Kotitekoinen magnetometrikaavio. Differentiaalimagnetometri. Kaava, kuvaus. Tärkeimmät tekniset ominaisuudet

Huomioimme antamamme differentiaalimagnetometri voi olla erittäin hyödyllinen suurten rautaesineiden etsimisessä. On lähes mahdotonta etsiä aarteita tällaisella laitteella, mutta se on välttämätön, kun etsitään matalasti upotettuja tankkeja, laivoja ja muita sotilasvarusteita.

Differentiaalimagnetometrin toimintaperiaate on hyvin yksinkertainen. Mikä tahansa ferromagneettinen esine vääristää maan luonnollista magneettikenttää. Näitä esineitä ovat kaikki raudasta, valuraudasta ja teräksestä tehdyt tuotteet. Magneettikentän vääristymiseen voi myös merkittävästi vaikuttaa esineiden oma magnetoituminen, jota usein tapahtuu. Kun magneettikentän voimakkuuden poikkeama tausta-arvosta on kirjattu, voidaan päätellä, että mittalaitteen lähellä on ferromagneettisesta materiaalista valmistettu esine.

Maan magneettikentän vääristymä kaukana kohteesta on pieni, ja se arvioidaan kahden tietyn etäisyyden päässä toisistaan olevien sensorien signaalien erona. Tästä syystä laitetta kutsutaan differentiaaliksi. Jokainen anturi mittaa signaalia, joka on verrannollinen magneettikentän voimakkuuteen. Yleisimmin käytettyjä ovat ferromagneettiset anturit ja protonien magnetoniseen precessioon perustuvat sensorit. Kyseinen laite käyttää ensimmäisen tyyppisiä antureita.

Ferromagneettisen anturin (kutsutaan myös fluxgateksi) perusta on kela, jonka ydin on ferromagneettista materiaalia. Tyypillinen tällaisen materiaalin magnetointikäyrä tunnetaan hyvin koulun fysiikan kurssista, ja sillä on Maan magneettikentän vaikutus huomioon ottaen seuraava muoto, joka on esitetty kuvassa. 29.

Riisi. 29. Magnetisaatiokäyrä

Käämi viritetään vaihtuvalla sinimuotoisella kantoaaltosignaalilla. Kuten kuvasta voidaan nähdä. Kuviossa 29 kelan ferromagneettisen ytimen magnetointikäyrän siirtyminen Maan ulkoisen magneettikentän vaikutuksesta johtaa siihen, että kentän induktio ja siihen liittyvä jännite kelalla alkavat vääristyä epäsymmetrisellä tavalla. Toisin sanoen kantoaaltojen sinimuotoisella virralla oleva anturin jännite eroaa sinimuotoisesta puoliaaltojen "litistetymmällä" yläpinnalla. Ja nämä vääristymät ovat epäsymmetrisiä. Spektrianalyysin kielellä tämä tarkoittaa parillisten harmonisten esiintymistä käämin lähtöjännitteen spektrissä, joiden amplitudi on verrannollinen bias-magneettikentän (Maan kentän) voimakkuuteen. Juuri nämä tasaiset harmoniset on "kiinnitettävä".

Riisi. 30. Differentiaalinen ferromagneettinen anturi

Ennen kuin mainitaan synkroninen ilmaisin, joka luonnollisesti ehdottaa itseään tähän tarkoitukseen, joka toimii kaksinkertaisen kantoaaltotaajuuden referenssisignaalilla, harkitaan ferromagneettisen anturin monimutkaisen version suunnittelua. Se koostuu kahdesta sydämestä ja kolmesta kelasta (kuva 30). Pohjimmiltaan tämä on differentiaalisensori. Yksinkertaisuuden vuoksi tekstissä emme kuitenkaan kutsu sitä differentiaaliksi, koska itse magnetometri on jo differentiaali :).

Rakenne koostuu kahdesta identtisestä ferromagneettisesta ytimestä, joissa on identtiset kelat rinnakkain vierekkäin. Suhteessa referenssitaajuuden herättävään sähköiseen signaaliin ne on kytketty vastavirtaan. Kolmas kela on käämitys kahden ensimmäisen yhteen taitetun ydinkelan päälle. Ulkoisen biasoivan magneettikentän puuttuessa ensimmäisen ja toisen käämin sähköiset signaalit ovat symmetrisiä ja toimivat ihannetapauksessa siten, että kolmannessa käämissä ei ole lähtösignaalia, koska sen läpi kulkevat magneettivuot ovat täysin kompensoituja. .

Ulkoisen biasoivan magneettikentän läsnä ollessa kuva muuttuu. Ensin toinen tai toinen ydin vastaavan puoliaallon huipulla "lentää" kyllästymiseen tavallista syvemmälle Maan magneettikentän lisävaikutuksen vuoksi. Tämän seurauksena kolmannen käämin lähtöön ilmestyy kaksinkertainen taajuuden epäsovitussignaali. Perusharmoniset signaalit ovat ihanteellisesti täysin kompensoituja siellä.

Tarkasteltavan anturin mukavuus piilee siinä, että sen käämit voidaan sisällyttää värähteleviin piireihin herkkyyden lisäämiseksi. Ensimmäinen ja toinen - värähtelevään piiriin (tai piireihin), jotka on viritetty kantoaaltotaajuudelle. Kolmas - värähtelevään piiriin, joka on viritetty toiseen harmoniseen.

Kuvatulla anturilla on selvä säteilykuvio. Sen lähtösignaali on maksimi, kun anturin pituusakseli sijaitsee ulkoisen vakiomagneettikentän voimalinjalla. Kun pituusakseli on kohtisuorassa voimalinjoja vastaan, lähtösignaali on nolla.

Tarkastelun tyyppinen anturi, erityisesti synkronisen ilmaisimen yhteydessä, voi toimia menestyksekkäästi elektronisena kompassina. Sen ulostulosignaali tasasuuntauksen jälkeen on verrannollinen Maan magneettikentän voimakkuusvektorin projektioon anturin akselille. Synkroninen tunnistus mahdollistaa tämän projektion etumerkin selvittämisen. Mutta jopa ilman merkkiä - suuntaamalla anturin minimisignaalin mukaan, saamme suunnan länteen tai itään. Suuntautumalla maksimiin saamme Maan magneettikentän suunnan. Keskipitkillä leveysasteilla (esimerkiksi Moskovassa) se menee vinosti ja "kiinni" maahan pohjoisen suuntaan. Magneettisen deklinaatiokulman avulla voidaan arvioida likimääräisesti alueen maantieteellinen leveysaste.

Differentiaalisilla ferromagneettisilla magnetometreillä on etunsa ja haittansa. Laitteen etuja ovat sen yksinkertaisuus, että se ei ole monimutkaisempi kuin suoravahvistettu radiovastaanotin. Haittoja ovat valmistusanturien työläisyys - tarkkuuden lisäksi vaaditaan täysin tarkka vastaavuus vastaavien käämien kierrosten lukumäärästä. Yhden tai kahden kierroksen virhe voi vähentää huomattavasti mahdollista herkkyyttä. Toinen haittapuoli on laitteen "kompassi" luonne, eli kyvyttömyys kompensoida täysin Maan kenttää vähentämällä signaalit kahdesta toisistaan erillään olevasta anturista. Käytännössä tämä johtaa vääriin signaaleihin, kun anturia kierretään pituussuuntaiseen nähden kohtisuoran akselin ympäri.

Käytännöllinen muotoilu

Differentiaalisen ferromagneettisen magnetometrin käytännöllinen suunnittelu toteutettiin ja testattiin prototyyppiversiossa ilman erityistä elektronista äänenilmaisuosaa käyttäen vain mikroampeerimittaria, jossa on nolla asteikon keskellä. Äänenilmaisupiiri voidaan ottaa metallinpaljastimen kuvauksesta "lähetys-vastaanotto" -periaatteella. Laitteessa on seuraavat parametrit.

Tärkeimmät tekniset ominaisuudet

Syöttöjännite - 15... 18 V
Virrankulutus - enintään 50 mA

Havaintosyvyys:

pistooli - 2 m
tykin piippu - 4 m
säiliö - 6 m

Rakennesuunnitelma

Lohkokaavio on esitetty kuvassa. 31. Kvartsistabiloitu pääoskillaattori tuottaa kellopulsseja signaalinmuokkaajalle.

Riisi. 31. Differentiaalisen ferromagneettisen magnetometrin lohkokaavio

Yhdessä sen lähdöistä on ensimmäisen harmonisen neliöaalto, joka menee tehovahvistimeen, joka virittää anturien 1 ja 2 säteilevät käämit. Toinen lähtö tuottaa referenssikaksoiskellotaajuuden neliöaallon 90°:lla. synkronisen ilmaisimen vaihto. Erotussignaali antureiden lähtökäämeistä (kolmas) vahvistetaan vastaanottovahvistimessa ja tasasuuntautuu synkronisella ilmaisimella. Tasasuunnattu vakiosignaali voidaan tallentaa mikroampeerimittarilla tai aiemmissa luvuissa kuvatuilla ääniilmaisinlaitteilla.

Kaaviokuva

Differentiaalisen ferromagneettisen magnetometrin kaavio on esitetty kuvassa. 32 - osa 1: pääoskillaattori, signaalinkäsittely, tehovahvistin ja säteilevät kelat, kuva 33 - osa 2: vastaanottokelat, vastaanottovahvistin, synkroninen ilmaisin, ilmaisin ja virtalähde.

Riisi. 32. Sähkökytkentäkaavio - osa 1

Pääoskillaattori on asennettu inverttereihin D1.1-D1.3. Generaattorin taajuutta stabiloi kvartsi- tai pietsokeraaminen resonaattori Q, jonka resonanssitaajuus on 215 Hz = 32 kHz ("kellokvartsi"). Piiri R1C1 estää generaattorin virittymisen korkeammilla harmonisilla. OOS-piiri on suljettu vastuksen R2 kautta ja POS-piiri on suljettu resonaattorin Q kautta. Generaattori on yksinkertainen, sen virrankulutus on pieni, toimii luotettavasti 3...15 V syöttöjännitteellä, eikä sisällä viritettyjä elementtejä tai liian suuriresistanssisia vastuksia. Generaattorin lähtötaajuus on noin 32 kHz.

