Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Приспособление для размагничивания инструмента, магнитных головок, деталей механизмов часов, кинескопов телевизоров и мониторов

Приспособление для размагничивания инструмента, магнитных головок, деталей механизмов часов, кинескопов телевизоров и мониторов

У кинескопных телевизоров есть одна особенность. Со временем, экран телевизора может намагнититься и начать искажать цветовую гамму. Также, при намагничивании характерно появление темных пятен на экране. Это может произойти из-за не правильной эксплуатации телевизора, либо случайному подношению электрических приборов к телевизору. Чтобы уберечься от таких казусов, соблюдайте правила установки кинескопного телевизора у себя дома. Не ставьте его близко у другим бытовым приборам, не пользуйтесь другой техникой вблизи телевизора.

Если телевизор все таки намагнитился, то не спешите вызывать мастера. Его можно попробовать размагнитить самому

Основные способы для постоянных магнитов

В быту иногда удобно использовать намагниченные инструменты, к примеру, отвертку, с которой лишний раз не спадет закручиваемый шуруп в самый неподходящий момент и в труднодоступном месте. Но свойства постоянного магнита не всегда полезны и нужны. С теми же намагниченными в процессе работы напильниками, сверлами, метчиками и т.д. будет явно сложнее работать из-за прилипающих металлических опилок.

Читать также: Заточка рамных пил с напайками

В этом случае есть несколько решений этой задачи. Отметим из них два.

Способ 1. Нагревание до температуры выше точки Кюри

Точка Кюри − это температура разрушения симметрии атомов ферромагнетика. Проще говоря, берёте ваш намагниченный инструмент и довольно сильно нагреваете его. Строгая атомная симметрия нарушается, и инструмент теряет свои магнитные свойства под воздействием тепла.

Способ 2. Самодельный размагничиватель

Для этого способа понадобится наличие электромагнита, работающего от переменного тока, в виде любой катушки (полого соленоида), рассчитанной на имеющееся напряжение в доме. Вариантов катушек множество. Годится, скажем, катушка от старого электромагнитного звонка, втягивающее реле автомобильного стартера и т.п. Подойдет и первичная обмотка от какого-нибудь трансформатора, особенно, если его каркас цилиндрической формы. Вторичную − можно смотать за ненадобностью. Размагничиваемый инструмент помещаем внутрь на несколько секунд и «агрегат» включаем в электросеть переменного тока.

Как размагнитить постоянный магнит гарантированно, и при каком напряжении? Есть пара нюансов:

  • Катушку, рассчитанную на 220 V, подключаем прямо в электросеть. Катушку на 110 вольт аналогично можно подключить прямо в сеть, но ненадолго. Катушку на 12 вольт подключаем через понижающий трансформатор.
  • При размагничивании сначала извлекаем инструмент из катушки и только потом отключаем электропитание. Иначе, металл может не размагнититься.

Если упомянутых соленоидов (из старой катушки либо обмотки трансформатора) нет, можно намотать небольшую катушку-размагничиватель своими руками. Как ею успешно размагнитить постоянный магнит? Понадобится соблюдение ряда параметров:

сопротивление такой обмотки будет около 8 Ом, если:

— каркас соленоида будет 80 мм длиной, с внутренним диаметром − 30-35 мм;

— по краям каркаса при наматывании оставить щечки 80 мм диаметром, и толщиной − 5-6 мм;

— на соленоид наматывать примерно тысячу витков провода марки ПЭЛ (или ПЭВ), и диаметром 0,7-0,9 мм.

Для крупных слесарных инструментов понадобится более мощный (большего диаметра) размагничиватель. Его можно смонтировать из петли (петель) размагничивания старого кинескопа.

Как сделать дроссель для размагничивания экрана телевизора

Элементарны дроссель для размагничивания экрана телевизора можно сделать из подручных средств. Для этого понадобится оправка, провод ПЭЛ-2, изолента, кнопка включения/выключения и провод 220В.

Берем оправку 100 мм, обматываем ее проводом ПЭЛ-2 (900 витков) диаметром 0,15 мм, изолируем все это и подключаем кнопку включения/выключения с проводом 220В. Устройство для размагничивания экрана телевизора готово.

Включаем телевизор заранее на 10-15 минут, подключаем дроссель на расстоянии 2-ух метров. Начинаем делать большие круговые движения, медленно подходя к телевизору. При приближении к телевизору уменьшайте радиус вращения. Затем, также медленно отойдите на исходную точку. На всю процедуру отведите себе 40 секунд, не дайте перегреться дросселю.

Дроссели для размагничивания экрана телевизора также можно сделать из катушки магнитного пускателя или из дросселя от старой лампы дневного света. В первом случае, просто подключите катушку к сети и аналогично самодельному дросселю проделайте операцию по размагничиванию экрана телевизора. С дросселем от лампы дневного света поступите так — снимите с него металлический кожух, оставьте обмотку и внутренний сердечник. К обмотке припаиваем силовой провод с вилкой 220В и обматываем конструкцию изолентой. Мы получили электромагнит с большим полем рассеивания.

Удачи в размагничивании экрана телевизора. Фото взято с сайта телемастерская.рф

4.3 / 5 ( 10 голосов )

Магниты соединились между собой − как их разъединить

Как размагнитить магнит от магнита (разъединить), особенно, если они мощные? Сразу оговоримся, что мощные магниты способом просто разлома разделять бесполезно, и можно получить травму. В этом случае тоже можно дать, по меньшей мере, два совета:

Способ 1. Использование диамагнитного металлического листа

  1. С помощью металлического клина из какого-либо диамагнитного материала (дюралюминий, медь и т.п.) попытайтесь расширить зазор между магнитами, но будьте осторожны − не пользуйтесь железным молотком (притягивается).
  2. Вставьте в зазор лист (можно металлический) по площади больший магнитов, который будет служить гарантом, что все может вернуться обратно и магниты снова притянутся друг к другу.
  3. Закрепите нижний магнит, а верхний начните сдвигать, пока не ощутите, что он освободился от притяжения нижнего.
Читайте так же:
Менять счетчики на электричество

Читать также: Как отремонтировать масляный насос на бензопиле

Способ 2. Использование фанеры

  1. Для разъединения магнитов используется лист толстой фанеры (10 мм). В нем делается отверстие под магнит (если невозможно создать зазор между магнитами). Этот лист послужит своеобразным упором для одного из магнитов в процессе разъединения.
  2. Разъединение происходит таким же образом, как и в первом примере.

Все описанное выше − маленькие хитрости в основном для слесарей-любителей. А теперь немного о перипетиях с магнитами во время шопинга, который так обожает большинство наших милых дам.

Как размагнитить экран телевизора

• Первый способ самый легкий — телевизоры оснащены автоматической системой размагничивания. Чтобы размагнитить экран телевизора, просто выключите его из сети на 20-30 минут и включите. Если картинка стала лучше, то повторите данную манипуляцию несколько раз. • Если первый вариант не помог, то не расстраивайтесь. Можно размагнитить экран телевизора с помощью дросселя для размагничивания кинескопа.

Принцип работы дросселя для размагничивания кинескопа — это плавно исчезающее переменное магнитное поле. При работе с дросселем, нельзя делать никаких резких движений, это может привести к повторному намагничиванию экрана телевизора.

Как размагнитить магниты на одежде и обуви

Шопинг и магниты

Сегодня в абсолютном большинстве супермаркетов на товары крепятся специальные магнитные сигнализаторы, и иногда случается, что покупательница попадает в неприятную ситуацию после покупки, например, нового пальто. Покупка оформлена, но на выходе из магазина этот «стоп-сигнал» все равно сигнализирует о «воровстве» − продавец забыл нейтрализовать датчик с товара. Либо электроника может дать сбой. Магниты-сторожа сконструированы особым образом и бывают разными в зависимости от товара, который они «охраняют» − видимыми либо невидимыми этикетками (наклейками), пластиковыми клипсами и т.д. И прикрепляются они к одежде по-разному, причем, просто так их не отцепишь, так как при снятии могут даже испортить материал пальто краской.

Но если уж такое случилось, и вы пришли домой с действующим датчиком, его все равно необходимо удалить с новой покупки, ибо при следующем походе в магазин в новой одежде он может сработать не в вашу пользу.

