
– Не умеет фиксировать сдвиг головы (работа в процессе)

Железо

Где взять
Aliexpress, DX, eBay. По ключевым словам.

Предупреждение: не покупайте ардуино и COM-USB переходники с чипами от FTDI: производитель встроил в свой новый драйвер закладку, которая убивает “левые” чипы. Как отличить: в описании товара будет написано RT232RL или FTDI. Если есть сомнения, лучше свяжитесь с продавцом. Сам я беру платы с чипом Ch440.
Для тех, кто уже купил, восстановление: http://habrahabr.ru/post/241299/

Процессорная плата:
Arduino Nano: мой выбор [на момент написания исходной статьи]



 Arduino Pro Micro: приемлемо

Arduino Leonardo: то же самое, что и микро

Датчики:
GY-85[на момент написания статьи] лучший из всех, что я пробовал, работает сразу и без калибровки
GY-86 – работает хорошо, но при каждом включении нужно дать ему время на автокалибровку ок. 1 минуты. Плюс к тому, хорошее разрешение датчиков и умеет выдавать кватернион
GY-80 – работает; но на том коде, что я использовал, почему-то «пружинит», т.е. сам возвращается в нулевое положение
MPU-9150 – кода в открытом доступе нет. Код есть, датчик работает. Прошивку пока не написал, но собираюсь
GY-521 – не надо использовать, у него нет магнитометра Можно использовать совместно с GY-271/GY-273

Что с ними делать
Спаять, как на фото (или лучше). Обратите внимание, чтобы датчик не был расположен слишком близко к ардуино – иногда от этого начинает хуже работать (наводки на компас?)

Схема пайки:
Датчик->Arduino Nano
VCC_IN->3v3 или 5v
SCL->A5
SDA->A4
GND->GND

ДатчикArduino Pro Nano
VCC_IN3v3 или 5v
GNDGND
SCLA5
SDAA4

ДатчикArduino Pro Micro (Leonardo)
VCC_INVCC
GNDGND
SCL3
SDA2

Софт

  • FaceTrackNoIR https://sourceforge…./facetracknoir/ скачать, установить
  • Плагин для инерционников: https://sourceforge….rojects/hatire/ скачать, положить в ту папку, куда установился FaceTrack
  • Редактор и загручик для Ардуино (Arduino IDE) http://arduino.cc/en/Main/Software скачать, установить. Прошивка под GY-85 компилируется только версией 1.0.6
  • Код для ардуино (в зависимости от датчика):
Подготовка
Код для ардуино распаковать, открыть программой (п. 3), подключить плату с припаянным датчиком, код скомпилировать и загрузить в процессор.

1. Подключить плату (с припаянным датчиком) к компьютеру с помощью шнура USB. Произойдёт автоматическое распознавание устройства и в системе появится новый COM-порт
2. Код для ардуино (из п.4) распаковать на диск. При распаковке образуется отдельная папка, где лежат все необходимые файлы
3. Запустить Arduino IDE (из п.3), в этой программе открыть (File->Open…) главный файл из распакованной папки. Главный – это с расширением .ino
4. В Arduino IDE выбрать тип платы Tools->Board и COM-порт, к которому подключена плата Tools->Serial Port
5. В IDE нажать круглую кнопку со стрелкой (Upload), дождаться, пока код скомпилируется и загрузится.
6. Закрыть IDE

Настройка FaceTrackNOIR
Цепляем конструкцию к наушникам, подключаем к компьютеру (если ещё не). Открываем программу, в разделе Tracker Source 1 выбираем «Hatire Arduino», в настройках (кнопка Settings) выбираем COM-порт, на котором находится Arduino, в закладке Command Serial parameters 115200/8/none/1/CTS-RTS, Delay init 1000, delay start 1000. Нажимаем Start.
Через пару секунд начнут приходить данные (зелёные и серые цифры начнут меняться), а лицо с желтым прицелом придёт в движение.
Заходим в Curves и настраиваем чувствительность по желанию. При этом полезно запустить Warthunder в пробный вылет, чтобы проверять настройки «в живую». Возможно, потребуется изменить конфигурацию осей (кнопка Settings) и их полярность (Global Settings на основном экране).

Результат:

Найдите спрятанные сокровища с помощью самодельного магнитометра

Магнитометр — это электронное устройство, способное измерять магнитные поля или магнитный дипольный момент. Магнитометры  находят широкое применение для измерения магнитного поля Земли , в геофизических исследованиях , для обнаружения магнитных аномалий различного типа. Если вы хотите построить свой собственный магнитометр своими руками, вас может заинтересовать проект Arduino, опубликованный на веб-сайте Instructables создателем Markus Opitz .Его магнитометр стоит менее 50 евро и позволяет легко исследовать землю вокруг вас.

Соберите свой собственный магнитометр своими руками

«Что под землей? Что находится под моей собственностью? Я изучал географию, у меня есть старый дом, который уже более ста лет стоит как ферма на большом участке земли, и мне нравится работать с Arduino & Co. Поэтому я строю свой собственный магнитометр.

С помощью магнитометра вы можете нанести на карту археологические сооружения, вызывающие аномалии в магнитном поле Земли.Лучше всего они работают на больших открытых площадках и (надеюсь) достаточно чувствительны, чтобы улавливать небольшие изменения магнитного поля Земли в определенном месте. Картирование с помощью магнитометра может выявить закономерности путем регистрации магнитных свойств ферромагнитных элементов в почве или тех, которые остались после деятельности человека».

«Идея состоит в том, чтобы нанести данные магнитометра на карту, визуализировать различия и таким образом получить представление о подземельях. Например, магнитометрия использовалась при исследовании земли вокруг Стоунхенджа в Англии.Однако у них там датчики получше и таскают по полю квадроциклом. Два года назад я уже ходил по своей собственности с одним датчиком магнитометра, записывал данные GPS и магнитные значения и переносил их на пользовательскую карту Google Maps.

Результат был интересным, но не очень осмысленным. Чтобы получить больше данных, мне пришлось бы намного больше ходить по более плотной сетке. Так как насчет семи датчиков рядом? Нужны ли мне тогда 7 GPS-приемников? Нет, я могу рассчитать положение датчиков, начиная с центральной координаты, если у меня есть компас, показывающий текущее направление.

Источник: Инструкции: AB

Рубрики: Проекты «сделай сам»

Последние предложения Geeky Gadgets


Найдите спрятанные сокровища с помощью самодельного магнитометра › Geeky News

Магнитометр представляет собой электронное устройство, способное измерять магнитные поля или магнитный дипольный момент. Магнитометры широко используются для измерения магнитного поля Земли, в геофизических исследованиях, для обнаружения различного рода магнитных аномалий. Если вы хотите создать собственный магнитометр своими руками, вас может заинтересовать проект Arduino, размещенный на веб-сайте Instructables создателем Маркусом Опицем.Его магнитометр стоит менее 50 евро и позволяет легко исследовать землю вокруг вас.

Соберите магнитометр своими руками

«Что находится под землей? Что находится под моей собственностью? Я изучал географию, у меня есть старый дом, который более ста лет был фермой на большом участке земли, и мне нравится работать с Arduino & Co. Поэтому я строю свой собственный магнитометр.

С помощью магнитометра вы можете нанести на карту археологические сооружения, вызывающие аномалии в магнитном поле Земли.Лучше всего они работают на больших открытых площадках и (надеюсь) достаточно чувствительны, чтобы улавливать небольшие изменения магнитного поля Земли в заданном месте. Картирование с помощью магнитометра может выявить закономерности путем записи магнитных свойств ферромагнитных элементов в почве или тех, которые остались от деятельности человека».

«Идея состоит в том, чтобы нанести на карту данные магнитометра, визуализировать различия и, таким образом, получить представление о недрах. Например, магнитометрия использовалась для обследования земли вокруг Стоунхенджа в Англии.Однако у них там сенсоры получше и таскают по полю квадроциклы. Два года назад я уже ходил по своей собственности с одним датчиком магнитометра, записывал данные GPS и магнитные значения и переносил их на пользовательскую карту Google Maps.

Результат был интересным, но не очень содержательным. Чтобы получить больше данных, мне пришлось бы намного больше ходить по более плотной сетке. А как насчет семи датчиков рядом? Нужны ли мне тогда 7 GPS-приемников? Нет, я могу рассчитать положение датчиков, начиная с центральной координаты, если у меня есть компас, показывающий текущее направление.

Учебники: AB

Категория: Проекты своими руками

Последние предложения Geeky Gadgets

Тема Woodmart Nulled, WP Reset Pro, Газета 11.2, Газета — тема WordPress для новостей и WooCommerce, Премиум-дополнения для Elementor, Rank Math Seo Pro Weadown, WeaPlay, Тема WordPress, Плагины, PHP-скрипт, Jannah Nulled, Elementor Pro Weadown, Woocommerce Custom Объявление о продукте, бизнес-консалтинг Nulled, Jnews 8.1.0 Nulled, Avada 7.4 Nulled, Nulledfire, Dokan Pro Nulled, Yoast Nulled, Flatsome Nulled, PW WooCommerce Gift Cards Pro Nulled, Astra Pro Nulled, Woodmart Theme Nulled, Slider Revolution Nulled, Wordfence Premium Nulled, Elementor Pro Weadown, Wpml Nulled, Консультации 6.1.4 Nulled, Плагин Fs Poster Nulled

Создание феррозондового магнитометра на базе токоизмерительного датчика – Блог – Тестовое оборудование своими руками

Измерение тока может быть очень неудобным при работе с цепями. Измерения напряжения (обычно) просты, но когда дело доходит до измерения тока, дело обстоит иначе. Один типичный подход состоит в том, чтобы вставить известное сопротивление, разорвав цепь, а затем измерив напряжение на ней. Это сложно, если один конец резистора не имеет потенциала земли, потому что пробники осциллографа (обычно) спроектированы так, что все выводы заземления соединены вместе, и это может привести к повреждению вещей, если заземления разных каналов на осциллографе подключены к разным частям. цепи.

 

В этом проекте описывается очень чувствительный самодельный токовый пробник, который не требует вставки известного сопротивления. Он не был полностью охарактеризован, но первоначальные результаты являются достаточно многообещающими. Он был протестирован при токах порядка однозначных микроампер до 10 мА (при желании его можно собрать для более высоких диапазонов тока), он работает от постоянного тока до около 20 кГц и полностью изолирован.

 

Он основан на очень экзотическом датчике магнитного поля, известном как феррозондовый магнитометр.Обычно это довольно сложно построить из-за потребности в труднодоступном мю-металле и смеси аналоговой и цифровой электроники. Тем не менее, Texas Instruments предлагает полный феррозондовый магнитометр на кристалле, феррозондовый магнитометр на кристалле и оценочную плату. Приложив некоторые усилия, с его помощью можно соорудить датчик тока или пробник. Это удобный тестовый инструмент для измерения тока в цепи менее навязчивым способом, чем обычно.

 

Существует несколько способов изготовления датчиков магнитного поля, и феррозондовый магнитометр обеспечивает очень впечатляющую чувствительность.Существуют несколько иные топологии феррозондовых магнитометров, но вкратце они состоят из обмоток вокруг сердечника. Если мы используем шину колеса Lego в качестве воображаемого сердечника, то вокруг него можно разместить обмотки «Возбуждение» и «Чувство», как показано на фотографии (обмотки — это желтый и зеленый провода на фотографии).

 

Если сердечник представить в виде двух полукруглых полустержней, на каждом из которых находится половина обмотки возбуждения, то подается сигнал переменного тока достаточной мощности, чтобы каждая полустержень достигла насыщения (т.е. магнитное поле больше не может увеличиваться) в обоих направлениях попеременно, поскольку сигнал переменного тока меняет направление.

 

Другая катушка, зеленая сенсорная катушка, обмотана снаружи, как обертка всего устройства. Когда сердечник находится в состоянии насыщения, магнитное поле не меняется, и, следовательно, на обмотке датчика нет напряжения. Другими словами, изменяющееся магнитное поле необходимо, чтобы индуцировать напряжение в измерительной обмотке. Умный бит возникает, когда присутствует дополнительное магнитное поле (либо созданное локально другой обмоткой, либо любое существующее поблизости магнитное поле, как показано синим цветом на фотографии выше).Поскольку обмотки возбуждения двух полусердечников направлены в противоположные стороны, обычно магнитные поля компенсируются. Но в присутствии магнитного поля, когда изменяется направление сигнала возбуждения переменного тока, одна половина сердечника выйдет из состояния насыщения немного раньше, чем другая половина, или немного позже, чем другая половина, в зависимости от направления дополнительного магнитного поля. поле. Когда это происходит, магнитные поля не уравновешиваются! А так как магнитное поле больше не равно нулю, то за это время, пока поле меняется, в обмотке считывания генерируется сигнал.Это сигнал, который легко обнаружить, поскольку асимметрия вызвала гармоники частоты сигнала возбуждения, и его можно обнаружить с помощью аналоговой электроники.

 

Базовая конструкция может быть изменена за счет наличия еще одной обмотки, известной как компенсационная катушка, и усилителя, управляющего ею таким образом, чтобы она обнуляла внешнее магнитное поле. Таким образом, выходной сигнал компенсационной катушки становится выходным сигналом феррозондового магнитометра.

 

Феррозондовые магнитометры обладают исключительной чувствительностью и могут обнаруживать магнитное поле Земли.Texas Instrument имеет несколько ИС, которые содержат все функции генерации и обработки сигналов, необходимые для построения феррозондового магнитометра. В линейке также есть одна микросхема, в которой даже ядро ​​интегрировано в корпус. Я решил использовать эту микросхему для этого проекта. Все, о чем мне нужно было беспокоиться, это как создать внешнее магнитное поле, а это возможно с внешней обмоткой.

 

На приведенной здесь диаграмме с веб-сайта TI показано внутреннее устройство микросхемы. Все это объединено в крохотный квадратный корпус размером 4х4 мм.

 

Напряжение в двух точках легко измерить с помощью вольтметра/мультиметра. Если напряжение меняется с течением времени, можно использовать и осциллограф.

 

Ток в проводе измерить труднее; это часто влечет за собой разрыв провода и подключение амперметра / мультиметра для измерения тока. Если ток меняется с течением времени, то один из способов наблюдать за этим — вставить последовательно с проводом резистор с фиксированным значением, чтобы на резисторе создавалась разность потенциалов (напряжение).Напряжение будет прямо пропорционально току, протекающему через резистор, поэтому проблема сводится к наблюдению за напряжением, что легко сделать с помощью осциллографа. Однако добавление резистора немного изменило схему. Чтобы свести к минимуму это, резистор обычно выбирают с очень низким номиналом. Но если значение слишком низкое, то измеренное напряжение также будет очень низким.

 

Другая проблема заключается в том, что иногда желательно иметь способ измерения тока с развязкой; это особенно необходимо, если требуется одновременно измерить ток в разных частях цепи с помощью осциллографа (все соединения заземления пробника обычно соединены вместе и с землей).

 

Таким образом, резисторы как датчики тока могут иметь ограничения. Датчик тока другого типа очень похож на трансформатор. Это может работать очень хорошо, но обычно только для сигналов переменного тока; постоянная составляющая не обнаруживается, потому что нет изменения потока и, следовательно, напряжения во вторичной обмотке.

 

Еще один тип датчика тока основан на датчике на эффекте Холла, который обнаруживает магнитные поля. Он работает от постоянного тока до десятков или сотен кГц.Он в основном используется для измерения токов в десятки или сотни миллиампер и выше.

 

Аналогично датчику на основе эффекта Холла. феррозондовый магнитометр позволяет создавать датчики как для сигналов переменного, так и постоянного тока, поскольку он измеряет магнитное поле, а не наведенный ток, как это делает трансформатор. В отличие от датчика Холла, он может быть чрезвычайно чувствительным.

