Schakeling: doe-het-zelf magnetometer

Zoekt u een manier om veranderingen in het magnetische veld te detecteren? Bekijk dan dit interessante ontwerp uit 2007 van een doe-het-zelf magnetometer. Het project was zo ontworpen dat zelfs de kleinste veranderingen in veldsterkte worden gedetecteerd.

Detectie van variaties

Er zijn in wezen twee soorten magnetometers: magnetometers die de absolute waarde van de magnetische veldsterkte meten, en magnetometers die veranderingen in de veldsterkte detecteren. Zoals Thomas Scarborough destijds uitlegde was deze schakeling ontworpen om variaties te detecteren.

"Toen deze schakeling voor het eerst werd ontworpen wilde de auteur een seismometer maken die goedkoop was, en stand-alone kon worden gebruikt (d.w.z. zonder het gebruik van een pc of een datalogger). Dit resulteerde in een vrij eenvoudige schakeling die gebruik maakte van standaard componenten, waaronder een nettransformator als sensor en een LED staafdiagram als indicator. Ook is er een trigger (alarm-)uitgang die wordt ingeschakeld wanneer de volledige schaal van het LED staafdiagram is bereikt.”    Het belangrijkste onderdeel van de magnetometer is de detectiespoel. In het prototype gebruikte de auteur een nettransformator (230 V/12 V, 2 A), maar in theorie zou bijna elke transformator of spoel kunnen worden gebruikt. Hij ontdekte ook dat dit type goed werkte en het apparaat een uitstekende gevoeligheid had. De primaire en secundaire wikkelingen van de transformator werden in serie (en in fase) geschakeld om de gevoeligheid nog verder te verhogen. 



De spoel werd aangesloten op de ingangen van een op-amp (LM380). Dit was eigenlijk een eindversterker-IC die 2,5 W kon leveren, maar hij bleek ook precies goed te zijn voor deze schakeling omdat hij een vaste versterking had (50 keer), en de output zich automatisch instelt op de helft van de voedingsspanning zonder dat er aparte bias weerstanden aan de ingangen nodig waren.
  Het laagfrequente signaal werd vervolgens verder versterkt via de poorten van een niet-gebufferd 4069UB CMOS IC. De auteur legde uit dat een niet-gebufferde CMOS-omvormer kan worden geconfigureerd om als versterker te functioneren, door een weerstand toe te voegen tussen de ingang en de uitgang. In dit ontwerp werden vier omvormers gebruikt als sequentiële versterkertrappen (IC2A/B/C/E) met daartussen passieve RC-laagdoorlaatfilters (R5/C3, R6/C4, R7/C5). Dit zorgde voor een aanzienlijke versterking van het uitgangssignaal van de LM380. Alle filtertrappen (er volgen er nóg twee) dempen de frequenties boven ongeveer 20 Hz, vooral ook om interferentie van netsignalen te onderdrukken.

IC2D voegde nog een dosis versterking toe aan het signaal, waarbij de DC-offset naar de ingang van deze trap werd verzorgd door potentiaaldeler R4/P2/P3. Na nóg een RC-filter (R9/C9) werd het signaal gebufferd door IC3A, en doorgestuurd naar een halve-golf piekgelijkrichter (D11/C13) die een gelijkspanning leverde aan de ingang van de LED staafdiagram schakeling.
 

Magnetometer Projecten, en meer

Het interessante artikel van Thomas Scarborough, "Magnetometer: Detecteert de kleinste trillingen", verscheen in mei 2007 in Elektor, en is beschikbaar is voor alle leden van Elektor. Lid zijn van Elektor heeft diverse voordelen: een abonnement op ElektorMag, een korting van 10% in de Elektor Store op veel producten, en volledige toegang tot de online bibliotheek. Heeft u geen Elektor lidmaatschap? Registreer u vandaag nog en begin met lezen over hedendaagse doe-het-zelf elektronica schakelingen of projecten uit vervlogen tijden, en krijg toegang tot handige technische oplossingen.





Vertaling: Marc Gauw