Но физически удалять магнитик с одежды (особенно в неудобных местах) не обязательно. Эта проблема решается и по-другому, самый действенный и безопасный способ − это размагничивание так называемым неодимовым (имеющим самую большую мощность) постоянным магнитом дисковой формы с достаточно большой рабочей площадью. Он находится в свободной продаже. Достаточно поводить этим магнитом над клипсой, и датчик размагнитится.

Точно также можно ответить и на вопрос: «Как размагнитить магниты на обуви»?

Намагничиватель и размагничиватель: полезное устройство за копейки

Добрый день уважаемые читатели! Сегодня решил поделиться с вами информацией о полезном приспособлении под названием намагничиватель/размагничиватель (далее намагничиватель). Устройство недорогое, компактное и позволяет за считанные секунды намагнитить жало отвертки или биты, а также снять с него все магнитные свойства. Обзор пользовательский, поэтому заранее прошу меня простить, если какие-то моменты упустил.

Намагничиватель поставляется в обычном почтовом пакете. По внешнему виду представляет собой призматический корпус из синего пластика с двумя отверстиями:

Вариаций этих устройств великое множество, у меня на обзоре модель CMT-220:

Купить можно здесь

Устройство довольно компактное и полезное, поскольку позволяет за считанные секунды намагнитить или размагнитить жало отвертки, биты или другого инструмента. Размеры составляют примерно 50х45х25 мм, дома или мастерской это устройство много места не займет:

Конструкция представляет собой пластиковый корпус, состоящий из двух половинок и двух мощных неодимовых магнитов. Я не стал разбирать свой экземпляр, а нашел фото в сети:

По поводу принципа работы однозначно не скажу, но мне видится следующим образом: в обычном состоянии магнитные моменты парамагнетиков, то есть материалов, не являющихся магнитами, но имеющих свойство намагничиваются во внешнем магнитном поле, хаотичны и общее магнитное поле из незначительно. При помещении их в сильное ориентированное магнитное поле (отверстие со знаком «+») их моменты выравниваются и они приобретают ярко выраженные магнитные свойства.

При помещении их в противоположное магнитное поле (отверстие со знаком «-»), которое не сконцентрировано в каком-либо направлении, их моменты опять располагаются в беспорядочном положении и общее магнитное поле становится незначительным.

Как бы бредово моя теория не звучала, но устройство работает. Для намагничивания жала или биты необходимо провести ими сквозь положительное отверстие по всей длине. Можно просто подержать несколько секунд и покрутить. Для лучшего эффекта размагничивания рекомендуется покрутить жало отвертки вокруг своей оси и провести несколько раз по «лесенке».

Читайте так же:
Из чего сделать дисковый окучник

Что касается по применению, то если вам не нужен размагничиватель, то устройство можно и не приобретать. Его вполне может заменить простой магнит, например, сильный неодимовый или простой от старого динамика.

Неодимовые магниты можно купить здесь

Или совсем мощные, включая поисковые с креплением для троса здесь

В качестве примера часовая отвертка. В обычном состоянии она не обладает магнитными свойствами:

Поэтому чтобы достать винт из корпусного отверстия, приходится его переворачивать, что очень неудобно. Но стоит прилепить крошечный неодимовый магнит, как отвертка приобретает магнитные свойства и работать с ней в разы приятнее:

Мелкие дисковые магниты можно купить здесь

Для массивных отверток нужны мощные магниты. Не у многих найдется ненужный магнит, поэтому кому-то проще купить намагничиватель.

Теперь другое применение для размагничивания, которое подручными инструментами уже не реализовать. Эта процедура может понадобиться для следующих случаев:

  • ремонт чувствительных к магнитному полю устройств и приборов, например, часы
  • снятие прилипшей стружки и прочего магнитного мусора с режущих инструментов

Размагничиватель требуется не так часто, но все же его наличие желательно.

