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电路设计->光电电路图->其他光电实用电路图->一款实用的电磁场检测仪

一款实用的电磁场检测仪

作者:dolphin时间:2016-09-21

  这款电磁场检测仪能探测到从几赫兹到大约7MHz的电磁辐射,能检测到法定的1或者2mG-虽然在家里或是办公室就算达到数百毫克也不是不太可能。这样看起来,该设备可检测的范围似乎太宽。所以决定使用过载保护措施,只读出0~10mG,这一范围可以粗略的乘以或除以10。
  
  另一个需要考虑的问题是检测仪所能检测到的频率。很显然,设备首先需要检测到电磁场,然后才能放大。但是大多数的放大器集成芯片都只能运行在几兆赫兹以下。一个无缓冲的CMOS逆变器似乎是一个很好的解决方案,在实际中能高达7MHz-甚至能高达50MHz。
  
  首先,选择一个多绕组的220~6V的降压变压器作为传感器。它能工作得很好。昂贵的仪器会采用兰轴线圈,它能通过三个轴测量磁场的复合强度—但是,如果电磁场检测仪是通过三个轴(见下图),最高的读数将会很好的指明电磁场的强度。

  一、电路详情

  高斯是一个磁场强度的计量单位,毫高斯测量仪是用来测量磁场强度的。电路如下图所示。在仪器里面有一个由细线绕成的线圈L1,通常绕几百圈。当不断变化的磁场穿过线圈,会产生一个电流,这个电流随后被测量仪内的电路放大。

电磁场检测仪电路

  1.嗅探器线圈
  
  为确保所有的部件能摆放在同一边,在这里使用了一个手工制作的线圈。线圈L1是由直径为0315mm的漆包铜线在一个直径为6mm,长为25r_nm的胎上绕1200圈而成的。两个直径为32r-nm的垫片充当边沿,然后一个螺母穿过螺柱,垫片与螺母之间用一些胶水粘上。线圈L1有很强的纠错能力,因此少绕。100圈或是使用了直径0.315mm±10%的线。不会影响电路的正常运行。
  
  
  线圈L1把反相器ICla的输出反馈到它的输入,从而使输出稳定在电压源的一半。因此,任何检测到的电磁场都会通过IC1a电路。放大50倍后通过电容C1送到lClb。
  
  IClb本质上是作为增益控制器的,滑线变阻器VRl也有助于使输出稳定在电源电压的一半左右。
  
  在另一边的lClc和电阻R1,主要为MEl提供一个线路输出,由R1提供一个适当的负反馈。如果将R1省略,当线圈L1穿过一个磁场源时,MEl会疯狂的摆动(尽管这会提高电路的灵敏度)。

  2.器件说明
  
  二极管D1,D2,电容C2和电阻R2组成了一个标准的二极管泵,或电荷泵,它能有效地把交流(1C1c的脚6)转换成直流(通过C2)。电阻R2给C2提供了一个放电路径。而R2也可以省略掉,一个放电电路使电路更可预测与管理。IC2是一个电压跟随器或缓冲器。如果电容C2上的电压很低,在它给某些缺电的仪器供电之前,需要些激励。因此可通过C2增强IC2的电压。
  
  电阻R3是用来保护IC2,MEl和VR2的。
  
  确保通过所有元器件的电流最大不超过10.6mA(5V/470Ω)。如果掉R3,电位器VR2可以使IC2的输出以最小的阻力降到0V。
  
  电位器VR2使MEl平衡。这通常叫做“调零”电位器,因为它能使MEl变为0。事实上。一个可动线圈经常会在它的前面板上有个调零按钮。这应该是在VR2之前调整,而不是在之后。
  
  如前所述,电路将很可能在家里或工作场所检测出超过10mG的电磁场,这样,MEl可能会过载。
  
  为了防止严重的过载,增加了二极管D3和D4,使任何电压都被钳制在12V左右。这就意味着,最坏的情况下,只有2mA的电流能通过仪器,这将不会造成任何损害。
  
  3.电源
  
  最后,电路采用5V稳压器供电——IC3。因为这个电磁场检测仪是一个易受损害的电路。所以应该小心谨慎的校准,最好能有一个稳定的电压供给。稳压器IC3的供电范围可以是7V到35V的任何直流电源——所以.给电路供电的最好选择就是一个9V的PP3电池或是12V的AA电池组。
  
