Kabatas metāla meklētājs - Arduino: 8 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

TechKiwiGadgetsTechKiwiGadgets vietnē InstagramSeko vairāk autoram:

Par: Traki par tehnoloģiju un tās sniegtajām iespējām. Man patīk izaicinājums veidot unikālas lietas. Mans mērķis ir padarīt tehnoloģijas jautras, atbilstošas ikdienas dzīvei un palīdzēt cilvēkiem gūt panākumus … Vairāk par TechKiwiGadgets »

Šis foršais mazais kabatas metāla lokalizators ir pietiekami jutīgs, lai identificētu mazas naglas un koka tapas, un pietiekami kompakts, lai ietilptu neērtās vietās, padarot to ērti pārnēsājamu un izmantojamu metāla lokalizācijai.

Ierīcei ir četras neatkarīgas meklēšanas spoles un krāsaini LED indikatori, kas ļauj ātri pārklāt lielāku meklēšanas apgabalu, vienlaikus precīzi nosakot mērķi.

Šī glītā mazā ierīce ir paškalibrējama ar vienu pogu, to var uzlādēt, izmantojot USB portu, un izmanto krāsu gaismas diodes, skaņu un vibrāciju, lai norādītu mērķa stiprumu.

Instrukcijā ir iekļauti visi dizaini, testēšana, kods un 3D faili, kas nepieciešami, lai izveidotu paši. Es ceru, ka jums patiks to veidot un izmantot tikpat daudz kā man !!

1. darbība. Materiālu saraksts un kā tas darbojas

1. Kā tas darbojas

Kabatas metāla vietrādis izmanto četras neatkarīgas impulsa indukcijas meklēšanas spoles, kuras darbina Arduino Pro Mini. Katra meklēšanas spole sastāv no atsevišķas TX un RX spoles, kur TX spolē tiek ierosināts impulss, kas rada elektromagnētisko lauku ap RX spoli. Mainīgais lauks RX spolē izraisa spriegumu, kas tiek atklāts un pastiprināts, pirms Arduino nolasa signāla impulsa platumu.

Izlīdzināšanas algoritms Arduino kodā tiek izmantots, lai noņemtu troksni no derīgiem impulsiem, padarot to ļoti stabilu.

Kalibrēšanas algoritms kodā ņem vidējos rādījumus īsā palaišanas periodā un nosaka virkni sliekšņu, lai salīdzinātu signālu.

Kad metāla priekšmets nonāk elektromagnētiskā lauka diapazonā, lauks tiek traucēts un daļa enerģijas tiek novirzīta no RX spoles uz "Edija straumēm", kas veidojas mērķa objektā. Šis mērķa objekta parazītiskais efekts samazina RX spolē noteikto impulsa platumu. Būtībā mēs mērām jaudas zudumu mērķa objektā.

Kad RX spolē noteiktais impulsa platums nokrītas zem sliekšņa, tad iedegas gaismas diodes, atskan skaņas signāls un ieslēdzas Haptic Feedback motors - atkarībā no iepriekš noteiktā mērķa signāla lieluma.

Šim nolūkam ķēde pēdējā gada laikā ir kļuvusi par ļoti stabilu un uzticamu detektoru. Spoles konfigurācija un orientācija ir apzināti izstrādāta, lai maksimāli palielinātu stabilitāti un dziļuma noteikšanu.

2. Materiālu saraksts

1. 3.7v 350mAh LiPo akumulatora izmērs: 38 mm x 20 mm x 7,5 mm
2. TP4056 USB LiPo akumulatora lādētājsDatu lapa
3. 4,7K rezistors, lai ierobežotu LiPo akumulatora uzlādes strāvu zem 300mA
4. Arduino Pro Mini
5. FTDI USB uz seriālo moduli Mini Pro programmēšanai
6. LM339 četru diferenciālo salīdzinātāju integrētā shēma
7. Vero dēlis - 2 gabali sagriezti 20x9 un 34x9 caurumos (pareizo orientāciju skatiet fotoattēlā)
8. BC548 NPN tranzistors x 4
9. 2N7000 MOSFET slēdzis x 5
10. Pjezo skaņas signāls
11. Monētu vibrācijas motors Haptic atgriezeniskajai saitei
12. WS2812 RGB LED modulis x 4
13. 1k rezistors x 4
14. 10k rezistors x 4
15. 47 omu rezistors x 4
16. 2.2K rezistors x 4
17. 150pf keramikas kondensators x 8
18. 0,18uF poliestera kondensators x 4
19. 0,3 mm emaljas vara stieples rullītis (parasti tiek piegādāts apmēram 25 g ruļļos)
20. PCB uzstādīts spiedpogas slēdzis
21. Karstās līmes pistole
22. 10 mm urbis
23. Rokas urbis
24. Uzlīmju lielgabals vai lipīga lente, kas piemērota 16 atsevišķu vadu marķēšanai
25. Piekļuve 3D printerim

3. Salīdzinātāja darbība

Man ir bijuši vairāki jautājumi par LM339 darbību, tāpēc domāju, ka sniegšu skaidrāku skaidrojumu.

LM339 darbojas tikai kā sprieguma salīdzinātājs, salīdzinot atšķirīgo spriegumu starp pozitīvajām un negatīvajām tapām un izvadot loģisku zemu vai augstu pretestību (loģika augsta ar pievilkšanu), pamatojoties uz ieejas diferenciālo polaritāti.

Šajā shēmā salīdzinātāja pozitīvā ieeja ir savienota ar Vcc līniju, un salīdzinājuma izejai tiek izmantots uzvilkšanas rezistors Vcc. Šajā konfigurācijā praksē salīdzinātāja izejas spriegums paliek augsts, līdz negatīvās ieejas ieejas spriegums pārsniedz 3,5 V

Darbību var izskaidrot no LM339 datu lapas, kurā norādīts, ka “ieejas sprieguma diapazons” ir no 0 V līdz Vsup – 1,5 V

Ja gan IN–, gan IN+ atrodas kopējā režīma diapazonā, ja IN– ir zemāks par IN+ un nobīdes spriegums, izejai ir augsta pretestība un izejas tranzistors nav vadītspējīgs

Ja IN– ir augstāks par parasto režīmu un IN+ atrodas kopējā režīmā, izeja ir zema un izejas tranzistors pazemina strāvu. Saite uz datu lapu un paskaidrojums zemāk

2. darbība: izdrukājiet lietu

3D drukātā lieta tika veikta, izmantojot 5 atsevišķas izdrukas. Izmēri un 3D faili ir atrodami šeit vietnē Thingiverse. Dizains bija vērsts uz to, lai ierīci būtu viegli turēt, vienlaikus nodrošinot, ka meklēšanas spoles atrodas tik tuvu meklētajai zonai.

Uzmanīgi izdrukājiet korpusu un noņemiet lieko plastmasu. Ir svarīgi veikt šo darbību tagad, lai pirms galīgās savienošanas un pārbaudes elektroniskos komponentus varētu izlīdzināt korpusā.

Es iekļāvu attēlu ar vairākiem dažādiem korpusa dizainiem, kurus es pārbaudīju, pirms nokārtoju galīgo dizainu, kas bija kompakts un ergonomiski patīkams turēt.

3. darbība: izveidojiet un uzstādiet meklēšanas spoles

Paņemiet drukātos spoļu veidotājus un uz katra no tiem uzvelciet 25 vara stieples apgriezienus. Noteikti atstājiet 20 cm papildu vara stiepli savienošanai ar galveno ierīci.

Izmantojiet veidņos iespiestos caurumus, lai nodrošinātu vienmērīgu vējš un spoļu orientāciju katram no tiem. To darot, pagrieziet bijušo otrādi un pakāpeniski pielīmējiet to pamatvienībā.

Sekojiet fotoattēlu montāžai, kā paredzēts, un rezultāts ir 8 spoles, kas uzstādītas spoles komplektā ar visiem vadiem, kas ir konsekventi orientētas, un pietiekami garas, lai izveidotu savienojumu ar galveno paneļa bloku augšējā korpusā.

Izmantojiet divus stieples vadotnes blokus, kuriem ir caurumi katrai iespiestajai pamatnei, lai izsekotu katrai konkrētajai spolei.

Iekšējo spoļu vadus es novietoju gar stieples bloka augšdaļu un ārējās spoles apakšā, lai es varētu izsekot katrai konkrētajai spolei, kas atvieglo savienošanu ar galveno plati.

4. solis: izveidojiet ķēdi

Ierīcei ir četras galvenās shēmas, kuras var veidot neatkarīgi - vadītāja plate, galvenā plate, LED komplekts un uzlādējams barošanas avots. Šajā solī mēs izveidosim vadītāju valdi un galveno valdi.

1. Vadītāja padome

Izmantojiet amatniecības nazi, lai izgrieztu Vero dēļa gabalu gar caurumiem 22x11, kā rezultātā tiek iegūts Vero dēļa gabals ar 20x9 caurumiem, kas orientēti atbilstoši pievienotajam attēlam. Vislabāk ir vairākas reizes gūt vārtus abās dēļa pusēs esošajās atverēs, pēc tam viegli nolaist lieko dēli. Pārbaudiet, vai tāfele atrodas korpusa pamatnē un ar pietiekamu atstarpi abās pusēs.

Izmantojot fotoattēlus un 10 mm urbi ar rokām, uzmanīgi pārtrauciet tapas, kas parādītas Vero dēļa apakšā. Sekojiet shēmas shēmai un komponentu fotoattēlu izkārtojumam, lai samontētu shēmas plati, uzmanoties, lai nebūtu īssavienojumu.

Atlieciet šo dēli malā, lai to pārbaudītu vēlāk.

2. Galvenā valde

Izmantojiet amatniecības nazi, lai izgrieztu Vero dēļa gabalu gar caurumiem 36x11, kā rezultātā tiek iegūts Vero dēļa gabals ar 34x9 caurumiem, kas orientēti atbilstoši pievienotajam attēlam. Vislabāk ir vairākas reizes gūt vārtus abās dēļa pusēs esošajās atverēs, pēc tam viegli nolaist lieko dēli. Pārbaudiet, vai tāfele atrodas korpusa pamatnē un ar pietiekamu atstarpi abās pusēs.

Izmantojot fotoattēlus un 10 mm urbi ar rokām, uzmanīgi pārtrauciet tapas, kas parādītas Vero dēļa apakšā.

Sekojiet Arduino un LM339 IC un citu komponentu shēmai un fotoattēlu izkārtojumam, lai samontētu shēmas plati, uzmanoties, lai nebūtu īssavienojumu.

Atlieciet šo dēli malā, lai to pārbaudītu vēlāk.

5. solis: pievienojiet LED indikatorus

Esmu izmantojis WS2182 gaismas diodes, kurām ir iebūvēts IC, kas ļauj tām uzrunāt Arduino, izmantojot trīs atsevišķus vadus, tomēr, nosūtot komandu uz LED, var izveidot plašu krāsu un spilgtuma diapazonu. Tas tiek darīts, izmantojot īpašu bibliotēku, kas ielādēta Arduino IDE, kas aprakstīta testēšanas sadaļā.

1. Gaismas diožu uzstādīšana spoles korpusa vākā

Uzmanīgi novietojiet četras gaismas diodes tā, lai tās būtu pareizi orientētas tā, lai VCC un GND savienojumi būtu izlīdzināti un tie atrastos caurumu centrā.

Izmantojiet karsto līmi, lai nostiprinātu gaismas diodes.

2. Gaismas diodes vadu savienošana

Uzmanīgi noņemiet un novietojiet trīs 25 cm garus viena serdes savienojuma vadus pāri gaismas diožu kontaktiem.

Lodējiet tos vietā un pārliecinieties, ka centra datu vads ir pievienots IN un OUT kontaktiem, kā norādīts fotoattēlā.

3. Lietu izlīdzināšanas pārbaude

Pārbaudiet, vai korpusa vāks ir vienā līmenī ar spoles korpusu, un pēc tam izmantojiet karstu līmi, lai vadus noturētu vāka pamatnes galā.

Atlieciet to testēšanai vēlāk.

6. darbība: ierīces montāža un pārbaude

1. Gatavošanās montāžai

Pirms montāžas mēs pakāpeniski pārbaudīsim katru plāksni, lai atvieglotu problēmu novēršanu.

Lai dators varētu ieprogrammēt Arduino Pro Mini, ir nepieciešama USB seriālā plate. Tas ļauj plāksnei būt mazāka izmēra, jo tai nav seriālā interfeisa. Lai ieprogrammētu šīs plates, jums būs jāiegulda, lai iegūtu tādu, kā norādīts detaļu sarakstā.

Pirms Arduino koda ielādes jums būs jāpievieno bibliotēka "FastLED.h" kā bibliotēka, lai vadītu WS2182 gaismas diodes. Ja rodas problēmas, ir nodrošināta osciloskopa izsekošanas sērija.

Ir arī ekrānuzņēmums no IDE sērijas datu izvades, izmantojot funkciju Graph Plot, kas parāda katra kanāla impulsa platuma izvadi, kā arī sliekšņa vērtību. Tas ir noderīgi testēšanas laikā, jo jūs varat redzēt, vai katrs kanāls darbojas līdzīgā jutīguma līmenī.

Es iekļāvu divus koda eksemplārus. Vienam ir pārbaudes sērijas datu straumēšana problēmu novēršanas nolūkos.

PIEZĪME: Nepievienojiet LiPo akumulatora bloku līdz pēdējam solim, jo nejaušs īssavienojums montāžas laikā var izraisīt ierīces pārkaršanu vai pat aizdegšanos.

2. Pārbaudiet galveno plati

Pirms galvenās plates pievienošanas jebkuram ir ieteicams pievienot Arduino seriālo kabeli un pārbaudīt, vai kods tiek ielādēts.

Tas vienkārši pārbaudīs, vai jums ir Arduino fiziskais vads un vai IDE un bibliotēkas ir ielādētas. Ielādējiet kodu caur IDE, kuram vajadzētu ielādēt bez kļūdām, un no jebkādiem komponentiem nedrīkst izplūst dūmi !!

3. Pievienojiet vadītāja paneli

Izpildiet shēmas shēmu, lai savienotu vadītāja paneli ar galveno plati, un fiziski novietojiet ierīci korpusā, lai nodrošinātu, ka priekšmeti ietilpst korpusā. Šis ir izmēģinājumu un kļūdu gadījums, un tas prasa neatlaidību.

Ielādējiet kodu caur IDE, kuram vajadzētu ielādēt bez kļūdām, un no jebkādiem komponentiem nedrīkst izplūst dūmi !!

4. Spoļu pievienošana Izpildiet shēmas shēmu, lai savienotu spoles ar pamatplatē un fiziski novietojiet ierīci korpusā, lai nodrošinātu, ka priekšmeti ir piemēroti. Uzmanīgi pārliecinieties, ka spoles ir izlīdzinātas ar vadītāja plates un galvenās plates ieejām saskaņā ar shēmu.

Kad testa kods ir ielādēts, seriālais ports uztveršanas spolē parādīs impulsa platumu no 5000 līdz 7000uS. To var apskatīt arī, izmantojot IDE Graph Plotter.

Tas ļaus jums novērst traucējumus katrā kanālā, kā arī redzēt monētas pārvietošanas ietekmi uz meklēšanas spoli, kam vajadzētu samazināt impulsa platumu, kad mērķis tuvojas meklēšanas spolei.

Ja jums ir osciloskops, varat arī pārbaudīt viļņu formas dažādos ķēdes posmos, lai diagnosticētu problēmas.

Kad visi kanāli darbojas atbilstoši paredzētajam stāvoklim, vadi tiek nodrošināti tā, lai korpusa korpuss samontētos un aizvērtos pareizi.

5. Pievienojiet gaismas diodes

Uzmanīgi noņemiet trīs vadus no spoles korpusa gaismas diodēm un pievienojiet tos pamatplatei. Ielādējiet kodu un pārbaudiet, vai gaismas diodes darbojas pareizi. Izmantojiet līmi, lai piestiprinātu spoles korpusa vāku vietā.

7. darbība: uzlādējamā akumulatora pievienošana

PIEZĪME:

1. Nepievienojiet LiPo akumulatora bloku līdz pēdējam solim, jo nejaušs īssavienojums montāžas laikā var izraisīt ierīces pārkaršanu vai pat aizdegšanos.

2. Rīkojoties ar akumulatoru un lādētāju, pārliecinieties, ka neesat īssavienojis akumulatora savienojumus.

3. LiPo akumulatori atšķiras no citiem uzlādējamiem akumulatoriem, un pārslodzes uzlāde var būt bīstama, tāpēc pārliecinieties, ka pareizi konfigurējat uzlādes ķēdi.

4. Nepievienojiet Arduino sērijas kabeli ierīcei, kad ir nospiesta barošanas poga, pretējā gadījumā akumulators var tikt bojāts.

1. Mainiet lādētāja strāvas ierobežojumu

Kabatas metāla meklētājs izmanto LiPo akumulatoru, ko var uzlādēt, izmantojot tālruņa mikrouzlādētāju Micro USB. TP4056 USB LiPo Batt Charger Board vispirms tiek modificēts ar 4,7K rezistoru, lai ierobežotu uzlādes strāvu līdz 300 mA. Norādījumus par to, kā to izdarīt, var atrast šeit.

Tas prasa noņemt esošo uz virsmas uzstādīto rezistoru un nomainīt pret rezistoru, kā parādīts fotoattēlā. Kad vietā, aizsargājiet pret neparedzētu rezistora kustību ar kādu karstu līmes pistoli.

Pirms pievienošanas pie galvenās plates pārbaudiet, vai lādētājs darbojas pareizi, pievienojot mobilā tālruņa lādētāju ar Micro USB portu. Pareizai darbībai vajadzētu iedegties sarkanajai uzlādes gaismai.

2. Uzstādiet spiedpogas barošanas slēdzi

Pārliecinieties, ka spiedpoga ir uzstādīta pareizajā stāvoklī tā, lai tā izvirzītos cauri korpusa vāka centram, un pēc tam lodējiet spiedpogu vietā. Instalējiet vadus starp spiedpogu slēdzi un lādētāja izeju un VCC līniju Arduino saskaņā ar shēmu.

Pareizi uzstādot, nospiežot slēdzi, ierīce tiks aktivizēta.

Piestipriniet akumulatoru vietā, izmantojot karstu līmi, un pārliecinieties, ka Micro USB ligzda ir izlīdzināta ar korpusa vāka atveri, lai to varētu uzlādēt.

8. solis: galīgā pārbaude un darbība

1. Fiziskā montāža

Pēdējais solis ir rūpīgi pārkārtot vadus, lai korpuss tiktu pareizi aizvērts. Izmantojiet karstu līmi, lai nostiprinātu mātesplatē vāku un pēc tam aizveriet vāku vietā.

2. Iekārtas ekspluatācija

Iekārta darbojas, kalibrējot pēc barošanas pogas nospiešanas un turēšanas. Visas gaismas diodes mirgos, kad iekārta ir gatava lietošanai. Meklēšanas laikā turiet nospiestu pogu. Gaismas diodes mainās no zili zaļas, sarkanas, purpursarkanas atkarībā no mērķa objekta stipruma. Haptiskā atgriezeniskā saite rodas, kad gaismas diodes kļūst purpursarkanas.

Jūs neesat gatavs izmantot un izmantot praktiskiem lietojumiem !!