Непосредственно тест

Я использовал обычную немагнитную отвертку и несколько саморезов. Достаточно было один раз провести жалом в положительном отверстии, как отвертка приобрела выраженные магнитные свойства:

К жалу начали магнититься любые саморезы:

И даже достаточно длинные уверенно прилипали:

После размагничивания магнитные свойства пропали:

Таким макаром можно очистить режущий инструмент от стружки.

Купить можно здесь

Давайте подведем итоги

Устройство работает, имеет компактные размеры, не требует питания и обслуживания, а самое главное стоит сущие копейки. Вердикт – покупайте, не пожалеете!

www.katushechnik.ru

Вот по этому я и не даю советов на эту тему,прочитав много об этом,купил себе вот так и успокоился!
Изображение
Большим очень удобно размагничивать катушку с лентой,даже как мне показалось шумов потом на этой ленте гораздо меньше!

Re: Орбита 106

  • Цитата

Сообщение vbvb » 03 июн 2016, 12:09

Re: Орбита 106

  • Цитата

Сообщение vbvb » 03 июн 2016, 12:21

Насчет размагничивателя пленки. Вопрос — а зачем? Головки стирания не хватает?
Отечественный проф аппарат для этого РУТЛ, является шкафом и думаю, что все уже сгнили на помойках. Проводил эксперименты на тему ручных размагничиваний. Главная проблема в неоднородности убывания поля, которая выражается в помехах остающихся на пленке не лучше -50db,с которыми бытовые стирающие головки справится не могли и после 3 прогонов. Если с кассетами еще куда ни шло, то с бобинами это катастрофа .
Если стоит задача стирания всей ширины (дабы удалить пилот-тон, таймкод) использовать головку стирания фултрек. Можно как дополнительную, можно как сменную, отдельным блоком головок и тд. Более продвинутые головки стирания имеют по 2 зазора на канал. Вот такого типа
Изображение

Re: Орбита 106

  • Цитата

Сообщение dad373 » 03 июн 2016, 12:33

Насчет размагничивателя пленки. Вопрос — а зачем? Головки стирания не хватает?

. просто размагничиваю.удалить всю старую запись.и меня устраивает. Покупать тики-сони-колектры точно небуду.не про мой кошелёк это всё,а то что имеется у меня меня Абсолютно устраивает!

Re: Орбита 106

  • Цитата

Сообщение s f » 03 июн 2016, 12:48

Re: Размагничивание

  • Цитата

Сообщение Albert » 03 июн 2016, 12:51

Re: Размагничивание

  • Цитата

Сообщение Олег53 » 03 июн 2016, 19:06

Re: Размагничивание

  • Цитата

Сообщение Олег53 » 09 июн 2016, 09:12

Re: Размагничивание

  • Цитата

Сообщение vbvb » 09 июн 2016, 10:58

Re: Размагничивание

  • Цитата

Сообщение Олег53 » 09 июн 2016, 13:33

Жалко, что Дмитрий сюда не заглядывает))), интересно его мнение частенько.

Если бы я хорошо разбирался и смог бы из кучи винтов, деталей, двигателей и разных плат собрать магнитофон, то обязательно проверил бы каждый блок, разобрал бы всё, промыл и снова настроил. так мне было бы спокойнее и приятнее. Поменял бы, что возможно и нужно. Получился бы новый магнитофон)). Конечно это надо уметь. Если не знаешь как правильно установить узлы и стоечки, то тогда конечно ничего не надо трогать, почистить, что возможно, поменять и смазать что нужно и всё. ИМХО.

Алексей, на роликах прижимном, натяжных, больших и маленьких. есть декоративные шайбы. Все они на резьбе и легко их поменять с серебристых на тёмные с ободочком когда хочется что-то обновить. но самые большие сделанны как крышки. как они меняются. можете подсказать))) нет сейчас под руками Эльки, да и говорят там разбирать надо что-то, приклеивать.

Структура и принцип работы размагничивающей установки

В настоящее время на промышленных предприятиях развитых стран выпускаются различные постоянные магниты (ПM). Их типы исчисляются сотнями. Основное применение ПМ находят в таких областях, как электротехника, аппаратостроение, приборостроение, машиностроение, радиотехника и др.

