Metal Detector е защитно устройство, което се използва за откриване на метали, които могат да бъдат вредни, на различни места като летища, търговски центрове, кина и др. Преди това направихме много прост металотърсач без микроконтролер, сега изграждаме металдетектора използвайки Arduino. В този проект ще използваме намотка и кондензатор, които ще отговарят за откриването на метали. Тук използвахме Arduino Nano за изграждането на този проект за металдетектор. Това е много интересен проект за всички любители на електрониката. Където този детектор открие някакъв метал в близост до него, зумерът започва да издава звуков сигнал много бързо.
Необходими компоненти:
По-долу са компонентите, които ще ви трябват, за да изградите обикновен металотърсач „ направи си сам“, използвайки Arduino. Всички тези компоненти трябва да са лесно достъпни в местния магазин за хардуер.
- Arduino (всеки)
- Намотка
- 10nF кондензатор
- Звънец
- Резисторът 1k
- 330-омов резистор
- LED
- 1N4148 диод
- Макет или печатни платки
- Свързване на джъмперни проводници
- 9v батерия
Как работи металотърсачът?
Винаги, когато някакъв ток премине през намотката, той генерира магнитно поле около нея. И промяната в магнитното поле генерира електрическо поле. Сега, според закона на Фарадей, поради това Електрическо поле се развива напрежение в бобината, което се противопоставя на промяната в магнитното поле и по този начин Coil развива индуктивността, означава, че генерираното напрежение се противопоставя на увеличаването на тока. Единицата за индуктивност е Хенри, а формулата за измерване на индуктивността е:
L = (μ ο * N 2 * A) / l Къде, L - Индуктивност в Henries μο - Пропускливост, нейните 4π * 10 -7 за въздух N - Брой завъртания A - Вътрешна зона на сърцевината (πr 2) в m 2 l - Дължина на намотката в метри
Когато някой метал се доближи до намотката, тогава намотката променя своята индуктивност. Тази промяна в индуктивността зависи от вида на метала. Той намалява за немагнитни метали и се увеличава за феромагнитни материали като желязо.
В зависимост от сърцевината на намотката, стойността на индуктивността се променя драстично. На фигурата по-долу можете да видите въздушните сърцевини на индукторите, в тези индуктори няма да има твърдо ядро. Те са основно бобини, оставени във въздуха. Средата на потока от магнитно поле, генерирано от индуктора, е нищо или въздух. Тези индуктори имат индуктивности с много по-малка стойност.
Тези индуктори се използват, когато има нужда от стойности от малко microHenry. За стойности, по-големи от няколко милиHenry, те не са подходящи. На фигурата по-долу можете да видите индуктор с феритна сърцевина. Тези индуктори с феритно ядро имат много голяма стойност на индуктивността.
Не забравяйте, че навитата намотка тук е с въздушна сърцевина, така че когато метално парче се доближи до бобината, металното парче действа като сърцевина на индуктора с въздушна сърцевина. Чрез този метал, действащ като сърцевина, индуктивността на намотката се променя или увеличава значително. С това внезапно увеличаване на индуктивността на бобината общото съпротивление или импеданс на LC веригата се променя със значително количество в сравнение без металната част.
Така че тук в този проект за металодетектор Arduino трябва да намерим индуктивността на намотката за откриване на метали. За да направим това, използвахме LR верига (Резисторно-индукторна верига), която вече споменахме. Тук в тази схема сме използвали намотка с около 20 оборота или намотка с диаметър 10 cm. Използвали сме празна ролка лента и навиваме жицата около нея, за да направим намотката.
Електрическа схема:
Използвахме Arduino Nano за управлението на целия този проект за металдетектор. Като индикатор за откриване на метал се използват светодиод и зумер. За откриване на метали се използва намотка и кондензатор. За намаляване на напрежението се използва и сигнален диод. И резистор за ограничаване на тока до щифта Arduino.
Работно обяснение:
Работата с този метален детектор Arduino е малко сложна. Тук предоставяме блокова вълна или импулс, генерирани от Arduino, към LR високочестотния филтър. Поради това, бобината ще генерира къси пикове при всеки преход. Дължината на импулса на генерираните пикове е пропорционална на индуктивността на намотката. Така че с помощта на тези импулси на Спайк можем да измерим индуктивността на Coil. Но тук е трудно да се измери индуктивността точно с тези пикове, тъй като тези пикове са с много кратка продължителност (около 0,5 микросекунди) и това е много трудно да се измери от Arduino.
Затова вместо това използвахме кондензатор, който се зарежда от нарастващия импулс или скок. И бяха необходими няколко импулса, за да се зареди кондензаторът до точката, в която напрежението му може да се разчете от аналоговия пин A5 на Arduino. След това Arduino отчете напрежението на този кондензатор, като използва ADC. След отчитане на напрежението, кондензаторът бързо се разрежда, като прави pinPin като изход и го настройва на ниско. Целият този процес отнема около 200 микросекунди. За по-добър резултат повтаряме измерванията и взехме средна стойност на резултатите. По този начин можем да измерим приблизителната индуктивност на бобината. След получаване на резултата прехвърляме резултатите на светодиода и зумера, за да открием наличието на метал. Проверете пълния код, даден в края на тази статия, за да разберете работата.
Пълният код на Arduino е даден в края на този член. В частта за програмиране на този проект използвахме два пина на Arduino, един за генериране на блокови вълни, които се подават в бобина, и втори аналогов щифт за отчитане на напрежението на кондензатора. Освен тези два щифта, ние използвахме още два щифта Arduino за свързване на LED и зумер.
Можете да проверите пълния код и демонстрационното видео на Arduino Metal Detector по-долу. Виждате, че когато открие някакъв метал, светодиодът и зумерът започват да мигат много бързо.