NAUKOWIEC AMATOR
Shawn Carlson
nie internetowej DiVerdiego (www.xtr-
Jak zrobiç precyzyjny magnetometr
systems.com/magnetometer/). Tu po-
dam jedynie ogólny opis urządzenia
ieco ponad rok temu [Âwiat Na- wy. Z przyjemnoĘciÄ… donosz´, Å»e za- i kilka porad dotyczÄ…cych szczegó"ów
uki, marzec 1999] opisa"em danie to wykona"  i to doskonale  Jo- konstrukcji.
Nw tej rubryce znakomity przy- seph A. DiVerdi, chemik z Fort Collins Jako korpus cewek Helmholtza
rzÄ…d do wykrywania mikropulsacji w Kolorado. DiVerdi wykorzysta" dwa jednakowe
ziemskiego pola magnetycznego. By"a Zgodnie z radą Bakera, DiVerdi umie- pierĘcienie tekturowe o Ęrednicy oko"o
to czu"a waga skr´ceÅ‚
utworzona Ęci" magnetometr w Ęrodku uk"adu ce- 6.5 cm; nadajÄ… si´ do tego równieÅ» wi´k-
z dwóch magnesików ferrytowych, za- wek Helmholtza, tj. specjalnego elektro- sze pierĘcienie, na przyk"ad wyci´te z
wieszonych na mocno napi´tym nylo- magnesu wytwarzajÄ…cego bardzo jedno- jakiejĘ puszki lub rury kartonowej. Przy-
nowym w"óknie. Przyczepione do nie- rodne pole magnetyczne. Ponadto zbu- mocuj je do drewnianej podstawy rów-
go zwierciade"ko odbija"o wiÄ…zk´ lasera dowa" detektor do rejestracji niewiel- nolegle do siebie w odleg"oĘci równej
na odleg"Ä… Ęcian´. Po wyzerowaniu kich zmian kierunku wiÄ…zki laserowej, ich promieniowi [ilustracja na sÄ…sied-
uk"adu za pomocÄ… dodatkowych ma- a takÅ»e uk"ad sprz´Å»enia zwrotnego do niej stronie].
gnesów, tak by skompensowaç Ęrednie regulacji nat´Å»enia prÄ…du w cewkach, Kup szpulk´ izolowanego drutu na-
ziemskie pole magnetyczne, bardzo nie- tak by wytwarzane przez nie pole do- wojowego o Ęrednicy oko"o 0.3 mm i na-
wielkie zmiany pola ziemskiego powo- k"adnie kompensowa"o zmiany pola ze- wił
na kaŻdy pierĘcieł
40 zwojów. Oba
dowa"y obrót magnesików i odchylenie wn´trznego. Dzi´ki temu nat´Å»enie prÄ…- pierĘcienie nawiÅ‚
w tym samym kie-
wiÄ…zki laserowej. du cewek, niezb´dne do utrzymania runku (zgodnie z ruchem wskazówek
Ten domowej roboty magnetometr, sta"ego kierunku wiÄ…zki, jest miarÄ… zegara lub przeciwnie) jednym odcin-
zbudowany przez Rogera Bakera z zmian pola zewn´trznego, a do jego za- kiem drutu, tak by przez oba uzwoje-
Austin w Teksasie, bardzo zaintereso- pisu moÅ»na uÅ»yç komputera osobi- nia p"ynÄ…" prÄ…d o jednakowym nat´Å»e-
wa" naukowców amatorów. Nie nada- stego, doprowadzając do niego sygna" niu. Unieruchom solidnie klejem oba
wa" si´ jednak do pomiarów nauko- przez przetwornik analogowo-cyfrowy. koÅ‚
ce przewodu.
wych, gdyŻ wymaga" sta"ej rejestracji Szczegó"owy opis magnetometru Ba- DiVerdi przylutowa" do koł
ców
wizualnej po"oÅ»enia plamki. Baker pod- kera-DiVerdiego znajduje si´ na stro- uzwojenia przewody doprowadzajÄ…ce,
powiedzia" jednak, jak moÅ»na zrobiç
z niego prawdziwy przyrzÄ…d pomiaro-
ZMIANY ZIEMSKIEGO POLA MAGNETYCZNEGO moÅ»na Ęledziç
za pomocÄ… tego precyzyjnego przyrzÄ…du, obserwujÄ…c odchylenie odbitej
od zwierciade"ka wiÄ…zki laserowej.
