Gradiometer im Selbstbau fertig

[BOBO]

Hier mal das Gradiometer, welches ich gebaut habe. Nach ersten Test im Gelände haben wir uns entschlossen, das Meßgerät mit einer C-Control zu verheiraten, damit man das Gelände dann 3D auf dem Laptop anschauen kann.

[BOBO]

Genaueres

Gradiometer-Magnetometer

Prinzip:

Spezielle Magnetometer-Meßsysteme nutzen sogenannte Gradiometer, bei denen mit zwei Magnetometersonden in einem (meist vertikalen) Abstand die Differenz der Feldwerte gemessen wird. Gradiometer registrieren so näherungsweise den Gradienten (meist den Vertikalgradienten der Vertikalkomponente) des Erdmagnetfeldes, also seine räumliche Änderung. Gradiometer haben ein großes Auflösungsvermögen bei kleinräumigen Strukturen.
Durch die Differenzbildung werden bei der Gradiometermessung auch die - häufig unregelmäßigen und abrupten - zeitlichen Schwankungen des Erdmagnetfeldes eliminiert (siehe auch Magnetotellurik in der Geoelektrik), die sonst durch Wiederholungsmessungen oder feste Basisstationen registriert werden müssen.
Durch den erhaltenen Meßwert (durch Verstärkung der Differenz der Feldwerte) sind dann Rückschlüsse auf geophysikalische Anomalien möglich.

Die Sensoren und Elektronik:

Bei dem von mir gebauten Gerät kommen zwei Magnetfeldsensoren von Fat Quarters aus den USA zum Einsatz. Diese haben einen Meßbereich von +/-50 µT. Die Versorgungsspannung ist max. 7 VDC (typisch +5 VDC). Als Ausgangssignal stellt der Sensor eine Frequenz (50 kHz – 120 kHz) zur Verfügung , welche proportional zum gemessenen Magnetfeld ist.
Vorteil dieser Sensoren ist die geringe Baugröße und die einfache Handhabung.

Bild 1 zeigt das Prinzip der Differenzbildung aus den beiden Meßwerten.

Um die Auswerte-Schaltung vom Aufbau so gerning wie möglich zu halten, habe ich mich für die Verwendung eines PIC-Controllers vom Typ 16C54 entschlossen.

Bild 2 zeigt das Schema der Verdrahtung. Außerdem übernimmt die Software die Kalibrierung der Sensoren, sowie den Nullabgleich. Nach dem Einschalten schaut der µC für ca. 10 sec. nach dem Minimal- und dem Maximalwert des Erdmagnetfeldes, damit eine bestmöglichste Auflösung der Ausgabe (Min-Wert= 00|hex| und Max-Wert = FF|hex| ) möglich ist. Außerdem gibt es noch ein Sign-Bit das mitteilt, welcher Sensor gerade eine Veränderung erfährt und einen Eingang zur Umschaltung der Empfindlichkeit.

Der Nachteil: Die Taktung des µ-PC ist wesentlich relevant für die Empfindlichkeit.

Aufbau:

Die elektrische Schaltung wurde auf einer Lochstreifen-Platine aufgebaut. Durch die gerninge Anzahl von Beuteilen bleibt die Bestückung und die Verdrahtung immernoch überschaubar. Getrennt wurde aber die Versorgungspannung der Sensoren und des PIC gegenüber der weiteren Elektronik (DA-Wandler, µ-PC, etc.). Versorgt werden die Sensoren und der PIC mit 5 V durch eine Festspannungsregler-Schaltung; gespeißt von einen 9V-Block.

Beide Sensoren wurden durch ein entsprechendes LC-Glied entstört.

Komplizierter war dann schon der mechanische Aufbau des Meßgerätes und die Befestigung inkl. Justierbarkeit der Sensoren. Denn der Aufbau sollte so wenig wie möglich metallische Teile beinhalten. Dies würde sich nur negativ auf die Empfindlichkeit und somit der Genauigkeit der Messung auswirken.

Als Längsträger habe ich ein 32mm Kunststoff-Wasserrohr genommen. Das gerninge Gewicht und die relativ hohe Festigkeit hatten überzeugt. Die Halterungen der Sensoren habe ich aus Teflon gedreht, wobei einer der beiden Sensoren durch drei 120° zueinander versetzten Nylon-Schrauben axial in X/Y-Richtung justierbar ist. Alles wird dann durch Nylon-Schrauben zusammengehalten. Die Elektronik kam in einem handelsüblichen Kunststoffgehäuse unter.

Bild 3: Im Vordergrund die drei Nylon-Schrauben, mit der man einen der beiden Sensoren axial justieren kann.

Bild 4: Die Elektronik- Der Prototyp zeigt den Meßwert über 8 LED´s binär an. Zusätlich ist die Empfindlichkeit umschaltbar und die Spannungsstabilisierung wird durch zwei LED´s signalisiert. Auf die Verwendung des Sign-Signals wurde beim ersten Gerät verzichtet.

Bild 5: Ein Blick in die Box.

Wenn das Teil erst mal an der C-Control hängt, dann ist eine leichte Änderung der Parameter im Feld möglich (Disc/Sensity) und es steht auch ein Datenlogger zur späteren Verarbeitungen der Daten am Computer zur Verfügung (grafische Darstellung des Geländes).

[Oelfuss]

Klingt ja mächtig interessant und kompliziert....Funktioniert es denn auch wie gewünscht?

HAst Du Bilder von der Laptop-Anzeige einer angemessenen Stelle?

[BOBO]

Wie gesagt

Wie oben geschrieben, habe ich das Byte erst einmal mit LED´s nach außen geführt. Am WE hatten wir das Gerät mal auf einen Acker über ehemaligen Kartoffelkeller ausprobiert. Auf jeden Fall waren die Keller anhand der Anzeige zu orten.
Wir wollen diese Woche schauen, wo wir einen 100%´ig Eisenfreien platz finden. Dann können wir auch ganz genau den Sensor axial justieren.

Auch brauche ich erst noch die C-Control, damit das Ganze auf einen Laptop kommt.

Außerdem muß ich Überlegungen betreffen Intim-Schmuck anstellen

Über die max. Tiefe kann ich noch nicht so viel sagen. Außer es gibt jemanden, der mir mal eine Badewanne in 5 Meter tiefe eingräbt.

Möchte aber mal behaupten, dass es besser funzt, als manches zum Kauf angebotene angebl. Bodenradar.

Auf jeden Fall kann man mit der Minimal-Variante schon auf´s Feld.

[TID]

Tolle Idee, bist Du selber darauf gekommen ??

Gruß

TID

[BOBO]

Nein

Nein, darauf bin ich nicht selbst gekommen.

Wie gesagt, die Sensoren sind extra für diesen Verwendungszeck von der Fa. Fat Quarters aus den USA entwickelt worden.
Es ist ähnlich wie mit der VLF-/LF-Ortung. Es gibt zwar Bauteile und Bausteine, aber kein Fertiggerät zu kaufen.

[Eichenberg]

Schmeiß das Ganze in den Müll oder baue es zum Radarwarner um!
Wenn du keinen blassen Dunst von Geo-Physik hast, laß es sein. Hunderte vor dir haben schon solche Spielzeuge zusammen gebastelt und sind an der Realität gescheitert, die wenigsten sind aber in dieser Lernphase schon an die Öffentlichkeit gegangen. Wenn du dich also unbedingt schon wieder blamieren willst.......

Eichenberg

Eichenberg

[BOBO]

@Eichenberg

Tolles Posting! Gut Begründet - muß man schon sagen.

Frage mich, warum ich darauf überhaupt antworte.

[TID]

Ich stimme Eichenberg zu und favorisiere seine Methode mit den gebogenen Schweissdrähten, wobei bei Luftbildern das Pendeln besser ist.

nichts für ungut

TID

Finde es gut wenn mal einer versucht ne technische Lösung für unser Untertagefindproblem zu finden.

[BOBO]

Jaja

Setze mich wenigsten mit der Thematik auseinander und veröffentliche meine Projekte und lasse andere daran teilhaben.

@Eichenberg und TID:
Würde Euere Postings gerne verstehen, aber ohne jegliche Begründung ist das schwer. Von Euch veröffentlicht ja keiner was diesbezüglich. Nur immer besser wissen wollen - jaja.

Habt Ihr schon mal mit diesen oder ähnlichen Sensoren gearbeitet oder Euch mit dem Bau eines Gradiometers beschäftigt?
Was habt Ihr für Erfahrungen gemacht und Wieso?

Möhte keinen hier angreifen, erwarte aber eine ernste Diskussion.

[TID]

Ach BOBO, leider flasch verstanden.

Gruß

TID <-- gilt für Beitrag davor.

[BOBO]

Sorry,

Sorry, TID

jetzt habe ich Dein vorheriges Posting auch verstanden. Stand halt ein wenig auf der Leitung.
Schauen wir mal, was die Leute nach unserem Meeting zu dem Gerät zu sagen haben. Werde am Samstag auf unserem Treffen mal das Gerät noch feinabgleichen (wollen in eine junge Sandgrube) und den Teilnehmern vorführen. Dann sieht man mal die Meinung der anderen zu diesem Gerät und dessen Funktion.

@Eichenberg:
Hätte mich gerne auch eine fachliche Diskussion eingelassen. Aber so!?

[BOBO]

Gerade entdeckt

He, ich habe gerade gesehen, es gibt ja ausreichend Software für die Auswertung div. Geomeßdaten.

Zu finden hier:

http://www.harbourdom.de/emfad.htm

Was meint Ihr dazu. Ist was dabei, was ich in Verbindung mit dem Gradiometer verwenden könnte?

[BOBO]

New´s

Da Wühler und Meistermethan sich nicht verkneifen konnte mich am Samstag von der Arbeit abzuholen und auf den Schindberg zu entführen, mußte ich auch noch gleich das Gradiometer auspacken und vorführen.

Trotz fehlender Kalibrierung der Sensoren konnte ich mit dem Gradiometer die damaligen Messungen, welche mit dem OGF-L von mir gemacht wurden, bestätigen.

Mußte Wühler schon fast festhalten, damit er nicht das Schaufeln anfängt.

Eigentlich wollte ich das Gerät noch Kalibrieren, wie ich mit den Meeting-Teilnehmern einen Besuch im Sonneberger Zahnradwerk am Samstag veranstaltete. Die Sandgruben wären dafür ideal gewesen. Nur hatte ich das Gradiometer vergessen mitzunehmen.

Danach mußten ja alle wie wild auf den Äcker´n sondeln. Was ich auch bei der Ausbeute verstand

@wühler:
Schon eine Vitrine eingerichtet?

[Helvetikus]

@Bobo

Hört sich doch gut an, ob's letztendlich auch funktioniert wird nur die Praxis im Feldversuch zeigen.

Mir imponiert wie viel Zeit und Müh Du in "die Sache" steckst. Finde es gut, dass Du laufend informierst, denn Fachaugen lesen sicher mit und bei groben Fehlern gibt's dann sicher auch mal Hilfe .

Glück auf
Helvetikus