Гауссметр своими руками схема

Регулятор напряжения 7805 преобразует напряжение 9В в напряжение 5В. Через токовые входы датчика Холла протекает ток I = 2,2 мА. К выходам датчика присоединяется цифровой вольтметр на диапазоне 100 мВ для измерения выходного напряжения.

Измерим выходное напряжение без магнита, назовем это начальное напряжение U0 (в случае реально собранной схемы эта величина составила 1,8 мВ). Поднесем магнит к датчику и измерим напряжение с магнитом, назовем это напряжение U (если вольтметр покажет отрицательное напряжение, перевернем магнит другим концом, т. е. другим полюсом).
Тогда величина магнитной индукции в тесла (Тл) (при величине напряжения в вольтах):

B = (U — U0) / (K · I / 3) = (U — U0) / (0,28 · 2,2 / 3) = (U — U0) / 0,205 = 5 · (U — U0) .

Например, при измерении магнитного поля реального небольшого магнита Nd-Fe-B цифровой вольтметр показал 22 мВ. Тогда величина магнитной индукции составит

B = 5 · (22 — 2) / 1000 = 0, 1 Тл = 100 мТл.

Видите, как это просто, измерять величину магнитного поля!?

Конечно же, все расчеты округлены, датчик не калиброван, ток не номинален, вольтметр не сертифицирован и т. д. и т. п.

Но Вы реально можете не только определить, какой магнит сильнее, а какой слабее, где северный полюс, а где южный, но и достаточно точно количественно оценить силу магнита.

В последующих разделах будет представлена схема мощного гауссметра с огромными измерительными возможностями на основе виртуальных измерительных приборов, и все это будет понятно и доступно объяснено.

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

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

Гауссметр на основе Arduino и датчика Холла своими руками

Гауссметр представляет собой индикатор магнитного поля, который может быть полезен при работе с магнитами и электромагнитными средами. Он позволяет определить пространственное распределение магнитного поля, надежность экранирования, влияние температуры на силу магнита и т.п.

Гауссметры являются дорогостоящими устройствами и, как правило, среднестатистический радиолюбитель не может позволить себе такую роскошь. Но сегодня благодаря развитию компонентной базы можно самостоятельно собрать гауссметр на основе Arduino и датчика Холла SS495B. В данном материале представлен довольно простой проект, который будет полезен новичкам в работе с электроникой и экосистемой Arduino.

Элемент SS495B представляет собой линейный датчик Холла компании Honeywell, который может определять влияние на него магнитного поля от постоянного магнита или электромагнита. Выходное напряжение этого линейного элемента задается напряжением питания и изменяется пропорционально напряженности магнитного поля. Характеристика SS495B, то есть зависимость напряженности магнитного поля от напряжения, а также распиновка этого элемента, показаны ниже.

Датчик подключается к Arduino довольно легко, для этого необходимо соединить его выходной контакт Output с аналоговым входом A0 на плате Arduino, +5V нужно соединить с пятивольтовым питанием, а GND с землей. Код для работы простого самодельного гауссметра представлен ниже.

Данные о напряженности магнитного поля вблизи датчика будут передаваться в последовательный монитор, поэтому подключив Arduino к компьютеру через порт USB можно наблюдать за изменением магнитного поля, приближая к датчику Холла и отдаляя от него какой-нибудь магнит. Пример такого самодельного индикатора магнитного поля очень прост и может стать основой для создания более сложных устройств для работы с магнитными полями.

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