Signaalin hoitoaine(Kuva 32)

Signaalinkäsittelylaite on koottu binäärilaskurille D2 ja D-kiikun D3.1 päälle. Binäärilaskurin tyyppi ei ole tärkeä, sen päätehtävä on jakaa kellotaajuus 2:lla, 4:llä ja 8:lla, jolloin saadaan 16, 8 ja 4 kHz:n taajuudet. Säteilevien kelojen virityksen kantoaaltotaajuus on 4 kHz. Signaalit, joiden taajuudet ovat 16 ja 8 kHz ja jotka vaikuttavat D-flip-flopiin D3.1, muodostavat sen lähdössä kantoaallon, joka on kaksinkertainen kantoaallon 8 kHz:n suhteen, siirrettynä 90° suhteessa lähtösignaaliin 8 kHz binäärilaskurista. Tällainen siirto on tarpeen synkronisen ilmaisimen normaalille toiminnalle, koska samalla siirrolla on hyödyllinen kaksitaajuinen epäsovitussignaali anturin lähdössä. Kahden D-kiikun mikropiirin toista puoliskoa - D3.2 ei käytetä piirissä, mutta sen käyttämättömät tulot on kytkettävä joko loogiseen 1:een tai loogiseen 0:aan normaalia toimintaa varten, mikä näkyy kaaviossa.

Vahvistin(Kuva 32)

Tehovahvistin ei ensisilmäyksellä vaikuta siltä ja edustaa vain tehokkaita inverttereitä D1.4 ja D1.5, jotka heilahtavat vastavaiheessa värähtelevää piiriä, joka koostuu sarjaan rinnakkain kytketyistä anturin ja kondensaattorin C2 säteilevistä käämeistä. Kondensaattorin nimellisarvon vieressä oleva tähti tarkoittaa, että sen arvo on likimääräinen ja että se on valittava asennuksen aikana. Käyttämätön invertteri D1.6, jotta sen tulo ei jää kytkemättä, invertoi D1.5-signaalin, mutta toimii käytännössä "tyhjäkäynnillä". Vastukset R3 ja R4 rajoittavat invertterien lähtövirtaa hyväksyttävälle tasolle ja muodostavat yhdessä värähtelypiirin kanssa laadukkaan kaistanpäästösuodattimen, jonka ansiosta anturin lähetyskäämien jännitteen ja virran muoto on melkein sama. sinimuotoisen kanssa.

Vastaanottava vahvistin(Kuva 33)

Vastaanottovahvistin vahvistaa anturin vastaanottokäämeistä tulevaa erosignaalia, jotka yhdessä kondensaattorin SZ kanssa muodostavat värähtelevän piirin, joka on viritetty 8 kHz:n kaksoistaajuudelle. Viritysvastuksen R5 ansiosta vastaanottokäämien signaalit vähennetään tietyillä painotuskertoimilla, joita voidaan muuttaa siirtämällä vastuksen R5 liukusäädintä. Tämä kompensoi anturin vastaanottokäämien epäidenttiset parametrit ja minimoi sen "kompassin".

Vastaanottava vahvistin on kaksivaiheinen. Se on koottu käyttämällä operaatiovahvistimia D4.2 ja D6.1, joissa on rinnakkaisjännitteen takaisinkytkentä. Kondensaattori C4 vähentää vahvistusta korkeammilla taajuuksilla ja estää siten vahvistuspolun ylikuormituksen suurtaajuisilla häiriöillä tehoverkoista ja muista lähteistä. Op-amp-korjauspiirit ovat vakiona.

Synkroninen ilmaisin(Kuva 33)

Synkroninen ilmaisin on valmistettu operaatiovahvistimella D6.2 vakiopiirin mukaisesti. D5 CMOS multiplekseri-demultiplekseri 8 x 1 sirua käytetään analogisina kytkiminä (kuva 32). Sen digitaalinen osoitesignaali siirretään vain vähiten merkitsevässä bitissä, jolloin saadaan vaihtoehtoinen pisteiden K1 ja K2 kytkentä yhteiselle väylälle. Tasasuunnattu signaali suodatetaan kondensaattorilla C8 ja vahvistetaan operaatiovahvistimella D6.2 samalla kun suodattamattomat RF-komponentit vaimennetaan piireillä R14C11 ja R13C9. Op-amp-korjauspiiri on vakiona käytetylle tyypille.

Riisi. 33. Piirikaavio - osa 2. Vastaanottovahvistin

Indikaattori(Kuva 33)

Indikaattori on mikroampeerimittari, jossa on nolla asteikon keskellä. Ilmaisinosa voi käyttää onnistuneesti muun tyyppisten metallinilmaisimien virtapiirejä, jotka on kuvattu aiemmin. Erityisesti elektronisen taajuusmittarin periaatteeseen perustuvaa metallinpaljastimen suunnittelua voidaan käyttää indikaattorina. Tällöin sen LC-oskillaattori korvataan RC-oskillaattorilla ja mitattu lähtöjännite syötetään resistiivisen jakajan kautta ajastimen taajuudensäätöpiiriin. Voit lukea tästä lisää Juri Kolokolovin verkkosivuilta.

D7-siru stabiloi unipolaarista syöttöjännitettä. D4.1-operaatiovahvistin luo keinotekoisen keskipisteen teholähteen, mikä mahdollistaa tavanomaisten bipolaaristen operaatiovahvistinpiirien käytön. Keraamiset estokondensaattorit C18-C21 on asennettu digitaalisten mikropiirien D1, D2, D3, D5 koteloiden välittömään läheisyyteen.

Osien tyypit ja suunnittelu

Käytettyjen mikropiirien tyypit on esitetty taulukossa. 6.

Taulukko 6. Käytetyt lastutyypit

K561-sarjan mikropiirien sijaan on mahdollista käyttää K1561-sarjan mikropiirejä. Voit yrittää käyttää joitain K176-sarjan mikropiirejä tai 40ХХ- ja 40ХХХ-sarjojen ulkomaisia analogeja.

K157-sarjan kaksoisoperaatiovahvistimet (operaatiovahvistimet) voidaan korvata millä tahansa yleiskäyttöisellä operaatiovahvistimilla, joilla on samanlaiset parametrit (asianmukaisilla muutoksilla pinout- ja korjauspiireissä).

Differentiaalimagnetometripiirissä käytettäville vastuksille ei ole erityisvaatimuksia. Niillä on vain oltava kestävä ja pienikokoinen muotoilu ja helppo asentaa. Nimellistehohäviö 0,125...0,25 W.

Potentiometrit R5, R16 ovat mieluiten monikierroksia laitteen tarkan säädön helpottamiseksi. Potentiometrin R5 kahvan tulee olla muovia ja sen tulee olla riittävän pitkä, jotta käyttäjän käden kosketus säädön aikana ei aiheuta häiriöistä johtuvia muutoksia osoittimen lukemiin.

Kondensaattori C16 - minkä tahansa pienikokoinen elektrolyytti.

Värähtelypiirien C2* ja SZ* kondensaattorit koostuvat useista (5-10 kpl) rinnakkain kytketyistä kondensaattoreista. Piirin viritys resonanssiin suoritetaan valitsemalla kondensaattorien lukumäärä ja niiden arvo. Suositeltu kondensaattorityyppi K10-43, K71-7 tai ulkomaiset lämpöstabiilit analogit. Voit yrittää käyttää tavanomaisia keraamisia tai metallikalvokondensaattoreita, mutta jos lämpötila vaihtelee, sinun on säädettävä laitetta useammin.

Mikroampeerimittari - mikä tahansa tyyppi 100 μA virralle nollalla asteikon keskellä. Pienet mikroampeerimittarit, esimerkiksi tyyppi M4247, ovat käteviä. Voit käyttää melkein mitä tahansa mikroampeerimittaria ja jopa milliampeerimittaria - millä tahansa asteikkorajoituksella. Tätä varten sinun on säädettävä vastusten R15-R17 arvot vastaavasti.

Kvartsiresonaattori Q - mikä tahansa pienikokoinen kellokvartsi (samanlaisia käytetään myös kannettavissa elektronisissa peleissä).

Kytkin S1 - mikä tahansa tyyppi, pienikokoinen.

Anturikäämit on valmistettu pyöreistä ferriittisydämistä, joiden halkaisija on 8 mm (käytetään radiovastaanottimien magneettisissa antenneissa CB- ja DV-alueilla) ja pituus noin 10 cm. Jokainen käämi koostuu 200 kierrosta kuparikäämilangasta halkaisija 0,31 mm, kiedottu tasaisesti ja tiiviisti kahteen kerrokseen kaksoislakka-silkkieristyksessä. Kaikkien käämien päälle on kiinnitetty kerros sihtikalvoa. Näytön reunat on eristetty toisistaan estämään oikosulkukäännöksen muodostuminen. Näytön ulostulo on valmistettu tinatusta kuparilangasta. Jos kyseessä on alumiinifoliosuola, tämä liitin asetetaan näytön päälle koko pituudeltaan ja kääritään tiukasti sähköteipillä. Kun kyseessä on kupari- tai messinkikalvosta valmistettu seula, liitin on juotettu.

Ferriittiytimien päät on kiinnitetty fluoroplastisiin keskityslevyihin, joiden ansiosta anturin kumpikin puolisko pysyy kotelona toimivan tekstioliitista valmistetun muoviputken sisällä, kuten kuvassa 2 kaaviomaisesti esitetään. 34.

Riisi. 34. Anturi-antennisuunnittelu

Putken pituus on noin 60 cm. Jokainen anturin puolisko sijaitsee putken päässä ja on lisäksi kiinnitetty silikonitiivisteellä, joka täyttää käämien ja niiden sydänten ympärillä olevan tilan. Täyttö suoritetaan putken rungossa olevien erityisten reikien kautta. Yhdessä fluoroplastisten aluslevyjen kanssa tällainen tiiviste antaa hauraiden ferriittitankojen kiinnitykselle tarvittavan joustavuuden, mikä estää niitä halkeilemasta vahingossa tapahtuvien iskujen aikana.

Laitteen asetukset

1. Varmista, että asennus on oikein.

2. Tarkista virrankulutus, joka ei saa ylittää 100 mA.

3. Tarkista isäntäoskillaattorin ja muiden pulssisignaalin generointielementtien oikea toiminta.

4. Aseta anturin värähtelypiiri. Lähettäminen - taajuudella 4 kHz, vastaanotto - 8 kHz.

5. Varmista, että vahvistuspolku ja synkroninen ilmaisin toimivat oikein.

Työskentely laitteen kanssa

Laitteen asennus- ja käyttömenettely on seuraava. Menemme ulos hakusivustolle, käynnistämme laitteen ja alamme pyörittää anturin antennia. Se on parasta pystytasossa, joka kulkee pohjois-etelä-suunnassa. Jos laiteanturi on tangossa, et voi kiertää sitä, vaan heiluta sitä niin pitkälle kuin sauva sallii. Ilmaisinneula poikkeaa (kompassiefekti). Muuttuvan vastuksen R5 avulla pyrimme minimoimaan näiden poikkeamien amplitudin. Tässä tapauksessa mikroampeerimittarin lukemien keskipiste "liikkuu" ja se on myös säädettävä toisella muuttuvavastuksella R16, joka on suunniteltu nollaamaan. Kun “kompassi”-efekti tulee minimaaliseksi, laite katsotaan tasapainoiseksi.

