سیستمهای انتقال برق بیسیم در راه جایگزینی شارژ سیمی معمولی هستند. از ایمپلنت های کوچک زیست پزشکی گرفته تا شارژ بی سیم وسایل نقلیه عظیم الکتریکی. بخشی جدایی ناپذیر از تحقیق در مورد توان بی سیم به حداقل رساندن چگالی میدان مغناطیسی است. کمیسیون بین المللی حفاظت از پرتوهای غیر یون ساز (ICNIRP) توصیه ها و راهنمایی های علمی در مورد اثرات بهداشتی و زیست محیطی پرتوهای غیریون ساز (NIR) برای محافظت از مردم و محیط زیست در برابر قرار گرفتن در معرض مضر NIR ارائه می دهد. NIR به تشعشعات الکترومغناطیسی مانند امواج ماوراء بنفش، نور، مادون قرمز و امواج رادیویی و امواج مکانیکی مانند امواج مادون قرمز و فراصوت اشاره دارد. سیستمهای شارژ بیسیم میدانهای مغناطیسی متناوب تولید میکنند که میتواند برای انسانها و حیوانات موجود در مجاورت مضر باشد. برای شناسایی این میدان ها و به حداقل رساندن آنها در یک راه اندازی آزمایشی در دنیای واقعی، به یک دستگاه اندازه گیری میدان مغناطیسی مانند آنالایزر طیفی Aaronia SPECTRAN NF-5035 نیاز است. این دستگاه ها معمولاً بیش از 2000 دلار قیمت دارند و حجیم هستند و ممکن است نتوانند به فضاهای باریکی که میدان نیاز به اندازه گیری دارد برسند. علاوه بر این، این دستگاهها معمولاً دارای ویژگیهای بیشتری نسبت به اندازهگیری میدانی ساده در سیستمهای انتقال برق بیسیم هستند. از این رو، توسعه یک نسخه کوچکتر و ارزانتر از دستگاههای اندازهگیری میدانی، ارزش زیادی خواهد داشت. این دستگاهها معمولاً دارای ویژگیهای بیشتری نسبت به اندازهگیری میدانی ساده در سیستمهای انتقال برق بیسیم هستند. از این رو، توسعه یک نسخه کوچکتر و ارزانتر از دستگاههای اندازهگیری میدانی، ارزش زیادی خواهد داشت. این دستگاهها معمولاً دارای ویژگیهای بیشتری نسبت به اندازهگیری میدانی ساده در سیستمهای انتقال برق بیسیم هستند. از این رو، توسعه یک نسخه کوچکتر و ارزانتر از دستگاههای اندازهگیری میدانی، ارزش زیادی خواهد داشت.
![](https://duino4projects.com/wp-content/uploads/2022/06/3-Axis-Magnetic-Field-Sensor.jpg)
پروژه فعلی شامل طراحی یک PCB برای سنجش میدان مغناطیسی و همچنین طراحی یک دستگاه اضافی است که می تواند مقادیر میدان مغناطیسی حس شده را پردازش کرده و آنها را بر روی یک صفحه نمایش OLED یا LCD نمایش دهد.
مرحله 1: الزامات
دستگاه دارای شرایط زیر است:
- میدان های مغناطیسی متناوب را در محدوده 10 تا 300 کیلوهرتز اندازه گیری کنید
- اندازهگیری میدانها با دقت تا ۵۰ uT (محدودیت ایمنی تعیینشده توسط ICNIRP ۲۷ uT است)
- فیلدها را در هر سه محور اندازه بگیرید و نتیجه آنها را برای یافتن میدان واقعی در یک نقطه مشخص بدست آورید
- میدان مغناطیسی را روی یک متر دستی نمایش دهید
- هنگامی که میدان بالاتر از استانداردهای تعیین شده توسط ICNIRP است، یک نشانگر هشدار نمایش دهید
- عملکرد باتری را در نظر بگیرید تا دستگاه واقعا قابل حمل باشد
مرحله 2: نمای کلی سیستم
![](https://duino4projects.com/wp-content/uploads/2022/06/System-overview.jpg)
مرحله 3: انتخاب کامپوننت ها
این مرحله احتمالاً زمانبرترین قدم است که برای انتخاب اجزای مناسب برای این پروژه به صبر قابل توجهی نیاز دارد. مانند بسیاری از پروژه های الکترونیکی دیگر، انتخاب قطعات نیاز به بررسی دقیق برگه های داده دارد تا مطمئن شوید که همه اجزا با یکدیگر سازگار هستند و در محدوده مورد نظر از همه پارامترهای عملیاتی کار می کنند - در این مورد خاص، میدان های مغناطیسی، فرکانس ها، ولتاژها و غیره.
