3 Eksenli Maqnit Sahə Sensoru: 10 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:47

Simsiz enerji ötürmə sistemləri, adi simli şarjı əvəz etmək yolundadır. Kiçik biyomedikal implantlardan başlayaraq nəhəng elektrikli avtomobilləri kabelsiz doldurmağa qədər. Simsiz enerji tədqiqatının ayrılmaz hissəsi maqnit sahəsinin sıxlığını minimuma endirməkdir. Beynəlxalq İonlaşmayan Radiasiyadan Qoruma Komissiyası (ICNIRP) insanları və ətraf mühiti zərərli NIR təsirindən qorumaq üçün ionlaşdırıcı olmayan radiasiyanın (NIR) sağlamlıq və ətraf mühitə təsiri ilə bağlı elmi məsləhətlər və təlimatlar verir. NIR, ultrabənövşəyi, işıq, infraqırmızı və radio dalğaları kimi elektromaqnit şüalanmaya və infraqırmızı və ultrasəs kimi mexaniki dalğalara aiddir. Simsiz şarj sistemləri, ətrafdakı insanlar və heyvanlar üçün zərərli ola biləcək alternativ maqnit sahələri istehsal edir. Bu sahələri aşkar etmək və onları real dünyada sınaq qurğusunda minimuma endirmək üçün Aaronia SPECTRAN NF-5035 Spektral Analizatoru kimi bir maqnit sahəsi ölçmə cihazı tələb olunur. Bu qurğular ümumiyyətlə 2000 dollardan yuxarıdır və həcmlidir və sahənin ölçülməsi lazım olan dar sahələrə çata bilməyəcəklər. Əlavə olaraq, bu cihazlar ümumiyyətlə simsiz enerji ötürmə sistemlərində sadə sahə ölçümü üçün tələb olunandan daha çox xüsusiyyətə malikdir. Bu səbəbdən, sahə ölçmə cihazlarının daha kiçik, daha ucuz bir versiyasının hazırlanması çox dəyərli olardı.

Mövcud layihə, maqnit sahəsinin algılanması üçün bir PCB dizaynını və eyni zamanda hiss edilən maqnit sahəsinin dəyərlərini işləyib OLED və ya LCD ekranda göstərə biləcək əlavə bir cihazın dizaynını əhatə edir.

Addım 1: Tələblər

Cihaz aşağıdakı tələblərə malikdir:

1. 10 - 300 kHz aralığında dəyişən maqnit sahələrini ölçün
2. Sahələri 50 uT -a qədər dəqiq ölçün (ICNIRP tərəfindən təyin olunan təhlükəsizlik limiti 27 uT)
3. Hər üç oxda sahələri ölçün və nəticələrini müəyyən bir nöqtədə həqiqi sahəni tapın
4. Maqnit sahəsini əl cihazında göstərin
5. Sahə ICNIRP tərəfindən müəyyən edilmiş standartların üstünə çıxdıqda bir xəbərdarlıq göstəricisi göstərin
6. Cihazın həqiqətən portativ olması üçün batareyanın işini daxil edin

Addım 2: Sistemə Baxış

Addım 3: Komponentlərin seçilməsi

Bu addım, ehtimal ki, bu layihə üçün doğru komponentləri seçmək üçün böyük səbr tələb edən ən çox atılan addımdır. Əksər elektronika layihələrində olduğu kimi, komponentlərin seçilməsi, bütün komponentlərin bir -biri ilə uyğun olduğundan əmin olmaq və bütün iş parametrləri - bu vəziyyətdə maqnit sahələri, tezliklər, gərginliklər və s.

