רובוטרוניקס מפתחת מוצרים אלקטורנים בשילוב חיישן מגנטי , אפקט הול תלת מימדי
חיישנים מגנטיים משמשים במגוון רחב של יישומים, כולל ניווט, אוטומציה תעשייתית וציוד רפואי. הם פועלים על ידי מדידת חוזק וכיוון של שדה מגנטי והמרת מידע זה לאות חשמלי שניתן לפרש על ידי מעבד.
חיישן מגנטי מורכב בדרך כלל משלושה מרכיבים עיקריים: מגנומטר, מעבד וממשק. המגנומטר הוא הרכיב שמזהה למעשה את השדה המגנטי ויוצר אות חשמלי. לאחר מכן המעבד מפרש את האות וממיר אותו לנתונים שמיש. הממשק הוא זה שמאפשר לחיישן לתקשר עם שאר המערכת.
ישנם מספר סוגים שונים של חיישנים מגנטיים, כולל:
חיישני אפקט הול: חיישנים אלו משתמשים באפקט הול כדי למדוד את עוצמתו של שדה מגנטי. הם מאוד מדויקים ובעלי מגוון רחב של מדידות, אבל גם יקרים יחסית.
חיישני מגנטור אנזוטרופיים (AMR): חיישנים אלה משתמשים בהתנגדות של חומר לשינוי בתגובה לשדה מגנטי. הם פחות יקרים מחיישני אפקט הול, אך גם פחות מדויקים.
חיישני התנגדות מגנטית ענקית (GMR): חיישנים אלה משתמשים בהתנגדות של חומר לשינוי בתגובה לשדה מגנטי. הם מדויקים יותר ובעלי טווח מדידה רחב יותר מחיישני AMR, אך גם יקרים יותר.
חיישני מגנטורות התנגדות (TMR) במנהרה: חיישנים אלה משתמשים בהתנגדות של חומר לשינוי בתגובה לשדה מגנטי. הם המדויקים ביותר ובעלי טווח המדידה הרחב ביותר מבין כל החיישנים המגנטיים, אך הם גם היקרים ביותר.
היתרונות העיקריים של חיישנים מגנטיים הם הדיוק שלהם, מגוון רחב של מדידות, ורבגוניות. הם יכולים לשמש במגוון רחב של יישומים, והם יכולים למדוד גם את העוצמה וגם את הכיוון של שדה מגנטי. עם זאת, הם גם יקרים יחסית ויכולים להיות מושפעים מהפרעות ממקורות אחרים של שדות מגנטיים.
מה זה אפקט הול ?
אפקט הול הוא תופעה פיזיקלית המתרחשת כאשר מוליך נושא זרם ממוקם בשדה מגנטי. האפקט התגלה על ידי הפיזיקאי אדווין הול בשנת 1879.
העיקרון הבסיסי של אפקט הול הוא כדלקמן: כאשר שדה מגנטי מופעל בניצב למוליך נושא זרם, נוצר הפרש מתח, המכונה מתח הול, על פני המוליך. הפרש מתח זה הוא פרופורציונלי לעוצמת השדה המגנטי ולזרם הזורם דרך המוליך.
אפקט הול מבוסס על התנהגותם של נושאי מטען, כגון אלקטרונים, בשדה מגנטי. כאשר זרם זורם דרך מוליך, נושאי המטען חווים כוח, המכונה כוח לורנץ, עקב האינטראקציה עם השדה המגנטי. כוח זה גורם לנושאי המטען לנוע לצד אחד של המוליך, יוצר חוסר איזון של המטען וכתוצאה מכך יצירת מתח ההול.
גודל מתח ההול ניתן על ידי המשוואה VH = (IB) x (R), כאשר VH הוא מתח ההול, I הוא הזרם הזורם דרך המוליך, B הוא עוצמת השדה המגנטי, ו-R הוא מקדם הול. , שהוא קבוע תלוי חומר.
ניתן להשתמש באפקט הול למדידת חוזק וכיוון של שדה מגנטי, כמו גם את צפיפות נושא המטען והניידות בחומר. הוא משמש במגוון רחב של יישומים, כגון חיישני שדה מגנטי, הדמיה מגנטית, ובמחקר של תכונות אלקטרוניות של חומרים.
לסיכום, אפקט הול הוא תופעה המתרחשת כאשר מוליך נושא זרם מונח בשדה מגנטי, הוא גורם לנושאי המטען לנוע לצד אחד של המוליך ויוצר חוסר איזון של המטען, וכתוצאה מכך נוצר האולם. מתח, שהוא פרופורציונלי לעוצמת השדה המגנטי ולזרם הזורם דרך המוליך, ניתן להשתמש בו למדידת חוזק וכיוון של שדה מגנטי וביישומים שונים כמו חיישני שדה מגנטי, הדמיה מגנטית ובמחקר. של תכונות אלקטרוניות של חומרים.
