3-as magnetiese veldsensor: 10 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

Draadlose kragoordragstelsels is goed op pad om konvensionele bedrade laai te vervang. Dit wissel van klein biomediese inplantings tot die groot herlaai van groot elektriese voertuie. 'N Integrale deel van die navorsing oor draadlose krag is die vermindering van die magnetiese velddigtheid. Die Internasionale Kommissie vir Beskerming teen Nie-Ioniserende Straling (ICNIRP) bied wetenskaplike advies en leiding oor die gesondheids- en omgewingsuitwerking van nie-ioniserende straling (NIR) om mense en die omgewing te beskerm teen nadelige blootstelling aan NIR. NIR verwys na elektromagnetiese straling soos ultraviolet, lig, infrarooi en radiogolwe, en meganiese golwe soos infra- en ultraklank. Draadlose laaistelsels produseer afwisselende magnetiese velde wat skadelik kan wees vir mense en diere in die omgewing. Om hierdie velde op te spoor en te verminder in 'n werklike toetsopstelling, is 'n magnetiese veldmeetapparaat soos die Aaronia SPECTRAN NF-5035 Spectral Analyzer nodig. Hierdie toestelle kos gewoonlik meer as $ 2000 en is omvangryk en kan moontlik nie smal ruimtes bereik waar die veld gemeet moet word nie. Boonop het hierdie toestelle gewoonlik meer funksies as wat nodig is vir eenvoudige veldmeting in draadlose kragoordragstelsels. Daarom sou die ontwikkeling van 'n kleiner, goedkoper weergawe van die veldmeetapparate van groot waarde wees.

Die huidige projek behels die ontwerp van 'n PCB vir magnetiese veldwaarneming en ook die ontwerp van 'n ekstra toestel wat die waargenome magnetiese veldwaardes kan verwerk en op 'n OLED- of LCD -skerm kan vertoon.

Stap 1: Vereistes

Die toestel het die volgende vereistes:

1. Meet afwisselende magnetiese velde in die gebied van 10 - 300 kHz
2. Meet velde akkuraat tot 50 uT (Veiligheidsperk wat deur ICNIRP gestel is, is 27 uT)
3. Meet velde in al drie asse en kry die resultaat daarvan om die werklike veld op 'n gegewe punt te vind
4. Vertoon die magnetiese veld op 'n draagbare meter
5. Vertoon 'n waarskuwingsaanwyser as die veld die standaarde oortref wat deur die ICNIRP gestel is
6. Sluit die battery in, sodat die toestel werklik draagbaar is

Stap 2: Stelseloorsig

Stap 3: Kies komponente

Hierdie stap neem waarskynlik die meeste tyd in beslag, en verg baie geduld om die regte komponente vir hierdie projek te kies. Soos met die meeste ander elektroniese projekte, vereis die keuse van komponente deeglike ondersoek van die datablad om seker te maak dat al die komponente met mekaar verenigbaar is en in die gewenste reeks van alle werkparameters werk - in hierdie spesifieke geval, magnetiese velde, frekwensies, spannings, ens.

Die belangrikste komponente wat gekies is vir die magneetveldsensor -PCB is beskikbaar in die aangehegte Excel -vel. Die komponente wat vir die handtoestel gebruik word, is soos volg:

1. Tiva C TM4C123GXL mikrokontroleerder
2. SunFounder I2C serie 20x4 LCD -skerm
3. Cyclewet 3.3V-5V 4-kanaals logika-vlakomskakelaar tweerigtingmodule
4. Drukknopskakelaar
5. 2 -posisie skakelaar
6. 18650 Li-ion 3.7V sel
7. Adafruit PowerBoost 500 laaier
8. Gedrukte stroombane (SparkFun kan gekoppel word)
9. Opstandings
10. Verbindingsdrade
11. Kopspelde

Die toerusting wat benodig word vir hierdie projek is soos volg:

1. Soldeerapparaat en 'n bietjie soldeerdraad
2. Boor
3. Draadsnyer

Stap 4: Kringontwerp en simulasie

Stap 5: Ontwerp die PCB

Sodra die kringwerk in LTSpice geverifieer is, word 'n PCB ontwerp. Kopervliegtuie is so ontwerp dat dit nie die werking van die magnetiese veldsensors belemmer nie. Die gemerkte grys gebied in die PCB -uitlegdiagram toon die kopervliegtuie op die PCB. Aan die regterkant word ook 'n 3D -aansig van die ontwerpte PCB getoon.

Stap 6: Die opstel van die mikrobeheerder

Die mikrobeheerder wat vir hierdie projek gekies is, is die Tiva C TM4C123GXL. Die kode is in Energia geskryf om gebruik te maak van bestaande LCD -biblioteke vir die Arduino -familie van mikrobeheerders. Gevolglik kan die kode wat vir hierdie projek ontwikkel is, ook saam met 'n Arduino -mikrobeheerder gebruik word in plaas van die Tiva C (mits u die regte penopdragte gebruik en die kode dienooreenkomstig verander).

Stap 7: Laat die skerm werk

Die skerm en die mikrobeheerder word gekoppel via I2C-kommunikasie, wat slegs twee drade benodig as die a +5V-toevoer en grond. Die LCD -kodebrokkies wat beskikbaar is vir die Arduino -familie van mikrobeheerders (LiquidCrystal -biblioteke) is oorgedra en gebruik in Energia. Die kode word in die aangehegte LCDTest1.ino -lêer gegee.

'N Paar nuttige wenke vir die vertoning kan gevind word in die volgende video:

www.youtube.com/watch?v=qI4ubkWI_f4

Stap 8: 3D -drukwerk

'N Kassie vir die handtoestel is ontwerp soos in die prent hierbo getoon. Die boks help om die planke op hul plek en die drade ongestoord te hou. Die boks is ontwerp om twee uitsparings vir die drade te hê, een uitsny vir die LED -lampe vir die battery, en een elk vir die skakelaar en drukknopskakelaar. Die nodige lêers word aangeheg.

Stap 9: Koppel al die komponente

Meet die afmetings van alle beskikbare komponente en lê dit uit met 'n grafiese hulpmiddel soos Microsoft Visio. Sodra die uitleg van al die komponente beplan is, is dit 'n goeie idee om dit in hul posisies te plaas om 'n idee te kry van die finale produk. Dit word aanbeveel dat die verbindings getoets word nadat elke nuwe komponent by die toestel gevoeg is. 'N Oorsig van die koppelvlakproses word in die bostaande beelde getoon. Die 3D -gedrukte boks gee die toestel 'n skoon voorkoms en beskerm ook die elektronika binne.

Stap 10: Toets en demonstrasie van toestelle

Die ingeslote video toon die werking van die toestel. Die skakelaar skakel die toestel aan en die drukknoppie kan gebruik word om deur die twee vertoonmodusse te skuifel.