 

Можно приобрести токовые пробники для осциллографов, основанные на принципе феррозондового магнитометра, но они стоят тысячи фунтов/долларов.Этот проект использует аналогичный принцип, но работает только в диапазоне низких частот от постоянного тока до 30 кГц. Это может быть полезно для изучения динамического потребления тока частями схемы. Однако это бесполезно для изучения многих современных схем преобразователей постоянного тока, поскольку в настоящее время они работают на очень высоких частотах.

 

Этот проект нельзя сравнить с коммерческим токоизмерительным пробником для осциллографа, потому что они будут работать до десятков или сотен мегагерц.

Тем не менее, этот проект намного дешевле и все же предлагает некоторые преимущества.У него есть изоляция, как у коммерческого зонда. Другим важным преимуществом является очень высокая чувствительность (около 800 вольт на ампер чувствительности с простой схемой).

 

Как уже упоминалось, феррозондовый магнитометр находится на одном чипе, поэтому там нет никакой работы. Он находится в корпусе для поверхностного монтажа (QFN) размером 4×4 мм, с которым неудобно работать, однако доступна оценочная плата с предварительно припаянным корпусом. Я использовал это.

 

Для создания магнитного поля я использовал ферритовый сердечник; здесь могут быть полезны некоторые эксперименты, я использовал Amidon FT-50-43 в своих тестах, но можно использовать и другие.Необходимо будет купить несколько, потому что они почти неизбежно будут повреждены на следующем этапе, выход очень низкий. В сердечнике была вырезана прорезь, чтобы 4-миллиметровый магнитометр с феррозондовым затвором мог плотно прилегать. Оглядываясь назад, мне не нужно было полностью врезаться в сердечник, достаточно было бы толщины микросхемы. В любом случае, попытка разрезать или напилить сердцевину почти наверняка приведет к ее разрушению, если не будет проявлена ​​большая осторожность. Я не мог найти идеальной стратегии, но владельцы 3D-принтеров могли сконструировать приспособление, чтобы точно удерживать сердцевину во время операции резки.

 

На сердечник намотана эмалированная проволока; Я выбрал 40 витков в качестве ориентира для эксперимента, и провод диаметром 0,2 мм подошёл хорошо. Немного клея может защитить концы от распутывания. Сопротивление катушки около 0,4 Ом, но чуть более толстым проводом (что бы подошло) сопротивление можно уменьшить. Например, провод диаметром 0,3 мм уменьшит сопротивление вдвое.

 

Затем его необходимо прикрепить к плате феррозондового магнитометра.Так как я хотел поэкспериментировать, я просто использовал blu-tack (временную замазку) вместо постоянного клея. Хотя кажется, что с такой тривиальной насадкой он может плохо работать, результат очень стабильный. Измеряемый ток не колеблется.

 

При использовании цепь размыкается в точке, где необходимо измерить ток, и концы намотанной катушки присоединяются к цепи. Для тестов, приведенных ниже, было решено использовать резистор и генератор сигналов в качестве тестируемой схемы.Цепь была разорвана и вставлен датчик тока. Выход датчика тока шел на осциллограф. Для этого я позаимствовал на работе осциллограф, для него понадобился большой пистолет Tektronix MDO3000, чтобы я мог использовать некоторые расширенные математические функции и возможности обработки сигналов, чтобы облегчить себе жизнь.

 

Итак, вот такая топология:

 

Хотя не было необходимости подключать источник сигнала к осциллографу, он был подключен для измерения напряжения на входном резисторе, чтобы определить, какой ток протекал через вход датчика тока.Для всех приведенных ниже кривых важной является желтая кривая, которая является выходным сигналом датчика тока. Синяя входная трасса — это просто ссылка, чтобы увидеть, как выглядел входной сигнал. Для этих первоначальных тестов, несмотря на то, что датчик тока реагирует на постоянный ток, осциллограф был настроен на вход переменного тока, поскольку выходной сигнал имеет смещение приблизительно 2,5 В. Для этих тестов полоса пропускания осциллографа была установлена ​​на 20 МГц.

 

Все измерения приблизительны, так как это была всего лишь экспериментальная схема.

 

100 Гц, среднеквадратичное значение входного тока 1 мА

В качестве начального теста использовалась низкая частота (100 Гц). Из измерений в нижней части дисплея осциллографа вы можете видеть, что входной сигнал составлял 100 мВ RMS, а выходной сигнал был около 43 мВ RMS. Поскольку входная синяя кривая была измерена на резисторе 100 Ом (приблизительно), это означает, что ток через резистор составлял 1 мА (среднеквадратичное значение). Желтая кривая показывает, что датчик тока имеет чувствительность чуть более 40 вольт на ампер (т.е. 43 мВ разделить на 1 мА).

 

На выходе присутствует некоторый шум, но это может быть частично связано с измерением, поскольку наблюдается сигнал низкого уровня (43 мВ среднеквадратичного значения).

 

Чтобы проверить, можно ли немного очистить кривую, в MDO3000 было включено усреднение. При настройке усреднения по умолчанию (16 или 32 усреднения, мне нужно перепроверить) выходной сигнал выглядел следующим образом:

 

можно получить очень чистый вывод из этого решения.

 

10 кГц, среднеквадратичное значение входного тока 100 мкА

В качестве более экстремального теста частота была увеличена до 10 кГц, а ток уменьшен до 100 мкА. На этом уровне я ожидаю, что выход будет более шумным, и, возможно, заметит некоторую разницу фаз из-за задержки между входом и выходом и увидит изменение усиления, возможно, если частотная характеристика не плоская. Вот наблюдаемый результат:

 

При включенном усреднении результат был таким:

 

Выходной сигнал около 3.9 мВ RMS, что соответствует чувствительности 39 вольт на ампер. Таким образом, по сравнению с кривыми среднеквадратичного значения 100 Гц 1 мА, полученными ранее, этот результат показывает, что частотная характеристика довольно плоская, по крайней мере, до 10 кГц. Эти измерения не были точными, это всего лишь быстрые измерения, чтобы немного охарактеризовать поведение.

 

К настоящему моменту стало ясно, что выходной сигнал выигрывает от усилителя, чтобы использовать его наилучшим образом. Я использовал Analog Devices AD8226AD8226, собранный в инструментальный усилитель с 20-кратным усилением на макетной плате.Схемы не много (нарисую, если будет интерес), но в основном она состоит из резистора 2,7к для установки коэффициента усиления и пары конденсаторов по 100нФ для развязки по питанию. Он питался от источников питания +10 В/-10 В, а опорный выход 2,5 В с платы DRV425 использовался в качестве входа смещения для усилителя. Некоторая обрезка была бы полезна, чтобы полностью обнулить смещение 2,5 В, но в основном оно было обнулено, и мне было достаточно, чтобы переключиться на постоянный ток на осциллографе для некоторых тестов ниже.Для реальной конструкции частотная характеристика усилителя должна быть подтверждена как плоская; Я не стал его характеризовать, так как это был просто быстрый взлом на пластиковой макетной плате, и я всегда мог вернуться назад, если увижу какую-либо аномалию в последующих тестах.

На приведенной ниже диаграмме показана тестовая топология:

 

10 кГц, среднеквадратичное значение входного тока 100 мкА

При подключенном усилителе выходной сигнал был четче и, конечно, больше. Я больше не был в шуме с усилением осциллографа, которое нужно было установить на максимум.Я использую резистор 1 кОм для этого теста.

 

Напряжение на резисторе 1 кОм составляет около 100 мВ (среднеквадратичное значение) в соответствии с показаниями синего цвета на осциллографе, что соответствует входному току 100 мкА (среднеквадратичное значение). Выход желтого цвета составляет около 81 мВ RMS, что означает, что чувствительность усилителя составляет 800 вольт на ампер.

