3 ღერძიანი მაგნიტური ველის სენსორი: 10 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

უკაბელო ენერგიის გადაცემის სისტემები კარგ გზაზეა ჩვეულებრივი სადენიანი დატენვის შესაცვლელად. დაწყებული პაწაწინა ბიოსამედიცინო იმპლანტანტებიდან უზარმაზარი ელექტრო მანქანების უსადენოდ დატენვისკენ. უკაბელო ენერგიის კვლევის განუყოფელი ნაწილია მაგნიტური ველის სიმკვრივის მინიმუმამდე შემცირება. არაიონიზირებული რადიაციული დაცვის საერთაშორისო კომისია (ICNIRP) იძლევა მეცნიერულ რჩევებსა და მითითებებს არაიონიზირებული რადიაციის (NIR) ჯანმრთელობაზე და გარემოზე ზემოქმედების შესახებ, რათა დაიცვას ხალხი და გარემო NIR– ის მავნე ზემოქმედებისაგან. NIR ეხება ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებას, როგორიცაა ულტრაიისფერი, სინათლე, ინფრაწითელი და რადიოტალღები და მექანიკური ტალღები, როგორიცაა ინფრა და ულტრაბგერა. უკაბელო დატენვის სისტემები წარმოქმნიან ალტერნატიულ მაგნიტურ ველებს, რაც შეიძლება საზიანო იყოს ადამიანებისა და ცხოველებისთვის ახლომდებარე ტერიტორიაზე. იმისათვის, რომ შეძლოთ ამ ველების გამოვლენა და მათი შემცირება რეალურ სამყაროში, საჭიროა მაგნიტური ველის საზომი მოწყობილობა, როგორიცაა Aaronia SPECTRAN NF-5035 სპექტრალური ანალიზატორი. ეს მოწყობილობები, როგორც წესი, 2000 დოლარზე მეტი ღირს და მოცულობითია და შეიძლება ვერ მიაღწიონ ვიწრო ადგილებს, სადაც საჭიროა ველის გაზომვა. გარდა ამისა, ამ მოწყობილობებს ჩვეულებრივ აქვთ უფრო მეტი ფუნქცია, ვიდრე საჭიროა უკაბელო ენერგიის გადაცემის სისტემებში მარტივი ველის გაზომვისთვის. ამრიგად, საველე საზომი მოწყობილობების უფრო პატარა, იაფი ვერსიის შემუშავებას დიდი მნიშვნელობა ექნება.

მიმდინარე პროექტი მოიცავს მაგნიტური ველის შეგრძნებისათვის PCB- ის დიზაინს და ასევე დამატებითი მოწყობილობის დიზაინს, რომელსაც შეუძლია შეაფასოს მაგნიტური ველის მნიშვნელობები და აჩვენოს ისინი OLED ან LCD ეკრანზე.

ნაბიჯი 1: მოთხოვნები

მოწყობილობას აქვს შემდეგი მოთხოვნები:

1. გაზომეთ ალტერნატიული მაგნიტური ველები 10 - 300 kHz დიაპაზონში
2. გაზომეთ ველები ზუსტად 50 uT– მდე (უსაფრთხოების ლიმიტი დადგენილია ICNIRP– ით არის 27 uT)
3. გაზომეთ ველები სამივე ღერძში და მიიღეთ მათი შედეგი, რომ იპოვონ ფაქტობრივი ველი მოცემულ წერტილში
4. აჩვენეთ მაგნიტური ველი ხელის მეტრზე
5. აჩვენეთ გამაფრთხილებელი მაჩვენებელი, როდესაც ველი აღემატება ICNIRP- ის მიერ დადგენილ სტანდარტებს
6. ჩართეთ ბატარეის მოქმედება ისე, რომ მოწყობილობა მართლაც პორტატული იყოს

ნაბიჯი 2: სისტემის მიმოხილვა

ნაბიჯი 3: კომპონენტების შერჩევა

ეს ნაბიჯი ალბათ ყველაზე დროული ნაბიჯია, რომელიც მოითხოვს დიდ მოთმინებას ამ პროექტის სწორი კომპონენტების არჩევისთვის. როგორც სხვა ელექტრონიკის პროექტების უმეტესობა, კომპონენტების არჩევა მოითხოვს მონაცემთა ფურცლების ფრთხილად შემოწმებას, რათა დარწმუნდეთ, რომ ყველა კომპონენტი ერთმანეთთან თავსებადია და მუშაობს ყველა ოპერაციული პარამეტრის სასურველ დიაპაზონში - ამ კონკრეტულ შემთხვევაში, მაგნიტური ველები, სიხშირეები, ძაბვები და ა.

მაგნიტური ველის სენსორის PCB- ისთვის არჩეული ძირითადი კომპონენტები ხელმისაწვდომია თანდართულ ექსელის ფურცელში. ხელის მოწყობილობისთვის გამოყენებული კომპონენტები შემდეგია:

1. Tiva C TM4C123GXL მიკროკონტროლი
2. SunFounder I2C სერიული 20x4 LCD დისპლეი
3. Cyclewet 3.3V-5V 4 არხიანი ლოგიკური დონის კონვერტორი ორმხრივი ცვლის მოდული
4. დააჭირეთ ღილაკს გადამრთველი
5. 2 პოზიციის გადამრთველი გადამრთველი
6. 18650 Li-ion 3.7V უჯრედი
7. ადაფრუტის PowerBoost 500 დამტენი
8. ნაბეჭდი მიკროსქემის დაფები (SparkFun snappable)
9. შეფერხებები
10. მავთულის შეერთება
11. სათაურის ქინძისთავები

ამ პროექტისთვის საჭირო აღჭურვილობა შემდეგია:

1. Soldering მოწყობილობა და ზოგიერთი solder მავთულები
2. საბურღი
3. მავთულის საჭრელი

ნაბიჯი 4: სქემის დიზაინი და სიმულაცია

ნაბიჯი 5: PCB- ის დიზაინი

მას შემდეგ, რაც წრიული ოპერაცია დადასტურდება LTSpice– ში, შექმნილია PCB. სპილენძის თვითმფრინავები შექმნილია ისე, რომ ისინი არ ერევიან მაგნიტური ველის სენსორების მუშაობაში. PCB განლაგების დიაგრამაში მონიშნული ნაცრისფერი მხარე გვიჩვენებს სპილენძის სიბრტყეებს PCB– ზე. მარჯვნივ, ასევე ნაჩვენებია შემუშავებული PCB- ის 3D ხედი.

ნაბიჯი 6: მიკროკონტროლის დაყენება

ამ პროექტისთვის შერჩეული მიკროკონტროლი არის Tiva C TM4C123GXL. კოდი დაწერილია Energia– ში, რათა გამოიყენოს არსებული LCD ბიბლიოთეკები არდუინოს მიკროკონტროლერების ოჯახისთვის. შესაბამისად, ამ პროექტისთვის შემუშავებული კოდი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას Arduino მიკროკონტროლერთან ერთად Tiva C– ს ნაცვლად (იმ პირობით, რომ თქვენ გამოიყენებთ მარჯვენა პინ -დავალებებს და შესაბამისად შეცვლით კოდს).

ნაბიჯი 7: ჩვენების მუშაობა

ეკრანი და მიკროკონტროლი ერთმანეთთან არის დაკავშირებული I2C კომუნიკაციის საშუალებით, რომელიც მოითხოვს მხოლოდ ორ მავთულს, გარდა +5V მიწოდებისა და მიწისა. LCD კოდის ფრაგმენტები, რომლებიც ხელმისაწვდომია არდუინოს მიკროკონტროლერების ოჯახისთვის (LiquidCrystal ბიბლიოთეკები) პორტირებულია და გამოიყენება ენერჯიაში. კოდი მოცემულია თანდართულ LCDTest1.ino ფაილში.

ჩვენების რამდენიმე სასარგებლო რჩევა შეგიძლიათ იხილოთ შემდეგ ვიდეოში:

www.youtube.com/watch?v=qI4ubkWI_f4

ნაბიჯი 8: 3D ბეჭდვა

ხელის მოწყობილობის დანართი ყუთი შექმნილია ისე, როგორც ნაჩვენებია ზემოთ მოცემულ სურათზე. ყუთი გეხმარებათ დაფების ადგილზე და მავთულის შეუფერხებლად შენარჩუნებაში. ყუთი შექმნილია იმისთვის, რომ მავთულხლართების გასავლელად ჰქონდეს ორი გათიშვა, ერთი აკუმულატორი ბატარეის ინდიკატორის LED- ებისთვის და თითო თითო გადასატანი და ღილაკის გადამრთველისთვის. თან ერთვის საჭირო ფაილები.

ნაბიჯი 9: ყველა კომპონენტის დაკავშირება

გაზომეთ ყველა არსებული კომპონენტის ზომები და ჩამოაყალიბეთ ისინი გრაფიკული ინსტრუმენტის გამოყენებით, როგორიცაა Microsoft Visio. მას შემდეგ, რაც დაგეგმილია ყველა კომპონენტის განლაგება, კარგი იდეაა სცადოთ და განათავსოთ ისინი თავიანთ პოზიციებში, რათა მიიღოთ საბოლოო პროდუქტი. რეკომენდებულია კავშირების შემოწმება ყოველი ახალი კომპონენტის მოწყობილობაში დამატების შემდეგ. ინტერფეისის პროცესის მიმოხილვა ნაჩვენებია ზემოთ მოცემულ სურათებში. 3D დაბეჭდილი ყუთი აძლევს სუფთა სახეს მოწყობილობას და ასევე იცავს ელექტრონიკას შიგნით.

ნაბიჯი 10: მოწყობილობის ტესტირება და დემონსტრირება

ჩაშენებული ვიდეო აჩვენებს მოწყობილობის მუშაობას. გადართვის გადამრთველი ჩართავს მოწყობილობას და ღილაკის გამოყენება შესაძლებელია ეკრანის ორი რეჟიმის გადასარევად.