Схема магнитометра своими руками

Магнитометр / компас: инструкция, схемы и примеры использования

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.

products:troyka magnetometer compass:troyka magnetometer compass.4

Если вам необходимо определить положение вашего девайса в пространстве, обратите внимания на IMU-сенсор на 10 степеней свободы.

В связи с искажениями от внешних магнитных полей, откалибруйте магнитометр для работы в режиме электронного компаса.

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

Подключите магнитометр к пинам питания и шины I²C — SDA и SCL платформы Arduino Uno. Для коммуникации используйте соединительные провода «мама-папа». products:troyka magnetometer compass:troyka magnetometer compass install arduino

Для быстрой сборки и отладки устройства возьмите плату расширения Troyka Shield, которая одевается сверху на Arduino Uno методом бутерброда. Для коммуникации используйте трёхпроводной шлейф «мама-мама», который идёт в комплекте с датчиком. products:troyka magnetometer compass:troyka magnetometer compass install arduino troyka

С Troyka Slot Shield провода не понадобятся вовсе. products:troyka magnetometer compass:troyka magnetometer compass install arduino troyka slot

Вывод данных

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

Пример для Espruino

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

Схема устройства

Подключите магнитометр к пинам питания и шины I²C — SDA и SCL платформы Iskra JS. Для коммуникации используйте соединительные провода «мама-папа». products:troyka magnetometer compass:troyka magnetometer compass install espruino

Для быстрой сборки и отладки устройства возьмите плату расширения Troyka Shield, которая одевается сверху на Iskra JS методом бутерброда. Для коммуникации используйте трёхпроводной шлейф «мама-мама», который идёт в комплекте с датчиком. products:troyka magnetometer compass:troyka magnetometer compass install espruino troyka

С Troyka Slot Shield провода не понадобятся вовсе. products:troyka magnetometer compass:troyka magnetometer compass install espruino troyka slot

Вывод данных

В качестве примера выведем в консоль значения азимута.

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. products:troyka magnetometer compass:troyka magnetometer compass install rpi

Для быстрой сборки и отладки устройства возьмите плату расширения Troyka Cap, которая надевается сверху на малину методом бутерброда. products:troyka magnetometer compass:troyka magnetometer compass install rpi cap

Программная настройка

Вывод данных

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

Элементы платы

products:troyka magnetometer compass:troyka magnetometer compass annotation

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:

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.

Источник

Портативный магнитометр

1579270388 1 1

Магнитометр, иногда называемый также гауссметром, измеряет силу магнитного поля. Это важный инструмент для проверки постоянных магнитов и электромагнитов и для понимания формы поля конфигураций нестандартных магнитов. При достаточной чувствительности, он также может обнаружить, намагниченные железные объекты. Изменяющиеся во времени поля от двигателей и трансформаторов могут быть обнаружены, если зонд достаточно чувствительный.

В этой статье мастер-самодельщик расскажет, как сделать простой портативный магнитометр с общими компонентами: линейным датчиком Холла, Arduino, дисплеем и кнопкой. Общая стоимость составляет менее 5 евро, а чувствительность

1 Гаусс = 0,1 мТл. Расположение сенсора на телефоне не известно, и невозможно разместить сенсор внутри узких отверстий, таких как отверстие электромагнита.

Эффект Холла является распространенным способом измерения магнитных полей. Когда электроны протекают через проводник в магнитном поле, они отклоняются вбок и, таким образом, создают разность потенциалов на сторонах проводника. При правильном выборе материала и геометрии полупроводника получается измеримый сигнал, который можно усилить и обеспечить измерение одного компонента магнитного поля.

Мастер использует дешевый и широкодоступный датчик SS49E.

Шаг второй: макетная плата
Сначала мастер собирает схему на макетной плате. Подключает датчик Холла, дисплей и кнопку: датчик Холла должен быть подключен к + 5В, GND, A1 (слева направо). Дисплей должен быть подключен к GND, + 5V, A5, A4 (слева направо). При нажатии кнопки необходимо установить соединение с землей на A0.

1579270450 1 2

1579270360 1 3

1579270383 1 4

1579270442 1 5

Мастер не был поклонником 9 В аккумуляторов, они дорогие и имеют небольшую емкость. Но местный супермаркет внезапно продал перезаряжаемую версию NiMH по 1 евро каждая. Их можно легко зарядить, если подать на них питание 11 В через резистор 100 Ом в течении ночи. Для подключения батареи мастер использует контакты от старой 9 В батареи. 9 В батарея компактна. От батареи + подается на Vin Arduino, минус на GND. На выходе +5 В будет иметься регулируемое напряжение 5 В для дисплея и для датчика Холла.

1579270431 1 6

Шаг пятый: калибровка
Калибровочная константа в коде соответствует числу, указанному в техническом описании (1,4 мВ / гаусс), но техническое описание допускает большой диапазон (1,0-1,75 мВ / гаусс). Чтобы получить точные результаты, нам нужно откалибровать зонд.

1%). Приведенная формула в данном случае работает если отношение длины к диаметру L / D> 10.

Далее подает питание на катушку и измеряет ток с помощью мультиметра. Для контроля тока использует источник переменного напряжения или резистор переменной нагрузки. Измеряет магнитное поле для нескольких текущих настроек и сравнивает его с показаниями.

До калибровки датчик показывал 6,04 мТл, в то время как по теории 3,50 мТл. Поэтому мастер умножил калибровочную константу в строке 18 кода на 0,58. Магнитометр теперь откалиброван.

Источник

Собираем переносной магнитометр

Перевод статьи с сайта обучающих материалов Instructables

8d7460a59fdaf80b0762c78817b8b772

Магнитометр, который иногда ещё называют гауссометром, измеряет силу магнитного поля [в данном случае магнитную индукцию / прим. перев.]. Это прибор, необходимый при измерении силы постоянных магнитов и электромагнитов, а также для установления формы поля нетривиальных комбинаций из магнитов. Он достаточно чувствительный для того, чтобы определить намагниченность металлических предметов. В случае, если зонд будет работать достаточно быстро, он сможет определять изменяющиеся во времени поля от моторов и трансформаторов.

Шаг 1: датчик Холла

Эффект Холла часто применяется для измерения магнитных полей. Когда электроны проходят через проводник, помещённый в магнитное поле, их относит в сторону, в результате чего в проводнике появляется поперечная разность потенциалов. Правильно выбрав материал и геометрию полупроводника, можно получить измеряемый сигнал, который затем можно будет усилить и выдать измерение одной компоненты магнитного поля.

Я использую SS49E, поскольку он дешёвый и доступный. Что стоит отметить из его документации:

Шаг 2: Требуемые материалы

Шаг 3: Первая версия – с использованием доски для прототипирования

3d1b9e060c37f24ba82f85358912c3e3

49873e346880c76c4f3fcb14e876a904

Сначала всегда собирайте прототип, чтобы проверить работу всех компонентов и софта! Подключение видно на картинке: датчик Холла соединяется с контактами Arduino +5V, GND, A1 (слева направо). Дисплей соединяется с GND, +5V, A5, A4 (слева направо). Кнопка при нажатии должна замыкать землю и A0.

Код написан в Arduino IDE v. 1.8.10. Требуется установка библиотек Adafruit_SSD1306 и Adafruit_GFX.

Если всё сделано правильно, то дисплей должен выдавать значения DC и AC.

Шаг 4: Немного о коде

Если вам неинтересен код, эту часть можно пропустить.

Ключевая особенность кода состоит в том, что магнитное поле измеряется 2000 раз подряд. На это уходит 0,2 – 0,3 сек. Отслеживая сумму и квадрат суммы измерений, можно вычислять среднее и стандартное отклонения, которые выдаются как DC и AC. Усредняя по большому количеству измерений мы увеличиваем точность, теоретически на √2000 ≈ 45. Получается, что используя 10-битное АЦП, мы получаем точность 15-битного АЦП! И это имеет значение: 1 шаг АЦП – 4 мВ, то есть,

0,3 мТл. Благодаря усреднению, мы уменьшаем ошибку от 0,3 мТл до 0,01 мТл.

