Sensori i fushës magnetike me 3 boshte: 10 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:27

Sistemet e transferimit të energjisë pa tel janë në rrugën e tyre për të zëvendësuar karikimin konvencional me tel. Duke filluar nga implantet e vogla biomjekësore deri në rimbushjen pa tel të automjeteve të mëdha elektrike. Një pjesë integrale e kërkimit mbi fuqinë wireless është minimizimi i dendësisë së fushës magnetike. Komisioni Ndërkombëtar për Mbrojtjen nga Rrezatimi Jo-Jonizues (ICNIRP) jep këshilla dhe udhëzime shkencore mbi efektet shëndetësore dhe mjedisore të rrezatimit jo-jonizues (NIR) për të mbrojtur njerëzit dhe mjedisin nga ekspozimi i dëmshëm NIR. NIR i referohet rrezatimit elektromagnetik të tillë si ultravjollcë, dritë, rreze infra të kuqe dhe valë radio, dhe valë mekanike të tilla si infra- dhe ultratinguj. Sistemet e karikimit pa tel prodhojnë fusha magnetike të alternuara të cilat mund të jenë të dëmshme për qeniet njerëzore dhe kafshët e pranishme në afërsi. Për të qenë në gjendje të zbuloni këto fusha dhe t'i minimizoni ato në një konfigurim të provës në botën reale, kërkohet një pajisje matëse e fushës magnetike si Analizuesi Spektral Aaronia SPECTRAN NF-5035. Këto pajisje zakonisht kushtojnë mbi 2000 dollarë dhe janë të mëdha dhe mund të mos jenë në gjendje të arrijnë hapësira të ngushta ku fusha duhet të matet. Për më tepër, këto pajisje zakonisht kanë më shumë veçori sesa kërkohet për matjen e thjeshtë të fushës në sistemet e transferimit të energjisë pa tel. Prandaj, zhvillimi i një versioni më të vogël, më të lirë të pajisjeve matëse në terren do të kishte një vlerë të madhe.

Projekti aktual përfshin hartimin e një PCB për zbulimin e fushës magnetike dhe gjithashtu hartimin e një pajisjeje shtesë që mund të përpunojë vlerat e fushës magnetike të ndjeshme dhe t'i shfaqë ato në një ekran OLED ose LCD.

Hapi 1: Kërkesat

Pajisja ka kërkesat e mëposhtme:

1. Matni fushat magnetike alternative në intervalin 10 - 300 kHz
2. Matni fushat me saktësi deri në 50 uT (Kufiri i sigurisë i vendosur nga ICNIRP është 27 uT)
3. Matni fushat në të tre boshtet dhe merrni rezultatin e tyre për të gjetur fushën aktuale në një pikë të caktuar
4. Shfaqni fushën magnetike në një matës dore
5. Shfaqni një tregues paralajmërues kur fusha shkon mbi standardet e përcaktuara nga ICNIRP
6. Përfshini funksionimin e baterisë në mënyrë që pajisja të jetë vërtet e lëvizshme

Hapi 2: Vështrim i përgjithshëm i sistemit

Hapi 3: Zgjedhja e Komponentëve

Ky hap është ndoshta hapi që merr më shumë kohë, që kërkon durim të konsiderueshëm për të zgjedhur përbërësit e duhur për këtë projekt. Ashtu si me shumicën e projekteve të tjera elektronike, zgjedhja e përbërësve kërkon ekzaminim të kujdesshëm të fletëve të të dhënave për t'u siguruar që të gjithë përbërësit janë të pajtueshëm me njëri -tjetrin dhe të punojnë në gamën e dëshiruar të të gjithë parametrave të funksionimit - në këtë rast të veçantë, fushat magnetike, frekuencat, tensionet etj.

