Comments 22
"… он оптимизирован для слабого магнитного поля Земли силой в 1 Гаусс = 0,1 мТл [микротесла]..."
Наверное, всё-таки милитесла?
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!
Может надо было хотя бы по двум точкам, может там еще смещение влияло.
«доска для прототипирования». Ну вычитывайте глазами результаты гуглотранслейта, не 24-й век же на дворе! а то пресловутый сокартону опять может погибнуть :)
У нас доска для прототипирования называется макетной платой.
У нас доска для прототипирования называется макетной платой.
Используйте либо источник переменного тока, либо резистор переменный резистор
Интересно как это источник переменного тока позволит регулировать силу тока)
mlx90393, tlv493d, не сказать чтобы сильно дороже, по сравнению со всем остальным (ардуины и дисплея) зато 3D и сразу в цифре, потребляет сильно меньше, да и диапазон чуть побольше.
не будет,
разрешение оверсэмплингом поднять конечно можно, но вот нелинейности от этого никуда не исчезнут, у датчика нелинейность 0.7% и это в диапазоне полей +-65мТ, (подозреваю что в +-100мТ заметно хуже, раз специально нелинейность в меньших полях привели), так что при калибровке только линейного коэффициента по одной точке, ошибка измерения посередине шкалы будет раз в 50 больше.
тем более без температурного датчика и коррекции показаний по температуре.
а измерять он будет индукцию от -100 до +100 мТл с погрешностью в 0,01 мТл
не будет,
разрешение оверсэмплингом поднять конечно можно, но вот нелинейности от этого никуда не исчезнут, у датчика нелинейность 0.7% и это в диапазоне полей +-65мТ, (подозреваю что в +-100мТ заметно хуже, раз специально нелинейность в меньших полях привели), так что при калибровке только линейного коэффициента по одной точке, ошибка измерения посередине шкалы будет раз в 50 больше.
тем более без температурного датчика и коррекции показаний по температуре.
Хорошая статья с практическим уклоном. В каких отраслях он может быть наиболее полезен?
Во-первых, статья занятная, плюс, спасибо, что навели на интересный портал. Есть несколько моментов.
«Иногда ещё называют гауссометром» — от единицы измерения Гаусс (Гс), в России не применяется, у нас амперы на метр (А/м) для напряженности магнитного поля, и тесла (Тл) для индукции (плотности магнитного потока).
«1 Гаусс = 0,1 мТл [микротесла]» — миллитесла.
«можно проводить измерения с частотой в десятки кГц.» в представленной реализации однозначно нет — провода от датчика Холла не перевиты. Думаю, что-то адекватное может быть получено в диапазоне до 100 Гц.
«B = μ0 * n * I» — добавлю, что n = N/L, где N — количество витков, а L — длина обмотки
«Я использовал ПВХ-трубку с внешним диаметром 23 см и сделал 566 витков» — 23 мм в оригинале. Плюс, необходимо как-то центрировать зонд в соленоиде
«Используйте либо источник переменного тока, либо резистор переменный резистор, чтобы управлять током» — не переменного тока, а регулируемый.
«Иногда ещё называют гауссометром» — от единицы измерения Гаусс (Гс), в России не применяется, у нас амперы на метр (А/м) для напряженности магнитного поля, и тесла (Тл) для индукции (плотности магнитного потока).
«1 Гаусс = 0,1 мТл [микротесла]» — миллитесла.
«можно проводить измерения с частотой в десятки кГц.» в представленной реализации однозначно нет — провода от датчика Холла не перевиты. Думаю, что-то адекватное может быть получено в диапазоне до 100 Гц.
«B = μ0 * n * I» — добавлю, что n = N/L, где N — количество витков, а L — длина обмотки
«Я использовал ПВХ-трубку с внешним диаметром 23 см и сделал 566 витков» — 23 мм в оригинале. Плюс, необходимо как-то центрировать зонд в соленоиде
«Используйте либо источник переменного тока, либо резистор переменный резистор, чтобы управлять током» — не переменного тока, а регулируемый.