מושגים ב חיישן מגנטי
חיישן מגנטי וגוייסטיק
כתחיבת קוד בארדואינו חיישן מגנטי
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 |
#include <Wire.h> #include <Adafruit_HMC5883L.h> Adafruit_HMC5883L mag = Adafruit_HMC5883L(); void setup() { Serial.begin(9600); mag.begin(); } void loop() { mag.getValues(&mx, &my, &mz); Serial.print("X: "); Serial.print(mx); Serial.print(" Y: "); Serial.print(my); Serial.print(" Z: "); Serial.println(mz); delay(250); } |
דגוגמא לארדואינו חיישן מגנטי שפת C
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 |
#include <Wire.h> #include <Adafruit_HMC5883L.h> Adafruit_HMC5883L mag = Adafruit_HMC5883L(); void setup() { Serial.begin(9600); mag.begin(); } void loop() { mag.getValues(&mx, &my, &mz); Serial.print("X: "); Serial.print(mx); Serial.print(" Y: "); Serial.print(my); Serial.print(" Z: "); Serial.println(mz); delay(250); } |
אפקט הול תלת מימדי הוא מונח המשמש לתיאור מדידת שדות מגנטיים בתלת מימד, בניגוד למדידה הדו מימדית המסורתית של אפקט הול. במדידת אפקט הול 2D טיפוסית, שדה מגנטי מופעל בניצב למוליך נושא זרם, ומתח ההול המתקבל נמדד על פני המוליך. לעומת זאת, מדידת אפקט הול תלת מימדית כוללת מדידת מתח הול בשני כיוונים ניצבים, המאפשרת קביעת הווקטור המלא של השדה המגנטי בתלת מימד.
ישנן מספר טכניקות שונות שניתן להשתמש בהן כדי להשיג מדידת אפקט הול תלת מימדית. חלק מהנפוצים ביותר כוללים:
טכניקת חיישן סיבוב: זה כולל סיבוב של החיישן ב-360 מעלות מלאות כדי למדוד את מתח ההול במספר כיוונים.
טכניקת חיישן דו-ציר: זה כולל שימוש בשני חיישנים, כל אחד רגיש לציר אחר, כדי למדוד את מתח ההול בשני כיוונים מאונכים בו זמנית.
טכניקת חיישן רב-שכבתית: זה כולל שימוש במספר שכבות של חיישנים כדי למדוד את מתח ההול במספר כיוונים בו זמנית.
טכניקת מערכות מיקרו-אלקטרו-מכניות (MEMS): זה כולל שימוש בטכניקות מיקרו-ייצור ליצירת חיישן אפקט הול 3D מיניאטורי על שבב.
היתרון העיקרי של מדידת אפקט הול תלת מימדית הוא בכך שהיא מאפשרת קביעת הווקטור המלא של השדה המגנטי בתלת מימד. זה יכול להיות שימושי במגוון רחב של יישומים, כמו ניווט, רובוטיקה וחישה.
לסיכום, אפקט הול 3D היא שיטה המאפשרת מדידה של שדות מגנטיים בתלת מימד, היא מבוססת על מדידת מתח הול בשני כיוונים ניצבים, המאפשרת קביעת הווקטור המלא של השדה המגנטי בתלת מימד. ישנן מספר טכניקות שונות שניתן להשתמש בהן כדי להשיג מדידת אפקט הול תלת-ממדית כגון טכניקת חיישן מסתובב, טכניקת חיישן דו-ציר, טכניקת חיישנים רב-שכבתית וטכניקת מערכות מיקרו-אלקטרו-מכניות (MEMS).
אלה ועודו נלמדים בקורס ארדואינו אצלונו
שימוש בבינה מלאכותית עם חיישן אפקט הול יכול לאפשר מגוון רחב של יישומים ויכולות מתקדמות. כמה דוגמאות כוללות:
זיהוי ומעקב אחר אובייקטים: על ידי שילוב חיישן אפקט הול עם אלגוריתם AI, ניתן לזהות ולעקוב אחר המיקום והתנועה של עצמים מתכתיים בתוך אזור נתון. זה יכול להיות שימושי באוטומציה תעשייתית, רובוטיקה ויישומי אבטחה.
תחזוקה חזויה: על ידי שילוב חיישן אפקט הול עם אלגוריתמים של למידת מכונה, ניתן לחזות את הבלאי של חלקים מכניים ולחזות מתי נדרשת תחזוקה.
הדמיה מגנטית: על ידי שימוש באלגוריתמים לעיבוד תמונה מבוססי בינה מלאכותית בשילוב עם חיישן אפקט הול תלת מימדי, ניתן ליצור תמונות ברזולוציה גבוהה של התפלגות השדה המגנטי בתוך אזור נתון. זה יכול להיות שימושי ביישומי הדמיה רפואית וגיאופיזיקה.
ניווט: באמצעות אלגוריתמים מבוססי בינה מלאכותית בשילוב עם חיישן אפקט הול תלת מימדי, ניתן לקבוע את המיקום והכיוון של מכשיר ביחס לשדה מגנטי. זה יכול להיות שימושי בניווט, רובוטיקה וכלי רכב אוטונומיים.
בקרת איכות: באמצעות אלגוריתמים מבוססי בינה מלאכותית בשילוב עם חיישן אפקט הול, ניתן לזהות ולסווג פגמים ביריעות מתכת, צינורות או חפצים מתכתיים אחרים.
אלו הן רק כמה דוגמאות לאופן שבו ניתן להשתמש בבינה מלאכותית עם חיישן אפקט הול. מקרה השימוש הספציפי יהיה תלוי באפליקציה ובדרישות המערכת. המפתח הוא להשתמש בנתונים שנאספים על ידי החיישן ולעבד אותם עם אלגוריתמי AI כדי לחלץ תובנות ותחזיות חשובות.