 

При включенном усреднении кривая снова стала чище, как и ожидалось: но все же очень чистый и полезный результат:

 

10 кГц, среднеквадратический входной ток 10 мкА

слишком.Это совсем небольшая текущая ничья! Чтобы представить это в перспективе, батарея размера AA (2000 мАч) должна (саморазряд исключается для этого гипотетического эксперимента) работать в течение 16 лет, если она подключена к схеме 10 мкА! Вот результат с включенным усреднением:

 

10 кГц, среднеквадратичное значение входного тока 10 мА

Поскольку измерения тока низкого уровня были неплохими, я хотел исследовать более высокие значения тока. Я отключил усреднение и при входном токе, установленном на 10 мА, мне нужно было увеличить напряжение питания усилителя с +10 В/-10 В до +15 В/-15 В, чтобы остановить отсечение, и результат показан здесь:

 

В ограниченном диапазоне 1000:1 от 10 мкА до 10 мА схема работала хорошо.Это позволяет проводить полностью изолированные измерения от постоянного тока до 10 кГц и выше. Хотя это было бы совершенно бесполезно для измерений преобразователя постоянного тока, его можно было бы использовать при разработке схем малой мощности, где необходимо контролировать ток в периоды сна, а также ток в периоды пробуждения.

 

Экспериментируя с обмоткой и усилителем, можно реализовать различные диапазоны тока. Мне бы очень хотелось посмотреть, какое применение другие могут найти для такого устройства измерения тока с такими характеристиками.

 

Мне очень понравилось экспериментировать с феррозондовым магнитометром; очень здорово иметь такую ​​высокую чувствительность в недорогом крошечном устройстве. Я надеюсь попробовать с ним и приложения, не чувствительные к току.

Как сделать магнитометр?

Автор вопроса: Бейли Фадель
Оценка: 4,9/5 (24 голоса)

веб-сайт

  1. Подготовьте контейнер магнитометра. …
  2. Подготовьте каталожную карточку….
  3. Приклейте маленькое зеркальце к каталожной карточке. …
  4. Приклейте стержневой магнит к каталожной карточке. …
  5. Приклейте соломинку к каталожной карточке и магниту. …
  6. Повесьте стержневой магнит/каталожную карточку в банку. …
  7. Создайте контрольную точку. …
  8. Используйте свой магнитометр для сбора данных.

Как изготавливается магнитометр?

По своим физическим эффектам магнитометры можно классифицировать следующим образом: датчики, изготовленные по закону электромагнитной индукции Фарадея, называются индукционными магнитометрами; магнитометры, работающие по тому принципу, что ток в магнитном поле может создавать силу Лоренца, называются магнитными магнитометрами; …

Как работает магнитометр?

Этот магнитометр измеряет резонансную частоту протонов в магнитном поле с помощью ядерного магнитного резонанса (ЯМР) . Когда поляризующий постоянный ток проходит через соленоид, он создает сильный магнитный поток вокруг богатого водородом топлива, такого как керосин, и некоторые протоны выравниваются с этим потоком.

Что такое очень простой магнитометр?

Магнитометр работает как чувствительный компас и улавливает эти незначительные изменения.Магнитометр для бутылок с газировкой — это простое устройство, которое можно построить менее чем за 5 долларов, и которое позволит учащимся отслеживать изменения магнитного поля, происходящие в классе.

Есть ли приложение магнитометра?

Есть ли в вашем телефоне Android магнитометр? Да, есть вероятность, что работает так же, как и большинство Android-устройств . … Если вы не уверены, есть ли это на вашем телефоне, выполните быстрый поиск — самый простой способ найти приложение — нажать на виджет поиска Google на главном экране и ввести «компас».

Найдено 45 связанных вопросов

Как использовать телефон в качестве компаса?

Если вы хотите найти север, держите телефон ровно в руке и медленно поворачивайте себя, пока белая стрелка компаса не совпадет с с буквой N и красной стрелкой. Вы можете сделать то же самое со всеми основными направлениями, поворачивая телефон в руке, пока стрелка компаса не выровняется с вашим предполагаемым направлением.

Зачем в смартфоне магнитометр?

Смартфоны оснащены магнитометром , чтобы ваш телефон мог определять свою ориентацию в пространстве и использовать базовые приложения, такие как приложение Compass, для определения вашего местоположения относительно магнитного севера (или юга!).Это делается с помощью внутреннего чипа, который содержит 3-осевой магнитометр.

Насколько глубоко может работать магнитометр?

В общем смысле глубина исследования магнитометра не ограничена . Он, безусловно, чувствителен к полю Земли, и оно генерируется в Ядре Земли, примерно в 5000 км под нашими ногами.

Насколько точен магнитометр?

Поскольку частота прецессии зависит только от атомных констант и силы окружающего магнитного поля, точность магнитометра этого типа может достигать 1 ppm .

Является ли магнитометр вибрацией?

Это прибор, используемый для сравнения магнитных моментов двух стержневых магнитов , сравнения горизонтальных составляющих магнитного поля Земли в двух местах и ​​для измерения горизонтальной составляющей магнитного поля Земли.

Как называется невидимая область вокруг магнита?

Магнит создает вокруг себя невидимую область магнетизма, называемую магнитным полем , состоящим из линий потока.Линии потока направлены; они выходят из северного полюса магнита и входят в южный полюс.

Какие бывают типы магнитометров?

Магнитометры делятся на два основных типа: скалярные и векторные манометры. Скалярный манометр измеряет скалярное значение напряженности магнитного потока с очень высокой точностью. Они снова различаются как прецессия протонов, эффект капитального ремонта и магнитометры ионизированного газа.

Является ли золото магнитным?

Золото

долгое время считалось немагнитным металлом . Но исследователи недавно обнаружили, что золото на самом деле может быть намагничено под воздействием тепла. Золото долгое время считалось немагнитным металлом. Но исследователи из Университета Тохоку недавно обнаружили, что золото на самом деле можно намагничивать, нагревая его.

Как называются два конца магнита?

Конец, обращенный к северу, называется северным полюсом или северным полюсом магнита.Другой конец называется южный полюс . Когда два магнита сведены вместе, противоположные полюса будут притягиваться друг к другу, а одноименные полюса будут отталкиваться.

Почему в IMU используется магнитометр?

Третьим компонентом нашего IMU является магнитометр. Здесь я видел людей, столкнувшихся с трудностями. Это устройство, способное измерять магнетизм . Он может помочь нам ориентироваться, используя магнитное поле Земли, подобно компасу.

Как калибровать магнитометр?

Калибровка магнитометра включает фитинги сферы и эллипсоида. Поверните магнитометр в магнитном поле Земли . Как только буфер выборки заполнен, запускается алгоритм подбора сферы, который вычисляет новый радиус сферы и ошибку «Твердое железо» до тех пор, пока не будут соблюдены критерии приемлемости.

Как вы обнаруживаете магнитные помехи?

Крепко прижимая компас к линейке, чтобы компас вообще не вращался, медленно двигайте его вверх и вниз по линейке и наблюдайте за перемещением или отклонением стрелки.Запрещается тянуть или отклонять иглу более чем на 5 градусов вблизи места установки.

Как можно обнаружить магнитное поле?

Обнаружение магнитных полей

Линии магнитного поля также могут быть обнаружены с помощью магнитного компаса . Компас содержит небольшой стержневой магнит на стержне, так что он может вращаться. Стрелка компаса указывает направление магнитного поля Земли или магнитного поля магнита.

Работают ли магнитометры под водой?

На суше магнитометры можно использовать для поиска залежей железной руды для добычи. Под водой морские геофизики, инженеры-океанологи и морские археологи используют морские магнитометры для обнаружения изменений общего магнитного поля подстилающего морского дна .

Что такое 3-осевой магнитометр?

Интеллектуальный цифровой магнитометр

HMR2300 представляет собой трехосевой интеллектуальный цифровой магнитометр, который определяет силу и направление магнитного поля и передает компоненты x, y и z непосредственно на компьютер через RS232/485…. Диапазон поля составляет +/- 2 гаусса с разрешением 67 микрогаусс.

В каких телефонах Android есть гироскоп?

Лучшие бюджетные телефоны Android с датчиком гироскопа в 2018 году

  1. Редми Y1 Lite. …
  2. Сяоми Редми 5. …
  3. Редми Примечание 5 (Редми 5 Плюс) …
  4. Виво Y71. …
  5. Сяоми МИ А1. …
  6. Сяоми Ми А2. …
  7. Редми Ноут 5 Про….
  8. Нокия 7.

Что такое гироскоп в телефоне?

Акселерометры в мобильных телефонах используются для определения ориентации телефона . Гироскоп, или сокращенно гироскоп, добавляет дополнительное измерение к информации, предоставляемой акселерометром, отслеживая вращение или поворот. … Акселерометры также используются для предоставления информации о «шагах» для приложений «здоровья» поставщиков.

Есть ли в мобильных телефонах магниты?

Редкоземельные магниты также используются для различных функций в сотовых телефонах, которые стали незаменимыми в нашей жизни. … В телефонах-раскладушках магниты из редкоземельных металлов также используются в датчиках, которые определяют, когда телефон открыт или закрыт, и которые автоматически включают и выключают ЖК-экран и уменьшают расход заряда аккумулятора.

Создайте свой собственный гауссметр

Создайте свой собственный гауссметр

Эксперименты с электроникой


Создайте свой собственный гауссметр

Вы когда-нибудь хотели узнать, насколько сильным на самом деле был магнит или как сила магнитного поля менялась по мере того, как вы изменяли расстояние от магнита или температура магнита или насколько хорошо экран расположен перед магнитом работал? Вольтметры довольно недороги и их легко найти, но где вы купите гауссметр (также известный как магнитометр).Я построил ручной гауссметр для измерения полярности и напряженности магнитного поля. Он использует линейный эффект Холла. и некоторые операционные усилители и резисторы и прочее от Radio Shack.

Сначала я опишу очень простое и недорогое устройство на эффекте Холла. Gaussmeter вы можете построить всего за 6 долларов. Затем я опишу гауссметр с еще несколько наворотов.

Недорогой гауссметр на эффекте Холла

Вот список запчастей для недорогого гауссметра:

Описание

Кол-во

Радиомагазин P/N

Ориентировочная стоимость за штуку

Аккумулятор 9 В 1    
Зажимы аккумулятора 1 270-325 1.39/5
7805 Регулятор напряжения 1 276-1770А 1,49
Некалиброванный прибор Холла 1 (см. текст) ~1,50
Макетная плата ИС -или-
Печатная плата
1 276-175
276-150А
7.99
1.19
Цифровой вольтметр, 3-1/2 разряда 1 22-802 24,99 или больше

Во-первых, вам понадобится батарея на 9 В. Вы можете получить их почти везде.

Далее идет зажим для аккумулятора, чтобы присоединить его к верхней части аккумулятора. Ты получить пакет из 5 за $ 1,39.

7805 – регулятор +5В, который получает +9В от аккумулятора и уменьшает его до +5 В, что потребуется устройству на эффекте Холла.Это стоит всего около $ 1,49.

Чтобы приобрести неоткалиброванное устройство Холла, перейдите в раздел «Устройства на эффекте Холла». .

Вам понадобится что-то, на что можно установить эти детали – есть две возможности. Используйте недорогую перфорированную плату и припаяйте к ней детали или используйте макетную плату и просто подключите детали – без пайки! Если вы не построили электронных вещей, я бы порекомендовал макетную плату, так как она проста в использовании, проста измениться и может быть использована для других проектов в будущем.Так что это будет стоить 7,99 долларов США.

Вам нужен вольтметр для всех проектов, над которыми вы собираетесь работать в любом случае, поэтому я не буду добавлять это в этот проект. Есть разные типы доступны, и их стоимость увеличивается с набором возможностей и функций. Базовый, который будет Работа хорошо отмечена в таблице выше.

Вот! Вместе с перфорированной доской это всего 6,07 доллара !!! С макетной платой всего 12,87 долларов. (Батарея и вольтметр в комплект не входят.)

Теперь, как ты это делаешь?
Подключите + (красный) зажима батареи к входу 7805 (контакт 1).
Подключите – (черный) зажима батареи к общему проводу 7805. (вывод 2).
Подключите вход +5V устройства Холла (вывод 1) к выходу 7805 (контакт 3).
Подключите общий провод устройства Холла (вывод 2) к общему проводу 7805. (вывод 2).
Установите вольтметр на максимальное значение 20 В постоянного тока.
Присоедините + вольтметра к выходу устройства Холла (вывод 3).
Подсоедините минус вольтметра к общему проводу 7805 (вывод 2) или общий устройства Холла (вывод 2).
Теперь вы готовы вставить аккумулятор в зажим для аккумулятора.

Вот схема цепи (с использованием 3503 или A1302 Hall-Effect Устройство):



При отсутствии магнита рядом с устройством Холла измерьте и запишите выходной сигнал. чтение напряжения. Назовите это V0. Оно должно быть около 2,50 В постоянного тока.
Теперь, приложив магнит к прибору Холла, вы увидите вывод изменение напряжения. Если это южный полюс, напряжение будет увеличиваться.Если это Северный полюс, напряжение будет уменьшаться. Назовите это значение напряжения V1.
Будем говорить, что чувствительность прибора Холла составляет 2,50 мВ/Гс, т.к. можно найти в их техпаспорте. Назовите это к.
Следовательно, плотность магнитного потока, которую вы измеряете от этого магнита можно рассчитать как:
B = 1000*(V0-V1)/k, в Гауссе.
Обратите внимание, что с калиброванным устройством Холла, вам будут предоставлены фактические измерения данных для значения V0 и для значения k.
Например, предположим, что вы измерили 2,48 В постоянного тока для V0 и 1,32 В постоянного тока для V1. Тогда B = 1000*(2,48-1,32)/2,50 = 464 Гаусса, Северный полюс (потому что положительный).
В качестве другого примера предположим, что вы сейчас измерили 4,56 В постоянного тока для V1 с тем же устройством Холла. Тогда B = 1000*(2,48-4,56)/2,50 = -832 Гаусса, Южный полюс (потому что он отрицательный).

    Видите, как это просто? Вы можете сделать свой собственный построить график с помощью Excel, чтобы вам не приходилось все время рассчитывать.Если вы принимаете измерений, просто запишите выходное напряжение и выполните расчеты позже. Ты может просто использовать его, чтобы сказать вам, есть ли у вас север, если выходное напряжение уменьшилось с V0, или южный полюс, если напряжение увеличивается от V0.

Вот несколько фотографий этого простого и недорогого гауссметра.

Фото 1 — общая фотография макетной платы. Давайте посмотрим на крупный план на фото 2. Аккумулятор 9В снизу, регулятор напряжения 7805 снизу вверху слева, устройство Холла вверху справа.Красный провод от батареи 9 В идет к контакту 1 модели 7805. Черный провод от аккумулятора подключается к контакту 2 модели 7805. Выход 7805 (пин 3) подключаем зеленым проводом к пину 1 Холла устройство. Контакт 2 7805 соединяется черным проводом с контактом 2 прибора Холла. Обратите внимание, что маркировка на приборе Холла (указывающая номер детали) обращена камера. Общий провод вольтметра (черный) подключается к выводу 2 прибора Холла. Вход вольтметра (красный) подключен к выводу 3 прибора Холла.( Я получил вольтметр из магазина Home Depot поблизости примерно за 20 долларов США. Это все, что есть! Отлично, что ли?!

Фото 3 показывает напряжение на выводе 3 регулятора напряжения. В идеале 5.00 вольт, но мы измерили 5,02, что достаточно близко.

Фото 4 показывает выходной сигнал устройства Холла, когда поблизости нет магнита. В идеале это составляет 2,50 вольта, но мы измерили 2,59. Это будет наш V0, как указано выше. У меня есть прибор Холла Allegro UGN3503U с чувствительностью около 1.3 мВ/Гс. Это старая версия A1302EUA-T.

С дисковым магнитом, установленным на приборе Холла, вольтметр измеряет 1,94. вольт. Это означает, что измерение Гаусса составляет 1000*(2,59-1,94)/1,3 = 500 Гаусс, Северный полюс.

