![](https://duino4projects.com/wp-content/uploads/2019/09/Arduino-Magnetometer.jpg)
ما چه می سازیم؟
انسانها نمیتوانند میدانهای مغناطیسی را تشخیص دهند، اما ما از دستگاههایی استفاده میکنیم که همیشه به آهنربا متکی هستند. به عنوان مثال، موتورها، قطب نماها، سنسورهای چرخش و توربین های بادی، همگی برای کارکردن به آهنربا نیاز دارند. این آموزش نحوه ساخت یک مغناطیس سنج مبتنی بر آردوینو را توضیح می دهد که میدان مغناطیسی را با استفاده از سه حسگر اثر هال حس می کند. بردار میدان مغناطیسی در یک مکان بر روی یک صفحه کوچک با استفاده از طرح ریزی ایزومتریک نمایش داده می شود.
آردوینو چیست؟
آردوینو یک میکروکنترلر کاربر پسند منبع باز کوچک است. دارای پین های ورودی و خروجی دیجیتال می باشد. همچنین دارای پایه های ورودی آنالوگ است که برای خواندن ورودی از سنسورها مفید است. مدل های مختلف آردوینو موجود است. این آموزش نحوه استفاده از Arduino Uno یا Arduino MKR1010 را شرح می دهد. با این حال می توان از مدل های دیگر نیز استفاده کرد.
قبل از شروع این آموزش، محیط توسعه آردوینو و همچنین کتابخانه های مورد نیاز برای مدل خاص خود را دانلود کنید. محیط توسعه در https://www.arduino.cc/en/main/software و دستورالعمل های نصب در https://www.arduino.cc/en/main/software موجود است .
میدان مغناطیسی چیست؟
آهنرباهای دائمی بر سایر آهنرباهای دائمی نیرو وارد می کنند. سیم های حامل جریان بر سایر سیم های حامل جریان نیرو وارد می کنند. آهنرباهای دائمی و سیم های حامل جریان نیز به یکدیگر نیرو وارد می کنند. این نیرو در واحد جریان آزمایش یک میدان مغناطیسی است.
اگر حجم یک جسم را اندازه گیری کنیم، یک عدد اسکالر واحد بدست می آوریم. با این حال، مغناطیس با یک میدان برداری، کمیت پیچیدهتر توصیف میشود. اول، با موقعیت در تمام فضا متفاوت است. به عنوان مثال، میدان مغناطیسی یک سانتیمتری از یک آهنربای دائمی احتمالاً بزرگتر از میدان مغناطیسی ده سانتیمتری است.
سپس، میدان مغناطیسی در هر نقطه از فضا با یک بردار نشان داده می شود. بزرگی بردار نشان دهنده قدرت میدان مغناطیسی است. جهت عمود بر هر دو جهت نیرو و جهت جریان آزمایش است.
میتوانیم میدان مغناطیسی را در یک مکان به صورت فلش تصویر کنیم. میتوانیم میدان مغناطیسی را در سرتاسر فضا با آرایهای از فلش در مکانهای مختلف، احتمالاً در اندازههای مختلف و در جهتهای مختلف، تصویر کنیم. یک تجسم خوب در https://www.falstad.com/vector3dm/ موجود است . مغناطیسسنجی که ما میسازیم، میدان مغناطیسی را در محل سنسورها به صورت فلش روی نمایشگر نمایش میدهد.
سنسور جلوه هال چیست و چگونه کار می کند؟
سنسور اثر هال وسیله ای کوچک و ارزان است که قدرت میدان مغناطیسی را در جهت خاصی اندازه گیری می کند. این از یک قطعه نیمه هادی دوپ شده با بارهای اضافی ساخته شده است. خروجی برخی از سنسورهای اثر هال یک ولتاژ آنالوگ است. سایر سنسورهای اثر هال یک مقایسه کننده یکپارچه دارند و یک خروجی دیجیتال تولید می کنند. سایر سنسورهای اثر هال در ابزارهای بزرگتر ادغام می شوند که سرعت جریان، سرعت چرخش یا مقادیر دیگر را اندازه گیری می کنند.
فیزیک پشت اثر هال با معادله نیروی لورنتس خلاصه می شود. این معادله نیروی وارد بر بار متحرک ناشی از میدان الکتریکی و مغناطیسی خارجی را توصیف می کند.
![](https://duino4projects.com/wp-content/uploads/2019/09/FYSXYY2JYG83O5L.LARGE_.jpg)
شکل زیر اثر هال را نشان می دهد. فرض کنید می خواهیم قدرت میدان مغناطیسی را در جهت فلش آبی اندازه گیری کنیم. همانطور که در قسمت سمت چپ شکل نشان داده شده است، جریانی را از طریق یک قطعه نیمه هادی عمود بر جهت میدان مورد اندازه گیری اعمال می کنیم. جریان جریان بارها است، بنابراین یک بار در نیمه هادی با مقداری سرعت حرکت می کند. همانطور که در قسمت میانی شکل نشان داده شده است، این بار در اثر میدان خارجی نیرویی را احساس می کند. بارها به دلیل نیرو حرکت می کنند و در لبه های نیمه هادی جمع می شوند. بارها جمع می شوند تا زمانی که نیروی ناشی از بارهای انباشته شده، نیروی ناشی از میدان مغناطیسی خارجی را متعادل کند. همانطور که در قسمت سمت راست شکل نشان داده شده است، می توانیم ولتاژ دو طرف نیمه هادی را اندازه گیری کنیم. ولتاژ اندازه گیری شده متناسب با قدرت میدان مغناطیسی است،
![](https://duino4projects.com/wp-content/uploads/2019/09/FZHF29XJYEOEGEE.LARGE_.jpg)
طرح ریزی ایزومتریک چیست؟
در هر نقطه از فضا، میدان مغناطیسی توسط یک بردار سه بعدی توصیف می شود. با این حال، صفحه نمایش ما دو بعدی است. ما میتوانیم بردار سه بعدی را در یک صفحه دوبعدی پیشبینی کنیم تا بتوانیم آن را روی صفحه بکشیم. راه های متعددی برای انجام این کار وجود دارد مانند طرح ریزی ایزومتریک، طرح ریزی املایی یا طرح ریزی مایل.
در طرح ریزی ایزومتریک، محورهای x ، y و z 120 درجه از هم فاصله دارند و به همان اندازه کوتاه شده به نظر می رسند. اطلاعات بیشتر در مورد طرح ریزی ایزومتریک و همچنین فرمول های مورد نیاز را می توانید در صفحه ویکی پدیا در مورد موضوع پیدا کنید .
مرحله 1: جمع آوری لوازم
- آردوینو و کابل
آردوینو مغز مغناطیس سنج است. این دستورالعمل ها نحوه استفاده از Arduino Uno یا Arduino MKR1010 را توضیح می دهد. در هر صورت، یک کابل برای اتصال آن به کامپیوتر مورد نیاز است.