Можно ли такой штукой померить геомагнитные бури, о которых время от времени предупреждают синоптики?
нет, разрешения не хватит.
земное поле ~0.5Гс = 50мкТл на поверхности меняется на ~1%, то есть сотни наноТл, ну а разрешение надо иметь ещё лучше хотя бы на порядок. то есть единицы-десятки нТл.
Датчики Холла так не умеют, тут нужен fluxgate.
Ну либо ЯМР можно попробовать,
У протонов в водороде (воде) частота ЯМР 42МГц/Тл. В земном поле должно быть 1-2кГц,
взять бочку с водой, намотать на неё катушку побольше, и звуковая карта -> усилитель -> катушка -> обратно звуковая карта.
земное поле ~0.5Гс = 50мкТл на поверхности меняется на ~1%, то есть сотни наноТл, ну а разрешение надо иметь ещё лучше хотя бы на порядок. то есть единицы-десятки нТл.
Датчики Холла так не умеют, тут нужен fluxgate.
Ну либо ЯМР можно попробовать,
У протонов в водороде (воде) частота ЯМР 42МГц/Тл. В земном поле должно быть 1-2кГц,
взять бочку с водой, намотать на неё катушку побольше, и звуковая карта -> усилитель -> катушка -> обратно звуковая карта.
М, а мне нравится! Можете параметры поточнее прикинуть? Летом на даче собрал бы...
с бочкой это я погорячился пожалуй.
для импульсного ЯМР на земное поле вроде бы можно взять стакан, 100мм диаметром, намотать на него 3000витков (километр) 0.2 провода, получится 30Ом всего. ёмкость в несколько нФ можно параллельно катушке добавить чтобы оно на этих частотах резонировало.
потом подать ненадолго частоту 1-2кГц соответствующую полю, чтобы повернуть моменты протонов на 90 градусов и слушать ответ наведённый в этой же катушке. Должно получиться около 100 нВ амплитуды, с аккуратным предусилителем увидеть можно, наверное. Насколько точно получится с таким небольшим сигнал/шум частоту померить тоже вопрос, аккуратно считать надо. там проблема что времена релаксации тоже какие-то десятки-сотни мс, то есть не сказать что очень уж много периодов собственно резонансной частоты укладывается.
Как делать не импульсный ЯМР магнитометр я не очень знаю, читать надо.
Там вроде ещё одну катушку ставят с относительно медленным пилообразным сигналом которая собственно магнитное поле немного меняет, а при этом непрерывно измеряется напряжение/ток основной катушки на которую резонансная частота и подана, соответственно при совпадении поля (внешнего + от дополнительной катушки) с резонансной частотой будет увеличение потерь в катушке.
А ещё эти 2 кГц от ЯМР протона в земном поле вроде как должно быть видно как провал в спектре шумов при радиоприёме. Вода в атмосфере поглощать должна лучше в резонансе. Но антенна на 2кГц понадобится ой немаленькая (магнитную на феррите наверное намотать можно) Да и точность измерений возможно тоже будет так себе, если вообще что-нибудь видно будет. С другой стороны изменения магнитного поля Земли — процесс тоже не быстрый там часы какие-то, можно очень долго усреднять.
для импульсного ЯМР на земное поле вроде бы можно взять стакан, 100мм диаметром, намотать на него 3000витков (километр) 0.2 провода, получится 30Ом всего. ёмкость в несколько нФ можно параллельно катушке добавить чтобы оно на этих частотах резонировало.
потом подать ненадолго частоту 1-2кГц соответствующую полю, чтобы повернуть моменты протонов на 90 градусов и слушать ответ наведённый в этой же катушке. Должно получиться около 100 нВ амплитуды, с аккуратным предусилителем увидеть можно, наверное. Насколько точно получится с таким небольшим сигнал/шум частоту померить тоже вопрос, аккуратно считать надо. там проблема что времена релаксации тоже какие-то десятки-сотни мс, то есть не сказать что очень уж много периодов собственно резонансной частоты укладывается.
Как делать не импульсный ЯМР магнитометр я не очень знаю, читать надо.
Там вроде ещё одну катушку ставят с относительно медленным пилообразным сигналом которая собственно магнитное поле немного меняет, а при этом непрерывно измеряется напряжение/ток основной катушки на которую резонансная частота и подана, соответственно при совпадении поля (внешнего + от дополнительной катушки) с резонансной частотой будет увеличение потерь в катушке.
А ещё эти 2 кГц от ЯМР протона в земном поле вроде как должно быть видно как провал в спектре шумов при радиоприёме. Вода в атмосфере поглощать должна лучше в резонансе. Но антенна на 2кГц понадобится ой немаленькая (магнитную на феррите наверное намотать можно) Да и точность измерений возможно тоже будет так себе, если вообще что-нибудь видно будет. С другой стороны изменения магнитного поля Земли — процесс тоже не быстрый там часы какие-то, можно очень долго усреднять.
Может ли геомагнитная буря отклонить стрелку обычного магнитного компаса на 1 уловую минуту хотя бы? Такое отклонение элементарно детектируется.
а распределенная сеть таких дешевых датчиков не поможет измерить флуктуации при «бурях»? например, условная сетка 10х10 метров с шагом 1 м?
Опять мелко. нужна сетка 10000х10000м с шагом на 1м. Вот тогда да, будет по флуктуациям.
там поле меняется на проценты на расстояниях сравнимых с размером планеты, на расстояниях 10м разница будет пропорциольнано меньше.
можно попробовать сделать СДВ приёмник (просто аккуратный предусилитель для звуковой карты) с направленной антенной (вот где самый ужОс) и смотреть в разные стороны измеряя некое среднее поле в заданном направлении через частоту ЯМР поглощения шумов в атмосфере и дальше методами томографии пытаться восстанавливать всю картину поля, та ещё задачка, да ещё и атмосфера тоненькая у нас.
можно попробовать сделать СДВ приёмник (просто аккуратный предусилитель для звуковой карты) с направленной антенной (вот где самый ужОс) и смотреть в разные стороны измеряя некое среднее поле в заданном направлении через частоту ЯМР поглощения шумов в атмосфере и дальше методами томографии пытаться восстанавливать всю картину поля, та ещё задачка, да ещё и атмосфера тоненькая у нас.
Все же для ЯМР нужны более сильные поля, ИМХО.
Хотя согласен, звуковые частоты вполне можно подавать. Только по идее нам нужно создать линейную поляризацию магнитного поля волны относительно магнитного поля катушки.
Хотя согласен, звуковые частоты вполне можно подавать. Только по идее нам нужно создать линейную поляризацию магнитного поля волны относительно магнитного поля катушки.
пока частота резонанса больше чем 1/«время релаксации» (десятки-сотни мс для воды) что-то увидеть можно.
en.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_field_NMR
для линейной поляризации (однородного поля) нужна лишь сферическая катушка, ориентированная поперёк поля (горизонтально, с запада на восток)
есть ещё ЭПР, для электронов там 29ГГц/Тл, но вещества в которых это можно наблюдать обычно крайне химически активные/токсичные/взрывоопасные.
en.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_field_NMR
для линейной поляризации (однородного поля) нужна лишь сферическая катушка, ориентированная поперёк поля (горизонтально, с запада на восток)
есть ещё ЭПР, для электронов там 29ГГц/Тл, но вещества в которых это можно наблюдать обычно крайне химически активные/токсичные/взрывоопасные.
Интересно, что люди спокойно переносят МРТ-аппарат, но при этом «чувствительны к геомагнитным бурям»)
За вычитку "переводизмов" — сказали.
За то, что "разрешающая способность" != "точность" — тоже. [добавлю, что усреднять на слабом вычислителе удобнее по числам, равным степеням двойки — вырождая финальное деление в сдвиг]
Осталось добавить, что предложенный способ заряда NiMH аккумулятора — это способ его убийства и что питание портативного прибора через линейный стабилизатор — верх расточительства.
Вроде всё?
Все же не понятно — датчик Холла там на проводниках или на п/п?
Sign up to leave a comment.
Собираем переносной магнитометр