Когда дисковый магнит перевернут, вольтметр показывает 3,22 вольта. Этот означает, что измерение Гаусса составляет 1000 * (2,59-3,22) / 1,3 = -485 Гаусс, Южный полюс. Вы заметите, что размещение магнита относительно устройства Холла очень критично, так как измерение варьируется по всей поверхности магнита (как это должен быть сильнее на краю, а не посередине!).

С магнитом NIB, установленным на приборе Холла, вольтметр измеряет 0,99 вольт. Это означает, что измерение Гаусса составляет 1000*(2,59-0,99)/1,3 = 1231 Гаусс, Северный полюс.

Когда магнит NIB перевернут, вольтметр показывает 4,30 вольта. Этот означает, что измерение Гаусса составляет 1000 * (2,59-4,30) / 1,3 = -1315 Гаусс, Южный полюс.

Теперь абсолютное значение не будет правильным, так как у меня нет калибровки диаграмма с этим устройством, но относительное измерение будет таким же точным, как Холл устройства, обычно в пределах 10 Гаусс для устройств A3515 и A3516 от Allegro.Из измерений я знаю, что NIB 1231/500 = 2,46 раза сильнее, чем дисковый магнит! Таким образом, этот гауссметр будет хорошо работать для измерения вариации плотность магнитного потока по отношению к температуре очень хорошо!


Сборка детектора · AuroraWatch UK

Вам не нужно просто проверять AW UK, чтобы узнать, когда северное сияние может быть видно с того места, где вы находитесь, вы можете сделать свой собственный магнитометр, который будет действовать как детектор.Для этого не нужно быть ученым-ракетчиком!

Магнитометр для поп-бутылок

Это действительно так просто, как кажется! Это просто магнит с зеркалом, который висит внутри бутылки с газировкой.

Сложность

Легко!

Аппарат

Вам понадобится:

  • одна прозрачная пластиковая двухлитровая бутылка с крышкой
  • тонкая хлопковая нить
  • один маленький стержневой магнит
  • одно маленькое зеркальце, кусок зеркальной карты или светоотражающая блестка
  • одна часть карты
  • стабилизирующий материал (например,г., песок)
  • Blu-tac™
  • одна соломинка для питья (или толстая медная проволока)
  • клейкая лента, ножницы и клей
  • источник света без матового покрытия, бумага и линейка

Метод

Удалите все этикетки с поп-бутылки и аккуратно обрежьте бутылки, чтобы удалить верхнюю треть. Следите за острыми краями, где вы порезались. Держите верхнюю часть бутылки, так как она будет приклеена позже. Заполните нижнюю часть бутылки примерно наполовину песок, это удержит бутылку в вертикальном положении и остановит ее движение.

Подвесить магнит можно:

  • Отрезок соломинки для питья немного короче магнита и приклейте его к верхней части магнита. Протяните один конец нити через соломинку, а затем привяжите ее к себе, чтобы сделать треугольную петлю с стороны на пару сантиметров в длину, с длинным концом нить еще прилагается.

или

  • Сделайте люльку из медной проволоки длиной около десять сантиметров и согнув каждый конец по трем прямым углам так, чтобы они будут держать магнит.Затем согните проволоку посередине так, чтобы, когда вы помещаете магнит в U-образные изгибы, которые вы сделали, он делает треугольник с магнитом в основании. Привяжите нить к точке треугольник.

Важно, чтобы магнит висел ровно, поэтому потратьте немного времени убедившись, что это так.

Затем немного обрежьте кусок карты, придав ему прямоугольную форму. длиннее магнита и шириной в несколько сантиметров. Это действовать как воздушный тормоз, чтобы магнит не раскачивался слишком сильно.Помните, что магнит должен по-прежнему иметь возможность свободно качаться, когда он находится внутри бутылка, поэтому между картой и краем должно быть немного места бутылки. Карта также не должна царапать песок в дно бутылки, но вам, вероятно, придется приспособиться к этому потом.

Карта должна быть приклеена к одной стороне магнита, чтобы магнит находится в центре верхнего края карты.

Далее зеркало/пайетку нужно приклеить к другой стороне магнит.Вся партия должна висеть вертикально, а магнит должен быть горизонтально, поэтому вам может понадобиться немного Blu-tac™, чтобы сбалансировать их.

Проколите отверстие в центре крышки бутылки (будьте осторожны!) проденьте нить через верхнюю часть бутылки, а затем через крышка. Далее закручиваем колпачок.

Теперь осторожно соедините верхнюю часть бутылки так, чтобы магнитный узел висит внутри. Отрегулируйте длину нити так, чтобы зеркало на пару сантиметров ниже разреза в бутылке, а не натыкаясь на песок на дне.Когда вы счастливы с по высоте приклейте нить к верхней части бутылки, чтобы она не соскальзывала, и используйте липкую ленту, чтобы склеить бутылку вместе.

Детектор готов и должен выглядеть примерно так это:

Снятие показаний

Вам нужно будет настроить детектор бутылок так, чтобы в случае светится в зеркало, отражение бьется о стену лоб в лоб. Стена должно быть примерно в метре. Источником света может быть обычный письменный стол. лампа, если в ней прозрачная колба, а матовая не имеют очень четкое отражение.С помощью линейки начертите линию на бумаге и отметьте каждый сантиметр, и пронумеруйте их. Приклейте бумагу к стене так, чтобы отмеченная линия была вертикальной, а отражение от зеркало находится в центре линии. Мы использовали более усовершенствованный метод снятия показаний с использованием легкого следящего плоттера, который позволяет делать это автоматически в течение длительного периода времени.

Для начала показания следует снимать каждый час, а если он начинается чтобы много двигаться, следует чаще снимать показания.

При снятии показаний важно, чтобы извещатель от движущихся металлических предметов, поскольку они будет мешать. Это включает загруженные дороги, железные дороги и подъемники. (лифты). Страница результатов даст некоторое представление о том, чего можно ожидать от вашего детектора.

Магнитометры

 

Все мы, наверное, знаем о том, что магниты создают магнитные поля; земля имеет магнитное поле; ток, протекающий по проводу, также создает магнитное поле.Но осознавали ли мы когда-нибудь, что поля генерируются также нашим сердцем и мозгом. Однако разница между магнитным полем, создаваемым магнитом, и полем, создаваемым мозгом и сердцем, заключается в величине магнитного поля. На следующем рисунке показана величина магнитных полей, создаваемых различными источниками.

Рис. 1. Рисунок, поясняющий величину магнитных полей, создаваемых различными источниками

 

Мы все окружены магнитными полями.Магнитные поля генерируются протекающим электрическим током в различных электрических/электронных приборах; Телевизоры, компьютеры, линии электропередач и т. д. Земля тоже имеет свое магнитное поле, хотя и относительно небольшое. Магнитное поле Земли наибольшее на полюсах (~ 60 000 нТл) и наименьшее на экваторе (~ 30 000 нТл). Напряженность магнитного поля Земли пропорциональна 1/r3 (пока не станет заметным влияние солнечного ветра).

 

 

Рис. 2: Рисунок, демонстрирующий отношение напряженности магнитного поля Земли к 1/r3r

 

Измерение магнитных полей представляет интерес для различных научных целей, навигации и т. д.Измерение этих полей производится чувствительными устройствами, называемыми магнитометрами.

 

МАГНИТОМЕТР – ЧТО ЭТО ТАКОЕ?

Рис. 3. Репрезентативное изображение магнитометра

 

Магнитометры — это устройства для измерения магнитных полей. Магнитометр — это прибор с датчиком, который измеряет плотность магнитного потока B (в единицах Тесла или Ас/м2). Магнитометры относятся к датчикам, используемым для измерения магнитных полей, ИЛИ к системам, которые измеряют магнитное поле с помощью одного или нескольких датчиков.

 

Поскольку плотность магнитного потока в воздухе прямо пропорциональна напряженности магнитного поля, магнитометр способен обнаруживать колебания поля Земли.

 

Материалы, которые искажают линии магнитного потока, известны как магнитные и включают такие материалы, как магнетит, обладающие собственными магнитными полями, а также очень высокой магнитной проводимостью. Такие материалы создают искажения в обтекающем их магнитном потоке Земли.Магнитометры обнаруживают эти искажения.

 

Магнитометр измеряет плотность магнитного потока в точке пространства, где расположен датчик. Интенсивность магнитного поля падает пропорционально кубу расстояния от объекта. Следовательно, максимальное расстояние, на котором данный магнитометр может обнаружить объект, прямо пропорционально кубическому корню из чувствительности магнитометра. Чувствительность обычно измеряется в Теслах.

Типы магнитометров

Магнитометры подразделяются на две категории:

• Векторные магнитометры, измеряющие значение плотности потока в определенном направлении в трехмерном пространстве.Примером может служить феррозондовый магнитометр, который может измерять напряженность любого компонента поля Земли, ориентируя датчик в направлении желаемого компонента.

 

• Скалярные магнитометры, которые измеряют только величину вектора, проходящего через датчик, независимо от направления. Квантовые магнитометры являются примером такого типа магнитометров.

 

Различные магнитометры, используемые для измерения магнитных полей, обсуждаются в следующих разделах.

 

Катушка магнитометра

В соответствии с законом Фарадея катушка является основным методом измерения магнитного поля. Закон Фарадея гласит, что ЭДС индукции в любой замкнутой проводящей катушке равна скорости изменения магнитного потока через цепь во времени.

 

Рис. 4: Схема, демонстрирующая катушечный магнитометр

 

С катушкой, имеющей Н витков, намотанной вокруг магнитного материала с магнитной проницаемостью m r & и потоком f  через нее, ЭДС, индуцированная в катушке, равна:

Рис.5: Уравнение, показывающее связь между ЭДС, плотностью потока, площадью катушки и углом между ними

 

Если магнитное поле имеет гармоническое изменение во времени, индуцированное напряжение пропорционально частоте магнитного поля.

 

Таким образом, ЭДС индукции зависит от площади катушки. Чувствительность магнитометра с малой катушкой зависит от размера и количества витков. Это используется для обнаружения только изменений в поле (из-за движения или из-за переменного характера поля).Поскольку обычно необходимо измерять B вместо dB/dt, обычно используется интегратор для получения сигнала, пропорционального магнитному полю B.

 

Это полезно в таких областях, как обнаружение мин или закопанных объектов (обнаружение труб, поиск «клада» и т. д.). Его часто используют из-за его простоты.

 

Датчики Холла

Датчики Холла

Принцип эффекта Холла гласит, что когда проводник с током помещается в магнитное поле, возникает напряжение, перпендикулярное направлению поля и протеканию тока.

 

При пропускании постоянного тока через тонкий лист полупроводникового материала разность потенциалов на выходных контактах отсутствует, если магнитное поле равно нулю. Однако при наличии перпендикулярного магнитного поля ток искажается. Неравномерное распределение электронной плотности создает разность потенциалов на выходных клеммах. Это напряжение называется напряжением Холла. Если входной ток поддерживается постоянным, напряжение Холла будет прямо пропорционально силе магнитного поля.Датчик Холла зависит от полярности. Если ток меняет направление или магнитное поле меняет направление, полярность напряжения Холла меняется.

 

Рис. 6: Схема, изображающая датчики Холла

 

Напряжение Холла представляет собой сигнал низкого уровня порядка 20 – 30 мВ в магнитном поле в один гаусс и требует усиления. Напряжение Холла линейно по отношению к полю при заданных токе и размерах. Коэффициент Холла зависит от температуры, и это необходимо компенсировать, если требуется точное измерение.

 

 

Рис. 7. Диаграмма, объясняющая зависимость коэффициента Холла от температуры

Магниторезистивные датчики

Магниторезистивные датчики

Магниторезистивные датчики

основаны на двух принципах.

Первый принцип включает те, которые имеют базовую структуру, аналогичную элементам Холла, но без электродов напряжения Холла. Электроны подвержены влиянию магнитного поля, как и в элементе Холла, из-за действующей на них магнитной силы; они будут течь по дуге.

Рис. 8: А Рисунок, иллюстрирующий магнитострикционные датчики

 

Чем больше магнитное поле, тем больше радиус дуги. Это заставляет электроны двигаться по более длинному пути. Сопротивление их течению увеличивается. Устанавливается связь между магнитным полем и током, и поэтому сопротивление устройства становится мерой поля. Отношение между полем и током пропорционально B 2 для большинства конфигураций. Это зависит от подвижности носителей в используемом материале (обычно полупроводнике).Точная зависимость довольно сложна и зависит от геометрии устройства.

 

Другим принципом, используемым магниторезистивными датчиками, является свойство некоторых материалов изменять свое сопротивление в присутствии магнитного поля (вызванное силой Лоренца). Большинство проводников имеют положительное магнитосопротивление; их сопротивление увеличивается в присутствии магнитного поля.

 

AMR (анизотропное магнитосопротивление) — это металлы с сильно анизотропными свойствами, которые меняют направление намагниченности под действием поля.

 

Магнитострикционные датчики

Магнитострикционные датчики

Магнитострикция включает два эффекта: сжатие или расширение материала под действием магнитного поля (эффект Джоуля) и обратный эффект изменения восприимчивости материала при механическом воздействии (эффект Виллари). Этот двунаправленный эффект между магнитным и механическим состояниями магнитострикционного материала представляет собой способность преобразования, которая используется как для срабатывания, так и для обнаружения.Магнитострикционный эффект весьма мал и требует для его измерения косвенных методов.

 

Операция поясняется на следующем рисунке. Изменение длины пропорционально магнитному полю.

Рис. 9: Схема, поясняющая работу магнитострикционных датчиков

Феррозондовый магнитометр

Рис. 10. Рисунок, демонстрирующий феррозондовый магнитометр

Первоначально разработанные для обнаружения подводных лодок во время Второй мировой войны, магнитометры Fluxgate определяют интенсивность и ориентацию магнитных полей.Они используются для измерения колебаний магнитного поля Земли из-за солнечных ветров и сдвигов тектонических плит. Многие космические приложения использовали феррозондовые магнитометры для обнаружения гравитационных полей планет и лун и их ориентации.

 

Феррозондовые датчики

намного более чувствительны, чем магнитометры с катушкой, хотя и немного сложнее. Может использоваться как магнитный датчик общего назначения. Он используется в электронных компасе, обнаружении полей, создаваемых человеческим сердцем, полей в космосе.

 

Основополагающий принцип работы магнитометра поясняется ниже:

Внешнее магнитное поле H, приложенное к ферромагнитному сердечнику, индуцирует магнитный поток в сердечнике; B = ?H (? – проницаемость материала). При высоких значениях H материал насыщается, и магнитный поток B больше не может увеличиваться.

 

Когда ядро ​​не насыщено, линии потока поблизости втягиваются в ядро. Когда сердечник насыщен, линии магнитного потока больше не зависят от сердечника

 

Рис.10: Диаграмма, объясняющая напряженность магнитного поля в насыщенном и ненасыщенном сердечнике

 

Рис. 11. Рисунок, показывающий два цельных сердечника и кольцевой сердечник

На высокоферромагнитных сердечниках намотаны две катушки: управляющая и чувствительная. Катушка драйвера приводит сердечник в состояние насыщения и выходит из него, подавая ток возбуждения через катушку. Всякий раз, когда линии магнитного потока вытягиваются из сердечника, они индуцируют положительный всплеск тока в сенсорной катушке.Когда они втягиваются внутрь сердечника, они генерируют отрицательный ток в измерительной катушке (закон Ленца). Индуцированный сигнал в измерительной катушке пропорционален дБ/dt.

 

Два ядра расположены в непосредственной близости друг от друга, симметрично друг напротив друга. Каждый сердечник намотан первичной катушкой; первичные обмотки перепутаны друг с другом. Переменный ток подается на первичные обмотки, создавая переменное магнитное поле в обоих сердечниках.

 

При отсутствии внешнего магнитного поля индуцированные магнитные поля в сердечниках равны и противоположны друг другу, компенсируя друг друга.Когда присутствует внешнее магнитное поле, сердечник, создающий поле, противоположное его направлению, выйдет из насыщения раньше, а сердечник, соответствующий его направлению, выйдет из насыщения позже. В течение этого времени поля не уравновешиваются, и происходит чистое изменение потока. Это изменение потока индуцирует напряжение на вторичных обмотках, которое можно измерить

.

 

Кривая намагничивания большинства ферромагнитных материалов сильно нелинейна. Практически любой ферромагнитный материал подходит в качестве сердечника для феррозондовых датчиков.На практике катушка приводится в действие источником переменного тока (синусоидальным или прямоугольным). В отсутствие внешнего поля намагниченность одинакова вдоль магнитного пути. Следовательно, сенсорная катушка будет производить нулевой выходной сигнал.

 

Если существует внешнее магнитное поле, перпендикулярное сенсорной катушке, это условие меняется, и, по сути, сердечник становится неоднородно намагниченным. Он создает ЭДС в сенсорной катушке порядка нескольких мВ/мТл. Причина названия феррозонд – это переключение потока в сердечнике в противоположных направлениях.

 

Магнитострикционные материалы сильно нелинейны. Датчики, произведенные таким образом, чрезвычайно чувствительны – с чувствительностью от 10 6 до 10 9 T довольно распространены.

 

Феррозондовые датчики могут иметь две или три оси. Феррозондовые датчики доступны в интегральных схемах, где предпочтительным материалом является пермаллой, поскольку его можно наносить тонкими пленками, а его поле насыщения низкое. Тем не менее современные интегрированные феррозондовые датчики имеют более низкую чувствительность – порядка 100 мТл – но все же выше, чем другие датчики магнитного поля.

 

Китайский спутник для исследования Марса YH-1 использовал феррозондовые магнитометры для измерений космического магнитного поля

 

Протонный магнитометр

Протонный магнитометр

Также известные как протонные прецессионные магнитометры, PPM, измеряют резонансную частоту протонов или ядер водорода в измеряемом магнитном поле. Поскольку частота прецессии зависит только от атомных констант и силы окружающего магнитного поля, точность магнитометра этого типа может достигать 1 ppm.

 

Поляризующий постоянный ток пропускают через катушку, намотанную на жидкий образец (вода, керосин и т.п.), тем самым создавая вспомогательное магнитное поле, а также заставляя протоны поляризоваться до более сильной общей намагниченности. Когда вспомогательный поток прекращается, «поляризованные» протоны прецессируют, чтобы переориентировать их на нормальную плотность потока. Частота прецессии прямо пропорциональна плотности магнитного потока.

 

Рис.12: Рисунок, поясняющий технологический процесс протонного магнитометра

 

Измерения прецессии протона обязательно являются последовательными. Это означает, что есть начальная поляризация, за которой следует измерение частоты, после чего цикл повторяется. Это отличается от непрерывных измерений, когда ядра поляризованы и измерения частоты выполняются одновременно.

 

Магнитометры Оверхаузера

Магнитометры Оверхаузера

Высокая чувствительность; превосходные всенаправленные датчики; отсутствие мертвых зон; отсутствие ошибок направления; или время прогрева; широкий диапазон рабочих температур; прочная и надежная конструкция; низкие эксплуатационные расходы; высокая абсолютная точность, быстрота работы; Исключительно низкое энергопотребление – вот некоторые из характеристик магнитометров Оверхаузера.

 

В магнитометрах Оверхаузера специальная жидкость (содержащая свободные неспаренные электроны) соединяется с атомами водорода, а затем подвергается вторичной поляризации радиочастотным (РЧ) магнитным полем.

 

Под воздействием радиочастотной энергии свободные электроны в специальной жидкости передают свое возбужденное состояние (т.е. энергию) ядрам водорода (т.е. протонам). Эта передача энергии изменяет населенность спиновых состояний протонов и поляризует жидкость — точно так же, как магнитометр прецессии протонов, — но с гораздо меньшей мощностью и в гораздо большей степени.

 

Радиочастотные магнитные поля идеально подходят для использования в магнитных устройствах, поскольку они «прозрачны» для «постоянного» магнитного поля Земли, а радиочастота находится далеко за пределами полосы пропускания сигнала прецессии (т. е. они не вносят шума в измерительную систему). ).

 

Пропорциональность частоты прецессии и плотности магнитного потока абсолютно линейна, не зависит от температуры и лишь незначительно зависит от экранирующих эффектов электронов на водородных орбитах.

 

По сравнению с магнитометрами протонной прецессии, магнитометрами Оверхаузера

1.      Обладают высокой чувствительностью, соответствующей цезиевым магнитометрам.

2.      Обеспечивает непрерывную или последовательную работу.

3.      Иметь более высокую частоту дискретизации.

 

Магнитометры с оптической накачкой

Магнитометры с оптической накачкой

Магнитометры с оптической накачкой включают 1 ядерный магнитометр (гелий 3) и четыре электронно-резонансных магнитометра (гелий 4, рубидий, цезий и калий).

 

Магнитометры с оптической накачкой паров щелочи используют газообразные щелочные металлы из первого столбца периодической таблицы, такие как цезий, калий или рубидий.

 

Рис. 13: Схема стеклянной паровой камеры, содержащей газообразный металл, подвергается воздействию света очень определенной длины волны

Стеклянная паровая ячейка, содержащая газообразный металл, подвергается воздействию света с очень определенной длиной волны. Частота света специально выбирается и поляризована по кругу для каждого элемента, чтобы сместить электроны с основного уровня 2 в возбужденное состояние 3.Электроны на уровне 3 нестабильны, и эти электроны спонтанно распадаются на энергетические уровни 1 и 2. В конце концов, уровень 1 полностью заселен. Когда это происходит, поглощение поляризующего света прекращается, и паровая ячейка становится более прозрачной.

 

Затем вступает в действие радиочастотная деполяризация. ВЧ-мощность, соответствующая разнице энергий между уровнями 1 и 2, прикладывается к клетке, чтобы переместить электроны с уровня 1 обратно на уровень 2 (и клетка снова становится непрозрачной).Частота радиочастотного поля, необходимая для повторного заполнения уровня 2, зависит от окружающего магнитного поля и называется ларморовской частотой. Деполяризация круговым магнитным полем на ларморовской частоте сбалансирует население двух основных уровней, и паровая ячейка начнет поглощать больше поляризующего света.

 

Эффект поляризации и деполяризации заключается в том, что интенсивность света модулируется радиочастотой. Обнаружив модуляцию света и измерив частоту, мы можем найти значение магнитного поля.

СКВИД

СКВИД

SQUID означает S сверхпроводящее QU противодействующее I интерференционное D устройство. Они являются наиболее чувствительными из всех магнитометров, они могут воспринимать до 10 1 5 Тл. Они работают при очень низких температурах – обычно при 4,2 °К (жидкий гелий). Также существуют более высокотемпературные СКВИДы и интегрированные СКВИДы. Тем не менее, СКВИДы не так распространены, как датчики других типов; их нельзя просто взять с полки и использовать.

 

СКВИДы

основаны на так называемом переходе Джозефсона; переход, образованный при разделении двух сверхпроводников небольшой изолирующей щелью (открыт в 1962 г. Б. Д. Джозефсоном). Если изолятор между двумя сверхпроводниками достаточно тонкий, сверхпроводящие электроны могут туннелировать через изолятор. Основным материалом обычно является ниобий или сплав свинца (90%) и золота (10%).

 

Существует два основных типа СКВИДов. РЧ (радиочастотные) СКВИДы, которые имеют только один переход Джозефсона, и СКВИДы постоянного тока, которые обычно имеют два перехода.СКВИДы постоянного тока дороже в производстве, но они гораздо более чувствительны.

 

Основная трудность со СКВИДами заключается в требованиях к охлаждению и необходимой массе. Тем не менее, это чрезвычайно ценный датчик, стоимость которого может быть оправдана. Он используется исключительно в таких приложениях, как магнитоэнцефалография. Измерения очень слабых магнитных полей проводятся в экранированной комнате, где магнитное поле Земли может быть устранено.

 

Приложения

ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТОМЕТРА:

1.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.