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Procedimento de Calibração do Sensor FGA Logger

observação

O procedimento de calibração do sensor está disponível apenas para a versão de firmware 1.02 ou posterior.

Por Que Precisamos Calibrar Sensores Fluxgate?​

1. Offset (Erro de Campo Zero)​

Mesmo em um campo magnético zero, um fluxgate produz um sinal não nulo devido a:

  • Remanência do núcleo
  • Offsets eletrônicos
  • Assimetrias nas bobinas de detecção

Efeito sem calibração: O campo medido é deslocado, produzindo um erro constante de direção ou campo.

A calibração corrige: Subtraindo o offset DC para que o campo zero realmente leia zero.

informação

Como um campo magnético verdadeiramente zero é difícil de obter, este documento propõe um método de calibração mais simples baseado na comparação de medições realizadas com diferentes orientações do eixo do sensor.

No caso ideal, a magnitude do campo magnético medido deve ser idêntica independentemente da orientação do eixo utilizada. Quaisquer diferenças observadas são usadas para estimar e corrigir erros de offset do sensor.

O erro de offset pode ser corrigido usando os parâmetros:

S1_X_OFFSET
S1_Y_OFFSET
S1_Z_OFFSET

2. Erros de Fator de Escala (Desvio de Ganho)​

Cada eixo (X, Y, Z) tem uma sensibilidade ligeiramente diferente devido a:

  • Tolerâncias de fabricação
  • Variação da permeabilidade do núcleo
  • Diferenças de ganho analógico

Efeito sem calibração: A magnitude do campo é distorcida e as direções tornam-se elípticas em vez de circulares ao girar o sensor.

A calibração corrige: Normalizando os ganhos para que todos os eixos respondam igualmente ao mesmo campo.

O erro de ganho pode ser corrigido usando os parâmetros:

S1_X_GAIN
S1_Y_GAIN
S1_Z_GAIN
observação

Embora a calibração de offset possa ser realizada usando o método descrito aqui, a calibração adequada de ganho requer equipamento profissional e não é abordada neste documento.

O FGA Logger fornece a capacidade de compensar tanto o offset quanto o ganho do sensor usando a fórmula:

S1_X = (X_VAL - S1_X_OFFSET) * S1_X_GAIN

Como Aplicar Parâmetros de Calibração ao FGA Logger​

  1. Certifique-se de que o cartão SD está formatado em FAT32

  2. Certifique-se de que há um arquivo config.txt no cartão SD com os parâmetros de calibração

Exemplo de parâmetros de calibração com valores padrão / ideais:

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. Mantenha o botão multifunção pressionado e ligue o dispositivo

Os LEDs indicarão que a configuração do cartão SD foi carregada acendendo e apagando em sequência.

  1. O console serial exibirá informações com os valores dos parâmetros lidos do cartão SD — isso confirma que o procedimento foi bem-sucedido.

Exemplo de saída do console:

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

Os parâmetros de calibração são armazenados permanentemente dentro do dispositivo FGA Logger.

Como Calibrar os Sensores​

  1. Antes de iniciar a calibração, certifique-se de que os parâmetros de calibração no FGA Logger estão definidos com os valores padrão (siga o procedimento acima)

  2. Use o procedimento a seguir para obter os parâmetros de calibração do sensor para cada eixo

Calibração do Eixo X​

Posicione o sensor magnetômetro fluxgate em um campo magnético.

Alinhe o sensor de forma a obter uma resposta forte no eixo X e leia o valor Xp.

Dados de exemplo:

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 médio: Xp = 27553

Agora gire o sensor 180° de forma que o eixo X fique invertido, e leia Xn.

Dados de exemplo:

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 médio: Xn = -27296

Calcular o Offset​

Use a fórmula:

X_offset = (Xp + Xn) / 2

Exemplo:

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

Aplicar o Offset​

Defina o parâmetro de calibração na configuração do cartão SD:

S1_X_OFFSET=128.5

Repetir para os Outros Eixos​

Repita o mesmo procedimento para:

  • Eixo Y
  • Eixo Z

Para o sensor:

  • S1 (Entrada 1)
  • S2 (Entrada 2) — se um segundo sensor estiver conectado

Aplicar a Calibração​

Após calcular todos os offsets:

  1. Atualize o arquivo config.txt no cartão SD
  2. Insira o cartão SD no logger
  3. Ligue o dispositivo enquanto mantém o botão multifunção pressionado

O FGA Logger carregará e armazenará os parâmetros de calibração.

Calibração Concluída​

Os offsets do seu sensor estão agora compensados e o logger exibirá medições de campo magnético corrigidas.