حامد همائی راد: چندی پیش نوشته‌ای توجه مرا به خود جلب کرد که در آن فردی با کاشت یک آهنربای ریز در انگشت کوچک دست راست خود توانسته بود به نوعی داشتن حس ششم را برای خود تداعی کرده و زمانی که در معرض میدان مغناطیسی‌ای قوی در محیط پیرامون قرار می‌گرفت، با لرزش خفیفی که در انگشتش به وجود می‌آمد می‌توانست وجود چنین میدانی را تشخیص دهد.
فکرِ برخورداری از چنین قابلیتی، ناخودآگاه مرا به یاد سری فیلم‌های مردان-ایکس انداخت که در آن شخصیتی به نام Magneto دارای نیروی مغناطیسی‌ای قوی وقابل کنترل بود، نیرویی که وی را قادر می‌ساخت به مانند یک آهنربا اجسام اطراف را به راحتی حرکت دهد.
اگرچه کاشت یک آهنربای کوچک در بدن در ظاهر امری ساده به نظر می‌رسد ولی معایبی را نیز به دنبال دارد. از جمله این که کاشت آن مستلزم جراحی کوچک در ناحیه‌ی مورد نظر است و وجود آن موجب ایجاد اختلال در تصویربرداری MRI از بدن شده و و در صورتی که روزی به هر دلیلی نیاز به تصویربرداری MRI از بدن خود داشتید مجبور هستید این آهنربای کوچک را با یک جراحی مختصر دیگر خارج نمایید.
اما آیا راهی وجود دارد تا بتوان وسیله‌ای ساخت که عملکردی مشابه داشته و در عین حال نیازمند جراحی و کاشت آهنربا نباشیم؟
وب‌سایت لایف‌هکر در مقاله‌ای جالب به بررسی ساخت مغناطیس‌سنجی کوچک و نسبتا ارزان پرداخته که به گیک‌های فناوری و مخصوصا الکترونیک توصیه می‌کنم برای آشنایی و ساخت آن در ادامه‌ی مطلب با ما همراه باشند.
هدف ساخت یک مغاطیس‌سنج جمع و جور است که بتواند میدان‌های مغناطیسی نسبتا بزرگ را تشخیص دهد. همان‌طور که می‌دانید قطب‌نماها دقیقا همین کار را انجام می‌دهند با این تفاوت که حساسیت آن‌ها روی مقداری تنظیم شده است که تنها میدان مغناطیسی زمین روی آن‌ها تاثیرگذار باشد. استفاده از این نوع حسگرها امروزه حتی روی گوشی‌های تلفن همراه هوشمند نیز متداول شده است.
اما ابتدا ببینیم که نیازمندی‌های سخت‌افزاری‌مان برای ساخت چیست. این قطعات را باید بتوانید به راحتی از طریق فروشندگان قطعات الکترونیک تهیه کنید؛ حتی‌الامکان سعی شده لینک فروش آنلاین آن‌ها نیز در اینجا معرفی شود.
برای پیاده‌سازی نیارمند یک بُرد میکروکنترلر -در اینجا از نوع آرداینو (Arduino)- هستیم، بهمراه یک حسگر مغناطیس‌سنج بعلاوه یک Buzzer.
یک بازوبند iPod نیز می‌تواند نقش فضایی را داشته باشد که کل مدارات در آن قرار می‌گیرند. وسایل لحیم‌کاری نیز جهت برقراری اتصالات لازم خواهند بود.
مغناطیس‌سنج:
یکی از مغناطیس‌سنج‌هایی که به خوبی با بُردهای آرداینو جور می‌شود، HMC5883L سه محوره (x و y و z) است که دقت مناسبی دارد. این حسگر در ولتاژ ۲ الی ۳٫۶ ولت کار می‌کند. از اینجا و اینجا می‌توانید جویای قیمت و خرید آنلاین آن باشید. در صورتی که بتوانید کیتِ کنترلی زیر را برای این حسگر پیدا کرده و خریداری کنید، کار راحت‌تری برای شناسایی پایه‌های اتصالی حسگر خواهید داشت.
بُرد آرداینو (Arduino):
این بُردها به دلیل اندازه‌ی کوچک و سهولت کار طرفداران بسیاری دارند و انواع مختلفی از آن‌ها در دسترس هستند. در این آموزش از نوع Arduino LilyPad استفاده شده است که می‌تواند از طریق usb و یا یک باطری Li-Po تغذیه شود. ولتاژ کاری آن مابین ۲٫۷ تا ۵٫۵ ولت است. البته بُردهای دیگری همچون Arduino Fio و Pro Mini نیز می‌توانند به جای این بُرد استفاده شوند. از طریق این سایت می‌توانید اطلاعات بیشتری راجع به بُردهای آرداینو و نحوه‌ی خرید آن‌ها در ایران کسب کنید.