اجزای اصلی انتخاب شده برای PCB حسگر میدان مغناطیسی در برگه اکسل پیوست موجود است. قطعات مورد استفاده برای دستگاه دستی به شرح زیر است:
- میکروکنترلر Tiva C TM4C123GXL
- صفحه نمایش LCD سری 20×4 SunFounder I2C
- ماژول شیفتر دو جهته مبدل سطح منطقی 4 کانال Cyclewet 3.3V-5V
- سوئیچ دکمه فشاری
- سوئیچ جابجایی 2 موقعیت
- سلول 3.7 ولتی لیتیوم یون 18650
- شارژر Adafruit PowerBoost 500
- بردهای مدار چاپی (قابل جدا شدن SparkFun)
- ایستادگی ها
- سیم های اتصال
- پین های هدر
تجهیزات مورد نیاز این پروژه به شرح زیر است:
- دستگاه لحیم کاری و مقداری سیم لحیم کاری
- مته
- سیم چین
مرحله 4: طراحی و شبیه سازی مدار
![](https://duino4projects.com/wp-content/uploads/2022/06/Circuit-Design-and-Simulation.jpg)
{“context”:{“location”:{“href”:”https://www.instructables.com/editInstructable/edit/EMGJXE1JFUAH4P7″,”origin”:”https://www.instructables.com،” پروتکل”:”https:””میزبان”:”www.instructables.com”””نام میزبان”:”www.instructables.com”,”پورت”:””””نام مسیر”:”/editInstructable/edit/EMGJXE1JFUAH4P7 ″,”search”:””””hash”:””},”jQuery110209470777035602441″:1,”b”:{“jQuery110209470777035602441″,”””h”:20},”h”ele -Object-28″}
مرحله 5: طراحی PCB
![](https://duino4projects.com/wp-content/uploads/2022/06/Designing-the-PCB.jpg)
هنگامی که عملکرد مدار در LTSpice تایید شد، یک PCB طراحی می شود. صفحات مسی به گونه ای طراحی شده اند که در کار حسگرهای میدان مغناطیسی اختلال ایجاد نکنند. منطقه خاکستری برجسته در نمودار طرح مدار چاپی صفحات مسی روی PCB را نشان می دهد. در سمت راست، یک نمای سه بعدی از PCB طراحی شده نیز نشان داده شده است.
مرحله 6: راه اندازی میکروکنترلر
میکروکنترلر انتخاب شده برای این پروژه Tiva C TM4C123GXL است. این کد در Energia به منظور استفاده از کتابخانه های LCD موجود برای خانواده میکروکنترلرهای آردوینو نوشته شده است. در نتیجه، کد توسعهیافته برای این پروژه را میتوان با میکروکنترلر آردوینو بهجای Tiva C نیز استفاده کرد (به شرطی که از تخصیص پینهای مناسب استفاده کنید و کد را متناسب با آن تغییر دهید).
مرحله 7: شروع به کار کردن صفحه نمایش
![](https://duino4projects.com/wp-content/uploads/2022/06/Getting-the-Display-to-Work.jpg)
صفحه نمایش و میکروکنترلر از طریق ارتباط I2C متصل می شوند که فقط به دو سیم دیگر به جز منبع تغذیه + 5 ولت و زمین نیاز دارد. تکه کدهای LCD موجود برای خانواده میکروکنترلرهای آردوینو (کتابخانه های LiquidCrystal) در Energia پورت شده و مورد استفاده قرار گرفته است. کد در فایل پیوست شده LCDTest1.ino آمده است.
برخی از نکات مفید برای نمایشگر را می توان در ویدیوی زیر مشاهده کرد:
مرحله 8: پرینت سه بعدی
![](https://duino4projects.com/wp-content/uploads/2022/06/3D-Printing-1.jpg)
یک جعبه محفظه برای دستگاه دستی مطابق تصویر بالا طراحی شده است. جعبه کمک می کند تا تخته ها در جای خود قرار بگیرند و سیم ها دست نخورده نگه دارند. جعبه به گونه ای طراحی شده است که دارای دو برش برای عبور سیم ها، یک برش برای LED های نشانگر باتری، و یکی برای سوئیچ جابجایی و کلید فشاری باشد. فایل های لازم پیوست می باشد.