Seuraa 
Viestejä757
Liittynyt25.1.2011

Protonimagnetometrin suunnittelu lähti liikkeelle satunnaisesta keskustelusta "kärpänen mikrossa" keskustelualueella.
tekniikka-ja-energia-f1/karpanen-mikrossa-t60045-75.html
Nimimerkki kfa kirjoitti:
"Jos protonien laulun kuuntelu kiinnostaa niin ensimmäinen rakennettava laite on tietenkin protonimagnetometri. Maan magneettikentässä protonien prekessiotaajuus sattuu korvin kuultavalle alueelle eli sen voi havaita oikein rakennetun vastaanottokelan, vähäkohinaisen vahvistimen ja kaistanpäästösuotimen avulla. Scientific American - lehdessä oli aikanaan rakennusohjeet paristoilla ja muutamalla (germanium)transistorilla toteutettuun protonimagnetometriin.
1 T kentässä protonien resonanssi on 42.57 MHz luokkaa.
0.0001 T kentässä (100 µT = 1 G) resonanssi on 4.2 kHz luokkaa.
Maan magneettikenttä on Suomessa paikasta riippuen suuruusluokkaa 55 µT eli protonit laulavat täällä noin 2.5 kHz taajuudella.
Rakennusohjeita protonimagnetometrille löytyy netistä.
https://www.google.fi/search?q=diy+proton+magnetometer
Laitteen testaaminen kannattaa tehdä ulkosalla kaukana betoniraudoista ja muista kenttää vääristävistä ferromagneettisista esineistä ja muuttuvan magneettikentän lähteistä (sähkökaapelit, suurjännitejohdot)."

Seuraavassa linkissä eräs rakenteluun liittyvä ohje.
http://www.ip-sl.org/procs/2008/ipsl0812.pdf
Vaikka vaatimukset singnaalin erottamiseksi on suuret, niin ei ole kotikonsteinkaan mahdottomia toteuttaa. Nimimerkki kfa hiukan lupaili avustaa vinkein laitteen konstruktiossa. Aikani kuluksi olen tutustunut tarkemmin vasta tuohon "Johnson noise" ilmiöön. Jostainhan täytyy aloittaa.
http://en.wikipedia.org/wiki/Johnson%E2 ... uist_noise
Suomeksikin löysin hyvää esitystä asiasta.
http://www.mit.tut.fi/MIT-1010/Vahvistimen-kohina.pdf
https://www.google.fi/url?sa=t&rct=j&q= ... GE&cad=rja
Linkkien esityksen pohjalta voisi kaavailla sopivaa op-vahvistinta. Alle uV:n signaalitaso alkaa mennä jo tieteeksi. Esimerkkilaitteessa käytettiin OP77 vahvistinta.
http://www.hep.ph.ic.ac.uk/~hallg/Instr ... a/op77.pdf
ja transistoria 2N2222
http://www.fairchildsemi.com/ds/PN/PN2222A.pdf
Alle mikrovolttitason etuvahvistin on suuri haaste. En lähtisi soitellen sotaan, vaan kaipaisin hiukan vinkkejä.
Edellisenä yönä oli hehkeät revontulet! Taitaa olla tämän maksimikauden viimeisiä, ja pistää harmittamaan kun seuraavaan maksimijaksoon on vuosien pitkä odotus. Toisaalta laiterakenteluun liikenee aikaa. Noita magneettisia myrskyjäkin voisi laitteella sitten seurata (häiriöinä).
http://luonto.pp.fi/public_html/kuvia/revt_600.jpg
Ursan sivuilla oli myös aiheeseen liittyvää tietoa.
http://www.ursa.fi/ursa/jaostot/revontulet/magnet/
Alle mikrovolttitason etuvahvistin keloineen on rakentelun ensimmäinen haaste. Pintaliitoskomponenteilla olisi aikomus piirilevyä toteuttaa. Mylar-konkkaa ei ehkä saa pintaliitoksena.

