Oddiy Arduino metall detektori: 8 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:23

*** Bundan ham oddiyroq yangi versiya e'lon qilindi: https://www.instructables.com/Minimal-Arduino-Metal-Detector/ ***

Metallni aniqlash-bu sizni tashqariga olib chiqadigan, yangi joylarni kashf etadigan va qiziqarli narsalarni topadigan ajoyib vaqt. Nihoyat topilgan taqdirda, xususan, xavfli ob'ektlar, arxeologik qoldiqlar yoki muhim iqtisodiy yoki hissiy ahamiyatga ega ob'ektlar bo'lsa, qanday harakat qilish kerakligi haqidagi mahalliy qoidalarni tekshiring.

DIY metall detektorlari uchun ko'rsatmalar juda ko'p, lekin bu retsept, xususan, Arduino mikrokontroldoridan tashqari juda kam komponentlarni talab qiladi: umumiy kondansatör, rezistor va diod yadroni, taxminan 20 dan iborat qidiruv lasanini tashkil qiladi. elektr o'tkazuvchan kabelning o'rashlari. Keyin LED, karnay va/yoki minigarnituralar qidiruv bobini yaqinida metall borligini bildirish uchun qo'shiladi. Qo'shimcha afzallik shundaki, hamma bitta 5V quvvat bilan quvvatlanishi mumkin, buning uchun umumiy 2000mAh USB quvvati etarli va u ko'p soat davom etadi.

Signallarni talqin qilish va detektor qanday materiallar va shakllarga sezgirligini tushunish uchun, albatta, fizikani tushunishga yordam beradi. Qoida tariqasida, detektor lasan radiusigacha bo'lgan masofadagi yoki chuqurlikdagi narsalarga sezgir. U bobin tekisligida tok oqishi mumkin bo'lgan narsalarga eng sezgir va javob shu ob'ektdagi oqim halqasining maydoniga to'g'ri keladi. Shunday qilib, lasan tekisligidagi metall disk, rulonga perpendikulyar bo'lgan bir xil metall diskdan ancha kuchli javob beradi. Ob'ektning og'irligi unchalik muhim emas. Alyuminiy folga yupqa bo'lagi, rulon tekisligiga yo'naltirilgan, og'ir metall murvatga qaraganda ancha kuchli javob beradi.

1 -qadam: ishlash printsipi

Qachonki, elektr tokidan oqa boshlasa, u magnit maydon hosil qiladi. Faraday indüksiyon qonuniga ko'ra, o'zgaruvchan magnit maydon magnit maydonining o'zgarishiga qarshi bo'lgan elektr maydoniga olib keladi. Shunday qilib, sarg'ish bo'ylab oqimning oshishiga qarshilik ko'rsatadigan kuchlanish paydo bo'ladi. Bu ta'sir o'z-o'zini indüktans deb ataladi va indüktans birligi Genri bo'lib, bu erda 1 Genri bobini 1V potentsial farqni ishlab chiqaradi, agar oqim sekundiga 1 Amperga o'zgarsa. N o'rashli va radiusi R bo'lgan lasanning indüktansi taxminan 5µH x N^2 x R, metr R bilan.

G'altakning yonida metall buyumning bo'lishi uning induktivligini o'zgartiradi. Metall turiga qarab, indüktans kamayishi yoki ortishi mumkin. Bobin yaqinidagi mis va alyuminiy kabi magnit bo'lmagan metallar induktivlikni pasaytiradi, chunki o'zgaruvchan magnit maydon ob'ektdagi to'lqinli oqimlarni keltirib chiqaradi, bu esa mahalliy magnit maydonining intensivligini pasaytiradi. Temir kabi ferromagnit materiallar, lasan yonida, indüktivitesini oshiradi, chunki induktsiya qilingan magnit maydonlar tashqi magnit maydoniga to'g'ri keladi.

Bobinning indüktansını o'lchash, shuning uchun yaqin atrofdagi metallar borligini aniqlay oladi. Arduino, kondansatör, diod va rezistor yordamida lasanning indüktansini o'lchash mumkin: rulonni yuqori o'tkazuvchan LR filtrining bir qismiga aylantirib, uni blok to'lqin bilan oziqlantirish, har birida qisqa shpiklar paydo bo'ladi. o'tish. Bu pog'onalarning zarba uzunligi lasanning indüktansiyasiga mutanosib. Aslida, LR filtrining xarakterli vaqti tau = L/R. 20 ta sariq va diametri 10 sm bo'lgan lasan uchun L ~ 5µH x 20^2 x 0,05 = 100 mH. Arduino -ni haddan tashqari oqimdan himoya qilish uchun minimal qarshilik - 200 Ohm. Shunday qilib, biz taxminan 0,5 mikrosaniyadagi impulslarni kutamiz. Arduino -ning soat chastotasi 16 MGts ekanligini hisobga olsak, ularni aniqlik bilan aniq o'lchash qiyin.