Pienten esineiden etsintämenetelmä differentiaalimagnetometrillä ei eroa tavanomaisen metallinpaljastimen kanssa työskentelymenetelmästä. Kohteen lähellä nuoli voi poiketa mihin tahansa suuntaan. Suurissa kohteissa osoitinneula poikkeaa eri suuntiin suurella alueella.

Lue ja kirjoita hyödyllinen

Kuinka tehdä variometri (magnetometri) itse Onko mahdollista seurata Maan magneettikentän häiriöitä itse? Vastaus on ilmeinen - kyllä, se on mahdollista, ja helpoin tapa tehdä tämä on tarkastella säännöllisesti lähimmän magneettisen observatorion tietoja Internetissä. No, jos sinulla ei ole tietokonetta tai Internetiä lähellä ja asut Venäjän alueella, jossa ei ole magneettista observatoriota lähellä, voit tehdä itse laitteen, joka auttaa sinua arvioimaan Maan magneettikentän tilan. Kotitalouksien lämpömittarin ja barometrin lisäksi kompassi voi olla yhtä yksinkertainen ja hyödyllinen laite maan magneettikentän häiriöiden tallentamiseen. Älä yritä nähdä, kuinka kompassin neula heittelee magneettimyrskyn aikana - tämä kuva on taideteosten tekijöiden omallatunnolla. Yksi suurimmista magneettimyrskyistä viimeisen 100 vuoden aikana Moskovan leveysasteella havaittiin lokakuussa 2003 - vaakakomponentin maksimipoikkeama saavutti arvon noin 2000 nT, joka itse H-komponentin arvon ollessa 17 000 nT , on vain 10 %. Ottaen huomioon, että tällainen muutos kestää yksiköitä ja kymmeniä minuutteja – ts. Magneettikentän muuttaminen itsessään on melko hidasta - sinun on pidettävä silmäsi kompassin neulalla vähintään 15 minuutin ajan havaitaksesi tällaisen poikkeaman. On selvää, että tällaista hetkeä on lähes mahdotonta saada kiinni ilman järjestelmää magneettikentän vaihteluiden jatkuvaan tallentamiseen. On syytä muistaa, että säännöllinen auringon vuorokausivaihtelu hiljaisessa kentässä on välillä 30-40 nT, ts. 0,05%, keskimääräisillä magneettimyrskyillä poikkeama on 200-300 nT, ts. noin 0,5 %. Tästä on selvää, että magneettikentän häiriöiden valvontalaitteen tulee olla riittävän herkkä anturi elektronisella tallennuksella. Esimerkiksi Lancaster Universityn Ionospheric Physics Laboratoryn verkkosivuilla http://www.dcs.lancs.ac.uk/iono/aurorawatch/detectors/ voit nähdä yksinkertaisten laitteiden kehittämisen magneettikentän vaihteluiden tarkkailuun itse. results.html tai POETRY-projektin verkkosivuilla (PublicOutreach, Education, Teaching andReaching Youth), katso http://image.gsfc.nasa.gov/poetry/. Aluksi voit yrittää koota yksinkertaisimman häiriöilmaisimen - ripustetun magneetin muovipulloon. Lukemien ottamiseen käytetään peiliä ja valaisinta, jotta heijastunut pupu kiinnitetään paperille jonkin matkan päässä ilmaisimesta. Merkitsemällä säännöllisesti pupun liikkeet paperille, huomaat häiriöitä magneettikentässä. Lancaster Universityn ja POETRY-projektin verkkosivuilla koko rakenne on esitetty niin selkeästi, että sen toistossa ei pitäisi olla ongelmia suunnittelun yksityiskohdat ovat hyvin yksinkertaisia. Mutta sinun on pidettävä mielessä, että tällaisen ilmaisimen herkkyys on alhainen, ja pystyt havaitsemaan vain suuria myrskyjä, ja tällaisia myrskyjä esiintyy vain muutaman kerran vuodessa. Hyvän kompassin pohjalta voidaan rakentaa herkempi ilmaisin. Tämä suunnittelu vaatii tietoa ja kykyä koota elektronisia piirejä. Suunnittelun yksityiskohdat on esitetty samalla Lancaster Universityn verkkosivustolla, katso http://www.dcs.lancs.ac.uk/iono/aurorawatch/detectors/compass.html Magnetometrin kaavio ja suositukset sen kokoonpanosta on esitetty sivulla verkkosivusto http://www. sam-europe.de/en/index_en.html. Esitetyistä tiedoista voidaan päätellä, että tietoa Maan magneettikentän häiriöistä voidaan saada monista lähteistä jopa itse havaintojen tekemiseen asti. On selvää, että tällaiset havainnot ovat huonompia kuin ammattimaiset magneettiset observatoriot, mutta amatööri- tai koulutusprojektien tarkoituksiin tämä lähestymistapa on täysin perusteltu. Club "Helios"

Magnetometri on laite, jota käytetään tutkimaan maan magneettikenttää tai etsimään piilotettuja esineitä. Laite on toimintaperiaatteeltaan vähän kuin metallinpaljastin, joka reagoi metallipintoihin, paitsi että se on herkkä maapallon luonnolliselle magneettikentälle sekä suurille ei-metallisille esineille, joilla on omat. jäännöskenttä. Laite on löytänyt käyttötarkoituksensa teollisuuden ja tieteen eri aloilla, sillä sen avulla voit tallentaa luonnollisia poikkeavuuksia ja nopeuttaa myös esineiden hakua.

Miksi magnetometriä käytetään?

Magnetometrit reagoivat magneettikenttään ja ilmaisevat sen voimakkuuden erilaisissa fysikaalisissa mittayksiköissä. Tässä suhteessa näitä laitteita on monenlaisia, joista jokainen on mukautettu tiettyyn hakutarkoitukseen. Näiden laitteiden muunnelmia käytetään kymmenillä tieteen ja teollisuuden aloilla:

Geologia.
Arkeologia.
Navigointi.
Seismologia.
Sotilaallinen tiedustelu.
Geokronologia.

SISÄÄN geologia Magnetometrin avulla mineraalit voidaan löytää ilman koeporausta näytteiden ottamiseksi. Laitteen avulla voit tallentaa mineraalipitoisen suonen ja tehdä päätöksen kaivostoiminnan aloittamisen tarkoituksenmukaisuudesta alueella. Tämän laitteen avulla voit myös määrittää, missä maanalaiset juomaveden lähteet sijaitsevat, kuinka ne sijaitsevat ja niiden määrä. Tämän ansiosta voit etukäteen päättää, mihin kaivon tai kaivon rakentaa, jotta pääset veteen ilman maksimaalista syventämistä.

Magnetometrejä käytetään mm arkeologia kaivausten aikana. Niiden avulla voit reagoida rakennuksen perustuksiin, patsaisiin ja muihin syvälle maan alle piilotettuihin esineisiin, joissa on jäännösmagnetoitunut. Ensinnäkin se on poltettu tiili tai kivi. Laite reagoi syvälle maan alle piilotettuihin ikivanhoihin tulisijoihin ja uuneihin. Sitä voidaan käyttää esineiden etsimiseen jäässä tai lumessa.

Magnetometriä käytetään myös navigointi. Sen avulla maapallon magneettikenttä määritetään, minkä seurauksena on mahdollista saada tietoa liikesuunnasta, jos suunta hajoaa. Tällaisia laitteita käytetään lento- ja meriliikenteessä. Magnetometrit ovat pakollisia laitteita avaruusasemilla ja sukkuloissa.

SISÄÄN seismologia Maan magneettikenttään reagoivat magnetometrit mahdollistavat maanjäristyksen ennustamisen, sillä tektonisten levyjen ominaisuuksien muuttuessa tavanomaiset kenttäindikaattorit häiriintyvät. Tällä tavalla on mahdollista tunnistaa tuoreita maanalaisia halkeamia, joiden kautta purkautuminen voi alkaa.

SISÄÄN sotilastiedustelu Tämän laitteen avulla voit etsiä tavanomaisilta tutkailta piilotettuja sotilaallisia kohteita. Magnetometrin avulla voit tunnistaa meren tai valtameren pohjassa makaavan sukellusveneen.

SISÄÄN geokronologia Kivien ikä voidaan määrittää jäännösmagnetoinnin voimakkuudella. On olemassa tarkempia menetelmiä, mutta magnetometrillä tämä voidaan tehdä sekunneissa ilman kallista analyysia.

Magnetometrien tyypit toimintaperiaatteen mukaan

Toimintaperiaatteensa perusteella magnetometrit jaetaan kolmeen tyyppiin:

Magnetostaattinen.
Induktio.
Kvantti.

Jokainen lajike reagoi ulkoiseen magneettikenttään käyttämällä tiettyä fyysistä periaatetta. Näiden kolmen lajikkeen pohjalta on luotu erilaisia pitkälle erikoistuneita magnetometrejä, jotka ovat tarkempia mittauksissa tietyissä olosuhteissa.

Magnetostaattinen

Huolimatta tämän laitteen ulkoisesta monimutkaisuudesta, se toimii täysin ymmärrettävän fyysisen periaatteen mukaan. Magnetometrin sisällä on pieni kestomagneetti, joka reagoi magneettikenttään, jonka kanssa se joutuu kosketuksiin. Magneetti on ripustettu elastiseen jousitukseen, jolloin se voi pyöriä. Siinä ei käytännössä ole jäykkyyttä, joten se ei pidä sitä ja antaa sen rullata ilman vastusta. Kun kestomagneetti reagoi vieraan kentän kanssa, jonka suunta tai voimakkuus ei ole sama kuin sen oma, tapahtuu veto- tai hylkäysreaktio. Tämän seurauksena ripustettu kestomagneetti alkaa pyöriä, mikä havaitsee herkän anturin. Tällä tavalla mitataan ulkoisen magneettikentän voimakkuus ja suunta.

Magnetostaattisen laitteen herkkyys riippuu siihen asennetusta vertailumagneetista. Myös jousituksen elastisuus vaikuttaa mittaustarkkuuteen.

Induktio

Induktiomagnetometrien sisällä on kela, jossa on johtavasta materiaalista valmistettu lankakäämi. Se saa virtaa akkuvirtalähteestä. Kela luo oman magneettikentän, joka alkaa joutua kosketuksiin sen piirin läpi kulkevien ulkopuolisten kenttien kanssa. Herkät anturit reagoivat muutoksiin, jotka näkyvät kelassa tämän vuorovaikutuksen seurauksena. Ne voivat reagoida pyörimiseen tai tärinään. Monimutkaisemmissa laitteissa anturit reagoivat kelan sydämen magneettisen läpäisevyyden muutoksiin. Riippumatta siitä, kuinka muutos tallennetaan, laite näyttää ulkoisten magneettikenttien ilmaisimet ja antaa sinun määrittää esineiden sijainnin, koon ja etäisyyden.

Kvantti

Kvanttimagnetometri reagoi ulkoisten magneettikenttien vaikutuksesta liikkuvien elektronien magneettiseen momenttiin. Tämä on kallis laitteisto, jota käytetään laboratoriotutkimukseen sekä monimutkaisiin hakuun. Laite tallentaa mikrohiukkasten magneettisen momentin ja mitatun kentän voimakkuuden. Tämän laitteen avulla voit mitata heikkojen kenttien voimakkuutta, mukaan lukien ulkoavaruudessa esiintyvät kentät. Juuri tätä laitetta käytetään geotutkimuksessa syvien mineraaliesiintymien etsimiseen.

Ero mallien välillä

Magnetometri on erittäin tekninen laite, joka voi erota muista vastaavista laitteista paitsi fysikaalisen periaatteen, joka vastaa magneettikentän tai herkkyyden muutoksiin, mutta myös muiden ominaisuuksien suhteen. Laitteet voivat erota toisistaan seuraavien kriteerien mukaan:

Näytön saatavuus.
Antureiden lukumäärä.
Ääni-ilmaisimen läsnäolo.
Mittausvirheet.
Indikaatiomenetelmä.
Jatkuvan toiminnan kesto.
Mitat ja paino.

Mitä enemmän herkkien antureiden määrään tulee, sitä tarkempi laite on. Magnetometri voi näyttää mittansa joko numeerisesti tai graafisesti. On vaikea sanoa, mikä on parempi, koska kaikki riippuu niiden olosuhteiden ominaisuuksista, joissa mittaus suoritetaan. Tietyissä tapauksissa sinun on vain saatava näyttöön magneettikentän indikaattorit numeroina, kun taas joskus tarvitset enemmän visuaalista määritystä sen pyörteiden vektorista. Paras vaihtoehto on yhdistetyt laitteet, joiden avulla voit visualisoida indikaattoreita digitaalisessa ja graafisessa näytössä.

Korjauksia ja muita teknisiä ongelmia varten napsauta tästä. Kodin- ja toimistotarvikkeiden korjaus.

Rakenna protoniprecessiomagnetometri. Kuban Krasnodar.

Käännös lisäyksineen ja huomautuksineen, toim. L. I. Volkova. [sähköposti suojattu] Zaporozhye, lokakuu 2008

Tässä artikkelissa kirjoittajan lisäykset ja kommentit on kursivoitu.

NOIN"Takapihan" koulutusprojekti toteutettiin laajalti saatavilla olevien elektronisten komponenttien avulla. Tämä laite käyttää laskuria protonien precessiotaajuuden mittaamiseen magneettikentässä niiden pulssipolarisaation jälkeen. Protonien precessiotaajuuden hallinta magneettikentässä perustuu tiukkaan fysikaaliseen vakioon. Laajaa vertailumateriaalia sekä protonimagnetometrien käytännön sovelluksia on kuvattu The Amateur Scientist -lehdessä helmikuussa 1968 - ks. sarakkeen on toimittanut Scientific American. Siellä kuvataan myös kaksoismagnetometrin kelan rakenne. Tämän artikkelin tietoja käytettiin kehityksen perustana. Pian sen jälkeen, kun löysin artikkelin tästä projektista Scientific American -lehdessä helmikuussa 1968, mieleeni tuli, että voisimme yrittää lisätä taajuuslaskurin sellaiseen protonimagnetometriin. Tämä tieteellinen projekti nimeltä "takapihatiede" on kiinnostava mittaamaan maan magneettikentän voimakkuutta tietyssä pisteessä. Jos lisäät laitteeseen digitaali-analogiamuuntimen, on mahdollista liittää kaaviotallennin.

Useita vuosia sitten rakensin precessiomagnetometrin (fluxgate-magnetometrin). Sitä kuvataan Richard Noblesin artikkelissa, joka julkaistiin syyskuussa 1991 Electronics World + Wireless World -lehdessä. Tämän laitteen säteilykaaviossa magneettikentän voimakkuusmaksimit ovat idän ja lännen suunnassa ja nollapisteet pohjoisessa ja etelässä. Takapihan tiedekeskuksen läheisyydessä melu on melko sopiva. Voimalinjojen lähettämät tehokkaat tehotaajuuden harmoniset ulottuvat äänen taajuusalueelle, jossa ne kilpailevat protonien depolarisaation perustaajuuden kanssa. Näitä ääniä voidaan käsitellä vain anturikäämien differentiaalisella (laskuri)kytkimellä, optimaalisella anturin suunnalla maan magneettikentässä ja tavallisella digitaalisella audiosignaalin näytteityksellä.

ja sinut ohjataan USGS (USA) Fredericksburg Monitoring Research Centerin verkkosivustolle, jonka lähellä takapiha sijaitsee.

PRESESIOMAGNETOMETRIN FYSIKAALISET PERUSTEET

Precessiomagnetometrien toiminta perustuu atomivakioon, joka määrittää protonin pyörimisakselin precession taajuuden magneettikentässä. Fysiikassa ja monissa muissa tieteissä se tunnetaan Larmor-taajuudena.

Tällä hetkellä on olemassa kvanttimekaanisia lähestymistapoja tämän ilmiön selittämiseen, mutta klassinen selitys on kuitenkin yleisesti saatavilla ja vastaanottavaisempi. Protoni on varautunut hiukkanen, jonka voidaan kuvitella pyörivän keskiakselinsa ympäri. Varautuneen hiukkasen pyöriminen synnyttää aina magneettikentän, joten protoni voidaan esittää eräänlaisena alkeismikromagneettina. Ulkoisen magneettikentän käyttö ei muuta protonin pyörimiskulmataajuutta, mutta se aiheuttaa sen magneettisen akselin värähtelyjä (presession). Tällä tavalla ulkoisen magneettikentän vaikutus protoniin tasapainotetaan.

Larmorin laki ei päde heikoille magneettikentille, kun protoniin kohdistetaan ulkopuolelta energiaa alle 3kT. Heikoissa magneettikentissä vallitsee protonin magneettisen akselin kaoottinen (mielivaltainen) siirtymä lämpövaikutusten ja muiden molekyylien välisten vuorovaikutusten vuoksi. Siksi heikoissa magneettikentissä protonien kaoottinen precessio on merkittävän sähkömagneettisen kohinan lähde.

[Huomautus kaista Lapsena jokainen, joka pyörittää lelun mekaanista toppia ja sitten lyö sitä kevyesti, on havainnut precessioilmiön. Pyörivä yläosa poikkeaa välittömästi aiemmasta pyörimisakselistaan, kun se on antanut pienimmänkin ulkoisen impulssin (naksahduksen), ja alkaa värähdellä sen ympärillä tietyllä taajuudella.

Maaplaneettamme pyörii myös jatkuvasti akselinsa ympäri pyörimisakselin kaltevuuden ollessa suhteessa ekliptiseen akseliin 23 astetta 26 minuuttia ja kiertoaika 23h56m; se on jatkuvasti suuremman kosmisen esineen - pyörivän protoni-heliumtähden - Auringon gravitaatiokentässä, jonka ympäri se kiertää 365,25 maapäivän ajanjaksolla. Auringon voimakkaat gravitaatio- ja magneettikentät asettuvat pyörivän sulan magman, maankuoren ja valtavan massan protoneja sisältävää vettä sekä monien muiden magneettisesti herkkien materiaalien päälle planeetalla.

Maan pyörimisakselin precessiojakso on mittamme mukaan valtava - hieman alle 26 000 maavuotta. Koko tämän ajanjakson aikana maan pyörimisakselin kaltevuus suhteessa ekliptiseen akseliin vaihtelee harmonisesti ±23 asteen 26 minuutin sisällä. Tämä on tärkein syy planeetallamme tapahtuviin ajoittain tapahtuviin globaaleihin pitkäaikaisiin ilmastonmuutoksiin.

Riittää, kun sanotaan, että viimeisen ihmissivilisaation raamatullinen olemassaolo, joka alkaa siitä hetkestä, kun Jumala antoi maalliselle ensimmäiselle ihmiselle Aadamille Sanansa ja Pyhän Henkensä (vedenpaisumuksen ja vedenpaisumuksen jälkeiset ajanjaksot aina nykypäivään) on hieman enemmän kuin neljännes Maan kiertoakselin precessiojaksosta ekliptisen akselin ympäri! (Kuvassa 1 tämä on alaoikea sektori).

Deklinaatiokulman asteikko

Riisi. 1. Taivaannavan precessionaalinen liike sirkumpolaarisia tähtikuvioita pitkin. Taivaannapa liikkuu hyvin hitaasti ympyränapaisten tähtikuvioiden poikki ja kulkee ekliptisen akselin ympäri lähes 26 000 vuoden ajanjaksolla. Samaan aikaan se kulkee peräkkäin seuraavien tähtikuvioiden läpi: Herkules (-8000-6000 vuotta eKr.), Draco (-6000-2000 vuotta eKr.), Ursa Minor (-2000-0+3500 vuotta ennen ja jälkeen eKr.), Kefeus (3500-8000 jKr.), Cygnus (8000-13000 jKr.), Lyra (13000-15500 jKr.) ja jälleen Draco (15500 jKr. jälkeen Asteittainen asteikko on likimääräinen yli 26 000 vuotta, myös .eclip-akseli). koko aurinkokunnan liikkeen suuntaan - noin 4? 276-277.)

Maahan vaikuttaa ajoittain sen satelliitti, Kuu, sekä kaikki muut aurinkokunnan 8 (9) planeettaa. Kuun jaksottaisen kiertoliikkeen ansiosta merissä ja valtamerissä tapahtuu ajoittain aaltoja: Maan valtava vesimassa sisältää jättimäisen määrän protoneja sekä paramagneettisia happiatomeja, jotka kulkeutuvat mukanaan. Kuun gravitaatio- ja magneettikentät sekä kaikki muut aurinkokunnan planeetat.

Ihminen on noin 80 % vettä, joten hän, kuten kaikki maan vedet, tuntee enemmän tai vähemmän magneettisia myrskyjä Auringossa ja Kuun vaiheissa (täysikuussa) ja kaikkien muiden planeettojen vaikutuksesta aurinkokunnasta. Ihminen tuntee gravitaatiokentät painon (massan) muodossa. Mitä tulee Maan, Auringon, Kuun ja kaikkien muiden planeettojen magneettikenttiin, ihmiskunta on niin tottunut niiden ikuiseen olemassaoloon ja luonnollisiin säännöllisiin muutoksiin, että useimmat ihmiset eivät huomaa eivätkä ikään kuin tunne niitäkään. kentät tai niiden muutokset, aivan kuten meren rannalla asuvat huomaavat surffauksen äänen.

Veden ja suurimman osan kemiallisista alkuaineista, niiden yhdisteistä ja rakenteellisista muodostumista Maan magneettinen herkkyys on lähellä yhtenäisyyttä. Jotkut kemialliset alkuaineet ja niiden rakenteelliset muodostelmat (useat rautaan, nikkeliin, kobolttiin jne. perustuvat kiteet ja seokset) ovat kuitenkin erittäin magneettisesti herkkiä. Ihmisen veren peruskomponentti on vesi. Siihen liukenee erilaisia molekyylejä, niiden hydroksyyliryhmiä ja aggregaatteja, ryhmittyen pysyvästi monimutkaisiin biologisiin rakenteisiin, jotka sisältävät rautaa, joka on moniarvoinen ja sopii moniin rakenteellisiin muotoihin, joilla on erilainen magneettinen herkkyys. Siksi osa ihmiskunnasta on erittäin herkkä paikallisille muutoksille Maan magneettikentässä, jotka johtuvat magneettisista aurinkomyrskyistä ja Maan magman paikallisista vaihteluista. Jotkut yliherkät ihmiset eivät vain havaitse maapallon magneettikentän mikroheilahteluja, vaan voivat myös toteuttaa yliherkkyytensä käytännössä - esimerkiksi he voivat löytää maanalaisia vesilähteitä (dowsing).

Edellä sanottu tarkoittaa, että protonimagnetometrissä ulkoiset magneettikenttäanturit eivät ole keloja sinänsä, vaan protonipitoinen neste itse - vesi, kerosiini ja monet muut hiilivetynesteet, joukko alkoholeja jne. Anturikäämit ovat välttämättömiä polarisaatiolle protoneja valitsemassasi protoneja sisältävässä väliaineessa sekä polarisoituneiden protonien relaksaatioprecession heikkojen signaalien sieppaamiseen. Siksi protoniprecessiomagnetometrien lukemat eivät pääsääntöisesti riipu anturien suunnittelusta.

Loppu n. kaista].

Protoni reagoi käytetyn ulkoisen magneettikentän aiheuttamaan häiriöön precessoimalla pyörimisakseliaan tietyllä kulmataajuudella, joka on tarkka vakio [vetystandardi], jota kutsutaan gyromagneettiseksi kertoimeksi. Protonien osalta tämä kerroin pyöristetään arvoon 267,53 x 1E6 radiaania sekunnissa/Tesla tai 42,58 MHz/Tesla.

[Huomautus kaista Tässä annetaan gyromagneettinen kerroin SI-järjestelmässä. Aikaisemmissa teoksissa (esim. Hougaard) se on annettu muodossa 4,258-4,26 kHz/Gauss, mikä on ekvivalentti, koska 1 Tesla = 10^4 Gaussia].

Yhdysvaltojen pohjoisilla leveysasteilla keskimääräinen magneettikentän voimakkuus on noin 50 000 - 55 000 nanoTeslaa, se vaihtelee mittauspaikasta riippuen. Jaksottaisten magneettisten myrskyjen vuoksi Maan magneettikentän voimakkuudessa tapahtuu lyhytaikaisia muutoksia, jotka voivat saavuttaa useita satoja nanotesloja. Aurinkotuulen aiheuttamat päivittäiset muutokset ionosfäärissä ovat kymmenien nanoTeslan sisällä. Yleisesti ottaen Maan magneettikentän keskimääräinen voimakkuus näillä leveysasteilla laskee tasaisesti miinus 90 nanoTeslassa vuodessa.

[Tämä ei ole maailmanloppu, vaan normaali seuraus Maan pyörimisakselin precessiosta ekliptisen akselin ympäri. Maan pyörimisakselin precessiolla on merkittävä vaikutus kaikkien maanosien ilmastoon - katso yllä toim. noin käännös.]

Mittaamalla protoniprecession taajuutta maan magneettikentässä erityisellä laitteella havaitsemme, että tämä taajuus on akustisella alueella:

Esimerkki: 42,58 MHz/Tesla * 52500x1E-9 Tesla = 2235 Hz Omalla (eli tämän artikkelin kirjoittajan - noin kaistalla) alueella (koillisessa) mitattu taajuus on tähän mennessä keskimäärin 2271 Hz, mikä vastaa Keskimääräinen magneettikentän voimakkuus on noin 53 300 nanoTeslaa. Tämä tulos on erinomaisen sopusoinnussa USGS:n seurantatietojen kanssa 160 mailia Fredericksburgista länteen. Tämä arvo on myös yhdenmukainen vertailuprecessiomagnetometrillä mitatun arvon kanssa, joka kalibroitiin Helmholtzin käämin kentässä. Maan magneettikentän voimakkuuden maksimiarvon saamiseksi tietyssä pisteessä laitteen precessioanturin geometrinen akseli siirrettiin vaaka-asennosta lähes pystysuoraan.

[Huomautus kaista Maan magneettinavoista lähtevät magneettikenttäviivat sulkeutuvat lähes elliptisiä lentoratoja pitkin. Näiden linjojen normaalilla on nolladeklinaatio vain päiväntasaajalla. Kun tarkkailija lähestyy yhtä Maan napoista, normaalin deklinaatio kasvaa tasaisesti lähinavan suuntaan. Kokoa toinen tässä artikkelissa kuvatuista magnetometreistä - ja voit mitata numeerisesti maan magneettikentän voimakkuuden ja magneettisen deklinaation suuruuden alueellasi, tarkkailla lyhyt- ja pitkäaikaisia muutoksia magneettikentässä Auringon magneettisista myrskyistä sekä magneettikentän precessiaalisista muutoksista johtuen erittäin suurella tarkkuudella. Mittaukset tulee tehdä kaukana virtalähteistä, metalliesineistä, magneettisista poikkeavuuksista jne. nostamalla anturia vähintään 2 metrin korkeudelle maanpinnasta. Loppu n. käänn.]

Kaksitoista kuukautta sen jälkeen, kun yllä kuvatut anturit alkoivat saapua takapihalle, huomasin lukutaajuuden arvon laskeneen alueellamme noin 6-7 hertsiä. Aluksi taajuusarvot olivat noin 2277 - 2278 Hz. Tämä on myös sopusoinnussa USGS:n valvontapalvelujen alueelle ennustaman muutoksen suuruuden kanssa.

PROTONIN PRESESSIOMAGNETOMETRI GEOMAGNEETTISEN KENTÄN VAHVUUDEN ARVIOINTIIN JA MAGNEETTISTEN ANOMALIOIDEN TUNNISTAMISEEN "KUULUN TEKEMINEN"

Riisi. 2 Lohkokaavio protoniprecessiomagnetometristä geomagneettisen kentän voimakkuuden arvioimiseksi ja magneettisten poikkeavuuksien havaitsemiseksi "KUULUN TEKEMINEN".

Kuvassa 2 on lohkokaavio laitteen versiosta, jossa on "vain kuulo" -lähtö. Sähköpiirin laskentaosa puuttuu. Piiri sisältää vain anturikäämin(t), äänivahvistimen sekä virtalähteen ja ajastimen. Ajastimella ohjataan releen toimintaa, joka kytkee kelan vuorotellen polarisaatiolähteeseen ja audiovahvistimen tuloon. (Kaavio näyttää ajastimen lähtösignaalin aaltomuodon.)

[Huomautus kaista

1. Bipolaaritransistori on parempi korvata kenttävaikutteisella transistorilla. Tällä hetkellä tärkeimmät FET-kenttätransistorit, joiden teho on mikä tahansa, valmistetaan massatuotantona. Suljettuina niillä on paljon suurempi vastus kuin kaksinapaisilla. Tehokkaan FET-transistorin lisääntyneeseen kanavakapasitanssiin liittyvillä transienttiprosesseilla ei ole käytännössä mitään merkitystä, koska protoniprecessiotaajuuden mittaukset alkavat yleensä aikaisintaan 100-200 millisekuntia niiden polarisaation virtapulssin päättymisen jälkeen.

2. Anturikäämien virittämiseksi resonanssiin tarvitaan erittäin vakaat kondensaattorit, joilla on pieni vuotovirta. Kuvassa 2 kondensaattoria anturin käämin virittämiseksi resonanssiin on nimetty "käämin virityskondensaattoriksi 0,25-0,62 mF". Jos laite on tarkoitettu toimimaan yhdellä alueella, voit rajoittaa itsesi yhteen mittausrajaan ja siten yhteen kondensaattoriin. Mittausrajojen lukumäärä riippuu laitteen toiminta-alueesta sekä LC-piirin laatutekijästä proton- mitä suurempi se on, sitä enemmän rajoja on tehtävä. Siksi on tarpeen vaihtaa resonanssikondensaattorit. Magnetometrissä MMP203 ne kytketään tavanomaisella moniasentoisella mittausrajojen kytkimellä.

Resonanssikondensaattorit voidaan kytkeä myös FET-transistoreilla. Ohjausvirta on nanoampeeria, joten kondensaattorin kytkentäpiiri voidaan rakentaa käyttämällä halpaa CMOS-logiikkaa.

Loppu n. käänn.]

ANTURIN SUUNNITTELU

Löysin markkinoilta paikallisen superlähteen magnetometriantureiden kelakehyksiä, joita voidaan käyttää samanaikaisesti protonipitoisen nesteen säiliöinä. Tämä on osa markkinoita, josta mausteet löytyvät. Etsi mausteita, joiden tilavuus ja muoto on oikeanlainen. Huomasin, että nämä ovat ohutseinäisiä muoviastioita, joiden pohjassa ja kannen alla on rengasharjanteet. Ne ovat muoto, johon monikierroskela voidaan helposti kääriä.

Kuva 3. Pullotyyppinen lineaarisensorin rakenne Kuvassa 3 on lineaarinen anturikela, jolla on tietyt mitat. Saatavilla on monia kokoja. Noin 3,75 tuuman pituiset rullat ovat suosituimpia. Maustepurkin [säiliön] suurempi koko mahdollistaa anturikäämin, jolla on suurempi johtavuus. Matala kelavastus tarjoaa korkeamman laatutekijän Q sekä suuremman polarisaatiovirran (rajoitettua virtalähteen tehoa). Suurempi polarisoiva virta kasvattaa depolarisaatiosignaalin alkuamplitudia. Q-käämin korkeampi laatutekijä tarjoaa myös signaalin pidemmän värähtelymodulaation depolarisaation aikana. Huomaa, että kelan induktanssi on verrannollinen kierrosten lukumäärän neliöön, kun taas käämin aktiivinen vastus on suoraan verrannollinen kierrosten lukumäärään. Voidaan olettaa, että parhaat tulokset (korkea laatutekijä Q ja koko piirin selektiivinen viritys) saadaan käyttämällä mahdollisimman monta kierrosta ja mahdollisimman suurta johdinpoikkileikkausta. Tietysti yhtä tärkeä komponentti on myös kondensaattori, joka on kytketty käämiin sen virittämiseksi [protoniprecession] taajuudelle.

Kelan induktanssin suuruuden tulee olla riittävä, jotta ei kovin kallista kondensaattoria voidaan käyttää käämin optimaaliseen säätämiseen depolarisaation ajanjaksolle (taajuudelle). Suuri Q-arvo auttaa myös saamaan koko mittausketjun kapeamman kaistanleveyden, mikä on erittäin tärkeää signaali-kohinasuhteen lisäämiseksi ja vahvistetun signaalin korkeampien harmonisten komponenttien (yliäänien) vaikutuksen vähentämiseksi. Muistiinpanot artikkelin kirjoittajalta

1. On mahdollista, että tätä 700 kierrosta kelaamalla lanka asetetaan neljään kerrokseen. Ihanteellisen kerrostiheyden ylläpitäminen ei ole helppoa, joten saatat saada viisi kerrosta. Itse asiassa kierrosten määrä ei ole kriittinen. Jos viimeinen 700. kierroksesi on kaukana kelan päästä, jatka käämitystä loppuun asti.

2. Yllä olevilla parametreilla sain noin 10 milliHenryn induktanssin. Likimääräinen kaava induktanssin laskemiseksi (huolimatta monikerroksisista kerroksista, mikä vähentää induktanssia enintään 5%):

L = (r2n2)/(10(r+l))

jossa: r = 1/2 kehyksen (pullon) halkaisijasta, tuumaa

n = kierrosten lukumäärä

l = pituus, tuumaa

3. Jos kaikki yllä olevat parametrit huomioidaan, resonanssikondensaattorin kapasitanssin tulee olla noin 0,25 μF kahdella sarjaan kytketyllä anturikelalla.

4. Säiliöt täytetään protoneja sisältävällä nesteellä. Tämä voi olla tislattua vettä, kerosiinia, metanolia. On myös mahdollista käyttää isopropyylialkoholia

5. Maustesäiliöitä ei yleensä ole suunniteltu nesteiden säilyttämiseen. Niiden kansien sisällä voi olla paperitiivisteitä, jotka on poistettava. Sinetöidäksesi säiliöt, yritä tehdä tiivisteitä polkupyörän sisärenkaasta tai vastaavasta materiaalista.

Takapihalla kahden kelan käyttö paransi merkittävästi signaali-kohinasuhdetta. Minulle kaksi identtistä kelaa antoi suurimman vaikutuksen. Teollisuuden häiriöiden vähentämiseksi ne käynnistettiin peräkkäin ja suunnattiin huolellisesti. Paras signaali-kohinasuhde saavutettiin kela-akseleiden yhdensuuntaisella suunnalla ja niiden vastakkaisella kytkennällä.

[Huomautus kaista Anturikäämin korkealla laatukertoimella sen päihin voi muodostua merkittävä EMF kytkentähetkellä, joten resonanssikondensaattorien ja kaikkien avainelementtien läpilyöntijännitteen tulee olla mahdollisimman korkea.]

[Kääntäjän lisäys. Muita precessiomagnetometrin antureiden malleja.

Riisi. 4. Upotustyyppiset anturikäämit. Juuri tällaisia keloja (2 kpl, sijoitettu rinnakkain, laskurikytkentä, + yhteinen avoin näyttö molempien kelojen ulkokehällä) käytetään tunnetun magnetometrin MMP-203 anturissa.

Riisi. 5. Toroidaalinen anturikehys

Riisi. 6. Toroidisen anturin valmistuksen välivaiheet

Riisi. 7. Toroidaalinen anturikokoonpano

Kääntäjän lisäys selittää anturin taustamelua.

Kuvat ovat järjestyksessä - kuva 7, kuva 8, kuva 9.

RIISI. 8.. Protonien depolarisaatiosignaali precessiomagnetometrin anturilta (yhden kelan anturi). Akseleita pitkin: X - sek., Y - mV.

Voit kuunnella signaalin napsauttamalla kuvan numeroa.

RIISI. 9. Kuvassa 8 esitetyn protonidepolarisaatiosignaalin varjoisimman osan taajuusspektri kapeakaistavahvistimen (yksikelaisen anturin) jälkeen.

Voit kuunnella signaalin napsauttamalla kuvan numeroa.

RIISI. 10.. Tämä taajuusspektri on saatu kompensointimittausmenetelmällä, joka perustuu kahden käämin peräkkäiseen kytkentään, jonka ansiosta suurin osa kuvassa 1 hyvin havaittavista häiriöistä ja termomagneettisesta kohinasta kompensoituu keskenään. 8 ja 9. Häiriön ja lämpömagneettisen kohinan kompensoivan vähentämisen jälkeen spektrogrammissa havaitaan protonirelaksaation precessiosignaalin spektritiheyden viivajakauma. Protoniprecession päähuippu taajuudella noin 2 kHz on selvästi näkyvissä. Perustaajuuden (noin 4 kHz) toisen harmonisen päähuippu on myös selvästi näkyvissä. Protoniprecessiotaajuuden ensimmäisen (noin 2 kHz) ja toisen (noin 4 kHz) harmonisen ylä- ja alapuolella havaitaan satelliittihuippuja. Niiden taajuuksia siirretään keskihuipun ylä- ja alapuolelle taajuuden kerroin (harmoninen luku) spin-kiertoradan vuorovaikutuksen lakien mukaisesti. Toisen harmonisen satelliittihuiput on jaettu 2 huippuun. Toisen harmonisen satelliitin alempi huippu siirtyy selvästi kohti matalia taajuuksia ja muuttuu peilisymmetriseksi ylempään huippuun nähden. On selvää, että protonien ensimmäisen kertaluvun kiertoakselin precessio on jyrkästi epäsymmetrinen suhteessa protonin massakeskukseen (protonien ja elektronien vastakkaisten sidosten (S- ja P-orbitaalit) energiat SP?-sidoksissa ovat erilaisia). Toisen kertaluvun protonin pyörimisakselin precessio on lähes symmetrinen sen massakeskipisteen suhteen (SP±1/2).

Tämän artikkelin alussa sanottiin, että anturin oman taustamelun lähde on protonien termokaoottinen precessio heikoissa geomagneettisissa kentissä. Protonien relaksaatioprecession taajuuden mittaamiseksi mittausprosessi on järjestettävä siten, että se alkaa lähes välittömästi polarisoivan virran katkaisun ja siirtymäprosessien päättymisen jälkeen ja jatkuu rajoitetun ajan (kuvassa 8 tämä on varjostetuin intervalli), jossa hyödyllisen signaalin amplitudi ylittää anturin kohinatason, jonka lähteinä ovat häiriöt ja protonien kaoottinen precessio heikoissa geomagneettisissa kentissä, joiden energia on yhtä suuri tai pienempi kuin 3kT.

Kokemuksesta tiedetään, että värähtelevä äänisignaali, jonka lähde on yhdistelmätaajuuksia, on aina päällekkäin protoniprecessiosignaalin perustaajuudella (noin 2 kHz). Niiden alkuperä voidaan ymmärtää kuvan 1 analyysin jälkeen. 10. Protoniprecessiosignaalin akustinen modulointi taajuudella noin 2 kHz muilla taajuuksilla on seurausta yhdistelmätaajuuksien superpositiosta pääsignaaliin, joka muodostuu ylemmän ja alemman harmonisen komponentin dynaamisen yhteen- ja vähennyksen seurauksena. resonanssivärähtelyt akustisen spektrin lähiosassa, mukaan lukien magneettiresonanssin vaikutus jakaa vetyatomin energiatasoja spinorbitaalisen vuorovaikutuksen vuoksi.

Lisäyksen loppu trans.]

AUDIOVAHVISTIN

Riisi. 11. Lohkokaavio selektiivisestä audiovahvistimesta

Äänivahvistin on rakennettu neljälle bipolaariselle transistorille ja yhdelle kaksoisoperaatiovahvistimelle. Lohkokaavio näyttää vahvistuksen jakautumisen kussakin vaiheessa. Tämä vahvistin on myös aktiivinen lovisuodatin, joka on viritetty odotettuun protoniprecessiotaajuuteen [tietylle alueelle]. Maksimissaan vahvistus on yli 130 dB. Myös teoreettinen kaistanleveys näytetään. Kokonaisvahvistus on erittäin suuri, joten asennuksen aikana tulee ryhtyä toimenpiteisiin vahvistimen itseherätyksen estämiseksi.

Riisi. 12. Selektiivisen äänivahvistimen taajuusvaste

Riisi. 13. Kaaviokuva selektiivisestä audiovahvistimesta

Vahvistimen tuloresistanssin lisäämiseksi transistorin emitterissä on 100 ohmin vastus ja pohjassa 12 kOhm vastus, mikä vähentää resonanssiin viritettyjen anturikäämien kuormitusta. Anturin resonoivan rinnakkais-LC-piirin, jonka muodostavat käämit ja resonanssikondensaattori, impedanssi on noin 3000 ohmia. Kaikki muut tuloasteen elementit valittiin siten, että saadaan hyvä signaali-kohinasuhde mahdollisimman suurella vahvistuksella. Tämän vaiheen kohina vastaa 560 ohmin vastuksen kohinaa. Kuitenkin ottokelojen ja ulkoisten häiriöiden aiheuttama kohina ylittää merkittävästi itse vahvistimen kohinan.

Huomautus kaista Toisessa, kolmannessa ja myös viimeisessä vaiheessa voit käyttää yhdistelmätransistoria, jolla on korkea BC847C-tyyppinen vahvistus (? = 400-1000). Tällainen korvaaminen kaventaa entisestään kaistanleveyttä ja vähentää vahvistimen lähtöimpedanssia 1-3 kOhmiin (Re = 820 ohm, Rк = 1-3 kOhm).

Riisi. 14. Vahvistinlevyn osien rakenteellinen järjestely

Kuvassa Alla oleva kuva 14 näyttää osien sijainnin vahvistinlevyllä. Se on asennettu kaksipuoliselle lasikuitukalvolle [getinax]. Kaikki komponentit on juotettu tukevasti, niiden liittimet on työnnetty nylon- tai teflonliittimiin. Erillisiä komponentteja yhdistävien johtimien tulee olla mahdollisimman lyhyitä. Vahvistinlevy sijoitetaan erityisesti muotoiltuun koteloon, joka on peitetty alumiininäytöllä (teipillä). Ulkoinen näyttö on kytketty sisäiseen piirilevyyn hyppyjohdolla.

Huomautus käännös Mitä hyvää protoniprecessiomagnetometrissä: protoniprecession taajuus ei riipu anturin rakenteesta ja protoneja sisältävän nesteen tyypistä, vaan riippuu vain ulkoisen magneettikentän voimakkuudesta. (Tämä johtuu siitä, että tyypillisten protoneja sisältävien nesteiden ja antureiden valmistuksessa käytettyjen materiaalien magneettinen permeabiliteetti on yhtä suuri kuin yksikkö.) Mutta signaalin amplitudi, mittausaika sekä signaali-kohinasuhde ja siten koko laitteen herkkyys riippuvat hyvin paljon tekemistäsi piirisuunnittelupäätöksistä, anturin suunnittelusta ja huolellisesta valmistuksesta. ja koko laite kokonaisuutena.

Seuraavalla sivulla on kaavio magnetometristä, jossa on lisägeneraattori, jonka generointitaajuus on synkronoitu [protonien] precessiotaajuuden kanssa. Tämä on täysin käytettävissä oleva piirikaavio laitteesta, jonka avulla voit mitata magneettikentän voimakkuutta paikallisella geomagneettisella alueella. Tällaiset mittaukset tehdään yleensä vain tiedoksi. Kiinnostuneet voivat mukauttaa laitteen muihin erityisiin käytännön sovelluksiin. Pyrin saavuttamaan kehittämisen kustannustehokkuutta ja saavutettavuutta, jotta sitä toistettaessa voisin käyttää vakiomuotoisia, helposti saavutettavia komponentteja. Valitsemani CMOS-logiikka voidaan korvata TTL-analogeilla - mutta silloin tarvitaan tehokkaampi virtalähde.

MENE LAITTEEN RAKENNUKSEEN LISÄGENERAATTORIN KANSSA!

KUVAUS LISÄGENERAATTORIN JA PLL:llä varustetun MAGNETOMETRIN SUUNNITTELISTA

Kuva 15. Protonimagnetometrin toiminnallinen kaavio lisägeneraattorilla ja PLL:llä Tämä on protonimagnetometrin lohkokaavio, joka lisää kyvyn mitata anturikäämiin protonien precession synnyttämän emf:n muutostaajuutta polarisoivan virran käytön jälkeen useiden sekuntien ajan. Neljän desimaalijakajan avulla voit näyttää mittaustuloksen 1 tai 0,1 Hz:n resoluutiolla. Tällainen korkea resoluutio, alle sekunnin mittausajalla, saatiin N-kertaisella kertomalla precessiosignaalin mitattu taajuus.

Laite sisältää kaksitoista integroitua piiriä (IC) ja pienen määrän erilaisia erillisiä komponentteja. Integroitujen piirien käyttö on kaikilta osin taloudellisempaa, koska tällainen laite koostuu pienestä määrästä vakiostandardielementtejä. Tässä käytettäville monitoimipiireille on monia vaihtoehtoja - ne voidaan korvata erillisillä INE (NAND), ExOR (ExNOR) porteilla, laskureilla ja multivibraattoreilla. Tässä sovelluksessa on hyvä valita monitoiminen IC 4046, jossa on Phase Auto Frequency Control sisäänrakennettu jänniteohjattu oskillaattori (VCO) yhdessä 4060 laskurin/jakajan kanssa, mutta vaihtoehtoja on myös muita. Jos laite on akkukäyttöinen, TTL-logiikkapiirien korvaaminen CMOS:illa vähentää merkittävästi kuormitusta ja tasavirtavaatimuksia.

(Tässä artikkelissa esiteltiin aiemmin toinen monitoiminen mikropiiri, joka on esitetty edellisessä jaksossa (kuva 2), jonka perusteella VAIN yksinkertaisin versio magneettisten poikkeamien havaitsemiseen tarkoitetusta laitteesta "KUUNTELU" voidaan toteuttaa. Tällainen tekninen ratkaisu ei vaadi taajuusmittauksia [protoniprecessio], se käyttää vain ajastinta, joka ajoittain kytkee päälle ja pois anturikäämien virran [protonien] jaksoittaista polarisaatiota varten.

Huomautus käännös Yksinkertaisuudestaan huolimatta tämä laite on varsin toimiva. Rautametallien maaperässä ja vesistöissä aiheuttamien magneettisten poikkeavuuksien havaitsemissyvyyden ja -säteen osalta se on merkittävästi päällekkäinen useimpien muiden luokkien ja tyyppisten metallinpaljasinten kanssa. (Määritetty herkkyys voidaan saavuttaa vain kytkemällä laitteeseen anturi, jossa on kaksi lähes identtistä kelaa, jotka on kytketty toisiinsa).

Laitteessa, jossa on PLL (kuvat 15, 16), virtapulssin synkronointi kelojen läpi sekä kaikki myöhemmät taajuusmittausprosessit [protonien depolarisaatio] suoritetaan kvartsiresonaattorilla. Joistakin digitaalisista rannekelloista löytyy samanlaisia pieniä sylinterimäisiä laitteita. He myyvät noin $ 1 / 2 kappaletta. Active Electronicsissa tai 1 dollari per 1 kappale. Radio Shackissa.

Pääkvartsiresonaattori on välttämätön lisäys CD4060/MC14060 MS-pariin. Yhdessä kellokvartsiresonaattorin kanssa ne tuottavat 32768 Hz:n taajuuden, joka havaitaan 14-bittisen laskurin/jakajan sisääntulossa. Laskurin/jakajan lopullinen lähtötaajuus on 2 Hz, mikä vastaa 0,5 sekunnin pulssin toistotaajuutta. Laitteen ohjaamiseksi tämä taajuus lähetetään 4 binäärilaskuriin, joista viimeinen ohjaa integroituja logiikkaelementtejä: neljä sekuntia - looginen yksi / neljä sekuntia - looginen nolla. Yksinkertaisuuden vuoksi käytetään 4 binaarilaskurin täyttä laskentasykliä. Jos aiot luoda kannettavan version magnetometristä, voi olla hyödyllistä lyhentää depolarisaatio (kuuntelu) -väli puoleen sekuntiin. Tätä varten piiriä on täydennettävä vähintään yhdellä lisää neljästä NAND-logiikkaelementistä saapuvien pulssien (10 kellojaksoa) dekoodaamiseksi ja laskurin palauttamiseksi.

Polarisoivaa virtaa johdetaan tunnistuskäämiin muutaman sekunnin ajan kantoaaltosignaalin hyvän amplitudin saamiseksi. Yleensä [protonipolarisaatiolle] kolme sekuntia riittää. Kytkentärele kytkee kelan (kelat) audiovahvistimen tuloon irrotettuaan kelan polarisaatiovirtalähteestä. Vahvistuksen jälkeen signaali menee laskuriin. Jos laskenta tapahtuu rentoutumistaajuudella, tarvitaan yksi lisälaskentaväli taajuuden mittaustarkkuuden saavuttamiseksi 1 Hz:n resoluutiolla ja kymmenen sekuntia 0,1 Hz:n resoluution saavuttamiseksi. Epäilemättä jälkimmäisessä tapauksessa signaalilla on aikaa laskea vahvistimen kohinatasolle. Siksi tyypillisessä takapihapiirin suunnittelussa (kuvio 2) relaksaatiosignaali kilpailee jo yhden sekunnin kuluttua kohinan ja häiriön kanssa.

Kuva 16 Kaavio magnetometristä, jossa on lisäoskillaattori ja PLL

Suljetun silmukan vaihelukittu silmukka [joka on toteutettu CD(HEF)40406 MS:ssä sekä 74AC(ACT)4046, 74HC(HCT)4046, 74HC(HCT)7046, 74HC(HCT)9046 ja käytetään tässä piirissä ], mittaa kantoaaltotaajuutta suurella tarkkuudella ja resoluutiolla 1 ja 0,1 Hz ja alle sekunnissa. Sisäänrakennetun vaihevertailijan [ФК1:EXOR ja ФК2:СОМВ)] yksi sisääntulo vastaanottaa signaalin äänivahvistimen lähdöstä. Saman vaihevertailijan toinen tulo vastaanottaa sisäisen oskillaattorin MS......046 syntetisoiman signaalin, jota ohjataan jännitteellä - VCO.

[Noin Yllä olevassa MS-sarjassa.....046 sisäänrakennettu vaihevertailija FK1 mahdollistaa tulosignaalien vertaamisen sekä perustaajuudella että tulosignaalin harmonisilla, mikä vastaa tulon N-kertaista kertomista. taajuudella jopa ilman ulkoista jakajaa. FC2 voi verrata kahta jaksollista (pulssi) signaalia vain päätaajuudella. Tulevan signaalin taajuuslaskennan (tai pikemminkin jakson) diskretointi taajuuden mittauksen f/N vaaditun maksimiresoluution saamiseksi varmistetaan sillä, että sisäänrakennetun VCO:n generointitaajuuden nykyinen arvo kaikille tyypillisille Häiriöt ohjausrajojen sisällä pidetään automaattisesti ja ulkoisen jakajan läsnäollessa sillä on aina arvo , joka on N kertaa suurempi kuin tulevan signaalin nykyinen taajuus. Aika VCO-lähtötaajuuden muodostamiseen tulosignaalin taajuuden tai vaiheen askelmuutoksen jälkeen on alle 1 ms. Tyypillisesti tulo- ja referenssisignaalien vaiheiden vertailu, joka suoritetaan yhdessä sisäänrakennetuista vaihevertailijoista: FK1, FK2 tai FK3 (joissakin malleissa), tapahtuu tulevan signaalin taajuudella. Siksi VCO:n lähtötaajuus jaetaan yleensä kertoimella N ennen kuin se syötetään vertailijan tuloon.]

