mind2hand/auto-control-3d-helmholtz-coil

Auto control - 3 axis helmholtz coil

• Development tool: C++ / Qt5, Arduino

어떠한 작업을 수행하는 시스템인가요?

• 3축 헬름홀츠코일을 이용한 자력계 자동 검교정 시스템

커뮤니케이션

• RS232 시리얼 통신 (PSU <-> PC)

시스템 구성 블록 다이어그램

주요내용

• 3축 헬름홀츠코일 중심에 위치한 표준 자력계의 측정값을 피드백함으로써 외부 자기 환경의 보상 및 코일에 의해 형성된 자기장 세기의 오차를 보정

  -> 사용자 정의 세기의 자기장 형성이 가능하다!

• 사용자 정의 자기장 형성 프로세스

1. 헬름홀츠 코일 중심 형성할 사용자 정의 자기장 세기(B_User) 입력
2. 표준자력계 측정값(B_Ref.) 기준 자기장 세기 변화량(dB = B_User - B_Ref.) 계산
3. 비오사바르 법칙을 통한 전압 변화량(dV) 계산
4. DC 전원공급기에 인가될 전압(V + dV)이 양수일 경우, 극성을 Positive로 변경
   DC 전원공급기에 인가될 전압(V + dV)이 음수일 경우, 극성을 Negative로 변경
   (V: 현재 DC 전원공급기에 인가되어 있는 전압)
5. DC 전원공급기에 전압(|V+dV|) 인가
6. 형성된 자기장의 세기(B_Ref.)가 사용자 정의 자기장 세기(B_User)와 차이가 날 경우, 전압 변화량(dV)이 분해능보다 낮아질 때까지 2. ~ 6.을 반복

위의 프로세스를 통해 형성할 수 있는 자기장의 최소 세기는 DC 전원공급기의 분해능에 따라 결정되며, 현재 검교정 시스템에서는 헬름홀츠 코일 각 축별 400 nT 정도로 구현이 가능하다.

UI

• UI는 총 4가지 메뉴('MAIN', 'CONFIG', 'P/S CONTROL', 'MAG CAL')로 구성
• 'MAIN' 메뉴: 현재 S/W의 버전 및 업데이트 관리 현황에 관련된 내용 제공

• 'CONFIG' 메뉴: 헬름홀츠 코일 각 축에 연결된 DC 전원공급기, 극성 제어용 아두이노 그리고 표준 자력계의 시리얼 통신 연결 관리 및 세이브 데이터 저장경로 설정 기능 제공

• 'P/S CONTROL' 메뉴: 헬름홀츠 코일 각 축에 연결된 DC 전원공급기 및 극성 제어용 아두이노를 제어하는 기능 제공

• 'MAG CAL' 메뉴: 자력계 검교정을 위한 핵심 기능(표준 자력계 측정값 디스플레이, 사용자 정의 자기장 형성 기능, 자동 검교정 기능) 제공.