Современная электроника №8/2025

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 28 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 8 / 2025 Аксонометрическая визуализация магнетизма Рис. 1. Аксонометрическое отображение значения магнетизма Магнетометры выдают измеряемые данные в трёх осях координат объёма пространства. Так как экран монитора – это плоскость, то для отображения объёмных данных на плоскости используется способ аксонометрии. Получается двухмерное отображение трёхмерных параметров. Предлагаемая конструкция подключается к USB-порту компьютера с операционной системой Windows и отображает данные трёх магнетометров HMC5883L на экране с интервалом построения фигур до 200 миллисекунд. Отображение объёмных значений магнетизма в плоскости позволяет достовернее изучить особенности распространения магнитного поля (МП), влияние магнетизма Земли (нашей планеты обитания) и провести различные познавательные эксперименты с магнитами. Андрей Шабронов Магнетизм как объёмное явление Для магнетизма придумана форму- лировка «магнитное поле». В слове «поле» заложено контекстное базо- вое понятие «плоскость». Даже пес- ня про поле «… русское поле, светит луна или падает снег…» подсознатель- но формирует «плоское» восприятие магнетизма. Магнитная стрелка (компас) также наводит на мысль о плоскости, так как стрелка вращается в плоскости, и вер- тикальная составляющая магнетизма Земли не учитывается. Такие неучтённые «мелочи» маг- нетизма, как объёмность, создают неточные толкования и во всех дру- гих проявлениях этого интересно- го явления. В дальнейшем описании будем использовать общее понятие «магнетизм», которое имеет три зна- чения своей «силы», распределённых в пространстве по трём ортогональ- ным осям. Ортогональность – это обоб- щённое понятие перпендикулярности в геометрии [1]. Существует множество программ, позволяющих моделировать магнетизм [2, 3] и изучать это явление. Однако такой способ изучения очень похожна анекдот про «обед по телефону» и име- ет низкую эффективность понимания и запоминания. Нужна практическая привязка, нужен эксперимент в реаль- номмасштабе времени на современном уровне с использованием доступных персональных компьютеров. Аксонометрия придумана именно для того, чтобы перенести параме- тры «объёма» на плоскость. В нашей конкретной задаче параметры Nx , Ny , Nz , зависящие от «уровня магне- тизма», отображаем на плоский тре- угольник, с осями 120 градусов. На осях фиксируется значение Nx , Ny , Nz , и по этим точкам строим треугольник, как показано на рис. 1. Например, если вращать датчик магнетометра, то «вращается» и «треу- гольник», отображающий магнетизм. Реальное влияние перемещения на отображение позволяет уяснить вза- имодействие составляющих компо- нентов Nx , Ny , Nz магнетизма. Три датчика формируют три треу- гольника отображения магнетизма. Если датчики и треугольники ото- бражения расставить в линию, то получим распределение магнетизма по данной линии. В идеальном слу- чае эти треугольники должны быть одинаковые, но в реальности будут отклонения из-за погрешностей изме- рения. Также возможны и случаи зна- чительных неоднородностей в магне- тизме линейного расположения, что позволяет сделать выводы об исполь- зуемых материалах исследуемого объ- екта или влиянии внешних воздей- ствий. Принципиальная схема и конструкция Принципиальная схема адаптера для трёх магнетометров HMC5883L с фотографиями основных элементов представлена на рис. 2. Схема построена по блочно-шинной структуре и содержит следующие эле- менты: ● блок usb-uart подключается через разъём J1. Он переводит интерфейс USB ПК в UART-сигналы. Передают- ся и принимаются команды для МК U1(12F629). Этот МК доступен и ши- роко распространён, имеет подроб- ную техническую документацию [4]; ● МК U1 работает в режиме внутрен- него RC-генератора на частоте 4 мГц, что достаточно для работы UART на скорости 1200 бод, а также позволя-