Buning o'rniga, ko'tarilgan impuls kondansatörni zaryad qilish uchun ishlatilishi mumkin, uni Arduino analogi bilan raqamli konvertatsiyaga (ADC) o'qish mumkin. 25 mA bo'lgan 0,5 mikrosaniyali pulsdan kutilayotgan zaryad 12,5 nC ni tashkil qiladi, bu 10 nF kondansatkichda 1,25 V ni beradi. Diyot ustidagi kuchlanish pasayishi buni kamaytiradi. Agar puls bir necha marta takrorlansa, kondansatordagi zaryad ~ 2V ga ko'tariladi. Buni analogRead () yordamida Arduino ADC bilan o'qish mumkin. O'qish pinini bir necha mikrosaniyaga 0V ga o'rnatish orqali kondansatör tezda zaryadsizlanishi mumkin. Butun o'lchov taxminan 200 mikrosaniyani oladi, kondansatkichni zaryadlash va qayta o'rnatish uchun 100 va ADC konvertatsiyasi uchun 100. O'lchovni takrorlash va natijani o'rtacha hisoblash orqali aniqlikni sezilarli darajada oshirish mumkin: o'rtacha 256 o'lchovni olish 50 msni tashkil etadi va aniqlikni 16 barobar yaxshilaydi. 10-bitli ADC shu yo'l bilan 14-bitli ADC aniqligiga erishadi.

Olingan o'lchov lasanning indüktansi bilan juda chiziqli emas va shuning uchun indüktansın mutlaq qiymatini o'lchash uchun mos emas. Biroq, metallni aniqlash uchun biz faqat yaqin atrofdagi metallar borligi sababli lasan indüktansining ozgina nisbiy o'zgarishi bilan qiziqamiz va buning uchun bu usul juda mos keladi.

O'lchovni kalibrlash dasturiy ta'minotda avtomatik tarzda amalga oshirilishi mumkin. Agar ko'p hollarda rulon yonida metall yo'q deb taxmin qilish mumkin bo'lsa, o'rtacha qiymatdan chetga chiqish metallning rulonga yaqinlashgani haqidagi signaldir. Turli xil ranglar yoki turli xil ohanglardan foydalanish indüktansın keskin ortishi yoki keskin kamayishini farqlashga imkon beradi.

2 -qadam: kerakli komponentlar

Elektron yadro:

Arduino UNO R3 + prototip qalqoni yoki 5x7 sm prototipli taxtali Arduino Nano

10nF kondansatör

Kichik signalli diod, masalan. 1N4148

220 ohmli qarshilik

Quvvat uchun:

Kabelli USB quvvat banki

Vizual chiqish uchun:

Har xil rangdagi 2 ta LED, masalan. ko'k va yashil

Oqimlarni cheklash uchun 2 220 Ohmli rezistorlar

Ovoz chiqishi uchun:

Passiv signal

Ovozni o'chirish uchun mikrosxemalar

Quloqchin chiqishi uchun:

Eshitish vositasi ulagichi

1 kOhm qarshilik

Quloqchinlar

Qidiruv lasanini osongina ulash/uzish uchun:

2-pinli vintli terminal

Qidiruv bobini uchun:

~ 5 metr ingichka elektr kabeli

Bobinni ushlab turadigan tuzilish. Qattiq bo'lishi kerak, lekin dumaloq bo'lishi shart emas.

Struktura uchun:

1 metrli tayoq, masalan, yog'och, plastmassa yoki selfi tayog'i.

3 -qadam: Qidiruv bobini

Qidiruv bobini uchun men diametri 9 sm bo'lgan karton tsilindrga ~ 4 m uzunlikdagi simni o'rab qo'ydim, natijada taxminan 18 ta o'rash paydo bo'ldi. Kabelning turi muhim emas, chunki ohmik qarshilik RL filtridagi R qiymatidan kamida o'n barobar kichikroq, shuning uchun 20 Ohmdan pastda bo'lishga ishonch hosil qiling. Men 1 Ohm o'lchadim, shuning uchun bu xavfsiz. Yarim tayyor 10 metrli ulash simini olish ham ishlaydi!

4 -qadam: prototip versiyasi

Tashqi komponentlar sonining kamligini hisobga olsak, prototipli qalqonning kichik taxtasida sxemani o'rnatish juda mumkin. Biroq, yakuniy natija juda katta va unchalik mustahkam emas. Arduino nanosidan foydalanish va uni qo'shimcha komponentlar bilan 5x7 sm o'lchamdagi prototip taxtasida lehimlash yaxshiroqdir (keyingi bosqichga qarang)

Haqiqiy metallni aniqlash uchun faqat 2 ta Arduino pin ishlatiladi, bittasi LR filtriga pulslarni etkazib berish uchun, ikkinchisi esa kondansatordagi kuchlanishni o'qish uchun. Pulsatsiya har qanday chiqish pimidan amalga oshirilishi mumkin, lekin o'qish analog pin A0-A5 yordamida amalga oshirilishi kerak. 2 ta LED va ovoz chiqishi uchun yana 3 ta pin ishlatiladi.

