آموزش ساخت فلزیاب ساده با سنسور FLC 100
سنسور FLC100 یک مغناطیس‌سنج فلکس‌گیت (Fluxgate Magnetometer) تک‌محوره و با دقت بالا است که برای اندازه‌گیری میدان‌های مغناطیسی ضعیف تا ±100 میکروتسلا (µT) طراحی شده است. این سنسور توسط شرکت Stefan Mayer Instruments تولید می‌شود و به دلیل حساسیت و پایداری بالا، در کاربردهایی که سنسورهای مغناطیسی معمولی مانند اثر هال یا MR پاسخ‌گوی نیاز نیستند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. گرچه ساخت فلزیاب با سنسور FLC 100 دارای مراحل فنی و پیچیده بسیاری است اما نتیجه کار حتما شما را شگفت زده خواهد کرد.
ویژگی‌های فنی سنسور FLC100:
-
محدوده اندازه‌گیری: ±100 µT
-
خروجی آنالوگ: ولتاژ متناسب با میدان مغناطیسی در بازه DC تا 1 کیلوهرتز
-
منبع تغذیه: 5 ولت DC
-
مصرف جریان: حدود 2 میلی‌آمپر
-
نویز خروجی: کمتر از 0.5 نانوتسلا RMS در بازه 0.1 تا 10 هرتز
-
پایداری دمایی: رانش صفر کمتر از 2 نانوتسلا بر کلوین
-
دمای کاری: از -40 تا +85 درجه سانتی‌گراد
کاربرد سنسور FLC100 در فلزیاب‌ها:
سنسور FLC100 به دلیل دقت بسیار بالا و حساسیت زیاد به میدان‌های مغناطیسی ضعیف، در برخی دستگاه‌های فلزیاب و گنج‌یاب تصویری پیشرفته نیز کاربرد دارد.اگرچه سنسور FLC100 بسیار دقیق است، ولی استفاده از آن نیاز به پردازش سیگنال پیشرفته و کالیبراسیون مناسب دارد. به همین دلیل، معمولاً در فلزیاب‌های حرفه‌ای یا سیستم‌های تحقیقاتی استفاده می‌شود، نه در فلزیاب‌های ارزان یا ساده.
1. تشخیص میدان مغناطیسی ناشی از فلزات
فلزات فرومغناطیس (مثل آهن، فولاد) و حتی برخی فلزات غیرآهنی وقتی در میدان مغناطیسی زمین قرار می‌گیرند، می‌توانند تغییرات جزئی و قابل اندازه‌گیری در این میدان ایجاد کنند. سنسور FLC100 با دقت بالا، می‌تواند این تغییرات کوچک را تشخیص دهد.
2. اندازه‌گیری تغییرات میدان زمین برای تشخیص اجسام
برخی فلزیاب‌های پیشرفته (مخصوصاً نوع مگنومتر یا مغناطیس‌سنج) به جای ارسال و دریافت سیگنال، تغییرات طبیعی میدان مغناطیسی زمین را اندازه‌گیری می‌کنند. اگر یک جسم فلزی در زیر زمین وجود داشته باشد، باعث اعوجاجی در میدان مغناطیسی خواهد شد. FLC100 دقیقاً این اعوجاج را اندازه‌گیری می‌کند.
3. استفاده در فلزیاب‌های تصویری (3D)
در سیستم‌های تصویربرداری زمین‌شناسی و گنج‌یابی، سنسور FLC100 به‌عنوان بخشی از سیستم جمع‌آوری داده برای ساخت نقشه مغناطیسی زمین به کار می‌رود. این نقشه می‌تواند وجود حفره، فلز یا سازه زیرزمینی را نشان دهد.
