Делаем высокочувствительный детектор электромагнитного поля
Простой в сборке, но высокочувствительный, детектор электромагнитного поля на Arduino
Это простое устройство способно обнаруживать даже очень слабые электромагнитные поля. Относительная напряженность поля отображается в графическом виде на ЖК-индикаторе, дополнительно прибор сигнализирует звуковым зуммером и светодиодом (Рисунок 1).
 | |
| Рисунок 1. | Внешний вид детектора электромагнитного поля. |
Схема соединений компонентов прибора в среде Fritzing изображена на Рисунке 2. (Схема в более высоком разрешении доступна для скачивания в разделе загрузок). Как видно на рисунке, схема очень проста и состоит из платы Arduino Nano, двустрочного ЖК-индикатора, зуммера, светодиода, переключателя и батареи питания 9 В.
 | |
| Рисунок 2. | Принципиальная схема высокочувствительного детектора электромагнитного поля. |
Основой прибора является плата Arduino Nano. В качестве датчика используется отрезок медного провода диаметром 1.5 мм, но вы можете использовать любой тип провода. Чувствительность прибора можно регулировать программно (в исходном коде), а также путем изменения номинала резистора, включенного между землей и аналоговым входом A0. Можно предусмотреть в конструкции несколько резисторов и подключать их в схему с помощью переключателя. В авторском варианте с помощью переключателя выбирается один из двух резисторов и, соответственно, степень чувствительности прибора. Таким образом, прибор можно откалибровать, сравнивая его показания с промышленным решением.
Светодиод подключен к выходу D10, звуковой зуммер к выходу D9. ЖК индикатор 16×2 подключается к плате Arduino по параллельному 4-битному интерфейсу. Для регулировки контрастности индикатора используется подстроечный резистор.
Программная часть прибора (скетч Arduino) представляет собой комбинацию двух Arduino-проектов: из проекта измерителя уровня громкости на Arduino KTAudio используется часть для работы с ЖК-индикатором, а из проекта детектора электромагнитного поля Aaron ALAI EMF Detector используется часть для работы с сенсором. Автор внес некоторые коррективы для повышения стабильности работы устройства. Скетч доступен для скачивания в разделе загрузок.
На видео ниже видно, что прибор может легко обнаруживать электромагнитные поля, создаваемые скрытыми силовыми кабелями электрической сети в доме, даже если они не подключены к потребителю. Электромагнитное поле от старого ЭЛТ-монитора может быть обнаружено на расстоянии 3 м и более.
Все компоненты прибора можно разместить в небольшом корпусе (Рисунок 3).
 | |
| Рисунок 3. | Вариант расположения компонентов детектора электромагнитного поля в корпусе. |
Загрузки
Перевод: Vadim по заказу РадиоЛоцман
Источник
НЕОБЫЧНЫЙ ДЕТЕКТОР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ
Это интересное устройство позволяет услышать мир электромагнитного излучения, что нас окружает. Оно преобразует колебания высокой частоты излучения, генерируемого разнообразными электронными устройствами в слышимую форму. Можно использовать его возле компьютеров, планшетов, мобильных телефонов и т. д. Благодаря ему вам удастся услышать действительно уникальные звуки, создаваемые работающей электроникой.
Принципиальная электросхема
Схема предполагает реализацию данного эффекта с как можно наименьшим числом радиоэлементов. Дальнейшие улучшения и исправления лежат уже на вашем усмотрении. Некоторые значения деталей вы можете подобрать для своих потребностей, другие являются постоянными.
Процесс сборки
Сборка предполагает использование макетной платы размером не менее 15 x 24 отверстия, и особое внимание обращается на расположение элементов на ней. На фотографиях показано рекомендуемое расположение каждого из радиоэлементов и какие связи между ними выполнить. Перемычки на печатной плате можно выполнить из фрагментов кабеля или отрезанных ножек от других элементов (резисторы, конденсаторы), которые остались после их монтажа.
Сначала надо впаять катушки L1 и L2. Хорошо отодвинуть их друг от друга, что даст нам пространство и увеличит эффект стерео. Эти катушки являются ключевым элементом схемы — они ведут себя как антенны, которые собирают электромагнитное излучение из окружающей среды.
После впайки катушек можно установить конденсаторы C1 и C2. Их емкость составляет 2,2 мкФ и определяет нижнюю частоту среза звуков, которые будут услышаны в наушниках. Чем выше значение ёмкости, тем ниже звуки воспроизводящиеся в системе. Большая часть мощного электромагнитного шума лежит на частоте 50 Гц, так что есть смысл его отфильтровать.
