Sensor ya Shamba la Magnetic 3-Axis: Hatua 10 (na Picha)

2025 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2025-01-23 15:11

Mifumo ya kuhamisha umeme bila waya iko njiani kuchukua nafasi ya kuchaji kwa waya wa kawaida. Kuanzia vipandikizi vidogo vya biomedical hadi kwa kuchaji bila waya gari kubwa za umeme. Sehemu muhimu ya utafiti juu ya nguvu isiyo na waya ni kupunguza wiani wa uwanja wa sumaku. Tume ya Kimataifa ya Ulinzi wa Mionzi isiyo ya Kupunguza Mionzi (ICNIRP) hutoa ushauri na mwongozo wa kisayansi juu ya athari za kiafya na kimazingira za mionzi isiyo ya ionizing (NIR) kulinda watu na mazingira kutokana na mfiduo mbaya wa NIR. NIR inahusu mionzi ya sumakuumeme kama vile ultraviolet, mwanga, infrared, na radiowaves, na mawimbi ya mitambo kama infra- na ultrasound. Mifumo ya kuchaji bila waya hutengeneza uwanja unaobadilika ambao unaweza kuwa na madhara kwa wanadamu na wanyama waliopo karibu. Ili kuweza kugundua sehemu hizi na kuzipunguza katika usanidi wa jaribio la ulimwengu halisi, kifaa cha kupimia uwanja wa sumaku kama Aaronia SPECTRAN NF-5035 Spectral Analyzer inahitajika. Vifaa hivi kawaida hugharimu zaidi ya $ 2000 na ni kubwa na inaweza kukosa kufikia nafasi nyembamba ambapo uwanja unahitaji kupimwa. Kwa kuongezea, vifaa hivi kawaida huwa na huduma nyingi kuliko inavyotakiwa kwa kipimo rahisi cha uwanja katika mifumo ya uhamishaji wa nguvu ya wireless. Kwa hivyo, kutengeneza toleo ndogo, la bei rahisi ya vifaa vya kupimia shamba itakuwa ya thamani kubwa.

Mradi wa sasa unajumuisha muundo wa PCB ya kuhisi uga wa uga na pia muundo wa kifaa cha ziada ambacho kinaweza kusindika maadili ya uwanja wa sumaku na kuonyeshwa kwenye onyesho la OLED au LCD.

Hatua ya 1: Mahitaji

Kifaa kina mahitaji yafuatayo:

1. Pima ubadilishaji wa uwanja wa sumaku katika anuwai ya 10 - 300 kHz
2. Pima sehemu kwa usahihi hadi 50 uT (Kikomo cha Usalama kilichowekwa na ICNIRP ni 27 uT)
3. Pima mashamba katika shoka zote tatu na upate matokeo yao kupata uwanja halisi kwa hatua fulani
4. Onyesha uwanja wa sumaku kwenye mita ya mkono
5. Onyesha kiashiria cha onyo wakati uwanja unakwenda juu ya viwango vilivyowekwa na ICNIRP
6. Jumuisha operesheni ya betri ili kifaa kiweze kubebeka kweli

Hatua ya 2: Muhtasari wa Mfumo

Hatua ya 3: Kuchagua Vipengele

Hatua hii labda ni hatua ya kuchukua wakati mwingi, inayohitaji uvumilivu mkubwa kuchagua vifaa sahihi vya mradi huu. Kama ilivyo kwa miradi mingine mingi ya elektroniki, kuchagua vifaa kunahitaji uchunguzi wa kina wa data ili kuhakikisha kuwa vifaa vyote vinaambatana na hufanya kazi kwa anuwai ya vigezo vyote vya uendeshaji - katika hali hii, uwanja wa sumaku, masafa, voltages nk.

Vipengele vikuu vichaguliwa kwa PCB ya uwanja wa sumaku ya magnetic vinapatikana kwenye karatasi bora zaidi. Vipengele vilivyotumika kwa kifaa cha mkono ni kama ifuatavyo.

1. Mdhibiti mdogo wa Tiva C TM4C123GXL
2. Maonyesho ya SunFounder I2C Serial 20x4 LCD
3. Cyclewet 3.3V-5V 4 kituo cha mantiki kigeuzi cha bidirectional shifter moduli
4. Bonyeza kitufe cha kubadili
5. 2 kubadili nafasi ya kubadili
6. Kiini cha 18650 Li-ion 3.7V
7. Chaja ya Adafruit PowerBoost 500
8. Bodi za mzunguko zilizochapishwa (SparkFun snappable)
9. Kusimama
10. Kuunganisha waya
11. Pini za kichwa

Vifaa vinavyohitajika kwa mradi huu ni kama ifuatavyo:

1. Kifaa cha kulehemu na waya fulani ya solder
2. Kuchimba
3. Mkata waya

Hatua ya 4: Ubunifu wa Mzunguko na Uigaji

Hatua ya 5: Kubuni PCB

Mara tu operesheni ya mzunguko ikithibitishwa katika LTSpice, PCB imeundwa. Ndege za shaba zimetengenezwa kwa njia ambayo haziingiliani na utendaji wa sensorer za uwanja wa sumaku. Kanda ya kijivu iliyoangaziwa katika mchoro wa mpangilio wa PCB inaonyesha ndege za shaba kwenye PCB. Kwa upande wa kulia, mtazamo wa 3D wa PCB iliyoundwa pia umeonyeshwa.

Hatua ya 6: Kuweka Mdhibiti Mdogo

Mdhibiti mdogo aliyechaguliwa kwa mradi huu ni Tiva C TM4C123GXL. Nambari imeandikwa katika Energia ili kutumia maktaba za LCD zilizopo kwa familia ya Arduino ya watawala wadogo. Kwa hivyo, nambari iliyotengenezwa kwa mradi huu inaweza pia kutumiwa na mdhibiti mdogo wa Arduino badala ya Tiva C (ikiwa utatumia mgawo wa pini sahihi na kurekebisha nambari ipasavyo).

Hatua ya 7: Kupata Onyesho kufanya kazi

Onyesho na mdhibiti mdogo huingiliana kupitia mawasiliano ya I2C ambayo inahitaji tu waya mbili tofauti na usambazaji wa + 5V na ardhi. Vijisehemu vya nambari za LCD zinazopatikana kwa familia ya Arduino ya watawala wadogowadogo (maktaba ya LiquidCrystal) zimesafirishwa na kutumika katika Energia. Nambari imepewa katika faili ya LCDTest1.ino iliyoambatishwa.

Vidokezo kadhaa vya maonyesho vinaweza kupatikana kwenye video ifuatayo:

www.youtube.com/watch?v=qI4ubkWI_f4

Hatua ya 8: Uchapishaji wa 3D

Sanduku lililofungwa kwa kifaa cha mkono limeundwa kama inavyoonyeshwa kwenye picha hapo juu. Sanduku husaidia kuweka bodi mahali na waya bila usumbufu. Sanduku limebuniwa kuwa na njia mbili zilizokatwa kwa waya kupitia, kipande kimoja cha taa za kiashiria cha betri, na moja kwa kubadili swichi na kitufe cha kushinikiza. Faili zinazohitajika zimeambatanishwa.

Hatua ya 9: Kuingiliana kwa Vipengele vyote

Pima vipimo vya vifaa vyote vinavyopatikana na uziweke kwa kutumia zana ya picha kama vile Microsoft Visio. Mara tu mpangilio wa vifaa vyote umepangwa, ni wazo nzuri kujaribu kuziweka katika nafasi zao ili kupata hisia ya bidhaa ya mwisho. Inashauriwa kuwa unganisho lipimwe baada ya kila sehemu mpya kuongezwa kwenye kifaa. Muhtasari wa mchakato wa kuingiliana umeonyeshwa kwenye picha hapo juu. Sanduku lililochapishwa la 3D linatoa muonekano safi kwa kifaa na pia hulinda elektroniki ndani.

Hatua ya 10: Upimaji wa Kifaa na Maonyesho

Video iliyoingia inaonyesha utendaji wa kifaa. Kitufe cha kugeuza geuza kifaa na kitufe cha kushinikiza kinaweza kutumiwa kuchanganua njia mbili za onyesho.