Читайте так же:
S video usb переходник

Размагничивание — это процесс, в результате которого под воздействием внешнего магнитного поля уменьшается или исчезает полностью намагниченность ферромагнитного материала. Методы размагничивания ферромагнитных материалов и их особенности представлены в [1, 2].

Процесс размагничивания становится более сложным в случае ПM, сделанных из сплавов редко­земельных элементов, так как они отличаются большим значением коэрцитивной силы по индукции BHc и магнитной энергией W. Например, у ПМ марки NdFeB (неодим–железо–бор) модели 38EH значение BHc составляет 2388 кА/м, а W = 287…303 кДж/м 3 .

Таким образом, усовершенствование способов и средств размагничивания ПМ является актуальной и насущной задачей.

Методология размагничивающей установки

Размагничивание основано на воздействии нагрева и затухающего разнополярного магнитного поля на ПМ. В рассматриваемом режиме размагничивающей установки характер напряженности магнитного поля H во времени t внутри рабочего объема обмотки электромагнита (ЭМ) изменяется соответственно графику на рис. 1.

График зависимости напряженности магнитного поля H от времени t внутри рабочего объема обмотки ЭМ

Рис. 1. График зависимости напряженности магнитного поля H от времени t внутри рабочего объема обмотки ЭМ

В интервале времени 0…t1 амплитуда магнитного поля плавно возрастает до максимального значения, при этом действующие на ПМ электромагнитные силы тоже постепенно увеличиваются, и ПМ плавно захватывает максимальную энергию магнитного поля, исключая тем самым резкие изменения электромагнитных сил и возникновение механических ударов на размагничиваемые детали.

В интервале времени t1t2 разнополярное магнитное поле в рабочем объеме ЭМ максимальное. В результате воздействия импульсов магнитного поля кривая из точки исходной намагниченности приводит в точку технического магнитного насыщения материала. Материал детали приобретает одинаковую намагниченность вне зависимости от исходной остаточной намагниченности. Это означает, что далее изменение намагниченности материала по всему объему детали будет происходить по одной кривой. В этом интервале времени потери в размагничиваемых деталях обычно делят на потери, обусловленные гистерезисом и вихревыми токами, и дополнительные потери. Все они представляют собой энергетические потери, характерные для ферромагнитных тел, которые могут быть использованы при нагревании размагничиваемых деталей.

В интервале времени t2t3 разнополярное магнитное поле по величине постепенно уменьшается, приводя к размагничиванию материала детали. При повторении импульсов, уменьшении их амплитуды и изменении полярности кривая намагниченности переходит в точку ноль — размагниченное состояние.

На основе предлагаемого режима работы электромагнита спроектирована размагничивающая установка для ПМ магнитоэлектрических аппаратов, которая внедрена в промышленное производство.

Структурная схема и принцип работы установки

На рис. 2 приведена структурная схема однофазной размагничивающей установки, где: 1 — задатчик интенсивности нарастания и снижения напряжения нагрузки; 2 — таймер режима максимального напряжения нагрузки; 3 — триггер пуска установки; 4 — релейный блок; 5 — генератор пилообразных сигналов; 6 — компаратор, определяющий фазу открывания тиристоров; 7 — оптическая пара диод–тиристор, обеспечивающая передачу открывающих импульсов на тиристоры; 8 — силовой блок, состоящий из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров; 9 — обмотка электромагнита; 10 — контрольный оптический блок диод–транзистор.

Структурная схема однофазной размагничивающей установки

Рис. 2. Структурная схема однофазной размагничивающей установки

В состав задатчика интенсивности входят потенциометры R1 и R2, с помощью которых устанавливается соответственно время нарастания 0…t1 и снижения t2t3 напряжения нагрузки, а с помощью потенциометра R3 (в составе таймера) устанавливается продолжительность t1t2 максимального значения напряжения нагрузки. Длительность временных интервалов можно плавно регулировать и устанавливать перед размагничиванием.

В устройстве применено фазовое регулирование с отстающим углом управления α, что создает в обмотке электромагнита серию разнополярных импульсов тока. В интервале времени t1t2 управление тиристорами осуществляется критическим значением угла управления, где момент запирания одного тиристора совпадает во времени с моментом отпирания другого тиристора. В интервале t2t3 частота размагничивающего поля постепенно уменьшается, что увеличивает эффективность размагничивания, так как увеличивается глубина проникновения магнитного поля в материал.