Maqnit sahəsi sensoru PCB üçün seçilmiş əsas komponentlər əlavə edilmiş excel vərəqində mövcuddur. Əl cihazı üçün istifadə olunan komponentlər aşağıdakılardır:

1. Tiva C TM4C123GXL mikro nəzarətçi
2. SunFounder I2C Serial 20x4 LCD ekran
3. Cyclewet 3.3V-5V 4 kanallı məntiq səviyyəsi çeviricisi iki yönlü dəyişdirici modul
4. Düymə açarı
5. 2 mövqe açarı
6. 18650 Li-ion 3.7V hüceyrə
7. Adafruit PowerBoost 500 şarj cihazı
8. Çap lövhələri (SparkFun bağlana bilər)
9. Qarşılaşmalar
10. Bağlayıcı tellər
11. Başlıq sancaqları

Bu layihə üçün lazım olan avadanlıqlar aşağıdakılardır:

1. Lehim cihazı və bir az lehim teli
2. Qazma
3. Tel kəsici

Addım 4: Dövrə Dizaynı və Simulyasiyası

Addım 5: PCB dizaynı

Dövrə əməliyyatı LTSpice -də təsdiqləndikdən sonra bir PCB dizayn edilir. Mis təyyarələri, maqnit sahəsi sensorlarının işinə mane olmayacaq şəkildə dizayn edilmişdir. PCB düzeni diaqramında vurğulanan boz bölgə, PCB üzərindəki mis təyyarələri göstərir. Sağda, dizayn edilmiş PCB -nin 3D görünüşü də göstərilir.

Addım 6: Mikrokontrolörün qurulması

Bu layihə üçün seçilmiş mikro nəzarətçi Tiva C TM4C123GXL -dir. Kod, Arduino mikro nəzarətçiləri ailəsi üçün mövcud LCD kitabxanalarından istifadə etmək üçün Energia -da yazılmışdır. Nəticə etibarilə, bu layihə üçün hazırlanan kod Tiva C əvəzinə bir Arduino mikro nəzarətçisi ilə də istifadə edilə bilər (düzgün pin təyinatlarından istifadə etməli və kodu buna uyğun olaraq dəyişdirməlisiniz).

Addım 7: Ekranı işə salın

Ekran və mikro nəzarətçi I2C rabitəsi ilə əlaqələndirilir, bunun üçün yalnız a +5V təchizatı və torpaqdan başqa iki tel lazımdır. Arduino mikro nəzarətçilər ailəsi (LiquidCrystal kitabxanaları) üçün mövcud olan LCD kod parçaları Energiyada daşındı və istifadə edildi. Kod əlavə edilmiş LCDTest1.ino faylında verilir.

Göstərmək üçün bəzi faydalı məsləhətləri aşağıdakı videoda tapa bilərsiniz:

www.youtube.com/watch?v=qI4ubkWI_f4

Addım 8: 3D çap

Əl cihazı üçün bir qutu yuxarıdakı şəkildə göstərildiyi kimi hazırlanmışdır. Qutu lövhələri yerində saxlamağa və telləri narahat etməməyə kömək edir. Qutuda, tellərin keçməsi üçün iki kəsik, batareyanın göstərici LEDləri üçün bir kəsik və keçid açarı və düymə açarı üçün hər biri üçün nəzərdə tutulmuşdur. Lazımi sənədlər əlavə olunur.

Addım 9: Bütün Komponentləri Araşdırmaq

Mövcud olan bütün komponentlərin ölçülərini ölçün və Microsoft Visio kimi qrafik vasitələrdən istifadə edərək düzün. Bütün komponentlərin düzeni planlaşdırıldıqdan sonra, son məhsulu hiss etmək üçün onları öz mövqelərinə yerləşdirmək yaxşı bir fikirdir. Cihaza hər yeni komponent əlavə edildikdən sonra əlaqələrin yoxlanılması tövsiyə olunur. İnterfeys prosesinə ümumi baxış yuxarıdakı şəkillərdə göstərilmişdir. 3D çap qutusu cihaza təmiz bir görünüş verir və içərisindəki elektronikanı da qoruyur.

Addım 10: Cihaz Testi və Göstəriş

Quraşdırılmış video cihazın işini göstərir. Keçid açarı cihazı işə salır və düyməni iki ekran rejimində qarışdırmaq üçün istifadə etmək olar.