Was ist ein Magnetometer und wie funktioniert es?
Unter den im Angebot des Botland-Shops enthaltenen MEMS-Sensoren finden Sie Geräte mit integriertem Gyroskop, Beschleunigungsmesser und Magnetometer – ein Gerät zur Messung der Magnetfeldstärke, das meist auf dem Hall-Effekt oder Magnetowiderstandsphänomen basiert. Das Gerät kann beispielsweise zur Messung des Erdmagnetfeldes (Protonenmagnetometer) oder zur Detektion von Metallen eingesetzt werden. Wenn wir in einem Hall-Magnetometer eine Spannungsquelle an eine Metallplatte anschließen, erzeugen wir einen Stromfluss zwischen den beiden Oberflächen der Platte. Das Gaußsche Schwingungsmagnetometer wiederum arbeitet nach dem Prinzip der Schwingungen eines kleinen Magneten. Der Name des Geräts stammt von seinem Erfinder CF Gauss. Es war das erste Gerät, das die absolute magnetische Intensität maß.
Magnetometer – ein Gerät zur Messung des Magnetfeldes
Wenn wir eine Magnetfeldquelle (z. B. einen Magneten) in die Nähe einer mit Gleichspannung betriebenen Platte bringen, verzerren wir den Elektronenflussweg auf der Plattenoberfläche. Dann wird eine Seite der Platte von Elektronen und die andere von Protonen besetzt. Auf diese Weise werden wir Veränderungen im Magnetfeld beobachten.
Nachdem wir ein Voltmeter mit ablesbarer Anzeige zwischen beiden Oberflächen der Platine angeschlossen haben, können wir die Spannung ablesen, deren Wert von der Intensität des Magnetfelds und seiner Einflussrichtung im Raum abhängt. Ein Magnetometer ist ein Gerät zur Messung des Magnetfelds verschiedener Elemente (es kann zur Messung der magnetischen Eigenschaften von Materie verwendet werden).
Zusätzliche Informationen zu Magnetfeldmessungen
Das magnetoresistive Konzept des Magnetometers verwendet Materialien, die gegenüber dem Magnetfeld empfindlich sind – häufig findet sich eine Eisen-Nickel-Legierung. Solche Materialien verändern ihren Widerstand, wenn sie einem Magnetfeld ausgesetzt werden, weshalb Magnetometer zur Messung des Magnetfelds eingesetzt werden.
Die in unserem Angebot verfügbaren MEMS-Sensoren sind außerdem mit einer I2C-Schnittstelle ausgestattet, dank der Sie Ihr Magnetometer problemlos anschließen können, um beispielsweise mit Arduino oder Raspberry Pi zu arbeiten.
Magnometer im Telefon – MEMS-Gyroskope – klein und praktisch
Wenn Sie Ihr Roboterdesign im Hinblick auf seine Gleichgewichtsstabilität beim Anhalten, Bewegen oder Stillstand auf einer unebenen Oberfläche einfach weiterentwickeln möchten. Eine hervorragende Lösung wäre die Verwendung eines kleinen MEMS-Gyroskops, das durch Messung der Winkelabweichung des Roboters von der Gleichgewichtsposition Informationen an Arduino übermittelt, das den Roboter durch Steuerung geeigneter Motoren und Servomechanismen in die richtige Position bringt und verhindert so ein unbeabsichtigtes Umkippen. Ein Magnetometer wird in vielen elektronischen Projekten verwendet.
Und wie misst ein MEMS-Gyroskop die Winkelgeschwindigkeit? Der in diesen Geräten eingebaute Sensor hat Abmessungen, die den Durchmesser eines menschlichen Haares nicht überschreiten, und basiert auf dem Phänomen der mechanischen Resonanz. Wenn das Gyroskop gedreht wird, wandelt der MEMS-Sensor diese Bewegung in ein sehr niedriges Spannungssignal um, das proportional zum Drehwinkel ist. Anschließend wird dieses Signal verstärkt und an den Mikrocontroller übertragen, wo das Programm abhängig vom gelesenen Spannungswert weitere Entscheidungen trifft.
Beschleunigungsmesser – einfache Messung der Beschleunigung
Beschleunigungsmesser sind Geräte, deren Aufgabe es ist, die Beschleunigung zu messen – eine Größe, die beschreibt, wie schnell sich die Geschwindigkeit eines Objekts im Laufe der Zeit ändert. Beschleunigungsmesser sind hilfreiche Werkzeuge in Messsystemen zur Erkennung von Vibrationen des Prüfobjekts und in Navigationssystemen. Der Beschleunigungsmesser erfasst die statischen und dynamischen Auswirkungen der Beschleunigung.
Zu den statischen Kräften gehört die Schwerkraft, zu den dynamischen Kräften gehören Vibration und Verschiebung. Beschleunigungsmesser können die Beschleunigung in einer, zwei oder drei Achsen eines Koordinatensystems messen, aber wie bei Gyroskopen ist die dreiachsige Lösung überlegen.
Bau eines Beschleunigungsmessers
Die Struktur eines typischen Beschleunigungsmessers umfasst mikroskopisch kleine Elektroden, die einen an Federn aufgehängten Kondensator bilden. Unter dem Einfluss der Beschleunigung bewegen sich die Elektroden relativ zueinander und verändern die Kapazität zwischen ihnen – die Geschwindigkeit dieser Veränderungen ermöglicht es, die Beschleunigung des Objekts zu bestimmen, an dem der Beschleunigungsmesser arbeitet.
Es gibt auch piezoelektrische Beschleunigungsmesser, bei denen ein geeignetes Material unter dem Einfluss mechanischer Einwirkung eine elektrische Ladung auf seiner Oberfläche erzeugt – dieses Phänomen nutzt man unter anderem bei seismischen Messungen.