На рис. 3 приведены временные диаграммы электрических сигналов на соответствующих точках установки.

Временные диаграммы электрических сигналов на соответствующих точках размагничивающей установки

Рис. 3. Временные диаграммы электрических сигналов на соответствующих точках размагничивающей установки

При нажатии на кнопку пуска SB переключается триггер, релейный блок запускает задатчик напряжения, а генератор формирует пилообразные сигналы с удвоенной частотой по отношению к частоте синусоидального напряжения питания. Выходное напряжение задатчика интенсивности нарастания и генератора пилообразных сигналов сравнивается со стороны компаратора, и при их сравнении на выходе формируются импульсы управления тиристоров силового блока, оптическая пара диод–тиристор обеспечивает гальваническую развязку между управляющим блоком и силовым тиристорным ключом. Через силовой тиристорный ключ обмотка ЭМ подключается к источнику синусоидального напряжения питания. С помощью контролирующего оптического блока диод–транзистор состояние напряжения на силовом блоке передается на генератор, с ним синхронизируются пилообразные сигналы и напряжение на тиристорах.

Компаратор управляет работой таймера режима максимального напряжения нагрузки, то есть, в зависимости от уровня сигнала на выходе задатчика интенсивности, он запускает или сбрасывает таймер. По истечении времени таймера максимального напряжения нагрузки компаратор переключает триггер в исходное положение, и начинается режим снижения напряжения нагрузки. Для сброса задатчика интенсивности при включении питания используется реле времени на транзисторе T1 и элементах R7–R9 и C1.

Читайте так же:
Инструмент похожий на плоскогубцы

Генератор пилообразного сигнала работает в зависимости от состояния тиристоров, то есть, если оба тиристора закрыты, генератор наращивает уровень сигнала до уровня на выходе задатчика интенсивности. Далее компаратор генерирует импульс открывания тиристоров. После того как один из тиристоров открывается, генератор переходит в режим ожидания, при котором сигнал на его выходе нулевой. На следующем полупериоде напряжения сети процесс повторяется.

Принципиальная электрическая схема размагничивающей установки, конструкция и метод проектирования разработанного ЭМ представлены в [1, 2, 3, 4].

Результаты исследования

На основе предлагаемого режима работы электромагнита спроектирована размагничивающая установка для ПМ магнитоэлектрических аппаратов, которая внедрена в промышленное производство. Основные технические данные установки:

  • напряжение питающей сети 220 В;
  • частота питающей сети 50 Гц;
  • потребляемая мощность 14,5 кВА;
  • количество витков обмотки электромагнита 256;
  • размер рабочей зоны электромагнита 120×90×200 мм;
  • длительность каждого регулируемого интервала 100 мс…120 с;
  • вид запуска — ручной однократный;
  • режим работы — повторно-кратко­времен­ный;
  • охлаждение — естественное воздушное.

На разработанную установку получен патент Республики Армения на изобретение [5].

Выводы

Разработанная установка увеличивает эффективность размагничивания, обеспечивает получение сильных магнитных полей размагничивания и универсальность регулирования временем процесса размагничивания, исключает резкое перемещение и возникновение механических ударов на размагничивающей детали, повышает эффективность размагничивания.

Исследование выполнено при финансовой поддержке ГКН МОН РА в рамках научного проекта № SCS 13-2B059 и в рамках госбюджетной программы Республики Армения «Исследование электромагнитных систем, разработка новых систем».

Собираем переносной магнитометр

Магнитометр, который иногда ещё называют гауссометром, измеряет силу магнитного поля [в данном случае магнитную индукцию / прим. перев.]. Это прибор, необходимый при измерении силы постоянных магнитов и электромагнитов, а также для установления формы поля нетривиальных комбинаций из магнитов. Он достаточно чувствительный для того, чтобы определить намагниченность металлических предметов. В случае, если зонд будет работать достаточно быстро, он сможет определять изменяющиеся во времени поля от моторов и трансформаторов.

