Ανιχνευτής μετάλλων Arduino: 4 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Το Arduino είναι μια εταιρία υλικού, λογισμικού και λογισμικού υπολογιστών ανοιχτού κώδικα που σχεδιάζει και κατασκευάζει μικροελεγκτές και κιτ μικροελεγκτών μονής πλακέτας για την κατασκευή ψηφιακών συσκευών και διαδραστικών αντικειμένων που μπορούν να ανιχνεύσουν και να ελέγξουν αντικείμενα στον φυσικό και ψηφιακό κόσμο.

Σε αυτό το Instructable, πρόκειται να φτιάξουμε έναν ανιχνευτή μετάλλων. ΥΓ: Αυτό δεν προορίζεται για συνολικά αρχάριους.

Ο ανιχνευτής μετάλλων είναι ένα ηλεκτρονικό όργανο που ανιχνεύει την παρουσία μετάλλου σε κοντινή απόσταση. Οι ανιχνευτές μετάλλων είναι χρήσιμοι για την εύρεση μεταλλικών εγκλεισμάτων κρυμμένων σε αντικείμενα ή μεταλλικών αντικειμένων θαμμένων υπόγεια.

Αλλά ο ανιχνευτής μετάλλων που θα φτιάξουμε δεν θα είναι χρήσιμος σε πραγματικές περιπτώσεις, είναι μόνο για διασκέδαση και μάθηση.

Βήμα 1: Απαιτούμενα υλικά

1. Arduino Nano
2. Σπείρα
3. 10 nF Πυκνωτής
4. Pizo Buzzer
5. Αντίσταση 1k
6. Αντίσταση 330 Ohm
7. LED
8. Δίοδος 1N4148
9. Breadboard
10. Jumper Wires
11. Μπαταρία 9V

Βήμα 2: Διάγραμμα κυκλώματος

Χρησιμοποιήσαμε ένα Arduino Nano για τον έλεγχο ολόκληρου αυτού του έργου ανιχνευτή μετάλλων. Ένα LED και ένας βομβητής χρησιμοποιούνται ως δείκτης ανίχνευσης μετάλλων. Ένα πηνίο και πυκνωτής χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση μετάλλων. Μια δίοδος σήματος χρησιμοποιείται επίσης για τη μείωση της τάσης. Και μια αντίσταση για τον περιορισμό του ρεύματος στον πείρο Arduino.

Όταν οποιοδήποτε μέταλλο πλησιάζει στο πηνίο, τότε το πηνίο αλλάζει την επαγωγή του. Αυτή η αλλαγή στην επαγωγή εξαρτάται από τον τύπο μετάλλου. Μειώνεται για μη μαγνητικό μέταλλο και αυξάνεται για σιδηρομαγνητικά υλικά όπως ο σίδηρος. Ανάλογα με τον πυρήνα του πηνίου, η τιμή επαγωγής αλλάζει δραστικά. Στο παρακάτω σχήμα μπορείτε να δείτε τους επαγωγείς με πυρήνα αέρα, σε αυτούς τους επαγωγείς, δεν θα υπάρχει συμπαγής πυρήνας. Είναι βασικά πηνία που αφήνονται στον αέρα. Το μέσο ροής του μαγνητικού πεδίου που παράγεται από τον επαγωγέα δεν είναι τίποτα ή αέρας. Αυτοί οι επαγωγείς έχουν επαγωγές πολύ μικρότερης αξίας.

Αυτοί οι επαγωγείς χρησιμοποιούνται όταν υπάρχει ανάγκη για τιμές λίγων microHenry. Για τιμές μεγαλύτερες από λίγα milliHenry αυτές δεν είναι κατάλληλες. Στο παρακάτω σχήμα μπορείτε να δείτε έναν επαγωγέα με πυρήνα φερρίτη. Αυτοί οι επαγωγείς πυρήνων φερρίτη έχουν πολύ μεγάλη τιμή επαγωγής.

Θυμηθείτε ότι η περιέλιξη του πηνίου είναι αεριωμένη, οπότε όταν ένα μεταλλικό κομμάτι φέρεται κοντά στο πηνίο, το μεταλλικό κομμάτι λειτουργεί ως πυρήνας για τον επαγωγέα με πυρήνα αέρα. Με αυτό το μέταλλο που λειτουργεί ως πυρήνας, η επαγωγή του πηνίου αλλάζει ή αυξάνεται σημαντικά. Με αυτή την ξαφνική αύξηση της επαγωγής του πηνίου η συνολική αντίσταση ή αντίσταση του κυκλώματος LC αλλάζει κατά ένα σημαντικό ποσό σε σύγκριση χωρίς το μεταλλικό κομμάτι.

Βήμα 3: Πώς λειτουργεί;

Η εργασία αυτού του ανιχνευτή μετάλλων Arduino είναι λίγο δύσκολη. Εδώ παρέχουμε το κύμα μπλοκ ή τον παλμό, που δημιουργήθηκε από το Arduino, στο φίλτρο υψηλής διέλευσης LR. Λόγω αυτού, θα δημιουργούνται σύντομες αιχμές από το πηνίο σε κάθε μετάβαση. Το μήκος παλμού των παραγόμενων αιχμών είναι ανάλογο με την επαγωγή του πηνίου. Έτσι, με τη βοήθεια αυτών των παλμών Spike μπορούμε να μετρήσουμε την επαγωγή του πηνίου. Αλλά εδώ είναι δύσκολο να μετρηθεί επαγωγικά ακριβώς με αυτές τις αιχμές επειδή αυτές οι αιχμές είναι πολύ μικρής διάρκειας (περίπου 0,5 μικροδευτερόλεπτα) και αυτό είναι πολύ δύσκολο να μετρηθεί από το Arduino.

Έτσι, αντί για αυτό, χρησιμοποιήσαμε έναν πυκνωτή ο οποίος φορτίζεται από τον ανερχόμενο παλμό ή την ακίδα. Και απαιτούσε λίγους παλμούς για να φορτίσει τον πυκνωτή στο σημείο όπου η τάση του μπορεί να διαβαστεί από τον αναλογικό πείρο A5 του Arduino. Στη συνέχεια, το Arduino διάβασε την τάση αυτού του πυκνωτή χρησιμοποιώντας ADC. Μετά την ανάγνωση της τάσης, ο πυκνωτής αποφορτίζεται γρήγορα κάνοντας τον ακροδέκτη capPin ως έξοδο και τον θέτοντας σε χαμηλή τιμή. Όλη αυτή η διαδικασία διαρκεί περίπου 200 μικροδευτερόλεπτα για να ολοκληρωθεί. Για καλύτερο αποτέλεσμα, επαναλαμβάνουμε τη μέτρηση και παίρνουμε τον μέσο όρο των αποτελεσμάτων. Έτσι μπορούμε να μετρήσουμε την κατά προσέγγιση επαγωγή του πηνίου. Αφού λάβουμε το αποτέλεσμα, μεταφέρουμε τα αποτελέσματα στο LED και το βομβητή για να ανιχνεύσουμε την παρουσία μετάλλου. Ελέγξτε τον πλήρη κωδικό που δίνεται στο τέλος αυτού του άρθρου για να κατανοήσετε τη λειτουργία.

Ο πλήρης κωδικός Arduino παρέχεται στο τέλος αυτού του άρθρου. Στον προγραμματισμό μέρους αυτού του έργου, χρησιμοποιήσαμε δύο ακίδες Arduino, μία για τη δημιουργία κυμάτων μπλοκ που τροφοδοτούνται σε Coil και τη δεύτερη αναλογική ακίδα για την ανάγνωση της τάσης του πυκνωτή. Εκτός από αυτές τις δύο ακίδες, χρησιμοποιήσαμε δύο ακόμη καρφίτσες Arduino για τη σύνδεση LED και βομβητή. Μπορείτε να ελέγξετε τον πλήρη κώδικα και το βίντεο επίδειξης του ανιχνευτή μετάλλων Arduino παρακάτω. Μπορείτε να δείτε ότι κάθε φορά που ανιχνεύει κάποιο μέταλλο, το LED και το Buzzer αρχίζουν να αναβοσβήνουν πολύ γρήγορα.

Βήμα 4: Χρόνος κωδικοποίησης

Δημοσιεύτηκε αρχικά στο Circuit DigestBy Saddam