Sivut

Kommentit (62)

miilu
Seuraa 
Viestejä757
Liittynyt25.1.2011

Piirilevyn valitsin kaksipuoleiseksi. Pintaliitoskomponentit helpottavat yhtenäisen maatason tekoa toiselle puolelle levyä. Vanha piirilevyohjelmistoni hiukan sekoilee maatason luonnissa, erityisesti jos läpivientejä on paljon.
Etuvahvistimen sisäänmenossa olevilla suojadiodeilla ei olle suurta merkitystä kohinaan. Käytännössähän ne mene estosuuntaan pienellä jännitteellä, ja myötäsuunnan johtamiskynnystä ei ylitetä kuin häiriötilanteessa.
"Estosuuntaan kytketty diodi ei läpäise virtaa lukuunottamatta hyvin pientä termisen generaation aiheuttamaa estovirtaa IR lukuun ottamatta. Tämän estovirran suuruus on piidiodilla muutama mikroampeeri ja germaniumdiodillakin alle yhden milliampeerin. Estosuuntaan kytketty diodi muodostaa kondensaattorin, jonka kapasitanssi on riippuvainen estosuuntaan kytketyn jännitteen suuruudesta."
http://koti.mbnet.fi/~stinger/diodit.php
Pienikapasitanssinen diodi, IR pienempi kuin 10uA.
http://www.farnell.com/datasheets/391839.pdf

Kondensaattoreiden valinnalla ollee merkittävämpi rooli. Tuo "Mylar" eriste näytti olevan tavaramerkki polyesterille.
http://wiki.ham.fi/Kondensaattori
Merkittävä huolen aihe kohinan suhteen on tuo rele kahdella vaihtokoskettimella, joka erottaa herätevirran varsinaisesta mittausjaksosta. Tavallisen releen liitoskontakti ei ole kovinkaan hyvä. Tämän parantamiseksi laittaisin elohopeakostutteiset reed-releet singnaalivahvistimen liityntään. Kaupallisissa sovelluksissa elohopearele on kylläkin kielletty, mutta näin harrastemielessä niitä voitaneen käyttää. Kosketinvärähtelyt on myös elohopeareleillä pieniä.
Koska laite on herkkä ulkoisille häiriökentille, niin magneettisille kuin sähköisille, tarkastelin yleisen 50Hz:n sähköverkon harmoonisten jakaumaa. Varmistuakseni lähinnä sitä että mitattavan signaalin taajuus ei osu jonkin harmoonisen kohdalle. Tuo voimakas 15. harmooninen on 750Hz. Etuvahvistimen jälkeinen kaistanpäästösuodin selvinnee hyvin suodatuksesta.
http://publications.theseus.fi/bitstrea ... sequence=1
Jotain mittavälineitäkin tarvitaan. Oskilloskooppi on ollut pitkään hakusessa. Kotikäytössä riittänee +/- 100V sisäänmenosuojaus. Suurijännitteisiä piirejä en juuri mittaile. Varmuuden vuoksi voin lisäsuojauksena käyttää suojaerotusmuuntajaa titokoneessa.
http://www.farnell.com/datasheets/1700804.pdf
Olisiko tuollainen PC-kytkentäinen "skooppi" sopiva?

o_turunen
Seuraa 
Viestejä14400
Liittynyt16.3.2005

Minä aloittaisin software-oskilloskoopilla, jos ei oskilloskooppia ennestään omista. Sellaisia löytyy netistä runsaasti, toiset käyttökelpoisia, toiset eivät niin käyttökelpoisia.
http://www.ip-sl.org/procs/2008/ipsl0812.pdf

Jos kotiin ostat oskilloskoopin, niin googlaa Velleman. Ovat hiukan edullisempia kuin nuo Picoscopet.
Läppärin virtalähde on jo itsessään suojaerotusmuuntaja. Voit tietysti ottaa USB-portista 5 V mittauskytkentäänkin, kunhan varot, ettet tee oikareita. Saattaa mennä USB-portti rikki ja kone sekaisin. Nimim. "kokemusta on". Jotain 100 mA tuolta pitäisi löytyä, mikä tosin ei pullon magnetointiin riitä.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi. Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.

kfa
Seuraa 
Viestejä2517
Liittynyt13.3.2008

Huomaa, että artikkeli on tehty Sri Lanka:n olosuhteisiin. Siellä kentänvoimakkuus on reilusti pienempi kuin täällä joten vastaavasti komponenttiarvoihinkin tarvitaan muutoksia.