В мобильных телефонах обычно есть трёхосевой магнитометр, однако он оптимизирован для слабого магнитного поля Земли силой в 1 Гаусс = 0,1 мТл [миллитесла] и насыщается в полях с индукцией в несколько мТл. Где именно в телефоне расположен этот датчик, обычно непонятно, и расположить его внутри узкого места типа разреза магнита часто невозможно. Более того, лучше вообще не подносить смартфон к сильным магнитам.

В данной статье я опишу, как сделать простейший переносной магнитометр из распространённых комплектующих: нам потребуются линейный датчик Холла, Arduino, дисплей и кнопка. Общая стоимость прибора не выходит за пределы €5, а измерять он будет индукцию от -100 до +100 мТл с погрешностью в 0,01 мТл – гораздо лучше, чем можно было ожидать. Для получения точных абсолютных показателей его понадобится откалибровать: я опишу, как это делается при помощи длинного самодельного соленоида.

Шаг 1: датчик Холла

Эффект Холла часто применяется для измерения магнитных полей. Когда электроны проходят через проводник, помещённый в магнитное поле, их относит в сторону, в результате чего в проводнике появляется поперечная разность потенциалов. Правильно выбрав материал и геометрию полупроводника, можно получить измеряемый сигнал, который затем можно будет усилить и выдать измерение одной компоненты магнитного поля.

Я использую SS49E, поскольку он дешёвый и доступный. Что стоит отметить из его документации:

  • Питание: 2.7 — 6.5 В, что прекрасно совместимо с 5 В для Arduino.
  • Нулевой сигнал: 2.25-2.75 В, примерно посередине между 0 и 5 В.
  • Чувствительность: 1.0-1.75 мВ/Гс, поэтому для получения точных результатов потребуется калибровка.
  • Выходное напряжение: 1,0 – 4,0 В (при работе от 5 В): диапазон покрывается АЦП Arduino.
  • Диапазон: минимум ± 650 Гс, обычно +/1 1000 Гс.
  • Время отклика: 3 мкс, то есть можно проводить измерения с частотой в десятки кГц.
  • Рабочий ток: 6-10 мА, достаточно немного для батарейки.
  • Температурная ошибка: 0,1% на градус Цельсия. Вроде немного, однако отклонение на 0,1% даёт ошибку в 3 мТл.

Шаг 2: Требуемые материалы

  • Линейный датчик Холла SS49E. €1 за 10 штук.
  • Arduino Uno с доской для прототипирования или Arduino Nano без штырьков для портативного варианта.
  • Монохромный OLED дисплей SSD1306 0.96” с интерфейсом I2C.
  • Кнопка.
  • Шариковая ручка или другая прочная трубка.
  • 3 тонких провода чуть длиннее трубки.
  • 12 см термоусадки диаметром 1,5 мм.
  • Большая коробка Tic-Tac (18x46x83) или нечто похожее.
  • Контакты для батарейки на 9 В.
  • Выключатель.

Шаг 3: Первая версия – с использованием доски для прототипирования

Сначала всегда собирайте прототип, чтобы проверить работу всех компонентов и софта! Подключение видно на картинке: датчик Холла соединяется с контактами Arduino +5V, GND, A1 (слева направо). Дисплей соединяется с GND, +5V, A5, A4 (слева направо). Кнопка при нажатии должна замыкать землю и A0.

Читайте так же:
Какая резьба на болгарке левая или правая

Код написан в Arduino IDE v. 1.8.10. Требуется установка библиотек Adafruit_SSD1306 и Adafruit_GFX.

Если всё сделано правильно, то дисплей должен выдавать значения DC и AC.

Шаг 4: Немного о коде

Если вам неинтересен код, эту часть можно пропустить.

Ключевая особенность кода состоит в том, что магнитное поле измеряется 2000 раз подряд. На это уходит 0,2 – 0,3 сек. Отслеживая сумму и квадрат суммы измерений, можно вычислять среднее и стандартное отклонения, которые выдаются как DC и AC. Усредняя по большому количеству измерений мы увеличиваем точность, теоретически на √2000 ≈ 45. Получается, что используя 10-битное АЦП, мы получаем точность 15-битного АЦП! И это имеет значение: 1 шаг АЦП – 4 мВ, то есть,

0,3 мТл. Благодаря усреднению, мы уменьшаем ошибку от 0,3 мТл до 0,01 мТл.