ساخت فلزیاب با سنسور FLC 10 در یک پروژه فلزیاب ابتدایی با Arduino
شماتیک مدار ساخت فلزیاب با سنسور FLC 10 :
وسایل مورد نیاز:
| قطعه | توضیح |
|---|---|
| Arduino UNO (یا هر مدل دیگه) | میکروکنترلر اصلی |
| سنسور FLC100 | مغناطیس‌سنج تک‌محوره |
| ماژول ADC با دقت بالا (مثلاً ADS1115) | برای خواندن دقیق خروجی آنالوگ سنسور |
| LCD یا نمایشگر OLED (اختیاری) | برای نمایش داده‌ها |
| منبع تغذیه 5V پایدار | برای تغذیه سنسور |
| مقاومت، سیم، برد بورد | برای اتصالات اولیه |
نحوه اتصال:
پایه‌های سنسور FLC100:
| پایه | اتصال به |
|---|---|
| Vcc | 5V Arduino یا منبع جداگانه |
| GND | GND Arduino |
| OUT | به ورودی A0 ماژول ADC (مثلاً ADS1115) |
| REF | معمولاً به GND یا مقدار مرجع ثابت وصل می‌شود (بسته به مدل دقیق) |
ایده کلی برنامه:
-
سنسور خروجی آنالوگ متناسب با میدان مغناطیسی می‌دهد.
-
Arduino از طریق ماژول ADC با دقت بالا (مثل 16 بیت) داده‌ها را خوانده و ثبت می‌کند.
-
با حرکت در اطراف زمین یا زیر خاک، اگر فلز یا حفره‌ای باشد، مقدار خروجی تغییر قابل‌توجهی می‌کند.
-
این تغییرات را می‌توان روی LCD نمایش داد یا به صورت گراف ثبت کرد.
کد ساده Arduino برای نمایش مقادیر:
نکات تجربی مهم:
-
بهتره تست در فضای آزاد و به دور از کابل‌های برق و منابع نویز انجام بشه.
-
استفاده از فیلتر نرم‌افزاری برای حذف نویز ناگهانی خیلی کمک می‌کنه.
-
اگه به صورت دوبعدی یا سه‌بعدی نقشه مغناطیسی بخوای، باید سنسور رو روی ریل یا محور حرکتی سوار کنی و مختصات XY رو هم ثبت کنی.
دستگاهی فلزیاب که از سنسور FLC100 استفاده می‌کند، نسبت به فلزیاب‌های معمولی (مثلاً مبتنی بر سیستم‌های VLF یا PI) تفاوت‌ها و مزایای خاصی دارد.
ویژگی‌های فلزیاب دارای سنسور FLC100:
1. حساسیت فوق‌العاده بالا به میدان مغناطیسی
-
این فلزیاب قادر به تشخیص تغییرات بسیار جزئی در میدان مغناطیسی محیط است.
-
می‌تواند فلزات آهنی کوچک را در عمق زیاد تشخیص دهد.
2. قابلیت تشخیص فلزات بدون ارسال فرکانس (سیستم Passive)
-
برخلاف سیستم‌های VLF و PI که میدان الکترومغناطیسی تولید می‌کنند، این سیستم با سنجش تغییر در میدان مغناطیسی طبیعی زمین کار می‌کند (مثل فلزیاب‌های ژئوفیزیکی).
-
مزیت: مصرف انرژی کمتر و عدم تداخل الکترومغناطیسی با سایر تجهیزات.
3. نقشه‌برداری مغناطیسی سه‌بعدی (3D mapping)
-
قابلیت ثبت و تحلیل داده‌های میدان مغناطیسی در محورهای مختلف برای ایجاد تصویر سه‌بعدی از ساختارهای زیرزمینی.
-
مناسب برای تشخیص حفره‌ها، دیوارهای زیرزمینی، لایه‌های خاک دست‌خورده و گورهای تاریخی.
4. دقت بالا در تفکیک فلزات آهنی از غیرآهنی (تا حدودی)
-
به دلیل پاسخ مغناطیسی متفاوت فلزات مختلف، نرم‌افزار دستگاه می‌تواند برخی فلزات را از هم متمایز کند (مثلاً آهنی در برابر برنج یا مس).
5. کارایی بالا در خاک‌های معدنی و مناطق آلوده
-
برخلاف برخی فلزیاب‌ها که در خاک‌های معدنی یا نمکی نویز زیاد دریافت می‌کنند، فلزیاب‌های Fluxgate مثل FLC100 در صورت فیلتر نرم‌افزاری مناسب، پایداری خوبی دارند.
6. اندازه‌گیری مداوم و دقیق میدان مغناطیسی
-
قابل استفاده در حالت اسکن دستی یا نصب روی سیستم‌های ریلی برای اسکن دقیق زمین.