Vähähäviöisiksi kondensaattoreiksi käytettiin perinteisesti polystyreeniä ja polypropyleeniä. Kannattaa tarkistaa vähähäviöisyys nimenomaan aiotulla taajuusalueella. Kun nyt pelataan audiotaajuuksilla niin vähäkohinaisten vahvistinten ja komponenttien valinnassa apua löytyy hifistien harrastussivuilta. Signaalin pitäisi olla korvin kuultavissa vahvistimen ulostulosta kytkemällä siihen sopiva kuulokevahvistin. Magneettiresonanssisignaalin erottaa helposti muusta kohinasta tuomalla kuvauskelan lähelle vaikkapa pienen neomagneetin. Pikkuruinen magneetti ei juurikaan vaikuta kelan muihin ominaisuuksiin mutta magneetin kenttä pilaa protonisignaalin eli se lakkaa kuulumasta. Kuulokkeiden sisääntulon yli saattaisi kannattaa laittaa diodipari suojaamaan korvia vahvistetulta kytkentäpaukahdukselta.

PIC - prosessoriosa kannattaa aluksi jättää kokonaan pois. Releen ohjaus vaikkapa painonapilla, jolloin prosessorin tuottama kohina ei ole kiusana. Laitteen testaus jossakin ulkona ja kaukana sähkölaitteista, jotta avoin rakenne ei toisi ympäristön hakkuripowereiden häiriöitä kuvauskelan kautta kuultavaksi. Muista että myös laitteen elektroniikkaosan virralliset johtimet luovat ympärilleen kenttää ja ferromagneettiset osat (mm. rele) vääristävät maapallon magneettikentän. Haluat siis nämä kauas toisistaan.

Jos tuotekehitystä haluaisi harrastaa niin kuvauskelan rakennetta pitäisi parantaa. Kelan häviövastus tuottaa kohinaa, joka rajoittaa laittteella saavutettavaa signaali/kohinasuhtetta. Matalakenttälaitteissa käytettiin mm. paksuja litz - lankoja tai kupariputkia johtimina.

Katson tuota kytkistä & artikkelia ja kommenton enemmän katsottuani.

Kim Fallström kfa+news@iki.fi

miilu
Seuraa 
Viestejä757
Liittynyt25.1.2011
kfa
Jos tuotekehitystä haluaisi harrastaa niin kuvauskelan rakennetta pitäisi parantaa. Kelan häviövastus tuottaa kohinaa, joka rajoittaa laittteella saavutettavaa signaali/kohinasuhtetta. Matalakenttälaitteissa käytettiin mm. paksuja litz - lankoja tai kupariputkia johtimina.
Katson tuota kytkistä & artikkelia ja kommenton enemmän katsottuani.

Tuotekehitys on ehkä liian voimakas ilmaisu. Lähinnä tuota protonien laulua haikailen kuulevani ihan "omatekemästä" vempaimesta. Rakentelun ohessa voipi lueskella kiinnostavia artikkeleita, ja puntaroida syntyjä syviä. Toki noista keloista voisi paremmatkin rakennella. Asiantunteva apu onkin paikallaan.
Keloissa on hurja määrä kierroksia. Litz-lankaa saa laajan valikoiman. Käytännön kokemusta on vain suuritehoisista hakkurien muuntajista. Hopeoitu lanka ei kalleutensa vuoksi sovellu massatuotteeseen, mutta yksittäiskappale on mahdollista tehdä. Täytyy siis unohtaa markkinaohjattu tuotekehitys, ja siirtyä tiedeharrasteen puolelle. Laskennallisesti kelojen induktanssin saa jotensakin kohdalleen, mutta loppuviritys kannattanee tehdä mittaamalla resonanssiheilahduksen. Aikoinaan tein mittalaitteeseen litz-langasta pieni-induktanssisen kelan. Laskennallinen arvo poikkesi huomattavasti induktanssimittauksesta. Lopullisessa resonanssipiirissä kytkennän hajainduktanssista tuli melkoinen lisäys. Kondensaattori oli suhteellisen vakaa, ja varsinaisen induktanssin sai vain resonanssipiirin heilahduksesta laskien. Herätejännite oli 600V ja virrat muutama sata amperia.Näihin kotioloihin sopii paremmin nämä pienempivirtaiset vempaimet.
Tuon kaistanpäästäsuotimen ajattelin ensin tehdä taajuusohjatuksi. Helpotusta olisi tullut kaistan virittämisessä kohdalleen. Aikoinani käytin tuota FM10 piiriä suotimena jossain mittalaitteessa, mutta siitä on paljon vuosia taakse päin. Nykyisiin digitaalisuotoihin en ole perehtynyt. Niitä käytettäneen kideohjatuissa systeemeissä, ja kellotaajuudet jakajineen häirinnee herkässä ympäristössä.
Niin, tuon prosessorin jätän pois, ja pistän erillisen ohjauksen releille.

o_turuselle
Budjettini laitteen osalta helpottui huomattavasti kun oskilloskoopin hinta puolittui. Kiitos vinkistä!
Taajuus ym. ominaisuudet riittävät käyttööni.
Virtalähteeksi löytyy vapaa-ajan akku. 12V/60Ah.