Далее припаиваем резисторы по 1 кОм — R1 и R2. Резисторы эти, вместе с R3 и R4 (390 кОм) определяют усиление операционного усилителя в схеме. Инвертирование напряжения не имеет в нашей системе особого значения.
Виртуальная масса — резисторы R5 и R5 с сопротивлением 100 кОм. Они являются простым делителем напряжения, который в данном случае будет делить напряжение 9 V на половину, так что с точки зрения схемы питается м/с напряжением -4,5 V и +4,5 V по отношению к виртуальной массе.
Можно поставить в панельку операционный усилитель любой со стандартными выводами, например OPA2134, NE5532, TL072 и другие.
Подключаем аккумулятор и наушники — теперь мы можем использовать этот акустический монитор для прослушки электромагнитных полей. Батарею можно приклеить к плате скотчем.
Дополнительные возможности
Что можно добавить, чтобы увеличить функциональность? Регулятор громкости — два потенциометра между выходом из схемы и гнездом для наушников. Выключатель питания — сейчас схема включена все время, пока не отсоединится батарейка.
При испытаниях оказалось, что устройство очень чувствительно на источника поля. Вы можете услышать, например, как обновляется экран в мобильном телефоне, или как красиво поет кабель USB во время передачи данных. Приложенный к включенному громкоговорителю работает как обычный и вполне точный микрофон, который собирает эл-магнитное поле катушки работающего динамика.
Хорошо ищет кабеля в стене, на манер трассоискателя. Только надо поднять НЧ, увеличив все 4 ёмкости до 10 мкФ. Недостатком является довольно большой шум и ещё сигнал слишком слабый — нужен какой-то дополнительный усилитель мощности, например на PAM-8403.
Видео работы детектора ВЧ
Источник
Простой измеритель электромагнитного поля
Благодаря распространенности электроники и электричества в современном мире, электромагнитные поля всегда вокруг нас. Но из-за крайне ограниченного набора чувств, мы, люди, проводим большую часть времени совершенно не замечая их. Было бы здорово, сделать что-то, что не просто может их обнаружить, но и позволит нам взглянуть на их осциллограммы на экране осциллографа. Другими словами, приставка-пробник электромагнитного поля.
Стоит отметить, что это устройство не предназначено для любых серьезных и научных работ. Это просто забавная игрушка.
Некоторое время назад, гугля об обнаружении ЭДС и применении таких устройств, я наткнулся на статью «Contactless Sensing of Appliance State Transitions Through Variations in Electromagnetic Fields». Это была интересная статья, и в ней использовалась довольно простая схема на основе измерительного усилителя. Я решил попробовать сделать нечто подобное.
У меня уже были некоторые измерительные усилители производства Texas Instruments, INA122s. Я время от времени получаю их в качестве бесплатных образцов от TI. В качестве индуктора я использовал тот индуктор, который у меня был. Вероятно, его индуктивность находится в пределах 100мкГн -1мГн. Я сделал прототип устройства на макетной плате, чтобы настроить измерительный усилитель, но мне хотелось чего то более постоянного. В моем университете есть фрезерный станок для производства ПП и я могу его использовать, поэтому я разработал и сделал простую плату.
Схема очень простая. В ней есть источник питания и выключатель питания (он поставлен на GND для удобства трассировки). Напряжение подается на резистивный делитель, чтобы сделать виртуальную землю. Потом идет измерительный усилитель, который усиливает напряжение с катушки. Также там есть RC ФНЧ, но это наверно не имеет смысла. Я добавил его на плату только для того, чтобы у меня было место для фильтра низких или высоких частот, если он понадобится. На выходе установлен BNC разъем. Все, что вам нужно сделать, это прикрепить BNC кабель между пробником и осциллографом, и вы можете махать этой штукой во все стороны где есть электроника!
Во время испытаний, я установил плату в держатель, чтобы я мог двигаться. При экспериментах с ЭЛТ-мониторами результаты были особенно интригующими. Поля были сильными и даже менялись в зависимости от изображения на экране.
Все файлы прилагаются к статье, и вы можете скачать их, если хотите повторить это устройство.
