بلاگ
بررسی علمی و کاربردی سنسور مغناطیسی FLC‑100:
سنسور مغناطیسی FLC‑100: بررسی علمی و کاربردی
چکیده
سنسورهای میدان مغناطیسی از ابزارهای کلیدی در علوم مهندسی، ژئوفیزیک، ناوبری و تحقیقات صنعتی هستند. سنسور FLC‑100، مبتنی بر فناوری فلکسگیت (Fluxgate)، قادر است میدانهای مغناطیسی ضعیف تا حدود ±100 میکروتسلا را با دقت بالا و نویز پایین اندازهگیری کند. این مقاله به بررسی ساختار، عملکرد، مشخصات فنی، کاربردهای علمی و صنعتی و نحوه استفاده عملی از این سنسور میپردازد و نمونه اتصال به میکروکنترلرها و برنامهنویسی آن ارائه میشود.-
مقدمه
اندازهگیری میدانهای مغناطیسی برای پژوهشهای زمینشناسی، مطالعه تداخل الکترومغناطیسی و سیستمهای ناوبری اهمیت حیاتی دارد. سنسورهای فلکسگیت به دلیل حساسیت بالا و دقت مطلوب در بازههای کوچک میدان، جایگاه ویژهای در این زمینه دارند. سنسور FLC‑100 یک ابزار دقیق و کممصرف است که میتواند به صورت مستقیم در پروژههای علمی و صنعتی استفاده شود.
مزیت اصلی این سنسور، ترکیب خروجی آنالوگ قابل خواندن توسط ADCها، نویز پایین و مصرف انرژی کم است که امکان استفاده در پروژههای قابل حمل و آرایههای چند سنسوری را فراهم میکند.
فناوری و عملکرد
اصول عملکرد فلکسگیت
سنسورهای فلکسگیت با هسته مغناطیسی و سیمپیچهای القایی کار میکنند. هسته مغناطیسی با تحریک جریان الکتریکی به صورت متناوب اشباع میشود. در نبود میدان خارجی، تغییرات مغناطیسی هسته متقارن است و خروجی تقریبا صفر است. ورود یک میدان خارجی باعث نامتقارن شدن این پاسخ شده و یک ولتاژ متناسب با شدت میدان تولید میشود.
سنسور FLC‑100 این فرآیند را به صورت خودکفا و بدون نیاز به مدارات تحریک خارجی انجام میدهد، که اتصال و استفاده از آن را ساده میکند.
ساختار داخلی
: ین سنسور شامل
هسته مغناطیسی فلکسگیت با پوشش محافظ
سیمپیچهای اولیه و ثانویه
مدارات داخلی برای تولید سیگنال تحریک و خروجی آنالوگ
پدهای لحیمکاری برای اتصال به مدارهای خارجی
این ساختار باعث میشود که خروجی سنسور خطی و پایدار باشد و برای اندازهگیریهای دقیق علمی مناسب باشد.
مشخصات فنی
ویژگی مشخصات
دامنه اندازهگیری ±100 µT
دقت ±2٪ ±0.3 µT
نویز < 0.5 nT RMS
ولتاژ تغذیه 5 ولت DC
جریان مصرف 2 میلیآمپر
محدوده دما -40 تا +85°C
ابعاد 44.5 × 14 × 5.5 میلیمتر
این مشخصات باعث شده که FLC‑100 برای کاربردهای علمی حساس، اندازهگیریهای زمین و توسعه سیستمهای ناوبری دقیق، گزینهای ایدهآل باشد.
نحوه اتصال و استفاده عملی
۴.۱. پینها
VCC: تغذیه ۵ ولت
GND: زمین
OUT+ / OUT–: خروجی سیگنال آنالوگ
SYNC: همگامسازی چند سنسور
. دیاگرام اتصال به آردوینو
FLC-100
———–
VCC –> 5V آردوینو
GND –> GND آردوینو
OUT+ –> A0 آردوینو
OUT- –> GND آردوینو
. نمونه کد آردوینو
const int sensorPin = A0;
float voltage = 0;
float magneticField = 0;
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
int sensorValue = analogRead(sensorPin);
voltage = sensorValue * (5.0 / 1023.0);
magneticField = (voltage – 2.5) * 40.0;
Serial.print(“Voltage: “);
Serial.print(voltage);
Serial.print(” V, Magnetic Field: “);
Serial.print(magneticField);
Serial.println(” µT”);
delay(500);
}
> توضیح: خروجی 2.5 ولت معادل میدان صفر است. حساسیت تقریبی 25 mV/µT میباشد
کاربردهای عملی و علمی
اندازهگیری میدان زمین
FLC‑100 امکان اندازهگیری دقیق میدان زمین برای پروژههای ژئوفیزیک، ناوبری و علوم محیطی را فراهم میکند.