Komponentët kryesorë të zgjedhur për PCB të sensorit të fushës magnetike janë në dispozicion në fletën e bashkangjitur excel. Përbërësit e përdorur për pajisjen e dorës janë si më poshtë:

1. Mikrokontrolluesi Tiva C TM4C123GXL
2. Ekran LCD SunFounder I2C Serial 20x4
3. Cyclewet 3.3V-5V 4 kanal i modulit të konvertuesit të nivelit logjik të ndërruesit dydrejtimësh
4. Çelësi i butonit të shtypjes
5. Çelësi i ndërrimit të 2 pozicioneve
6. 18650 Qeliza Li-jon 3.7V
7. Mbushës Adafruit PowerBoost 500
8. Bordet e qarkut të printuar (SparkFun i kapshëm)
9. Ngecje
10. Lidhja e telave
11. Kunjat e kokës

Pajisjet e kërkuara për këtë projekt janë si më poshtë:

1. Pajisja e saldimit dhe disa tela lidhës
2. Stërvitje
3. Prerës i telave

Hapi 4: Dizajni dhe Simulimi i Qarkut

Hapi 5: Dizajnimi i PCB

Pasi operacioni i qarkut të verifikohet në LTSpice, krijohet një PCB. Aeroplanët e bakrit janë krijuar në atë mënyrë që të mos ndërhyjnë në punën e sensorëve të fushës magnetike. Rajoni i theksuar gri në diagramin e paraqitjes së PCB tregon rrafshet e bakrit në PCB. Në të djathtë, shfaqet gjithashtu një pamje 3D e PCB -së së projektuar.

Hapi 6: Vendosja e Mikrokontrolluesit

Mikrokontrolluesi i zgjedhur për këtë projekt është Tiva C TM4C123GXL. Kodi është shkruar në Energia për të përdorur bibliotekat ekzistuese LCD për familjen e mikrokontrolluesve Arduino. Rrjedhimisht, kodi i zhvilluar për këtë projekt mund të përdoret gjithashtu me një mikrokontrollues Arduino në vend të Tiva C (me kusht që të përdorni caktimet e duhura të pin dhe të modifikoni kodin në përputhje me rrethanat).

Hapi 7: Vënia në punë e ekranit

Ekrani dhe mikrokontrolluesi janë të ndërlidhur përmes komunikimit I2C i cili kërkon vetëm dy tela të tjerë përveç furnizimit dhe tokëzimit a +5V. Copëzat e kodit LCD të disponueshëm për familjen e mikrokontrolluesve Arduino (bibliotekat LiquidCrystal) janë portuar dhe përdorur në Energia. Kodi jepet në skedarin LCDTest1.ino të bashkangjitur.

Disa këshilla të dobishme për ekranin mund të gjenden në videon e mëposhtme:

www.youtube.com/watch?v=qI4ubkWI_f4

Hapi 8: Shtypja 3D

Një kuti mbyllëse për pajisjen e dorës është projektuar siç tregohet në imazhin e mësipërm. Kutia ndihmon në mbajtjen e dërrasave në vend dhe telat e pashqetësuar. Kutia është projektuar të ketë dy ndërprerje për kalimin e telave, një ndërprerje për LED -të e treguesit të baterisë dhe një secila për çelësin e ndërrimit dhe çelësin e butonit. Dosjet e nevojshme janë bashkangjitur.

Hapi 9: Ndërfaqja e të gjithë përbërësve

Matni dimensionet e të gjithë përbërësve në dispozicion dhe vendosini ato duke përdorur një mjet grafik siç është Microsoft Visio. Pasi të jetë planifikuar paraqitja e të gjithë përbërësve, është një ide e mirë të provoni dhe t'i vendosni ato në pozicionet e tyre për të marrë një ndjenjë të produktit përfundimtar. Rekomandohet që lidhjet të testohen pasi çdo komponent i ri të shtohet në pajisje. Një përmbledhje e procesit të ndërlidhjes është treguar në imazhet e mësipërme. Kutia e printuar 3D i jep një pamje të pastër pajisjes dhe gjithashtu mbron elektronikën brenda.

Hapi 10: Testimi dhe demonstrimi i pajisjes

Videoja e integruar tregon funksionimin e pajisjes. Çelësi i ndërrimit ndez pajisjen dhe butoni i shtypjes mund të përdoret për të përzier dy modelet e ekranit.