Systemarchitekturen
Diese Seite beschreibt die wichtigsten Integrationsarchitekturen für FG Sensors-Produkte. Jede Architektur ist für einen anderen Anwendungsfall geeignet — verwenden Sie die Zusammenfassungen und "Wann verwenden"-Hinweise, um den richtigen Ansatz für Ihre Anwendung zu identifizieren.
Architektur 1 — FG-3+ / FG-4 zu Mikrocontroller
Ein einzelner FG-3+ oder FG-4 verbindet sich direkt mit einem Mikrocontroller mit Frequenz-/Periodenzählungsfähigkeit. Der MCU berechnet den Feldwert und übergibt ihn über USB-Seriell an die Host-Software.
flowchart LR
A([FG-3+ / FG-4\nSensor]) -->|5V pulse\nfrequency output| B[MCU\nArduino / ESP32\nTimer input capture]
B -->|USB Serial\nor UART| C[Host Software\nSerial terminal\nPython / MATLAB]
C --> D[(Storage\nor Display)]
Signalkette: Sensor → Frequenzzählung → Feldwert in Firmware → Serielle Ausgabe → Host-Software
Wann diese Architektur verwenden:
- Benutzerdefinierte eingebettete Messsysteme
- Kostengünstige ein- oder dreiachsige Datenerfassung
- Projekte, bei denen Sie direkte Kontrolle über Abtastrate und Verarbeitung benötigen
- Integration in bestehende MCU-basierte Plattformen (Drohnen, ROVs, Robotik)
Für 3-Achsen-Messungen verwenden Sie drei orthogonal montierte FG-3+ Sensoren oder einen einzelnen FG-4. Jede Achse benötigt einen Timer/Zähler-Kanal am MCU.
Architektur 2 — Sensor mit Converter Circuit Board zu ADC / DAQ
Das Converter Circuit Board wandelt den FG-3+ Frequenzausgang in eine analoge Spannung um und ermöglicht den direkten Anschluss an jedes analoge Datenerfassungssystem.
flowchart LR
A([FG-3+ Sensor]) -->|5V pulse\nfrequency output| B[Converter\nCircuit Board\nFrequency → Voltage]
B -->|Analog voltage\nproportional to field| C[ADC / DAQ / PLC\nor Oscilloscope]
C --> D[(Data Logger\nor Control System)]
Signalkette: Sensor → Frequenz-Spannungs-Wandlung → Analogeingang → ADC/DAQ → Speicherung oder Steuerung
Wann diese Architektur verwenden:
- Anschluss an vorhandene analoge DAQ-Hardware (NI, Measurement Computing usw.)
- Integration in SPSen mit analogen Eingangsmodulen
- Oszilloskop-basierte Feldüberwachung
- Systeme, bei denen ein Mikrocontroller nicht praktikabel ist
- Anwendungen, die bereits analoge Signalketten haben
Das Converter Circuit Board eliminiert die Notwendigkeit der Frequenzzählung im nachgelagerten System. Der Kompromiss ist eine zusätzliche Hardwarestufe und eine mögliche Verringerung des Dynamikbereichs im Vergleich zur direkten digitalen Messung.
Architektur 3 — FG-3C Direkte UART- oder Analog-Integration
Der FG-3C bietet einen vollständig digitalen oder analog-fertigen Ausgang und ist damit der einfachste Integrationspfad für Einachsenmessungen.
flowchart LR
A([FG-3C Sensor]) -->|UART 115200 baud\nASCII nT values| B[MCU RX pin\nor USB-UART bridge]
A -->|Analog voltage\nor PWM| C[ADC input\nor DAQ channel]
B --> D[Host Software\nor PC serial terminal]
C --> D
Signalkette (UART): FG-3C Pin 4 TX → MCU RX → String-Parsing → Feldwert in nT
Signalkette (Analog): FG-3C Analogausgang → ADC → Feldwert über Kalibrierung
Wann diese Architektur verwenden:
- Einachsenmessung mit minimaler Hardware
- Rapid Prototyping — keine Frequenzzählungs-Firmware erforderlich
- Anwendungen mit einem vorhandenen UART-fähigen MCU oder PC
- Installationen mit geringer Komponentenanzahl
Der UART-Modus liefert direkt einen kalibrierten digitalen Ausgang in nT — der einfachste Weg zu einer kalibrierten Messung ohne Signalverarbeitungs-Firmware.