تشخیص اشیاء مغناطیسی
در کاربردهای صنعتی و امنیتی، میتوان حضور اجسام مغناطیسی را تشخیص داد.
سیستمهای چند سنسوری
قابلیت همگامسازی چند سنسور برای پروژههای چندمحوره و آرایههای مغناطیسی.
اندازهگیری میدانهای صنعتی
اندازهگیری میدانهای الکترومغناطیسی ناشی از موتورها، خطوط انتقال برق و تجهیزات صنعتی.
جمعبندی و نتیجهگیری
سنسور FLC‑100 به دلیل دقت بالا، نویز پایین، مصرف کم و خروجی آنالوگ یکی از بهترین گزینهها برای پژوهشهای علمی و پروژههای صنعتی است. اتصال آسان به میکروکنترلرها و امکان استفاده در آرایههای چند سنسوری، آن را به ابزاری قدرتمند برای اندازهگیری دقیق میدانهای مغناطیسی تبدیل کرده است. استفاده عملی از این سنسور در پروژههای علمی، صنعتی و آموزشی، امکان توسعه سیستمهای پیشرفته اندازهگیری و تشخیص میدان را فراهم میکند.
FLC‑100 Magnetic Sensor: Scientific and Practical Review
Abstract
Magnetic field sensors are crucial tools in engineering, geophysics, navigation, and industrial research. The FLC‑100 sensor, based on Fluxgate technology, measures weak magnetic fields up to ±100 µT with high accuracy and low noise. This paper presents a comprehensive review of the sensor’s structure, operation, technical specifications, practical applications, and implementation with microcontrollers, including sample code for Arduino.
—
1. Introduction
Measuring magnetic fields is essential in geological studies, electromagnetic interference analysis, and navigation systems. Fluxgate sensors provide high sensitivity and precision for low-field measurements. The FLC‑100 is a compact, low-power sensor capable of direct use in scientific and industrial projects.
Its main advantages are analog output compatible with ADCs, low noise, and low energy consumption, enabling portable projects and multi-sensor arrays.
—
2. Technology and Operation
2.1. Fluxgate Principles
Fluxgate sensors operate with magnetic cores and induction coils. The core is periodically driven into saturation by an electric current. In the absence of an external field, the magnetic response is symmetrical, and the output is near zero. When an external magnetic field is present, asymmetry generates a voltage proportional to the field strength.
The FLC‑100 performs this process internally, without external driving circuits, simplifying its use in embedded systems.
2.2. Internal Structure
Key components of the FLC‑100 include:
Fluxgate magnetic core with protective housing
Primary and secondary coils
Internal circuitry for driving and analog output
Solder pads for external connection
This design ensures linear and stable output, suitable for scientific measurements.
—
3. Technical Specifications
Feature Specification
Measurement range ±100 µT
Accuracy ±2% ±0.3 µT
Noise < 0.5 nT RMS
Supply voltage 5 V DC
Current consumption 2 mA
Operating temperature -40 to +85°C
Dimensions 44.5 × 14 × 5.5 mm
These specifications make the FLC‑100 ideal for sensitive scientific applications, geomagnetic surveys, and precise navigation systems.
—
4. Practical Implementation
4.1. Pins
VCC: 5V power supply
GND: Ground
OUT+ / OUT–: Analog differential output
SYNC: Multi-sensor synchronization (optional)
4.2. Arduino Connection Diagram
FLC-100
———–
VCC –> 5V Arduino
GND –> GND Arduino
OUT+ –> A0 Arduino
OUT- –> GND Arduino
4.3. Sample Arduino Code
const int sensorPin = A0;
float voltage = 0;
float magneticField = 0;
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
int sensorValue = analogRead(sensorPin);
voltage = sensorValue * (5.0 / 1023.0);
magneticField = (voltage – 2.5) * 40.0;
Serial.print(“Voltage: “);
Serial.print(voltage);
Serial.print(” V, Magnetic Field: “);
Serial.print(magneticField);
Serial.println(” µT”);
delay(500);
}
> Note: The sensor output at 2.5 V corresponds to zero magnetic field. Sensitivity is approximately 25 mV/µT (can be adjusted according to datasheet).
—
5. Applications
5.1. Geomagnetic Field Measurement
The FLC‑100 enables precise Earth magnetic field measurements for geophysics, navigation, and environmental research.
5.2. Detection of Magnetic Objects
It can detect the presence of magnetic objects in industrial and security applications.
5.3. Multi-Sensor Arrays
Synchronization capabilities allow for multi-axis or multi-sensor array systems.
5.4. Industrial Field Measurement
The sensor measures electromagnetic fields from motors, power lines, and industrial equipment.
—
6. Conclusion
The FLC‑100 sensor provides high accuracy, low noise, low power consumption, and analog output, making it ideal for scientific resea…