طراحي و ساخت سيستم ديجيتالي اندازه‌گيري دقيق ميدان مغناطيسي سه جهته با استفاده از نمونه‌بردار سرعت ‌بالاي 24 بيتي با نمايش زمان واقعي

در اين مقاله فرايند نمونه‌برداري دقيق و سرعت بالا، شبيه‌سازي و چالش‌هاي طراحي و ساخت سامانه اندازه‌گيري دقيق ميدان مغناطيسي با استفاده از مجموعه‌اي از حسگرهاي‌ مغناطيسي مورد بررسي قرار گرفته است. فرآيند طراحي و ساخت سامانه اندازه‌گيري مزبور شامل طراحي مفهومي، انتخاب حسگر حساس، ساخت سامانه نمونه‌برداري سرعت بالا منطبق بر حسگرهاي مغناطيسي، كاهش سيگنال ناخواسته مغناطيسي و الكتريكي، انتقال داده پرحجم بدون از دست دادن داده به رايانه، برنامه‌سازي جهت دريافت داده‌هاي خام و محاسبات اوليه و برنامه‌نويسي گرافيكي جهت نمايش و مقايسه نمودارها مي‌باشد. نتايج آزمايش‌هاي انجام‌شده براي حالت‌هاي مختلف ميدان مغناطيسي با نتايج مقالات قبلي مقايسه شده است. در پياده‌سازي سخت‌افزار سامانه اندازه‌گيري دقيق از قطعات الكترونيكي با ميزان سيگنال ناخواسته پايين شامل تقويت‌كننده‌هاي عملياتي با پهناي باند بالا و دريفت بسيار كم، رگولاتورهاي با سيگنال ناخواسته بسيار كم ، مبدل هاي آنالوگ به ديجيتال 24 بيتي با سرعت MS/s 2.5 FPGAهاي مدل اسپارتان III و پردازنده مبتني بر ARM Cortex M4 استفاده گرديده است. در نرم‌افزار اين سامانه اندازه‌گيري از الگوريتم لونبرگ ماركوارد و الگوريتم هاي ميانگين گيري به‌منظور واسنجي و نمايش زمان-واقعي داده‌هاي دريافت شده از حسگرهاي فلاكس گيت بهره گرفته ‌شده است. ويژگي خاص سامانه اندازه‌گيري طراحي‌شده در اين مقاله، بومي‌سازي فناوري ساخت سامانه‌هاي ديجيتال ساز اندازه‌گيري دقيق ميدان مغناطيسي است كه در سامانه‌هاي تله‌متري و زيرسامانه‌هاي فضاپيماها كاربرد فراواني دارند. همچنين از برتري اين سامانه نسبت به نمونه هاي مشابه خارجي، دقت بسيار بالا در ديجيتال‌سازي داده هاي آنالوگ با دقت 24 بيت و خطاي پايين اين سامانه در حدود µV 182.5و انتقال و نمايش زمان-واقعي اين داده ها در رايانه است.