Architektur 4 — Sensoren zu FGA Logger (Eigenständige Protokollierung)
Der FGA Logger übernimmt intern das Sensor-Auslesen, GPS-Zeitstempel und Datenprotokollierung. Kein externer MCU oder Host-Computer ist während der Vermessung erforderlich.
flowchart LR
A([Bartington Sensors\nB1 - 3 axes\nB2 - 3 axes]) -->|Frequency\npulse inputs| B[FGA Logger\nESP32 + GPS + SD]
B -->|USB-C serial\nor DB9 UART| C[PC / Host System\nReal-time stream]
B -->|FAT32 CSV\nmicroSD card| D[(SD Card\nCSV files)]
D --> E[PolarWave DATA\nor QGIS\nor Python]
C --> E
Signalkette: Sensoren → FGA Logger → SD-Karten-CSV oder USB-Seriell → Analysesoftware
Wann diese Architektur verwenden:
- Feldvermessungen mit GPS-georeferenzierten Magnetdaten
- Drohnen- oder fahrzeugmontierte Gradiometermessungen
- Autonome Protokollierung ohne angeschlossenen PC
- Anwendungen, die zeitgestempelte, mehrachsige Daten mit GPS-Koordinaten erfordern
- Integration mit PolarWave DATA für Anomaliekartierung
Dies ist die empfohlene Architektur für Feldvermessungsanwendungen. Der FGA Logger übernimmt die gesamte Hardwarekomplexität — Sie müssen nur die resultierenden CSV-Dateien verarbeiten.
Architektur 5 — DIY-Gradiometer mit MAG-BOARD
Das MAG-BOARD verarbeitet zwei FG-3+ Sensorbaugruppen und bietet eine Echtzeit-Anzeige und serielle Ausgabe, was ein eigenständiges Handgradiometer ergibt.
flowchart LR
A([FG-3+ Sensor 1\nTop]) -->|Frequency| B[MAG-BOARD\nESP32 firmware]
C([FG-3+ Sensor 2\nBottom]) -->|Frequency| B
B --> D[LCD Display\nReal-time readout]
B -->|USB Serial| E[PC / Data Logger]
Signalkette: Zwei FG-3+ Baugruppen → MAG-BOARD → LCD-Anzeige + USB-Seriellausgang
Wann diese Architektur verwenden:
- Hand- oder stangengemontierte Gradiometermessungen
- DIY-Instrumentenbauten mit dem Full Gradiometer Kit oder Professional 3-Axis Magnetometer Kit
- Anwendungen, die sofortiges visuelles Feedback im Feld erfordern
- Bildungs- und Laboraufbauten
Architekturvergleich
| Architektur | Achsen | GPS | Eigenständig | Am besten für |
|---|---|---|---|---|
| FG-3+/FG-4 → MCU | 1–3 | Nein | Nein | Benutzerdefinierte eingebettete Systeme |
| Sensor → Konverter → ADC | 1 | Nein | Nein | Analoge DAQ / SPS-Integration |
| FG-3C → UART/Analog | 1 | Nein | Nein | Einfacher einachsiger Digitalausgang |
| FGA Logger | Bis zu 6 (2×3) | Ja | Ja | Feldvermessungen, GPS-Protokollierung |
| MAG-BOARD Gradiometer | 2×3 | Nein | Semi | DIY-Gradiometer, Feldeinsatz |