В качестве бонуса мы получаем стандартное отклонение, определяя таким образом изменяющееся поле. Поле, колеблющееся с частотой 50 Гц проходит порядка 10 циклов за время измерения, поэтому можно измерить величину AC.

У меня после компиляции получилась следующая статистика: Sketch uses 16852 bytes (54%) of program storage space. Maximum is 30720 bytes. Global variables use 352 bytes (17%) of dynamic memory, leaving 1696 bytes for local variables. Maximum is 2048 bytes.

Большую часть места занимают библиотеки Adafruit, однако ещё полно места для добавления функциональности.

Шаг 5: Готовим зонд

Зонд лучше всего закреплять на конце узкой трубки: так его просто будет помещать и удерживать в узких местах. Подойдёт любая трубка из немагнитного материала. Мне идеально подошла старая шариковая ручка.

Подготовьте три тонких гибких провода чуть длиннее трубки. В моём кабеле логики в цветах проводов нет (оранжевый +5 В, красный 0 В, серый – сигнал), просто так мне их проще запомнить.

Чтобы использовать зонд с прототипом, припаяйте кусочки проводов на конец кабеля и заизолируйте их термоусадкой. Позже их можно отрезать и припаять провода прямо к Arduino.

Шаг 6: Собираем переносной прибор

Батарейка на 9В, OLED-экран и Arduino Nano с комфортом умещаются внутри большой коробки Tic-Tac. Её преимущество в прозрачности – экран легко читается, даже находясь внутри. Все фиксированные компоненты (зонд, выключатель и кнопка) ставятся на крышку, чтобы всё можно было вынимать из коробки для замены батареи или обновления кода.

Я никогда не любил батарейки на 9В – у них высокая цена и малая ёмкость. Но в моём супермаркете внезапно стали продавать их перезаряжаемую версию NiMH по €1, и я обнаружил, что их легко зарядить, если подать 11 В через резистор на 100 Ом и оставить на ночь. Я заказал себе дешёвые разъёмы для батареек, но мне их так и не прислали, поэтому я разобрал старую батарейку на 9 В, чтобы сделать из неё коннектор. Плюс батарейки на 9В в её компактности, и в том, что на ней хорошо работает Arduino при подключении её к Vin. На +5 В будет регулируемое напряжение в 5 В, которое понадобится для OLED и датчика Холла.

Датчик Холла, экран и кнопка подсоединяются так же, как было на прототипе. Добавляется только кнопка выключения, между батарейкой и Arduino.

Шаг 7: Калибровка

Калибровочная константа в коде соответствует числу, прописанному в документации (1,4 мВ/Гс), однако в документации разрешён диапазон этого значения (1.0-1.75 мВ/Гс). Чтобы получать точные результаты, нужно откалибровать зонд.

Самый простой способ получить магнитное поле хорошо определённой силы – использовать соленоид. Магнитная индукция поля соленоида равняется B = μ * n * I. Магнитная постоянная (или магнитная проницаемость вакуума) – это природная константа: μ = 1,2566 x 10 -6 Тл/м/А. Поле однородно и зависит только от плотности намотки n и тока I, которые можно измерить с погрешностью около 1%. Формула работает для соленоида бесконечной длины, однако служит очень хорошим приближением для поля в его центре, если соотношение его длины к диаметру превышает 10.

Чтобы собрать подходящий соленоид, возьмите полую цилиндрическую трубу, длина которой в 10 раз больше диаметра, и сделайте намотку из изолированного провода. Я использовал ПВХ-трубку с внешним диаметром 23 мм и сделал 566 витков, протянувшихся на 20,2 см, что даёт нам n = 28/см = 2800 / м. Длина провода 42 м, сопротивление – 10 Ом.

Подайте питание на катушку и измерьте ток мультиметром. Используйте либо регулируемый источник тока, либо переменный резистор, чтобы управлять током. Измерьте магнитное поле для разных значений тока и сравните показания.

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!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector