পোর্টেবল ম্যাগনেটোমিটার: 7 টি ধাপ (ছবি সহ)

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 07:58

একটি ম্যাগনেটোমিটার, যাকে কখনও কখনও গসমিটারও বলা হয়, চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তি পরিমাপ করে। স্থায়ী চুম্বক এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটের শক্তি পরীক্ষা করার এবং অ -চুম্বকীয় কনফিগারেশনের ক্ষেত্রের আকৃতি বোঝার জন্য এটি একটি অপরিহার্য হাতিয়ার। যদি এটি যথেষ্ট সংবেদনশীল হয় তবে লোহার বস্তুগুলি চুম্বকীয় কিনা তাও সনাক্ত করতে পারে। মোটর এবং ট্রান্সফরমার থেকে সময় পরিবর্তিত ক্ষেত্রগুলি সনাক্ত করা যেতে পারে যদি প্রোব যথেষ্ট দ্রুত হয়।

মোবাইল ফোনে সাধারণত একটি--অক্ষের ম্যাগনেটোমিটার থাকে কিন্তু সেগুলি earth 1 গাউস = 0.1 এমটি এর দুর্বল পৃথিবী চৌম্বক ক্ষেত্রের জন্য অপ্টিমাইজ করা হয়েছে এবং কয়েক এমটি ক্ষেত্রগুলিতে পরিপূর্ণ। ফোনে সেন্সরের অবস্থান সুস্পষ্ট নয় এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটের বোরের মতো সংকীর্ণ অ্যাপারচারের ভিতরে সেন্সর স্থাপন করা সম্ভব নয়। তাছাড়া, আপনি হয়তো আপনার স্মার্টফোনকে শক্তিশালী চুম্বকের কাছাকাছি আনতে চাইবেন না।

এখানে আমি সাধারণ উপাদান দিয়ে একটি সাধারণ পোর্টেবল ম্যাগনেটোমিটার কিভাবে তৈরি করব তা বর্ণনা করি: একটি লিনিয়ার হল সেন্সর, একটি আরডুইনো, একটি ডিসপ্লে এবং একটি পুশ-বোতাম। মোট খরচ 5EUR এর চেয়ে কম, এবং -100 থেকে +100mT এর পরিসরে ~ 0.01mT এর সংবেদনশীলতা আপনি নির্দ্বিধায় আশা করতে পারেন তার চেয়ে ভাল। সঠিক নিখুঁত রিডিং পেতে, আপনাকে এটিকে ক্রমাঙ্কন করতে হবে: আমি কীভাবে এটি বাড়িতে তৈরি লম্বা সোলেনয়েড দিয়ে করব তা বর্ণনা করি।

ধাপ 1: হল প্রোব

হল-ইফেক্ট হল চৌম্বক ক্ষেত্র পরিমাপের একটি সাধারণ উপায়। যখন একটি চৌম্বকীয় ক্ষেত্রের মধ্যে একটি কন্ডাক্টরের মধ্য দিয়ে ইলেকট্রন প্রবাহিত হয় তখন তারা পাশের দিকে বিচ্যুত হয় এবং এইভাবে কন্ডাক্টরের পাশে একটি সম্ভাব্য পার্থক্য তৈরি করে। অর্ধপরিবাহী উপাদান এবং জ্যামিতির সঠিক পছন্দের সাথে, একটি পরিমাপযোগ্য সংকেত উৎপন্ন হয় যা পরিবর্ধিত হতে পারে এবং চৌম্বকীয় ক্ষেত্রের একটি উপাদানের পরিমাপ প্রদান করতে পারে।

আমি SS49E ব্যবহার করি কারণ এটি সস্তা এবং ব্যাপকভাবে উপলব্ধ। এর ডেটশীট থেকে কয়েকটি বিষয় লক্ষ্য করুন:

• সরবরাহ ভোল্টেজ: 2.7-6.5 V, তাই Arduino থেকে 5V এর সাথে পুরোপুরি সামঞ্জস্যপূর্ণ।
• নাল-আউটপুট: 2.25-2.75V, তাই 0 এবং 5V এর মধ্যে প্রায় অর্ধেক।
• সংবেদনশীলতা: 1.0-1.75mV/গাউস, তাই এটি সঠিক ফলাফল পেতে ক্রমাঙ্কন প্রয়োজন হবে।
• আউটপুট ভোল্টেজ 1.0V-4.0V (যদি 5V এ চালিত হয়): Arduino ADC দ্বারা ভালভাবে আচ্ছাদিত।
• রেঞ্জ: +-650G ন্যূনতম, +-1000G সাধারণ।
• প্রতিক্রিয়া সময় 3mus, তাই এটি কয়েক দশক kHz এ নমুনা দিতে পারে।
• সরবরাহ বর্তমান: 6-10mA, ব্যাটারি চালিত হওয়ার জন্য যথেষ্ট কম।
• তাপমাত্রার ত্রুটি: degree 0.1% প্রতি ডিগ্রি সি। সামান্য মনে হয় কিন্তু 0.1% অফসেট ড্রিফট 3mT ত্রুটি দেয়।