Elektronika
regulatora
Czujnik
po"oŻenia
Uk"ad cewek
plamki
Holmholtza
Grzejnik
Laser
Magnesy do
kompensacji
Pianka
styropianowa
82 ÂWIAT NAUKI Maj 2000
DANIELS & DANIELS
Cewki Waga skr´ceÅ‚
waç. Na Ęciany boczne i pokryw´ na"o- rubryce dwa miesiÄ…ce temu), lecz gdy
Helmholtza z magnesami
Å»y" czterocentymetrowÄ… warstw´ izo- konieczne jest zasilanie z sieci, jak
i zwierciad"em
lacyjną z we"ny mineralnej, uŻywanej w przypadku suszarki do w"osów, ra-
do ocieplania budynków, a do piono- dzi"bym raczej kupiç gotowy regulator
wych kraw´dzi Ęcian bocznych przy- i termopar´.
mocowa" zaostrzone ko"ki drewniane, Regulator i termopar´ zamontuj we-
jakie wbija si´ w ziemi´. Na koniec po- wnÄ…trz drewnianej obudowy przyrzÄ…-
malowa" wszystkie powierzchnie ze- du, z dala od strumienia gorÄ…cego po-
wn´trzne przezroczystÄ… farbÄ… akrylo- wietrza. ZuÅ»ycie energii elektrycznej
wÄ…, by ochroniç uk"ad przed kaprysami b´dzie mniejsze, jeĘli b´dziesz co pewien
pogody. czas zmienia" ustawionÄ… temperatur´,
Radz´ uszczelniç skrzynk´ wzd"uÅ» tak by by"a o mniej wi´cej 8 stopni wyÅ»-
wszystkich "Ä…czy piankÄ… izolacyjnÄ… sza od maksymalnej temperatury powie-
w rozpylaczu. Jest teŻ bardzo waŻne, trza spodziewanej w danej porze roku.
by Ęwiat"o zewn´trzne nie mia"o wp"y- DiVerdi cz´Ä˜ciowo wpuĘci" swój ma-
wu na sygna"y fotokomórek, wi´c na- gnetometr w ziemi´. W sporej odleg"o-
leÅ»y zadbaç o to, by skrzynka by"a Ęci od domu zrobi" niewielki wykop
UK¸AD CEWEK HELMHOLTZA
to elektromagnes zapewniajÄ…cy jednorodne
moÅ»liwie Ęwiat"oszczelna, a takÅ»e po- o g"´bokoĘci oko"o 6 cm, wy"oÅ»y" go fo-
pole magnetyczne w obszarze wagi skr´ceÅ‚
.
malowaç jÄ… od Ęrodka czarnÄ… matowÄ… liÄ… plastikowÄ…, a ko"ki wbi" w ziemi´
Po"Ä…czone z niÄ… zwierciad"o
farbÄ…. przez wyci´te w niej otwory. Na trzech
odbija wiÄ…zk´ lasera.
Precyzyjne przyrzÄ…dy sÄ… niezwykle innych ko"kach wbitych w ziemi´ w
czu"e na zmiany temperatury i dlatego wierzcho"kach trójkąta równobocznego
a "Ä…cza zaizolowa" rurkÄ… termokurczli- wymagajÄ… kontrolowanych warunków zamontowa" podstaw´ przyrzÄ…du i
wą i przyklei" do podstawy, pozosta- pracy. PoniewaŻ "atwiej jest coĘ ogrze- umieĘci" na niej laser, cewki Helmholt-
wiajÄ…c nieco luÄ™ne przewody, by ich nie waç niÅ» ch"odziç, naukowcy instalujÄ… za, magnesy do kompensacji oraz czuj-
urwaç przy przenoszeniu cewek. Sam zwykle grzejnik i utrzymujÄ… uk"ad nik po"oÅ»enia wiÄ…zki. Aby odizolowaç
magnetometr Bakera, tzn. wag´ skr´- w temperaturze nieco wyÅ»szej od tem- podstaw´ magnetometru od ziemi, uÅ»y"
ceł
, musisz umieĘciç w centrum cewek peratury otoczenia. DiVerdi zastosowa" groszku styropianowego do pakowania
Helmholtza, gdyÅ» w tym obszarze ich w swoim przyrzÄ…dzie grzejnik z drutu paczek. W takim uk"adzie podstawa jest
pole magnetyczne jest najbardziej oporowego i wiatraczek od komputera, stabilna mechanicznie, lecz od spodu
jednorodne. ale pewnie równie dobrze moÅ»na wy- niewodoszczelna, trzeba wi´c tak wy-
Problem detekcji niewielkich zmian korzystaç r´cznÄ… suszark´ do w"osów. braç miejsce jej ustawienia, by woda
po"oŻenia plamki laserowej DiVerdi roz- DiVerdi sam zbudowa" uk"ad elek- szybko z niego odp"ywa"a. DiVerdi
wiÄ…za" bardzo sprytnie. Na drodze wiÄ…z- troniczny regulatora temperatury. Po- przykry" ca"Ä… drewnianÄ… skrzynk´ wo-
ki ustawi" matówk´ szklanÄ…, za którÄ… stÄ…pi"bym tak samo, gdyby do zasilania doszczelnÄ… foliÄ…, by jeszcze lepiej zabez-
umieĘci" w odleg"oĘci kilku centymetrów uk"adu wystarczy"o kilka baterii (sche- pieczyç jÄ… przed wilgociÄ….
dwie fotokomórki z siarczku kadmu. Ma- mat takiego regulatora opisa"em w tej JeĘli chcesz rejestrowaç temperatur´
tówka rozprasza wiÄ…zk´ i fotokomórki wewnÄ…trz obudowy przyrzÄ…du za po-
zostają oĘwietlone. Gdy wiązka pada na mocą domowego komputera, moŻesz
matówk´ w punkcie jednakowo odle- pod"Ä…czyç si´ do wejĘcia regulatora, by
g"ym od obu fotokomórek, do kaÅ»dej mierzyç sygna" z termopary. Pami´taj
Fotokomórki
z nich dociera tyle samo Ęwiat"a. Gdy jednak, Å»eby kaÅ»dy przewód przy"Ä…czyç
jednak wiÄ…zka nieznacznie zmienia kie- przez wzmacniacz operacyjny na tran-
runek, sygna"y wyjĘciowe fotokomórek zystorze polowym o ma"ym prądzie po-
stajÄ… si´ mierzalnie róŻne. laryzacji, na przyk"ad LF411CN (sÄ… to
Aby uniezaleÅ»niç si´ od Ęwiat"a roz- bardzo tanie elementy).
proszonego z innych Ä™róde", DiVerdi Termopary bywajÄ… doĘç kapryĘne
Czerwony
zakry" matówk´ filtrem z kilku warstw w uÅ»yciu, wi´c poczÄ…tkujÄ…cym radzi"-
celofan
czerwonego celofanu, który przepusz- bym uŻycie uk"adu z przetwornikiem
cza czerwone Ęwiat"o lasera, a poch"ania anologowo-cyfrowym, przeznaczone-
Matówka
wi´kszoĘç Ęwiat"a o innej d"ugoĘci fali. go specjalnie do tego celu.
szklana
Laser, cewki Helmholtza z wagÄ… skr´- Wyniki, które uzyska" DiVerdi za po-
ceł
, magnesy do kompensacji i detek- mocÄ… swojego przyrzÄ…du, sÄ… godne
tor po"oÅ»enia wiÄ…zki DiVerdi umieĘci" uznania. JeĘli uda ci si´ pójĘç w jego Ęla-
na solidnej podstawie z drewna. Zbu- dy, podziel si´ z nami swoimi doĘwiad-
dowa" teÅ» zewn´trznÄ… skrzynk´ drew- czeniami na stronie internetowej Socie-
nianÄ…, Å»eby umieĘciç ca"y uk"ad poza ty for Amateur Scientists.
WiÄ…zka
domem w celu uniezaleŻnienia pomia-
laserowa
T"umaczy"
rów od wp"ywu pól magnetycznych po- Miros"aw ¸ukaszewski
chodzÄ…cych od sprz´tów gospodarstwa
domowego. Najpierw skonstruowa" Na tej stronie znajdziesz teÅ» wi´cej in-
szkielet o bokach podstawy nieco d"uÅ»- formacji o opisanym przyrzÄ…dzie. Do towa-
szych od boków podstawy przyrzÄ…du rzystwa moÅ»na równieÅ» pisaç pod adresem:
DETEKTOR KIERUNKU WIŃZKI
i wysokoĘci oko"o 60 cm, a nast´pnie 4735 Clairemont Square, PMB 179, San
wykorzystuje dwie fotokomórki
obi" go z czterech stron sklejkÄ…. Ze sklej- Diego, CA 92117, USA lub telefonowaç pod
do rejestracji niewielkich odchyleł

ki wyciÄ…" pokryw´, którÄ… móg" zdejmo- odbitej wiÄ…zki laserowej. numer: 0-01 619-239-8807 (USA).
ÂWIAT NAUKI Maj 2000 83
DANIELS & DANIELS
DANIELS & DANIELS