В качестве бонуса мы получаем стандартное отклонение, определяя таким образом изменяющееся поле. Поле, колеблющееся с частотой 50 Гц проходит порядка 10 циклов за время измерения, поэтому можно измерить величину AC.

У меня после компиляции получилась следующая статистика: Sketch uses 16852 bytes (54%) of program storage space. Maximum is 30720 bytes. Global variables use 352 bytes (17%) of dynamic memory, leaving 1696 bytes for local variables. Maximum is 2048 bytes.

Большую часть места занимают библиотеки Adafruit, однако ещё полно места для добавления функциональности.

Шаг 5: Готовим зонд

d19008e3f9fcfabf97268bf58a70fecc

da6d482e7cfadc535b0492dc4c65afa8

Зонд лучше всего закреплять на конце узкой трубки: так его просто будет помещать и удерживать в узких местах. Подойдёт любая трубка из немагнитного материала. Мне идеально подошла старая шариковая ручка.

Подготовьте три тонких гибких провода чуть длиннее трубки. В моём кабеле логики в цветах проводов нет (оранжевый +5 В, красный 0 В, серый – сигнал), просто так мне их проще запомнить.

Чтобы использовать зонд с прототипом, припаяйте кусочки проводов на конец кабеля и заизолируйте их термоусадкой. Позже их можно отрезать и припаять провода прямо к Arduino.

Шаг 6: Собираем переносной прибор

9769942b113cbb832959d4425ab17ab0

Батарейка на 9В, OLED-экран и Arduino Nano с комфортом умещаются внутри большой коробки Tic-Tac. Её преимущество в прозрачности – экран легко читается, даже находясь внутри. Все фиксированные компоненты (зонд, выключатель и кнопка) ставятся на крышку, чтобы всё можно было вынимать из коробки для замены батареи или обновления кода.

Я никогда не любил батарейки на 9В – у них высокая цена и малая ёмкость. Но в моём супермаркете внезапно стали продавать их перезаряжаемую версию NiMH по €1, и я обнаружил, что их легко зарядить, если подать 11 В через резистор на 100 Ом и оставить на ночь. Я заказал себе дешёвые разъёмы для батареек, но мне их так и не прислали, поэтому я разобрал старую батарейку на 9 В, чтобы сделать из неё коннектор. Плюс батарейки на 9В в её компактности, и в том, что на ней хорошо работает Arduino при подключении её к Vin. На +5 В будет регулируемое напряжение в 5 В, которое понадобится для OLED и датчика Холла.

Датчик Холла, экран и кнопка подсоединяются так же, как было на прототипе. Добавляется только кнопка выключения, между батарейкой и Arduino.

Шаг 7: Калибровка

4f6b072d66483eb1c2c9258c8cf06bf2

30aba4f6c0895616babf2d4798a18ab0

dc60c8834df02e6bd2cfb15d2ec3cc7b

Калибровочная константа в коде соответствует числу, прописанному в документации (1,4 мВ/Гс), однако в документации разрешён диапазон этого значения (1.0-1.75 мВ/Гс). Чтобы получать точные результаты, нужно откалибровать зонд.

Чтобы собрать подходящий соленоид, возьмите полую цилиндрическую трубу, длина которой в 10 раз больше диаметра, и сделайте намотку из изолированного провода. Я использовал ПВХ-трубку с внешним диаметром 23 мм и сделал 566 витков, протянувшихся на 20,2 см, что даёт нам n = 28/см = 2800 / м. Длина провода 42 м, сопротивление – 10 Ом.

Подайте питание на катушку и измерьте ток мультиметром. Используйте либо регулируемый источник тока, либо переменный резистор, чтобы управлять током. Измерьте магнитное поле для разных значений тока и сравните показания.

Перед калибровкой я получил 6,04 мТл/A, хотя по теории должно было быть 3,50 мТл/A. Поэтому я умножил константу калибровки в 18-й строчке кода на 0,58. Готово – магнитометр откалиброван!

Источник

Схемы металлоискателей MD4U

Сборка, настройка, обсуждение, теория и практика построения металлоискателей.

Часовой пояс: UTC + 3 часа

Самодельный протонный МАГНИТОМЕТР

Зарегистрирован: Чт: 10 ноя 2005 17:43
Сообщения: 156
Откуда: VIIPURI

spacer

Вы можете отключить эти сообщения.

file.php?avatar=99

Зарегистрирован: Сб: 11 фев 2006 0:18
Сообщения: 898
Откуда: Воронеж

_________________
«Все истинно великое рождается медленным,незаметным ростом»

Зарегистрирован: Чт: 10 ноя 2005 17:43
Сообщения: 156
Откуда: VIIPURI

file.php?avatar=99

Зарегистрирован: Сб: 11 фев 2006 0:18
Сообщения: 898
Откуда: Воронеж

_________________
«Все истинно великое рождается медленным,незаметным ростом»

Зарегистрирован: Чт: 10 ноя 2005 17:43
Сообщения: 156
Откуда: VIIPURI

file.php?avatar=99

Зарегистрирован: Сб: 11 фев 2006 0:18
Сообщения: 898
Откуда: Воронеж

_________________
«Все истинно великое рождается медленным,незаметным ростом»

Почётный
aw1

Зарегистрирован: Вт: 21 фев 2006 18:31
Сообщения: 231
Откуда: Северный Кавказ

file.php?avatar=99

Зарегистрирован: Сб: 11 фев 2006 0:18
Сообщения: 898
Откуда: Воронеж

_________________
«Все истинно великое рождается медленным,незаметным ростом»

file.php?avatar=8

Зарегистрирован: Чт: 03 ноя 2005 14:20
Сообщения: 372
Откуда: РБ, Гомель

_________________
С уважением, TechnoID

file.php?avatar=63

Зарегистрирован: Сб: 24 дек 2005 22:40
Сообщения: 154
Откуда: Беларусь

_________________
TRACKER PI-1, ANKER-50.

spacer
Почётный
aw1

Зарегистрирован: Вт: 21 фев 2006 18:31
Сообщения: 231
Откуда: Северный Кавказ

= Феррозондовый,это как у Щедрина описывается?Тама помоему чувство не очень. =

=А в непрерывности работы нет необходимости.=

Зарегистрирован: Сб: 05 ноя 2005 0:45
Сообщения: 271

file.php?avatar=8

Зарегистрирован: Чт: 03 ноя 2005 14:20
Сообщения: 372
Откуда: РБ, Гомель

_________________
С уважением, TechnoID

Зарегистрирован: Чт: 10 ноя 2005 17:43
Сообщения: 156
Откуда: VIIPURI

Зарегистрирован: Чт: 10 ноя 2005 17:43
Сообщения: 156
Откуда: VIIPURI

file.php?avatar=207

Зарегистрирован: Пн: 24 апр 2006 8:52
Сообщения: 119
Откуда: Болгария

Зарегистрирован: Пт: 10 ноя 2006 12:22
Сообщения: 1

Зарегистрирован: Вт: 12 дек 2006 13:21
Сообщения: 17
Откуда: Россия

file.php?avatar=8

Зарегистрирован: Чт: 03 ноя 2005 14:20
Сообщения: 372
Откуда: РБ, Гомель

_________________
С уважением, TechnoID

Зарегистрирован: Вт: 12 дек 2006 13:21
Сообщения: 17
Откуда: Россия

file.php?avatar=8

Зарегистрирован: Чт: 03 ноя 2005 14:20
Сообщения: 372
Откуда: РБ, Гомель

_________________
С уважением, TechnoID

Часовой пояс: UTC + 3 часа

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 3

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Здоровая спина
Adblock
detector