از آنجا که مغناطیس‌سنج انتخاب شده (HMC5883L) با ولتاژی پایین‌تر از ۵ ولت کار می‌کند و حتی خود مقدار ۵ ولت می‌تواند به آن آسیب برساند، بهتر است از یک رگولاتور (تعدیل کننده‌ی ولتاژ) برای اتصال منبع تغذیه به آن استفاده شود. ولتاژ کاری مدنظر ما ۳٫۳ ولت است که برای رسیدن به آن می‌توانید از هر رگولاتور ۳٫۳ ولتی استفاده کنید. پیشنهاد ما استفاده از خانواده‌ی LM1117 است (امکان خرید آنلاین در اینجا و اینجا).
Buzzer:
زمانی که کیتِ مغناطیس‌سنج وجود یک میدان مغناطیسی را تشخیص داد، میکروکنترلر باید با خواندن مقدار میدان، Buzzer را فعال کند تا از طریق صدا یا لرزش این Buzzer عمل نموده و ما را از وجود میدان باخبر سازد. برای انتخاب Buzzer کاملا مختار هستید، فقط در هنگام خرید مطمئن شوید با آرداینو سازگار است (یک نمونه‌ی سازگار در اینجا).
شماتیک مداری که خواهید ساخت به شکل زیر است. با مطالعه‌ی DataSheet هریک از قطعات معرفی شده می‌توانید به راحتی پایه‌های موردنظر را شناسایی کرده و اتصالات را توسط سیم‌های مناسب لحیم‌کاری نمایید. اگر توجه کنید یک خازن (۱۰۰ نانوفارادی) نیز در ورودی جریان از منبع تغذیه به حسگر مغناطیس‌سنج اعمال شده است تا افت ولتاژ احتمالی در اثر به کار افتادن Buzzer، تاثیری در کارکرد مغناطیس‌سنج نداشته باشد.
پس از اتمام لحیم‌کاری و برقراری اتصالات مطابق با شماتیک بالا، نتیجه‌ی کار باید یکچنین شکلی باشد:
منبع تغذیه یک باطری نازک است که در زیر بُرد آرداینو دیده می‌شود. خود بُرد دارای کلید On/Off است که کنترل روشن و خاموش بودن دستگاه را آسان‌تر می‌نماید و دیگر نیازی به طراحی کلید خارجی نخواهید داشت. توجه شود که شماتیک مدار پیشنهادی الزاما بهینه‌ترین حالت موجود نیست اما به‌هرحال وظیفه‌ی محول شده را به خوبی انجام می‌دهد. دوستانی که تجربیات بیشتری در زمینه‌ی الکترونیک و ساخت مدارات دارند می‌توانند در همینجا نظر خود را از طریق کامنت اعلام کرده و در بهبود مطلب یاری رسان باشند.
نمونه برنامه‌ی مورد استفاده برای شماتیک مدار پیشنهادی که برای برنامه‌ریزی میکروکنترلر موجود روی بُرد آرداینو استفاده می‌شود را می‌توانید از اینجا ببینید. کُدنویسی این برنامه به گونه‌ای است که برای فیلتر نمودن میدان مغناطیس زمین (که مابین ۰٫۲۵ تا ۰٫۶۵ گاوس است) از یک مقدار آستانه (۰٫۷ گاوس) استفاده می‌کند و مقادیر کمتر از آن را نادیده گرفته و اگر مقدار میدان از این آستانه بالاتر رود، Buzzer فعال می‌شود.
می‌توانید کُد آماده را از لینک داده شده دانلود نموده و توسط نرم‌افزار واسط برای برنامه‌ریزی میکروکنترلر، تغییراتی را که دوست دارید اعمال کنید و سپس آن را روی بُرد انتقال دهید. به شما تبریک می‌گویم. کار ساخت به اتمام رسیده و اکنون زمان آن است که مدارات ساخته شده را درون بازوبند iPod جاسازی کرده و از آن لذت ببرید.
در نهایت به یاد داشته باشید اگرچه داشتن این بازوبند مغناطیس‌سنج شما را شبیه قهرمانان فیلم‌ها کرده و با صفحه‌ی شفاف خود که قطعات الکترونیکی داخل آن نمایان است بسیار جذاب به چشم می‌آید، اما شاید بستن آن به بازو هنگام پیاده‌روی موجبات ترسیدن رهگذران را نیز فراهم آورد!
منبع
