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Procedimiento de Calibración del Sensor FGA Logger

nota

El procedimiento de calibración del sensor solo está disponible para la versión de firmware 1.02 o posterior.

¿Por Qué Necesitamos Calibrar los Sensores Fluxgate?​

1. Offset (Error de Campo Cero)​

Incluso en un campo magnético nulo, un fluxgate genera una señal distinta de cero debido a:

  • Remanencia del núcleo
  • Offsets electrónicos
  • Asimetrías en las bobinas de detección

Efecto sin calibración: El campo medido se desplaza, produciendo un error constante de rumbo o campo.

La calibración corrige: La sustracción del offset de CC para que el campo nulo realmente lea cero.

info

Dado que es difícil lograr un campo magnético verdaderamente nulo, este documento propone un método de calibración más sencillo basado en comparar mediciones tomadas con diferentes orientaciones de los ejes del sensor.

En un caso ideal, la magnitud del campo magnético medido debería ser idéntica independientemente de la orientación del eje utilizada. Cualquier diferencia observada se utiliza para estimar y corregir los errores de offset del sensor.

El error de offset se puede corregir usando los parámetros:

S1_X_OFFSET
S1_Y_OFFSET
S1_Z_OFFSET

2. Errores de Factor de Escala (Desajuste de Ganancia)​

Cada eje (X, Y, Z) tiene una sensibilidad ligeramente diferente debido a:

  • Tolerancias de fabricación
  • Variación de la permeabilidad del núcleo
  • Diferencias de ganancia analógica

Efecto sin calibración: La magnitud del campo se distorsiona y los rumbos se vuelven elípticos en lugar de circulares al rotar el sensor.

La calibración corrige: La normalización de las ganancias para que todos los ejes respondan igualmente al mismo campo.

El error de ganancia se puede corregir usando los parámetros:

S1_X_GAIN
S1_Y_GAIN
S1_Z_GAIN
nota

Si bien la calibración de offset puede realizarse con el método descrito aquí, la calibración de ganancia adecuada requiere equipo profesional y no se aborda en este documento.

El FGA Logger proporciona la capacidad de compensar tanto el offset como la ganancia del sensor usando la fórmula:

S1_X = (X_VAL - S1_X_OFFSET) * S1_X_GAIN

Cómo Aplicar los Parámetros de Calibración al FGA Logger​

  1. Asegúrese de que la tarjeta SD esté formateada en FAT32

  2. Asegúrese de que haya un archivo config.txt en la tarjeta SD con los parámetros de calibración

Ejemplo de parámetros de calibración con valores predeterminados / ideales:

S1_X_OFFSET=10000
S1_X_GAIN=1.0
S1_Y_OFFSET=-10000
S1_Y_GAIN=1.0
S1_Z_OFFSET=0
S1_Z_GAIN=0.5

S2_X_OFFSET=40
S2_X_GAIN=1.4
S2_Y_OFFSET=50
S2_Y_GAIN=1.5
S2_Z_OFFSET=60
S2_Z_GAIN=1.6
  1. Mantenga pulsado el botón multifunción y encienda el dispositivo

Los LEDs indicarán que la configuración de la tarjeta SD se ha cargado encendiéndose y apagándose en secuencia.

  1. La consola serie mostrará información con los valores de los parámetros leídos desde la tarjeta SD — esto confirma que el procedimiento fue exitoso.

Ejemplo de salida de consola:

Config: reading from SD card
config.txt found.

Input 1: Offset(x,y,z): 0, 0, 0
Gain(x,y,z): 1.00000000, 1.00000000, 1.00000000

Input 2: Offset(x,y,z): 0, 0, 0
Gain(x,y,z): 1.00000000, 1.00000000, 1.00000000

Timestamp_ms,B1x_nT,B1y_nT,B1z_nT,B1v_nT,B2x_nT,B2y_nT,B2z_nT,B2v_nT,Lat_deg,Lon_deg,Alt_m,SIV,Fix,HDOP_m
9648,64555.26,-23249.89,2992.34,68679.64,109.97,-1852.41,2666.81,3248.91,0.0000000,0.0000000,0.000,0,0,0.00

Los parámetros de calibración se almacenan permanentemente dentro del dispositivo FGA Logger.

Cómo Calibrar los Sensores​

  1. Antes de comenzar la calibración, asegúrese de que los parámetros de calibración en el FGA Logger estén configurados con los valores predeterminados (siga el procedimiento anterior)

  2. Utilice el siguiente procedimiento para obtener los parámetros de calibración del sensor para cada eje

Calibración del Eje X​

Coloque el sensor magnetómetro fluxgate en un campo magnético.

Alinee el sensor de forma que obtenga una respuesta fuerte en el eje X y registre el valor Xp.

Datos de ejemplo:

29905,27553.65,1053.99,22170.34,35381.33
30005,27547.41,1055.65,22166.55,35374.14
30105,27547.66,1054.99,22169.61,35376.23
30205,27540.91,1050.56,22167.12,35369.29
30305,27549.23,1053.85,22167.19,35375.91

Valor promedio: Xp = 27553

Ahora gire el sensor 180° de modo que el eje X quede invertido y registre Xn.

Datos de ejemplo:

66605,-27296.96,516.04,21844.24,34965.14
66705,-27295.70,510.82,21839.32,34961.01
66805,-27298.24,493.04,21844.23,34965.80
66905,-27307.43,488.12,21846.38,34974.25
67005,-27300.68,485.41,21843.88,34967.39

Valor promedio: Xn = -27296

Calcular el Offset​

Use la fórmula:

X_offset = (Xp + Xn) / 2

Ejemplo:

X_offset = (27553 + (-27296)) / 2
X_offset = 257 / 2
X_offset = 128.5

Aplicar el Offset​

Configure el parámetro de calibración en el archivo de configuración de la tarjeta SD:

S1_X_OFFSET=128.5

Repetir para los Otros Ejes​

Repita el mismo procedimiento para:

  • Eje Y
  • Eje Z

Para el sensor:

  • S1 (Entrada 1)
  • S2 (Entrada 2) — si hay un segundo sensor conectado

Aplicar la Calibración​

Después de calcular todos los offsets:

  1. Actualice el archivo config.txt en la tarjeta SD
  2. Inserte la tarjeta SD en el registrador
  3. Encienda el dispositivo manteniendo pulsado el botón multifunción

El FGA Logger cargará y almacenará los parámetros de calibración.

Calibración Completada​

Los offsets de sus sensores están ahora compensados y el registrador generará mediciones del campo magnético corregidas.