MooM
Seuraa 
Viestejä7186
Liittynyt29.6.2012

Ymmärsinkö oikein, että haluat mitata häirityn nettomagnetisaation tuottamaa kenttää? Siis NMR-signaalia? (on myös mahdollista mitata suoraan nettomagnetisaatiota, mutta se tehdään yleensä suprajohtavilla keloilla: http://www.scholarpedia.org/article/Mag ... ephalogram)

http://en.wikipedia.org/wiki/Earth's_field_NMR
http://www.teachspin.com/instruments/ea ... ndex.shtml
http://www.magritek.com/support-science-efnmr

Protonien virityksen säilyminen koherenttina (koherenssi tuottaa SM-signaalia, joka voidaan napata vastaanottimeen) vaihtelee aika paljon sen mukaan, mikä protonien ympäristö on. Jopa veden signaali vaihtelee paljon, se säilyy puhtaassa vesinäytteessä sekunnin ajan, mutta jäässä tms. kiinteän matriisin näytteessä signaali defaasautuu mikrosekunneissa. Tai ainakin näin on korkeissa kentissä mitatussa NMR:ssä, matalassa kentässä defaasautuminen on hitaampaa, mutta eroja varmasti silti on.

"MooM": Luultavasti entinen "Mummo", vahvimpien arvelujen mukaan entinen päätoimittaja, jota kolleega hesarista kuvasi "Kovan luokan feministi ja käheä äänikin". https://www.tiede.fi/keskustelu/4000675/ketju/hyvastit_ja_arvioita_nimim...

miilu
Seuraa 
Viestejä757
Liittynyt25.1.2011

Tämä rakentelu ollee tällaista avartavaa perustutkimusta. Kunhan nyt ensin saisi aikaiseksi stabiilin ja herkän mittarin, täytyy sitten myöhemmin pohtia mitä kaikkea laitteella voisi mitata. Linkeissähän oli hyviä esimerkkejä.
http://www.teachspin.com/instruments/ea ... ndex.shtml
Nuo 21 Teslan kentät jäänee tekemättä, ja pureudun vain maanläheisiin kenttiin.Toivottavasti "valkotakkiset" ei tule hakemaan omiin mittauksiinsa kesken rakentelun.
http://www.vtt.fi/references/anturikomp ... or&lang=fi
Kiitos hyvistä linkeistä!
Tuo magneettinen suojauskin näyttää onnistuvan, vaikkakin massiivista mu-metallia ympärille tarvitaan.
http://en.wikipedia.org/wiki/Mu-metal
Suoja näyttää toimivan hyvin matalilla taajuuksilla.

miilu
Seuraa 
Viestejä757
Liittynyt25.1.2011

"Protonien soittoa"
http://perso.infonie.be/j.g.delannoy/BA ... barnes.wav
Tietenkin haaveena olisi rakentaa aito NMR-laitteisto, jossa voimakkaassa magneettikentässä oleva atomiydin absorboi energiaa radiotaajuisesta sähkömagneettisesta kentästä.
http://fi.wikipedia.org/wiki/NMR
Kolmisenkymmentä vuotta sitten jouduin viimeksi noiden NMR-laitteiden kanssa puuhastelemaan. Anturi magneetteineen ja mittauskeloineen painoi 60 kg. Juuri ja juuri jaksoin sen laboratorioon kantaa. Laitte oli ollut hieman epävakaa, ja yritin painokkaasti etsiä siihen syytä. Mittauspiirin elektroniikkaan perehdyin, mutta laitteesta en vikaa löytänyt. Varmaankin tuon mittapiirin toiminnan ymmärtäminen oli puutteellista, kun ei ole jäänyt edes mielikuvaa kytkentäkaavioista. Lopulta laitevalmistajan avustuksella vika löytyi, se oli näytteen lämpötilan vakavointiin käytettävän lämmittimen ohjauksessa. Nollapistekytkin ei toiminut. Sähkölämmityspatterit on myös häiriölähteitä jos niissä ei ole nollapistekytkintä.
Niin, NMR-laitte absorboi radiotaajuisesta kentästä energiaa. Mittauskytkentä tästä nyt puuttuu. Lisäksi absobtio tapahtuu vain kun taajuus on täsmällisesti oikea.
Protonimagnetometri, johon en ollut aiemmin perehtynyt, on tuonut paljonkin virikkeitä sen soveltamiseen. Pikku hiljaa alan ymmärtämään mitä olen rakentamassa.
http://perso.infonie.be/j.g.delannoy/BA ... ogy1-2.pdf
Tuossa linkissä oli myös kelan laskentataulukko. Täytynee perehtyä tarkemmin, ja tarkastella miten käy yksiin omien laskujen kanssa.

