3 առանցքի մագնիսական դաշտի տվիչ ՝ 10 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:50

Անլար էներգիայի փոխանցման համակարգերը գտնվում են ավանդական լարային լիցքավորման փոխարինման ճանապարհին: Սկսած փոքրիկ կենսաբժշկական իմպլանտներից մինչև հսկայական էլեկտրական մեքենաների անլար լիցքավորումը: Անլար էներգիայի վերաբերյալ հետազոտության անբաժանելի մասն է նվազագույնի հասցնել մագնիսական դաշտի խտությունը: Ոչ իոնացնող ճառագայթման պաշտպանության միջազգային հանձնաժողովը (ICNIRP) տրամադրում է գիտական խորհուրդներ և ուղեցույցներ ոչ իոնացնող ճառագայթման (NIR) առողջության և շրջակա միջավայրի հետևանքների վերաբերյալ `մարդկանց և շրջակա միջավայրը NIR- ի վնասակար ազդեցությունից պաշտպանելու համար: NIR- ը վերաբերում է էլեկտրամագնիսական ճառագայթմանը, ինչպիսիք են ուլտրամանուշակագույնը, լույսը, ինֆրակարմիրը և ռադիոալիքները և մեխանիկական ալիքները, ինչպիսիք են ինֆրակարմիր և ուլտրաձայնը: Անլար լիցքավորման համակարգերը արտադրում են փոփոխական մագնիսական դաշտեր, որոնք կարող են վնասակար լինել մերձակայքում գտնվող մարդկանց և կենդանիների համար: Որպեսզի կարողանանք հայտնաբերել այս դաշտերը և նվազագույնի հասցնել դրանք իրական աշխարհի փորձարկման ժամանակ, անհրաժեշտ է մագնիսական դաշտի չափիչ սարք, ինչպիսին է Aaronia SPECTRAN NF-5035 սպեկտրալ անալիզատորը: Այս սարքերը սովորաբար արժեն ավելի քան 2000 դոլար և զանգվածային են և չեն կարող հասնել նեղ տարածություններ, որտեղ դաշտը պետք է չափվի: Բացի այդ, այս սարքերը սովորաբար ավելի շատ հնարավորություններ ունեն, քան պահանջվում է անլար էներգիայի փոխանցման համակարգերում դաշտի պարզ չափման համար: Հետևաբար, դաշտի չափիչ սարքերի ավելի փոքր, ավելի էժան տարբերակի ստեղծումը մեծ արժեք կունենա:

Ընթացիկ նախագիծը ներառում է մագնիսական դաշտի զգայունացման համար PCB- ի ձևավորում, ինչպես նաև լրացուցիչ սարքի նախագծում, որը կարող է մշակել զգայուն մագնիսական դաշտի արժեքները և դրանք ցուցադրել OLED կամ LCD էկրանին:

Քայլ 1: Պահանջներ

Սարքը ունի հետևյալ պահանջները.

1. Չափել փոփոխական մագնիսական դաշտերը 10 - 300 կՀց միջակայքում
2. Չափել դաշտերը ճշգրիտ մինչև 50 uT (ICNIRP- ի կողմից սահմանված անվտանգության սահմանը 27 uT է)
3. Չափեք բոլոր երեք առանցքների դաշտերը և ստացեք դրանց արդյունքը ՝ գտնելու տվյալ դաշտում իրական դաշտը
4. Displayուցադրեք մագնիսական դաշտը ձեռքի հաշվիչի վրա
5. Displayույց տվեք նախազգուշացման ցուցիչ, երբ դաշտը դուրս գա ICNIRP- ի կողմից սահմանված չափանիշներից
6. Ներառեք մարտկոցի աշխատանքը, որպեսզի սարքը իսկապես դյուրակիր լինի

Քայլ 2: Համակարգի ակնարկ

Քայլ 3: Բաղադրիչների ընտրություն

Այս քայլը, հավանաբար, ամենաարդյունավետ քայլն է, որը պահանջում է զգալի համբերություն ՝ այս նախագծի ճիշտ բաղադրիչները ընտրելու համար: Ինչպես շատ այլ էլեկտրոնային նախագծերի դեպքում, բաղադրիչների ընտրությունը պահանջում է տվյալների թերթերի մանրազնին ուսումնասիրություն `համոզվելու համար, որ բոլոր բաղադրիչները համատեղելի են միմյանց հետ և աշխատում են բոլոր գործառնական պարամետրերի ցանկալի տիրույթում` տվյալ դեպքում `մագնիսական դաշտեր, հաճախականություններ, լարումներ և այլն:

Մագնիսական դաշտի տվիչի PCB- ի համար ընտրված հիմնական բաղադրիչները հասանելի են կից Excel թերթում: Ձեռքի սարքի համար օգտագործվող բաղադրիչները հետևյալն են.

1. Tiva C TM4C123GXL միկրոկառավարիչ
2. SunFounder I2C Սերիական 20x4 LCD էկրան
3. Cyclewet 3.3V-5V 4 ալիք տրամաբանական մակարդակի փոխարկիչ երկկողմանի փոխարկիչ մոդուլ
4. Սեղմեք կոճակի անջատիչ
5. 2 դիրքի միացման անջատիչ
6. 18650 Li-ion 3.7V բջիջ
7. Adafruit PowerBoost 500 լիցքավորիչ
8. Տպագիր տպատախտակներ (հնարավոր է օգտագործել SparkFun)
9. Ստատուսներ
10. Լարերի միացում
11. Վերնագրի կապում

Այս նախագծի համար անհրաժեշտ սարքավորումները հետևյալն են.

1. Sոդման սարք և որոշ զոդման մետաղալարեր
2. Գայլիկոն
3. Մետաղալար կտրիչ

Քայլ 4. Շղթայի ձևավորում և մոդելավորում

Քայլ 5: PCB- ի նախագծում

Երբ LTSpice- ում սխեմայի աշխատանքը ստուգվում է, նախագծվում է PCB: Պղնձե հարթությունները նախագծված են այնպես, որ չխանգարեն մագնիսական դաշտի տվիչների աշխատանքին: PCB- ի դասավորության դիագրամում ընդգծված մոխրագույն շրջանը ցույց է տալիս PCB- ի պղնձե հարթությունները: Աջ կողմում ցուցադրվում է նաև նախագծված PCB- ի 3D տեսքը:

Քայլ 6: Միկրոհսկիչի տեղադրում

Այս նախագծի համար ընտրված միկրոկոնտրոլերը Tiva C TM4C123GXL է: Կոդը գրված է Energia- ում `Arduino միկրոկոնտրոլերների ընտանիքի համար գոյություն ունեցող LCD գրադարաններից օգտվելու համար: Հետևաբար, այս նախագծի համար մշակված ծածկագիրը կարող է օգտագործվել նաև Arduino միկրոկառավարիչի հետ Tiva C- ի փոխարեն (պայմանով, որ դուք օգտագործում եք քորոցների ճիշտ առաջադրանքները և համապատասխանաբար փոփոխեք ծածկագիրը):

Քայլ 7: Էկրանի աշխատանքը գործարկելը

Էկրանը և միկրոհսկիչը միացված են I2C հաղորդակցության միջոցով, որը պահանջում է ընդամենը երկու լար, բացի a +5V հոսանքից և հողից: LCD կոդի հատվածները, որոնք հասանելի են Arduino ընտանիքի միկրոկոնտրոլերների համար (LiquidCrystal գրադարաններ) տեղափոխվել և օգտագործվել են Energia- ում: Կոդը տրված է կցված LCDTest1.ino ֆայլում:

Theուցադրման որոշ օգտակար խորհուրդներ կարելի է գտնել հետևյալ տեսանյութում.

www.youtube.com/watch?v=qI4ubkWI_f4

Քայլ 8: 3D տպագրություն

Ձեռքի սարքի պարիսպի տուփը նախագծված է այնպես, ինչպես ցույց է տրված վերևի նկարում: Տուփը օգնում է տախտակները տեղում պահել, իսկ լարերը ՝ անխռով: Տուփը նախատեսված է երկու անջատիչ `լարերի միջով անցնելու համար, մեկ անջատիչ` մարտկոցի ցուցիչ LED- ների համար, և յուրաքանչյուրը `միացման և սեղմման կոճակի անջատիչի համար: Անհրաժեշտ ֆայլերը կցվում են:

Քայլ 9: Բոլոր բաղադրիչների միացում

Չափեք բոլոր առկա բաղադրիչների չափերը և տեղադրեք դրանք գրաֆիկական գործիքի միջոցով, ինչպիսին է Microsoft Visio- ն: Բոլոր բաղադրիչների դասավորությունը պլանավորվելուց հետո լավ գաղափար է փորձել և տեղադրել դրանք իրենց դիրքերում `վերջնական արտադրանքի մասին զգալու համար: Խորհուրդ է տրվում, որ կապերը փորձարկվեն սարքին յուրաքանչյուր նոր բաղադրիչ ավելացնելուց հետո: Ինտերֆեյսերի գործընթացի ակնարկը ներկայացված է վերևի պատկերներում: 3D տպված տուփը մաքուր տեսք է հաղորդում սարքին, ինչպես նաև պաշտպանում է ներսում գտնվող էլեկտրոնիկան:

Քայլ 10: Սարքի փորձարկում և ցուցադրում

Ներկառուցված տեսանյութը ցույց է տալիս սարքի աշխատանքը: Փոխարկիչի անջատիչը միացնում է սարքը, և սեղմման կոճակը կարող է օգտագործվել ցուցադրման երկու ռեժիմների միջով: