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
Измеритель магнитного поля: схема для проверки силы магнита
Это небольшое устройство представляет собой измеритель Гаусса (единица измерения магнитной индукции) или силы магнита. По сути, он чувствует магнитные поля. Используя датчик Холла, измеритель может измерять полярность магнита. Для этого нужно всего несколько деталей, поэтому схема столь проста, что можно собрать и без печатной платы.
Измеритель Гаусса удобен когда хотите узнать, какой полюс магнита является северным или южным и когда требуется проверить магниты на силу, особенно если они могли быть повреждены нагревом.
Основой счетчика является датчик Холла UGN3503U или аналогичный. UGN3503U — это линейный датчик, его выходной уровень изменяется с изменением магнитной индукции.
Схема измерителя силы магнита
Схема использует батарейку 9 В для питания и кнопочный переключатель, чтобы включить его (без фиксации, чтоб не забыть выключить прибор). Стабилизатор LM7805 обеспечивает 5 В для датчика. Элементы C1, C2 и R1 помогают стабилизировать регулятор. Значения C1 и C2 не являются критическими, используйте например 22 мкФ для C1 и 0,47 мкФ для C2. Напряжение С1 и С2 должно быть 15 В или выше.
Схема измерителя магнита на датчике Холла
Эти стабильные 5 вольт поступают на контакты 1 и 2 датчика Холла, а его выход (контакт 3), является контрольным для обнаруженного уровня силы магнита. При отсутствии магнита датчик Холла будет подавать 2,5 В (половина питания) на выход. Если поместим магнитный полюс N на заднюю часть датчика Холла (задняя сторона является стороной без надписи), напряжение поднимется выше 2,5 В. Если повернуть магнит так, чтобы S-полюс находился сзади датчика Холла, выходное напряжение упадет ниже 2,5 В.
То, насколько повышается или падает напряжение, зависит от измеренной магнитной индукции. В спецификации UGN3503 указано 1,3 мВ на Гаусс, так что, например, если получим показание 3 вольт, то у нас на 500 мВ выше нашей нулевой точки (2,5 В) и по формуле 500 мВ / 1,3 = 385 Гаусс.
Конечно профессиональный цифровой измеритель будет работать намного лучше и давать более точные показания, но как правило достаточно использовать то, что есть. Резистор R1 был выбран методом проб и ошибок, а VR1 используется для установки измерителя на среднее деление, когда магнит отсутствует.
Всё собирается в коробке. Поскольку компонентов всего пару штук, можете не использовать печатную плату. Батарея 9 В хранится в своем маленьком отсеке, поэтому она не может столкнуться с другими компонентами и замкнуть их.
Датчик и плата вмонтированы в старый маркер. Задняя поверхность сенсора находится на одном уровне с отверстием в торце. Кабельная стяжка удерживает его на месте.
Чтобы выполнить калибровку, нажмите кнопку включения питания и отрегулируйте VR1, чтобы индикатор считал нулевую точку. Убедитесь что рядом с датчиком холла нет магнитов. Советуем пометить на шкале S и N, чтобы сразу знать к какому полюсу магнита обращен датчик.
Тестирование с небольшим магнитом N полюс и S полюс смотрите на фотографиях:
Если же надо точно измерить силу Гаусса, подключите цифровой мультиметр чтобы получить точные показания напряжения. Допустим показывает 4,24 вольт. Таким образом это полюс N, и его значение 1,74 В или 1740 мВ выше нашей нулевой точки. 1740 / 1,3 Гаусс = 1338, что примерно соответствует неодимовому магниту.
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
Портативный магнитометр
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
0,01 мТл в диапазоне от -100 до + 100 мТл. Это лучше, чем можно было ожидать от такого прибора. Чтобы получить точные показания, необходимо откалибровать прибор, и мастер также описывает этот процесс.
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.
Вот его характеристики:
• Энергетически эффективный
• Удобный PCB интерфейс
• Стабильный выходной сигнал с малым шумом
• Диапазон напряжения питания от 2.7В DC до 6.5В DC
• Чувствительность 1.4мВ/Гс
• Время отклика: 3мкс
• Линейность (% от диапазона) 0.7%
• Диапазон рабочей температуры от -40°C до 100°C
4x3x2 мм. Измеряет компонент магнитного поля, перпендикулярный его передней поверхности. Датчик биполярен и имеет 3 вывода — Vcс Gnd Out
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.
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.
Зонд Холла, OLED-экран и кнопка подключаются так же, как на макетной плате. Единственное дополнение — кнопка включения / выключения устанавливается между батареей 9 В и Arduino.
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.
Самый простой способ создать магнитное поле с точно определенной силой — это использовать соленоид.
Для расчета берется следующая формула: B = mu0 * n * I. Магнитная постоянная является константой mu0 = 1.2566×10 ^ -6 Т / M / A. Поле является однородным и зависит только от плотности обмоток n и тока I, которые можно измерить с хорошей точностью (
1%). Приведенная формула в данном случае работает если отношение длины к диаметру L / D> 10.
Чтобы сделать подходящий соленоид, нужно взять полую цилиндрическую трубу с L / D> 10 и намотать обмотку. Мастер использовал трубку из ПВХ с наружным диаметром 23 мм. Количество витков — 566. Сопротивление 10 Ом.
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