kfa
Seuraa 
Viestejä2517
Liittynyt13.3.2008

Tämä saattaisi kiinnostaa protonimagnetometrin rakentamista suunnittelevaa (52 sivua viitteineen ja hakemistoineen):

Proton Precession Magnetometers, Revision 3
James Koehler
http://members.shaw.ca/jark/ProtonPrecessionMagnetometers.pdf

Toroidin muotoisissa käämityksissä on se ehdottoman hyvä puoli, että ulkoisen magneettikentän kelaan indusoima jännite saadaan minimoitua. Näinä sähkömagneettisen saasteen aikoina tuolla on suuri merkitys.

Kim Fallström kfa+news@iki.fi

miilu
Seuraa 
Viestejä757
Liittynyt25.1.2011

Toroidikeloilla kokeilut aion jättää myöhempään, näytti olevan hidasta käämiä satoja kierroksia moiseen rinkulaan. Hillopurkeista on hyvä aloittaa.
Imuroimani "kelojen laskentataulukko" ei suostunut toimimaan Ope Offisessa. Arvot sain kuitenkin taulukosta näkyviin, ja vertasin niitä omiin laskuihin. Tavallisen solenoidikelan arvot poikkesi hieman. Kelan muotokerroin ehkä poikkeava, tai muuta vastaavaa. Signaalijännitteen tasoa ja S/N suhdetta en ole vielä ohjelmaani rustannut. Edellisen postauksen linkissä olikin paksusti tietoa, tämän pohjalta on hyvä edetä.
Taulukkotuloksien verailua soledoidikelalle:
Kelan pituus 60mm, sisäosan säde 22mm, kerroksia 12 ja lankapaksuus 1mm.
(Suluissa referenssiohjelman tulos)
Kierrokset 692 (720), Johdinpituus 121,8m (126,7m), Induktanssi 13,55mH(13,91mH), Vastus 2,79 ohm (2,79ohm), Q-arvo 71 (52), Kapasitanssi 341,3nF (454,6), Polarisaatiovirta 4,3A (4,3A)
Geomagneettisen kentän oletus laskuissani oli 55000nT(Suomi), tuossa esimerkkiohjelmassa se oli 47000nT(Kanada). Resonanssitaajuus nousi täten 2000Hz .. 2340,8 Hz. Taajuudenmuutos nosti hiukan Q-arvoa, ja laski vastaavasti kapasitanssia. Taulukon lankapaksuudet olivat hieman outoja. Vastaavuus AWG-mittoihin löytyi, näin AWG 18 vastaa 1,02mm lankahalkaisijaa.
http://www.engineeringtoolbox.com/awg-w ... d_731.html
Tarkastelin litz-langan käytön hyötyjä 2,3 kHz:n kohdalla, jossa "skin eff." oli 1,58mm. Eli johtimen pinnalta tuohon syvyyteen asti mentäessä 63% virrasta kulkisi tuossa pintakerroksessa. Virran ahto (skin effect)
http://en.wikipedia.org/wiki/Skin_effect
Huomattavaa etua tulisi litzistä lankahalkaisijalla 5mm. Moisesta langasta kelan voisi toki tehdä, 349 kierroksia kymmensenttisen viemäriputken ympärille, kahdeksaan kerrokseen 23cm:n matkalle. Johdinresistanssi 0,14 ohmia.( Litz-lanka eristeineen ei tosin vastaa umpilankaa!) Resonanssitaajuus 2,3kHz (L=13mH ja C=353 nF). Q-arvoksi tuli 1366 (taitaa ohjelmani laskennassa heittää!) Polarisaatiovirraksi tuli 85A. Nyt virrat tuntuvat jo kotoisilta, taidan kuitenkin jättää tämän kokeilun väliin. "Snubberipiirit", tai oikeammin leikkuupiirit, katkaisussa syntyville jännitepiikeille toisi vain lisää komponentteja kytkentään. Pelkät zenerleikkurit ei riitäisi. Suurilla virroilla akun sisäinen resistanssikin voi tulla esteeksi, ja avuksi pitäisi laittaa iso kondensaattoripatteri, jossa huomioitava virtakestoisuus. (pulssikondensaattorit ei ehkä tarpeen näin hitaassa nousunopeudessa)
Tuossa edellisen postauksen pitkässä artikkelissa olikin releen korvaamisesta puolijohteilla, ja piirin suojaamisesta. Samoin selvitys kytkennästä myös suuriohmiseen etuvahvistimen sisäänmenoon. Kattava selostus tuotti pitkän rupeaman tavailla vierasta kieltä. Jotta saisi omaan laskentataulukkoon atomitasolta lähtien syöttötiedot, niin lukemani ymmärtämistä pitää paljonkin petrata. Parhaillaan perkaan tuota "filling factor" arvoa kaavassa joka liittyy indusoituneen jännitten laskentaan.
Täytynee varautua siihen että kelat on laskennallisesti vain oikealla hehtaarilla. Varuilta olisi myös hyvä etsiskellä vanhoja putkiradioita. Niistä löytyy noin 500pF:n ilmaeristeinen säätökondensaattori. Ehkä sillä voisi viritellä resonanssin kohdalleen? Laitteeseen tulisi tätä kautta myös nostalginen ulottuvuus.

