Сейсмометр своими руками: 9 шагов (с изображениями)

Сделайте сейсмометр для обнаружения сильных землетрясений по всему миру менее чем за 100 долларов! Основными компонентами здесь являются обтяжка, несколько магнитов и плата Arduino.

Шаг 1. Как это работает?

Сейсмометр обнаруживает движение земли с помощью магнита, подвешенного на обтяжку. Магнит может свободно подпрыгивать вверх и вниз. Вокруг магнита размещена неподвижная катушка с проволокой. Любое движение магнита вызывает в проводе крошечные токи, которые можно измерить.

Остальная часть устройства - это, по сути, какое-то волшебство электроники, которое измеряет эти крошечные токи в проводе и преобразует их в данные, которые мы можем прочитать. Показан краткий обзорный эскиз.

1a: пружина (Slinky, Jr.), 1b: магнит (два кольцевых магнита RC44)

2. Усилитель с катушкой магнитного провода (MW42-4), преобразует слабый сигнал в сильный.

3. Аналого-цифровой преобразователь (Arduino), преобразует аналоговый сигнал в цифровой поток чисел.

4. Записывающее устройство (ПК), использует программное обеспечение для записи и отображения данных.

Шаг 2: сверните проволоку

Первым делом мы сделали катушку из проволоки. В нашей первой модели мы использовали торцевые заглушки из ПВХ, прижатые к концам короткого отрезка трубы, чтобы сформировать стенки по обе стороны от намотанной проволоки. Мы отрезали концы, чтобы снова открыть. Мы разрезали отрезок 1-дюймовой трубы из ПВХ и намотали около 2500 витков магнитной проволокой 42 калибра.

Труба - отличный способ сделать ее из недорогих, легкодоступных деталей. Мы использовали торцевые заглушки из ПВХ, прижатые к концам короткого отрезка трубы, чтобы сформировать стенки с обеих сторон намотанной проволоки. Мы отрезали концы, чтобы снова открыть.

Мы сделали более изящную версию катушки с проволокой, используя некоторые детали, напечатанные на 3D-принтере. Его было намного легче обернуть, потому что он был приспособлен для намотки катушки старой швейной машины. В коротком видео видно, как мы его накручивали. Если у вас есть доступ к 3D-принтеру и вы хотите использовать наши модели, сообщите нам, и мы отправим вам файлы! Также обратите внимание на более крупные провода на фотографиях. Мы припаяли конец магнитного провода к более толстому проводу, с которым потом легче работать.

Шаг 3: Повесьте / откалибруйте Slinky

Мы использовали Slinky Jr, диаметр которого меньше, чем у полноразмерных обтяжек. Внизу мы установили два кольцевых магнита RC44, уложенных друг на друга на 6-дюймовом отрезке стержня с резьбой № 4-40. Эти магниты сидят внутри провода, и при движении они индуцируют ток в проводе.

Вверху обтягивающего мы установили еще один магнит на стальную пластину, чтобы он мог зацепиться за него. В видео мы покажем, как откалибровать ваш Slinky на 1 Гц. Это важный шаг на пути к правильной настройке частоты. Обтяжка должна подпрыгивать вверх и вниз один раз за одну секунду.

Также в нижней части стержня с резьбой находится кольцевой магнит R848. Этот магнит находится внутри небольшого отрезка медной трубы. Это помогает смягчить движение, уменьшить шум и увидеть, что обтяжка будет подпрыгивать только при достаточной тряске!

Шаг 4: Увеличьте ток

Магнит, движущийся внутри катушки с проволокой, производит очень малые токи, поэтому нам нужно усилить их, чтобы мы могли видеть крошечный сигнал. Есть много хороших схем усилителя, мы придерживались схемы, используемой в сейсмометре TC1, который мы нашли в Интернете. На картинке вы можете увидеть схему усилителя. Мы просто использовали макетную плату!

Шаг 5: Преобразование аналогового сигнала в цифровой поток чисел

Arduino - это небольшой недорогой микропроцессор, который очень популярен. Если у вас нет опыта в этом, мы рекомендуем начать с одного из имеющихся учебных комплектов.

Плата Arduino принимает аналоговый сигнал от усилителя и преобразует его в поток цифровых, числовых данных. Для этого в Arduino был запрограммирован код из проекта сейсмометра TC1, упомянутого в начале этой инструкции. Вот еще раз ссылка на этот проект, который поможет вам настроить Arduino!