  注意,这里顺便提一句,在图片所示的电路图和元件清单中,一些元件的值已经改变了,因此电路图和器件清单所显示的值就是最终选择的值。
  
  4.红色指示灯
  
  一个红色的LED也被用来代替一个仪表,这能节省很多成本。只是一个常用的红色LED就可以了。尽管,灵敏度以10的倍数减少了(假定电路已经调整到0到10mG)。LED将会在电磁场检测仪检测到大约10mG时开始点亮——当然,除非是增加电路的敏感性。最后一个操作是使用万用表,切换到它的1mA或2mA档,然后截断为MEl保留的焊接针脚。1mA的读数代表10mG。比如一个O3mA的读数就代表是3mG。

  二、制作

  印制电路板的大小是92mm×31mm。因为ICl是一个易受损害的CMOS器件,在这里静电防护措施是很有必要的。在实际操作中,在碰触集成芯片之前,需要释放掉身上的静电。
  
  需要指出的是,ICl用在这里作为一个敏感的高频放大器,因此轻微的干扰都会打断它的操作。
  
  对照下图,从焊接连接线、六个焊接脚和两个DIL接口开始—两个接口一定要摆放到正确的位置。然后是VRl和VR2,接下来是电阻和电容—注意电解电容C3的极性。焊接D1~D4(仍然需要注意极性)和IC3。IC3的标签应明确的标明临近的焊接针脚。
  
  如下图所示,修剪电池的针脚到合适的焊接脚,在正极插入一个按钮开关。确保电池不要插反了—在这里出现的错误会损坏整个电路。焊接L1到它的焊接针脚。
  
  最后,通过合适的引线安装上MEl,注意引脚的极性。如果一个VU仪表被用来取代了MEl,也是连接相同的线,也应注意引脚的极性。如果是使用一个LED,它可能被看做是个仪表,它的阳极被看做正极。注意,如果一个LED被当做一个仪表来使用,D3和D4需要从PCB上去掉,否则它们会极易使LED短路。.

  三、外壳制作
  
  使用一个塑料铅笔盒来制作它的外壳。这一费用只是使用.ABS材料作为外壳的费用的十分之一。
  
  虽然这一创造有些前卫,但至少它是宽敞的,并且是实用的。用线缆将线圈L1和PCB板固定在一起,并且将MEl和S1插入合适的在塑料盒上开出来的孔洞里。注意,MEl不能紧贴在线圈L1上面。
  
  在这两个元器件之间需要一个几厘米的空间以防止电磁反馈。

  四、调试
  
  如果在面板上有调零电阻,在仪器关闭时使用它将仪器调到O刻度。调整VR2到它的中间位置,但应将VRl调到右边(逆时针)。
  
  将电池或电池组放入电池槽内(9V或12V)。确保周围没有任何明显的电磁场源,然后按下S1。启动电路。EMl先是忽高忽低的摆动。通过调整VR2。
  
  使指针向左或是向右偏转,直到它恰好停在O刻度上。当调整VRl时,需要回调VR2。
  
  电位器VRl是用来校准电磁场检测仪的。但是怎么去校准呢?最好的解决办法是与一个专业的检测仪相比较。虽然大多数的制作者不可能有这种装置。考虑到这一点,我们给出了一些比较常见的器件的“标准”电磁辐射值。比如最后,计算机的显示器背部的典型发射值是1.5mG。
  
  这可能并非总是如此,但却很有可能。通过利用这个电磁场,人们将获得一个大致正确的调整。人们可以随时通过与另一台检测仪相核对,来检测它是否出了问题。
  
  把电磁场检测仪的L1朝向CRT的背面,距离大概为30cm。让检测仪通过它的三个轴转动,找到最高的读数。在开始的时候,可能什么也都不出来。
  
  顺时针方向旋转VRl,并且直到MEl的指针指在1.5mG刻度上。现在,远离所有明显的电磁场源。仪表的指针是否仍然回到0呢?如果不是,调整VR2。电路至此设置完毕。

  五、使用

  当检测一个电磁场源时,始终通过三个轴来旋转电磁场检测仪。全面偏转的仪表(1mA)显示10mG,而0.2mA表明2mG。尽管检测仪能检测到一个PDA或是微波炉的电磁场,但是请注意,当测量的频率超过7Ml_1z时,它的效果会直线下降。增加如上所述的电路的灵敏度或采用一个HUC集成电路,这可能在一定程度上会改善检测仪的效果。
  
  注意,当在测量时,人手不能妨碍传感线圈L1的工作。如果你把手放在L1和电磁场源之间,大多少的电磁场将会“消失”。



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