Mana retsept:

1. Non taxtasida 220 Ohmli rezistorni, diodni va 10nF kondansatörünü ketma -ket, diodning salbiy terminali (qora chiziq) bilan kondansatkich tomon ulang.
2. A0 ni rezistorga ulang (uchi diodga ulanmagan)
3. A1 ni diod va kondansatör kesishgan joyga ulang
4. Kondensatorning ulanmagan terminalini erga ulang
5. Bobinning bir uchini rezistor-diodli kesish nuqtasiga ulang
6. Bobinning ikkinchi uchini erga ulang
7. Bir LEDni ijobiy terminali bilan D12 piniga va uning salbiy terminalini 220 Ohm qarshilik orqali erga ulang
8. Boshqa LEDni ijobiy terminali bilan D11 piniga va uning salbiy terminalini 220 Ohm qarshilik orqali erga ulang
9. Ixtiyoriy ravishda, 10 -gachasi pin bilan erga passiv signalli minigarniturani yoki karnayni ulang. Ovozni pasaytirish uchun ketma -ket kondansatör yoki qarshilik qo'shilishi mumkin

Hammasi shu!

5 -qadam: Lehimlangan versiya

Metall detektorni tashqariga olib chiqish uchun uni lehimlash kerak bo'ladi. 7x5 sm o'lchamdagi oddiy prototip taxtasi Arduino nanosiga va barcha kerakli komponentlarga mos keladi. Oldingi bosqichda ko'rsatilgan sxemalardan foydalaning. Menga kerak bo'lmaganda ovozni o'chirish uchun signalni ketma -ket qo'shishni qo'shish foydali deb topdim. Vintli terminal lehimsiz turli rulonlarni sinab ko'rish imkonini beradi. Hamma narsa Arduino Nano portiga (mini yoki mikro USB) 5V orqali uzatiladi.

6 -qadam: dasturiy ta'minot

Bu erda ishlatilgan Arduino eskizi ilova qilingan. Yuklab oling va ishga tushiring. Men Arduino 1.6.12 IDE -dan foydalanardim. Har bir o'lchov uchun pulslar sonini sozlash uchun, avvaliga debug = true bilan ishga tushirish tavsiya etiladi. Eng yaxshisi, ADC ko'rsatkichi 200 dan 300 gacha bo'lishi kerak. Agar ruloningiz keskin farq qilsa, pulslar sonini ko'paytiring yoki kamaytiring.

Eskiz qandaydir tarzda o'z-o'zini kalibrlashni amalga oshiradi. Bobinning jim turishi uchun metallardan uzoqda jim turish kifoya. Induktivlikdagi sekin siljishlar kuzatiladi, lekin keskin katta o'zgarishlar uzoq yillik o'rtacha ko'rsatkichga ta'sir qilmaydi.

7 -qadam: uni tayoqqa o'rnatish

Siz xazina ovini erga sudralib o'tishni xohlamaganingiz uchun, uchta taxta, lasan va akkumulyator tayoqning uchiga o'rnatilishi kerak. Selfi tayog'i bu uchun juda mos keladi, chunki u engil, yig'iladigan va sozlanishi. Mening 5000 mA / soat quvvat bloki selfi tayog'iga to'g'ri keldi. Keyin taxtani simi rishtalari yoki elastiklar bilan biriktirish mumkin va rulon xuddi batareyaga yoki tayoqqa o'xshash bo'lishi mumkin.

8 -qadam: uni qanday ishlatish kerak

Malumotni aniqlash uchun lasanni metallardan ~ 5s uzoqroqda qoldirish kifoya. Keyin, rulon metallga yaqinlashganda, yashil yoki ko'k LED yonib -o'chib turadi va ovozli signal va/yoki minigarnituralarda signal eshitiladi. Moviy chiroqlar va past tovushli signallar ferromagnit bo'lmagan metallar borligini ko'rsatadi. Yashil chiroqlar va baland ovozli signallar ferromagnit metallar borligini ko'rsatadi. E'tibor bering, rulon 5 soniyadan ko'proq vaqt davomida metall yonida saqlansa, o'qish mos yozuvlar sifatida qabul qilinadi va detektor metalldan olib tashlanganida, u signal bera boshlaydi. Havoda bir necha soniya signal berilgandan so'ng, u yana jim bo'ladi. Chaqnoq va signal signallarining chastotasi signal kuchini ko'rsatadi. Baxtli ov!