সেন্সরটি কম্প্যাক্ট, ~ 4x3x2 মিমি, এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের উপাদানটি পরিমাপ করে যা তার সামনের মুখের লম্ব। এটি পিছনের দিক থেকে সামনের দিকে নির্দেশ করে এমন ক্ষেত্রগুলির জন্য একটি ইতিবাচক আউটপুট দেবে, উদাহরণস্বরূপ যখন সামনে একটি চৌম্বকীয় দক্ষিণ মেরুতে আনা হয়। সেন্সরটিতে 3 টি লিড, +5V, 0V এবং আউটপুট বাম থেকে ডানে, সামনে থেকে দেখা হলে।

পদক্ষেপ 2: প্রয়োজনীয় উপাদান

• SS49E লিনিয়ার হল সেন্সর। অনলাইনে 10 টি সেটের জন্য এই খরচ E 1EUR।
• পোর্টেবল ভার্সনের জন্য প্রোটোটাইপ বা Arduino Nano (হেডার ছাড়া!) এর জন্য প্রোটোটাইপ বোর্ড সহ Arduino Uno
• SSD1306 0.96”একরঙা OLED প্রদর্শন I2C ইন্টারফেস সহ
• একটি ক্ষণস্থায়ী পুশ-বোতাম

প্রোব তৈরি করতে:

• একটি পুরানো বলপেন বা অন্য বলিষ্ঠ ফাঁপা নল
• 3 টি পাতলা স্ট্র্যান্ডেড তারগুলি টিউবের চেয়ে কিছুটা লম্বা
• 12 সেমি পাতলা (1.5 মিমি) সঙ্কুচিত টিউব

এটি বহনযোগ্য করতে:

• একটি বড় টিক-টেক বাক্স (18x46x83 মিমি) বা অনুরূপ
• একটি 9V- ব্যাটারি ক্লিপ
• একটি অন/অফ সুইচ

ধাপ 3: প্রথম সংস্করণ: একটি Arduino প্রোটোটাইপ বোর্ড ব্যবহার করে

সর্বদা প্রোটোটাইপ করুন যে সমস্ত উপাদানগুলি কাজ করে এবং সফ্টওয়্যারটি কার্যকরী কিনা তা পরীক্ষা করুন! ছবিটি অনুসরণ করুন এবং হল প্রোব, ডিসপ্লে এবং নাল-বোতাম সংযুক্ত করতে: হল প্রোবকে +5V, GND, A0 (বাম থেকে ডানে) সংযুক্ত করতে হবে। ডিসপ্লেটি GND, +5V, A5, A4 (বাম থেকে ডানে) এর সাথে সংযুক্ত হওয়া প্রয়োজন। বোতামটি চাপলে মাটি থেকে A1 পর্যন্ত সংযোগ তৈরি করতে হবে।

কোডটি Arduino IDE সংস্করণ 1.8.10 ব্যবহার করে লেখা এবং আপলোড করা হয়েছিল। এটি Adafruit_SSD1306 এবং Adafruit_GFX লাইব্রেরি ইনস্টল করতে হবে সংযুক্ত স্কেচে কোড আপলোড করুন।

ডিসপ্লেতে ডিসি মান এবং এসি মান দেখানো উচিত।

ধাপ 4: কোড সম্পর্কে কিছু মন্তব্য

আপনি যদি কোডের অভ্যন্তরীণ কাজকর্মে আগ্রহী না হন তবে নির্দ্বিধায় এই বিভাগটি এড়িয়ে যান।

কোডের মূল বৈশিষ্ট্য হল চৌম্বক ক্ষেত্রটি পরপর 2000 বার পরিমাপ করা হয়। এটি প্রায় 0.2-0.3 সেকেন্ড সময় নেয়। পরিমাপের সমষ্টি এবং বর্গাকার যোগফল ট্র্যাক করে, গড় এবং মান বিচ্যুতি উভয়ই গণনা করা সম্ভব, যা ডিসি এবং এসি হিসাবে রিপোর্ট করা হয়। বিপুল সংখ্যক পরিমাপের গড় দ্বারা, নির্ভুলতা বৃদ্ধি পায়, তাত্ত্বিকভাবে sqrt (2000) ~ 45 দ্বারা। তাই 10-বিট এডিসির সাহায্যে আমরা 15-বিট এডিসির নির্ভুলতায় পৌঁছাতে পারি! এটি একটি বড় পার্থক্য করে: 1 ADC গণনা 5mV, যা ~ 0.3mT। গড়ের জন্য ধন্যবাদ, আমরা 0.3mT থেকে 0.01mT এর নির্ভুলতা উন্নত করি।

একটি বোনাস হিসাবে, আমরা স্ট্যান্ডার্ড বিচ্যুতিও পাই, তাই ওঠানামা করা ক্ষেত্রগুলিকে সেভাবে চিহ্নিত করা হয়। 50Hz এ ওঠানামা করা একটি ক্ষেত্র পরিমাপের সময় full 10 পূর্ণ চক্র করে, তাই এর AC মান ভালভাবে পরিমাপ করা যায়।

কোড কম্পাইল করার পর আমি নিম্নলিখিত মতামত পাই: স্কেচ 16852 বাইট (54%) প্রোগ্রাম স্টোরেজ স্পেস ব্যবহার করে। সর্বোচ্চ 30720 বাইট। গ্লোবাল ভেরিয়েবলগুলি 352 বাইট (17%) গতিশীল মেমরির ব্যবহার করে, স্থানীয় ভেরিয়েবলের জন্য 1696 বাইট রেখে। সর্বোচ্চ 2048 বাইট।

বেশিরভাগ জায়গা অ্যাডাফ্রুট লাইব্রেরি দ্বারা নেওয়া হয়, তবে আরও কার্যকারিতার জন্য প্রচুর জায়গা রয়েছে

ধাপ 5: প্রোবের প্রস্তুতি

প্রোবটি সরু নলের ডগায় সবচেয়ে ভালোভাবে মাউন্ট করা হয়: এইভাবে এটি সহজেই স্থাপন করা যায় এবং সরু অ্যাপারচারের ভিতরেও রাখা যায়। অ -চুম্বকীয় পদার্থের যে কোনো ফাঁপা নল কাজ করবে। আমি একটি পুরানো বলপেন ব্যবহার করেছি যা একটি নিখুঁত ফিট দেয়।

3 টি পাতলা নমনীয় তার তৈরি করুন যা নলের চেয়ে দীর্ঘ। আমি 3cm ফিতা কেবল ব্যবহার করেছি। রংগুলিতে কোন যুক্তি নেই (+5V এর জন্য কমলা, 0V এর জন্য লাল, সংকেতের জন্য ধূসর) কিন্তু মাত্র 3 টি তারের সাথে আমি মনে করতে পারি।

প্রোটোটাইপে প্রোব ব্যবহার করার জন্য, ছিঁড়ে যাওয়া সলিড-কোর হুকআপ তারের কিছু টুকরো ঝালাই করুন এবং সঙ্কুচিত নল দিয়ে তাদের রক্ষা করুন। পরবর্তীতে এটি কেটে ফেলা যায় যাতে প্রোবের তারগুলি সরাসরি আরডুইনোতে বিক্রি করা যায়।

ধাপ 6: একটি বহনযোগ্য যন্ত্র তৈরি করা

একটি 9V ব্যাটারি, ওএলইডি স্ক্রিন এবং একটি আরডুইনো ন্যানো একটি (বড়) টিক-টাক বক্সের মধ্যে আরামদায়কভাবে ফিট করে। এটি স্বচ্ছ হওয়ার সুবিধা রয়েছে, পর্দার ভিতরেও ভালভাবে পাঠযোগ্য। সমস্ত স্থির উপাদান (প্রোব, অন/অফ সুইচ এবং পুশ-বোতাম) শীর্ষে সংযুক্ত থাকে, যাতে ব্যাটারি পরিবর্তন বা কোড আপডেট করার জন্য পুরো সমাবেশটি বাক্সের বাইরে নিয়ে যাওয়া যায়।

আমি কখনই 9V ব্যাটারির ভক্ত ছিলাম না: এগুলি ব্যয়বহুল এবং তাদের ক্ষমতা খুব কম। কিন্তু আমার স্থানীয় সুপার মার্কেট হঠাৎ করে রিচার্জেবল NiMH ভার্সন প্রতি 1 ইউরোর বিনিময়ে বিক্রি করে, এবং আমি দেখতে পেলাম যে তাদের রাতারাতি 100Ohm রোধকের মাধ্যমে 11V এ রেখে সহজেই চার্জ করা যায়। আমি ক্লিপগুলি সস্তায় অর্ডার করেছিলাম কিন্তু সেগুলি কখনই আসেনি, তাই আমি একটি পুরানো 9V ব্যাটারি আলাদা করেছিলাম যাতে উপরেরটিকে ক্লিপে পরিণত করা যায়। 9V ব্যাটারি সম্পর্কে ভাল জিনিস হল যে এটি কম্প্যাক্ট এবং এটির সাথে Arduino এটি ভিনের সাথে সংযুক্ত করে ভালভাবে চলে। +5V তে OLED এবং হল প্রোবের জন্য একটি নিয়ন্ত্রিত 5V উপলব্ধ থাকবে।

হল প্রোব, ওএলইডি স্ক্রিন এবং পুশ বোতাম প্রোটোটাইপের মতো একইভাবে সংযুক্ত। একমাত্র সংযোজন হল 9V ব্যাটারি এবং আরডুইনো এর মধ্যে একটি অন/অফ বোতাম।

ধাপ 7: ক্রমাঙ্কন

কোডে ক্রমাঙ্কন ধ্রুবক ডেটশীটে দেওয়া সংখ্যার সাথে মিলে যায় (1.4mV/Gauss), কিন্তু ডেটশীট একটি বড় পরিসরের (1.0-1.75mV/Gauss) অনুমতি দেয়। সঠিক ফলাফল পেতে, আমাদের প্রোব ক্যালিব্রেট করতে হবে!

একটি সুনির্দিষ্ট শক্তির চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরির সবচেয়ে সহজ উপায় হল একটি সোলেনয়েড ব্যবহার করা: একটি দীর্ঘ সোলেনয়েডের ক্ষেত্র শক্তি হল: B = mu0*n*I। ভ্যাকুয়াম ব্যাপ্তিযোগ্যতা প্রকৃতির একটি ধ্রুবক: mu0 = 1.2566x10^-6 T/m/A। ক্ষেত্রটি সমজাতীয় এবং শুধুমাত্র উইন্ডিং n এর ঘনত্বের উপর নির্ভর করে এবং বর্তমান I, উভয়ই ভাল নির্ভুলতার সাথে পরিমাপ করা যেতে পারে (~ 1%)। উদ্ধৃত সূত্রটি অসীম দীর্ঘ সোলেনয়েডের জন্য উদ্ভূত, তবে এটি দৈর্ঘ্য থেকে ব্যাসের অনুপাত, L/D> 10 পর্যন্ত কেন্দ্রের ক্ষেত্রের জন্য একটি খুব ভাল অনুমান।

একটি উপযুক্ত সোলেনয়েড তৈরি করতে, L/D> 10 দিয়ে একটি ফাঁপা নলাকার নল নিন এবং এনামেল্ড ওয়্যার দিয়ে নিয়মিত বাতাস লাগান। আমি একটি পিভিসি টিউব ব্যবহার করেছি এবং বাইরের ব্যাস 23 মিমি এবং ক্ষত 566 উইন্ডিং, 20.2 সেন্টিমিটার বিস্তৃত, ফলে n = 28/cm = 2800/m। তারের দৈর্ঘ্য 42 মি এবং প্রতিরোধ 10.0 ওহম।

কয়েলে শক্তি সরবরাহ করুন এবং একটি মাল্টিমিটার দিয়ে বর্তমান প্রবাহ পরিমাপ করুন। বর্তমানকে নিয়ন্ত্রণে রাখতে একটি পরিবর্তনশীল ভোল্টেজ সরবরাহ অথবা একটি পরিবর্তনশীল লোড রোধক ব্যবহার করুন। কয়েকটি বর্তমান সেটিংসের জন্য চৌম্বক ক্ষেত্রটি পরিমাপ করুন এবং এটি রিডিংগুলির সাথে তুলনা করুন।

ক্রমাঙ্কনের আগে, আমি 6.04 mT/A পরিমাপ করেছি যখন তত্ত্বটি 3.50 mT/A এর পূর্বাভাস দিয়েছে। তাই আমি কোডের লাইন 18 এ ক্রমাঙ্কন ধ্রুবককে 0.58 দ্বারা গুণ করেছি। ম্যাগনেটোমিটার এখন ক্যালিব্রেটেড!

ম্যাগনেটস চ্যালেঞ্জে রানার আপ