Источник
Детектор электромагнитных полей
Если оглядеться вокруг, то сейчас в каждой квартире можно найти большое количество электроприборов, излучающих электромагнитные поля. Сотовые телефоны, планшеты, компьютеры, принтеры, осветительные приборы, и так далее. Можно проделать простой опыт — взять осциллограф и коснуться его входа пальцем, можно увидеть что на экране осциллографа сразу появится вполне ровная синусоида частотой 50Гц. Этот опыт убеждает в том, что в квартирах, в городах огромное количество наводок, электромагнитных полей, которые неизбежны, учитывая, что сеть 220В проложена в каждую квартиру. Например, если уйти далеко в поле, подальше от линий электропередач, и точно также коснуться входа осциллографа, то там такой явной синусоиды частотой 50Гц на экране уже не появится. Кроме того, сейчас появилось довольно большое количество цифровых устройств, которые обмениваются друг с другом информацией по разным интерфейсам, как правило, на достаточно больших частотах, и высокочастотных импульсных блоков питания, а это также вносит небольшую каплю с общую картину электромагнитных полей в домах. Хорошо это или плохо с точки зрения здоровья — покажет время, а сейчас мы можем разве что собрать небольшой прибор для обнаружения и «прослушивания» электромагнитных полей. Конечно, он не является каким-то высокоточным измерительным прибором, но с его помощью можно будет буквально послушать, как передаются данные по USB проводам и другим цифровым интерфейсам. Кроме того, такому прибору можно найти и практичное применение — с его помощью станет возможно определять примерное расположение проводки в стенах. Схема такого прибора показана ниже.
В левой части схемы можно увидеть две индуктивности, которые являются чувствительными элементами схемы — именно они будут «ловить» электромагнитные поля. Номинал катушек должен быть примерно равным 22 мкГн, можно купить готовые, либо намотать самому на ферритовом стержне, воспользовавшись калькулятором индуктивности. Последовательно с катушками расположены конденсаторы на 2,2 мкФ, они определяют нижнюю частоту, которую будет определять схема. Если сделать ёмкость этих конденсаторов слишком большой, то слышен будет лишь один гул на частоте 50Гц, так как наводки именно на этой частоте заполоняют всё пространство в домах, где если электропроводка. Номинал 2,2 мкФ является оптимальной, но если планируется использование детектора для поиска электропроводки в стенах, то их ёмкость можно увеличить до 10 мкФ. Далее сигнал, уловленный катушками, попадает на усилители, так как он слишком слаб и напрямую на наушники его подавать нельзя. В этой схеме можно использовать любую микросхему сдвоенного операционного усилителя, например, TL072, TL082, NE5532, RC4558, либо две микросхемы одинарных, например TL071, TL081. Резисторы R3 и R4 отвечают за коэффициент усиления, при необходимости их номинал можно подобрать после сборки схемы. Увеличение сопротивления этих резисторов повлечёт за собой увеличение чувствительности детектора, уменьшение сопротивления — снижение чувствительности. Далее сигнал, усиленный, через проходные конденсаторы С3 и С4 попадает непосредственно на наушники, со схемой можно использовать как обычные наушники-вкладыши, так и полноразмерные, как на фото ниже.
В нижней части схемы показана часть схемы, отвечающая за питание. Напряжение питания схемы составляет 9-12В, при этом схема потребляет небольшой ток, поэтому в качестве автономного источника питания идеально подойдёт батарейки крона. Питающее напряжение поступает на делитель из резисторов R5 и R6, с выхода которого снимается напряжение 4,5В, оно необходимо для правильной работы схемы. Конденсаторы C5 и С6 — фильтрующие по питанию, их номинал может быть равен 47-100 мкФ. Все полярные конденсаторы на схеме — электролитические на напряжение 16В и выше, неполярные — керамические или плёночные. Резисторы подойдут с мощностью 0,125-0,25Вт.
Внешний вид готовой макетной платы такого детектора показан ниже. Две индуктивности расположены впереди платы, они будут «искать» источники электромагнитных полей. Катушки нужно расположить на расстоянии около 2-3 см друг от друга. Размер макетной платы специально взят с запасом, чтобы на нижнюю её часть поместилась батарейка. Для подключения кроны можно использовать либо специальный клеммник, купленный в магазине, либо изготовить самодельный клеммник. Для этого нужно взять использованную севшую крону, разобрать её жестяной корпус и вытащить верхнюю пластинку с контактами, отсоединив её от гальванических элементов. После этого к контактам на этой пластинке можно подпаять провода, контакты будут идеально соединяться с новой кроной. Не такой эстетичный вариант, как готовый клеммник, но работает. Схема нзапускается сразу после подключения батарейки, для удобного включения-выключения можно установить в разрыв плюса питания выключатель с фиксацией. Также схему можно дополнить светодиодом, который будет загораться при включении схемы. Готовую плату можно установить в корпус и вывести наружу кнопку включения и разъём для наушников, в этом случае получится компактный и полностью автономный детектор электромагнитных полей. Внешний вид собранной макетной платы показан ниже.
Источник