miilu
Seuraa 
Viestejä757
Liittynyt25.1.2011

Signaali/kohina suhdetta en saanut laskettua. Kohinakaistaleveyttäkään ei ollut tiedossa.
Toki jonkin arvon sain kohinalle... neliönjuuri(4*Boltzmannin vakio*Kelvinit*Johtimen vastus*kaistaleveys)... Tuli vain niin pieniä arvoja sadan hertsin kaistalla, että s/n suhde ylittyi dekaadilla ohjeessa olevalle arvolle. Joudun siis palaamaan takaisin vahvistimen ja kohinan pariin.
http://www.mit.tut.fi/MIT-1010/Vahvistimen-kohina.pdf
Singnaalin voimakkuuden laskenta sinänsä toimii, mutta ... vaatii tarkastelua. Taulukkolaskimella onkin helppoa optimoida kohtuullisia arvoja, niin polarisaatiovirralle, signaalille kuin kelakäämitykselle. Seuraavassa taulukossa kahden kelan arvot eri käämipaksuuksille:
Kelaversio........................ 1...............................2
Lankahalkaisija...............0,6 mm ...............1 mm
Kelan halkaisija...............58 mm................58 mm
Kelan pituus.....................78 mm .................78 mm
Kierroksia..........................910.......................936
Johdinpituus ....................344 m...................206 m
Kerroksia ...........................27..........................12
Kelan vastus.....................21,6 ohm.............4,67 ohm
Induktanssi..........................38 mH .................24 mH
Kondensaattori ..................121 nF....................191 nF
Rp (par.res.)........................14,7 kohm.............27,1 kohm
Q-arvo...................................26...........................76
Kaista B.................................90 Hz......................31 Hz
Taajuus f (res.).....................2340,8...................2340,8
Kenttävomakuus.................55000nT ...............55000nT
Polarisaatiovirta..................0,56 A .....................2,57 A
Jännite...................................12 V .......................12 V
Kelan tilavuus......................824 ml.....................824 ml
Lämpötila..............................20 C.........................20 C
Singnaali..............................1,64 uV.....................2,00 uV
Taulukkolaskut on tehty harrastemielessä, ja poikkeavat hiukan ohjeistuksissa olevista laskuista. Resonanssikondensaattori täytyy virittää joka tapauksessa kohdalleen usean kondensaattorin rinnankytkennällä.
Täytyy vielä harkita tuota toroidikäämiäkin.

kfa
Seuraa 
Viestejä2517
Liittynyt13.3.2008
miilu

Kelan vastus.....................21,6 ohm.............4,67 ohm
Induktanssi..........................38 mH .................24 mH
Kondensaattori ..................121 nF....................191 nF
Rp (par.res.)........................14,7 kohm.............27,1 kohm
Q-arvo...................................26...........................76
Kaista B.................................90 Hz......................31 Hz

[...]
Taulukkolaskut on tehty harrastemielessä, ja poikkeavat hiukan ohjeistuksissa olevista laskuista. Resonanssikondensaattori täytyy virittää joka tapauksessa kohdalleen usean kondensaattorin rinnankytkennällä.
Täytyy vielä harkita tuota toroidikäämiäkin.




Toinen huomioon otettava asia: Haluat, että signaalilähteesi impedanssi vastaa sitä arvoa, joka tuottaa vahvistimeen pienimmän lisäkohinan eli noise match. Kelan induktanssin ja kondensaattorin yhdessä mudostaman piirin impedanssitasoa voi pienentää jakamalla kondensaattorin kahteen osaan ja syöttämällä vahvistinta konkkien välistä. Näin tehdään MRI - laitteissa.

Kovin korkea impedanssi tekee piiristä herkän sähköstaattisesti kytkeytyville häiriöille. Mitä enemmän kilo-ohmeja sitä pienempi kapasitanssi riittää kytkemään sähköverkosta tai tietokoneesta häiriöt kelaan. Kelaosan voi peittää ohuella sähköstaattisella suojalla, mikä vähentää näitä häiriöitä huomattavasti.

Magneettinen suojaus pitäisi tehdä umpinaisella ja hyvin paksulla alumiinikuorella (Ferromagneettinen kuori magnetoituisi ja sotkisi paikallisen magneettikentän pilalle). Al-kuorella saisi staattisen ja hitaasti muuttuvan kentän pääsemään anturina toimivalle kelalle. Kilohertsien taajuudella paksu alumiini toimii vaimentimena indusoituvien pyörrevirtojen vuoksi. Koska magneettinen suojaus on huomattavan vaikeaa toteuttaa ja tekee rakenteesta raskaan (ja kalliin) on helpointa tehdä itse kelasta tunteeton ulkoiselle mg - kentälle. Siksi suositaan vastakkaisiin suuntiin käämittyjä keloja tai toroidia, joka tarjoaa parhaan suojauksen. Paluukierroksella varustettua toroidi on hyvin tehokkaasti suojattu kapistus, jos johtimien vedot ovat tehty fiksusti eikä ylimääräisiä virtasilmukoita päästetä muodostumaan.

Paksulla langalla on hyvät puolensa. Vaikka se vaatii magnetoinnissa suuremman virran (akku) niin laitetta rakennettaessa käämityksen tekeminen on paljon miellyttävämpää vähäisemmän kierrosluvun vuoksi. Käämiminen menettää hyvin nopeasti uutuudenviehätyksensä.

Ensimmäisestä laitteen versiosta ei kannata tehdä liian isoa projektia. Siinä alkuperäisessä SciAm vekottimessa oli muistaakseni 4.5 V paristoja syöttämässä kolmesta tai neljästä germaniumtransistorista tehtyä vahvistinta ja passiivinen LC - resonanssipiiriin perustuva kaistanpäästösuodatin. Keloja ei suojattu mitenkään ja detektorina oli kuulokkeet. Vekottimessa oli kaksi kelaa siten, että kun magneettikentässä oli gradienttia niin gradientti kuului keloista tulevien signaalien taajuuseron aiheuttamassa huojunnassa (Wooouuuuuuwwwwoooouuuu....). Jos kolmen transistorin kytkentä ja pari 4.5 V patteria riittää niin...

Kim Fallström kfa+news@iki.fi

miilu
Seuraa 
Viestejä757
Liittynyt25.1.2011
kfa

Toinen huomioon otettava asia: Haluat, että signaalilähteesi impedanssi vastaa sitä arvoa, joka tuottaa vahvistimeen pienimmän lisäkohinan eli noise match. Kelan induktanssin ja kondensaattorin yhdessä mudostaman piirin impedanssitasoa voi pienentää jakamalla kondensaattorin kahteen osaan ja syöttämällä vahvistinta konkkien välistä. Näin tehdään MRI - laitteissa.
Kovin korkea impedanssi tekee piiristä herkän sähköstaattisesti kytkeytyville häiriöille. Mitä enemmän kilo-ohmeja sitä pienempi kapasitanssi riittää kytkemään sähköverkosta tai tietokoneesta häiriöt kelaan. Kelaosan voi peittää ohuella sähköstaattisella suojalla, mikä vähentää näitä häiriöitä huomattavasti.

Rinnakkaisresonanssipiiri, jota aion myös kokeilla, vaatii suuri-impedanssisen sisäänmenon vahvistimelle. Mainitsit tuon kapasitanssin jakamisesta kahdelle kondensaattorille. Yritin etsiä malliesimerkkiä kapasitiivisten antureiden kytkennöistä. Mielessäni pyöri kytkentä, jossa kahden kondensattorin keskipiste olisi maadoitettu, ja ääripäistä olisi otettu signaalit differentiaalivahvistimen sisäänmenoihin.
Kapasitiivisissa antureissa "kondensaattoreiden" arvot muuttuvat, ja kelan siignaali pysyy vakiona. Kun ajattelee toisin päin, eli kapasitanssianturin "kondensaattorit" pysyvän vakiona, ja kelan singnaali vaihtelee, niin antureiden mittaustekniikkaa voisi soveltaa protonimagnetometrissäkin? Mielenkiintoinen linkki kapasitiivisista antureista.
http://www.youtube.com/watch?v=9YXTb4U12DM
Signaalin kaapelointi ja kapasitanssit tuo mieleen loputtoman suon, onneksi tässä "projektissa" ei ole aikataulua!
Koehlerin artikkelissa sivulla 38 mainittiin myös isokapasitanssisen kytkentäkondensaattorin, Cc, käyttö.
"The amplifier is shown as the resonating capacitor ,Cr, in parallel with the amplfier input resistance Rin. The voltage app earing at the input of the amplifier is Va. We shall analyze this circuit making some simplifying assumptions. Firstly, the coupling capacitor, Cc, is assumed to be much, much larger than the resonating capacitor. This means that its reactance will be much, much lower than that of the resonating capacitor and so, for the ac equivalent circuit, it may be regarded as a short circuit."
http://members.shaw.ca/jark/ProtonPrece ... meters.pdf

Välipohdiskelu
Orto- ja paravedyllä on erilaiset fysikaaliset ominaisuudet. Oletan, että vesimolekyyleilläkin olisi. Tarkkojen nesteen tiheysmittarien toiminta perustuu äänen kulkunopeuteen nesteessä. Muistaakseni vesipatsas ajetaan resonanssiin tietyllä taajuudella. Jos vesipatsaan resonanssi (pituus) valitaan yhteneväksi protonien resonanssin kanssa, niin vaikuttaisiko magneettikenttä veden fysikaalisiin ominaisuuksiin mitattavissa määrin?
http://www.sciencemag.org/content/331/6015/319.abstract

o_turunen
Seuraa 
Viestejä14400
Liittynyt16.3.2005

Tee käämiin tapitus jonnekin kylmän pään lähimaastoon. Saat pieni-impedanssisen lähteen ja jos tapituksia on useita, niin voit valita sopivimman. Jos kuorma on resistiivinen, niin resonanssitaajuuskaan ei muutu. Voihan tietysti käämiä erillisen toisiokääminkin.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi. Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.

miilu
Seuraa 
Viestejä757
Liittynyt25.1.2011
o_turunen
Tee käämiin tapitus jonnekin kylmän pään lähimaastoon. Saat pieni-impedanssisen lähteen ja jos tapituksia on useita, niin voit valita sopivimman. Jos kuorma on resistiivinen, niin resonanssitaajuuskaan ei muutu. Voihan tietysti käämiä erillisen toisiokääminkin.

Systeemissä kaksi kelaa on vastakkain, ja häiriöt pyritään tällä kumoamaan. Kunhan saan tuon mikrovoltin signaalin erotettua kohinasta koko kelan pituudelta, niin voin yrittää muuta. Pelkkä impedanssin lasku siinä ei autane. Tuossa videossa oli kela maadoitettu keskeltä, mutta tässä tapauksessa se ei käyne, vaan maadoituspiste pitäisi olla kondensaattoreiden keskellä. Differentiaalivahvistimen maadoitus (biasointi) on erikseen instrumentointivahvistimilla. Tai millaista kytkentää sitten käyttäisikään.

kfa
Seuraa 
Viestejä2517
Liittynyt13.3.2008

Projekti taisi jäädä kesken. Tunnustaako joku rakentaneensa protonimagnetometrin do-it-yourself - projektina? Datan keräys suodatusta varten onnistuu tietokoneen äänikorttia käyttäen.

Kim Fallström kfa+news@iki.fi

Sivut

Suosituimmat

Uusimmat

Uusimmat

Suosituimmat