Tässä piirissä VCO:n nykyinen lähtötaajuus jaetaan peräkkäin 10:llä ja 8:lla kahdella ulkoisella digitaalisella laskurilla/jakajalla. Kun 4046 MC:n ulkoinen tiedonsiirtosilmukka on suljettu, VCO-taajuus pidetään jatkuvasti yhtä suurena kuin audiovahvistimen lähtötaajuus kerrottuna kertoimella N, joka on yhtä suuri kuin kaikkien liitettyjen ulkoisten jakajien kokonaisjakokerroin (8x10 = 80). . [Huomautus kaista: MMP-203:lle N = 64, so.

Signaalin suora näytteistys VCO-lähdöstä jakajiin mahdollistaa 0,1 Hz:n resoluution ilmaisemisen (tosi MS CD(HEF)4046:lle. MS-sarjan AC, NS avulla saat korkeamman resoluution - katso huomautus osoitteessa artikkelin loppu). Magneettikentän voimakkuuden nelinumeroinen ilmaisin voi luonnollisesti ylittää neljännen laskentanumeron, koska suuremmalla resoluutiolla tuhannet näkyvät korkeimmalla (4.) numerolla ja sadat, kymmenet, yksiköt ja kymmenesosat Hz seuraavilla numeroilla , vastaavasti.

[Huomautus kaista Kaiken sarjan MS...046 Vaihevertailijassa FK2 (ja vain yhdellä!) on 2 lähtöä: yksi - käänteinen - lähetetään ulkoiselle alipäästösuodattimelle ja toinen - suora - on tarkoitettu osoittamaan hetkeä, jolloin käänteinen FK2:n lähtö on kolmannessa tilassa Z. Vain tässä FC2:n tilassa MS:n tulo- ja lähtötaajuudet on tiukasti synkronoitu kerto-/jakokerroinn kanssa, kun taas looginen esiintyy FC2:n suorassa lähdössä. Tätä lähtöä (MS:n 1. pin) voidaan (ja pitäisikin) käyttää mahdollistamaan todellisten mittaustulosten näyttäminen ja estämään väärät tulokset. Samanlaista piirirakennetta käytetään MMP-203:ssa - piiri on erittäin kookas, minkä seurauksena se on huomattavasti huonompi kuin mikä tahansa integroitu MS...046 häiriö- ja häiriönkestävyydeltään. Tässä esitetyssä laitteen demoversion kaaviossa tätä MS...046-mikropiirin tärkeintä toimintoa ei käytetä yksinkertaistamiseen.].

Tässä mallissa (yksinkertaistettu demoversio) vuosikymmenlaskurien tilat näytetään LEDien avulla. Kaaviossa (kuva 16) on neljä merkkivaloa merkitsevinä numeroina [näyttää tilat 1, 2, 4, 8], ja merkittävimmässä numerossa riittää kahden tai kolmen LEDin asentaminen, koska niitä on harvoin liikaa. tämä numero. Käyttäjä pystyy helposti lukemaan BCD2-binääridekooderin yksinkertaisen vastineen (kaksituhatta tai kaksisataa valitusta resoluutiosta riippuen). Tyypillisesti vakaissa mittausolosuhteissa muutoksia tapahtuu vain vähiten merkitsevässä numerossa - valitulla resoluutiolla 1 Hz tai kahdessa viimeisessä numerossa - resoluutiolla 0,1 Hz. Jos laitteen käyttötarkoituksena on kannettava haku, niin epäilen, että täysi desimaalilukuinen näyttö olisi erittäin toivottavaa, jotta kaikki muunnelmat luetaan. (Vaikka havaita magneettisia poikkeavuuksia, pelkkä äänen kuunteleminen äänilähdöstä saattaa riittää). Desimaalinäytön toteuttamiseen, johon olemme tottuneet, on monia ratkaisuja: tämä on... komposiitti-LCD-näyttö, seitsemän segmentin LCD-näyttö jne. Ne edellyttävät piirin täydentämistä sopivalla BCD-dekooderilla, jotta dekooderi/ilmaisin voidaan segmentoida. Voidaan myös käyttää kallista yhdistettyä laskuria/osoitinta. Piirin laskentakomponenttien mukana tulevien kytkentäjohtimien määrän säästämiseksi ja minimoimiseksi on joissakin tapauksissa mahdollista käyttää erillisten laskurien sijasta monostabiileja multivibraattoreita (monostabileita). Niiden avulla voit asettaa koinsidenssi- ja synkronointipiireihin saapuvien pulssien jaksot. Tämä on yksinkertaisempaa kuin CD4060- ja 74197-laskurien (U1 ja U2) tilojen dekoodaus. Laskurit ohjataan 32,768 kHz:n kiteen tuottamilla ajoituspulsseilla. (Kuva 7). Kaikki dekoodaus- ja ohjaustoiminnot voidaan toteuttaa NAND-logiikkaelementeillä sekä inverttereillä (etenkin tapauksissa, joissa laskurit eivät itse suorita vaadittuja loogisia operaatioita lähtösignaaleille Qpr ja Qinv).

Määrättyjen aikavälien takaamiseksi multivibraattorien lähtöjen pulssijaksot on asetettava ja stabiloitava riittävän tarkasti, mutta multivibraattorin ulkoisten ajoituselementtien nimellisarvojen toleranssi ei usein riitä takaamaan. tarkat aikavälit (viiveet). Yllä olevassa kaaviossa tarkkojen aikavälien muodostus suoritetaan käyttämällä kvartsitaajuuden stabilointia ja monibittistä laskuria. Ajoitusvastukset R3 ja R4 on suunniteltu oikein, mutta käytännössä ne on kuitenkin säädettävä antamaan tarvittavat aikaviiveet (aikavälit), [ koska toleranssi kondensaattoreille, joiden nimellisarvo on 10 mF, on erittäin laaja! Huomautus kaista].

Riisi. 7. Ohjauspulssien muodostuksen ajoituskaaviot. AJAN VIIVEEN ASETTAMINEN CD4060-oskillaattorin/laskurilähdön (Q4) neljäs binäärinumero on käytettävissä MS U1:ssä, nastassa 7. Tässä vaiheessa kideoskillaattorin taajuus (32768 Hz) jaetaan 16:lla, mikä on 2048 Hz. Multivibraattorin U3A viiveen asettaminen

Luo seuraavat väliaikaiset linkit:

1. Katkaise yhteys pisteiden A1 ja A2 välillä. Yhdistä A2 testisignaaliin, jonka taajuus on 2048. Tämä on MC U1:n lähtö, nasta #7.

2. Katkaise yhteys pisteiden TC1 ja TC2 välillä. Multivibraattorin U3A generoima ja viivästetty kaikkien laskurien vuosikymmenien alkuasetussignaali (RESET TO ZERO) kulkee tästä.

Aseta U10:n nastan 11 muuttuvan vastuksen R12 arvoksi noin 8000 ohmia. Tällä tavalla CD4046 MS VCO:n keskitaajuus on esiasetettu tarkistamaan, kuinka paljon se osuu testisignaalin takaisinkytkentäsilmukan sieppauskaistaan. Kun VCO sieppaa taajuuden, sen tulee olla 80 kertaa suurempi kuin testisignaalin taajuus, ts. yhtä suuri kuin 163840 Hz. Aseta resoluutiokytkin (S1) asentoon "1 Hz". Tässä tapauksessa MS 16384 VCO:n desimaalitaajuudenjakajan lähtö (MS 74196 on esitetty kaaviossa!) on kytketty korkealuokkaisen kymmenen päivän laskurin tuloon. Aseta ajoitusvastuksen R3 nimellisarvoksi 56 kOhmia tai 62 kOhmia.

Näyttö on päivitettävä kahdeksan sekunnin välein. Näyttöjakson laskettu kesto on 0,2 sekuntia, joten VCO-taajuudella 163840 Hz se näytetään muodossa 3277. (0.2 X 16384 = 3277). Valitse vastukselle R3 sellainen arvo, että viiveaika U3A on välillä 190 - 210 millisekuntia, kun taas laskurin pitäisi näyttää välillä 3112 - 3440.

Multivibraattorin U3B viiveen asettaminen:

Jätä kaikki aiemmat testiliitännät. Luo lisäksi seuraavat väliaikaiset testiyhteydet:

1. Katkaise yhteys pisteiden D1 ja D2 välillä.

2. Katkaise yhteys pisteiden B1 ja B2 välillä. Kiinnitä kohtaan B1 eristetyn johdon hyppyjohdin, jotta voit liittää sen manuaalisesti maahan ja palauttaa vuosikymmenen nollauksen.

3. Luo väliaikainen linkki pisteestä E1 paikkaan D1. Nollaa mittari manuaalisesti maadoittamalla B1. Tarkkaile laskuria, jonka on laskettava sekä ennen laskurin manuaalista palauttamista että sen jälkeen. Aseta R4:n alkuarvoksi 27 kOhmia. Säädä R4:n arvoa niin, että viiveaika on 90-100 millisekuntia, mikä vastaa laskurin lukemaa välillä 1475-1638. Palauta kaikki liitännät laitteen piirikaavion mukaisesti. MS CD4046:N VCO-TAAJUUN ASETTAMINEN:

Kiinnitä kohta A2 väliaikaisesti maahan. Säädä vastuksen R12 arvoa niin, että ilmaisimen lukemat ovat välillä 2230 - 2250. Poista väliaikainen maadoitus.

[Huomautus kaista CD4046:n korvaaminen MS 74NS(NST)7046-9046:lla mahdollistaa protonirelaksaation precessiotaajuuden indikaation saamisen resoluutiolla 1; 0,1; 0,01 ja 0,001 Hz!. (Katso yllä: CD4046 VCO -piirin mukaan yhdessä jakajien kanssa 10 ja 8 muodostavat 163840 Hz:n testisignaalin. CD4046 VCO:lle rajataajuus on 1-2 MHz. Jos CD4046:n sijaan otamme 74HC( HCT)70(90)46, ja lisää OS-ketju on toinen desimaalijakaja (10*10*8), niin VCO luo tasaisesti keskustaajuuden, joka on suuruusluokkaa korkeampi, eli 1638400 Hz VCO-taajuuden suuruusluokkaa, ja sitten saadaan 0,001 Hz:n resoluutio Uuden MS-sarjan 74NS...046 kohdalla ylempi toimintataajuus nostetaan 16-18 MHz:iin 74NS, laskentataajuus nostetaan 50-80 MHz).]

uv:n kanssa. Beletsky A.I., 10.2008 Kuban Krasnodar.