Arduino metāla detektors: 4 soļi

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

Arduino ir atvērtā pirmkoda datoru aparatūras un programmatūras uzņēmums, projekts un lietotāju kopiena, kas projektē un ražo vienas plates mikrokontrollerus un mikrokontrolleru komplektus, lai izveidotu digitālās ierīces un interaktīvus objektus, kas spēj uztvert un kontrolēt objektus fiziskajā un digitālajā pasaulē.

Šajā instrukcijā mēs izgatavosim metāla detektoru. PS: tas nav paredzēts iesācējiem.

Metāla detektors ir elektronisks instruments, kas nosaka metāla klātbūtni tuvumā. Metāla detektori ir noderīgi, lai atrastu priekšmetos paslēptus metāla ieslēgumus vai pazemē apraktus metāla priekšmetus.

Bet metāla detektors, kuru mēs izgatavosim, nebūs noderīgs faktiskajos gadījumos, tas ir tikai izklaidei un mācībām.

1. darbība. Nepieciešamie materiāli

1. Arduino Nano
2. Spole
3. 10 nF kondensators
4. Pizo skaņas signāls
5. 1k rezistors
6. 330 omu rezistors
7. LED
8. 1N4148 Diode
9. Maizes dēlis
10. Jumper vadi
11. 9V akumulators

2. darbība: shēmas shēma

Mēs esam izmantojuši Arduino Nano, lai kontrolētu visu šo metāla detektoru projektu. LED un skaņas signāls tiek izmantoti kā metāla noteikšanas indikators. Metālu noteikšanai izmanto spoli un kondensatoru. Sprieguma samazināšanai tiek izmantota arī signāla diode. Un rezistors strāvas ierobežošanai līdz Arduino tapai.

Kad metāls nonāk spoles tuvumā, spole maina savu induktivitāti. Šīs induktivitātes izmaiņas ir atkarīgas no metāla veida. Tas samazinās nemagnētiskajam metālam un palielinās feromagnētiskiem materiāliem, piemēram, dzelzs. Atkarībā no spoles kodola induktivitātes vērtība krasi mainās. Zemāk redzamajā attēlā jūs varat redzēt indukcijas ar gaisa serdi, šajos induktoros nebūs cieta kodola. Tās būtībā ir gaisā atstātas spoles. Induktora radītā magnētiskā lauka plūsmas vide nav nekas vai gaiss. Šiem induktoriem ir ļoti mazāka induktivitāte.

Šie induktori tiek izmantoti, ja ir vajadzīgas dažas mikroHenrija vērtības. Vērtībām, kas lielākas par dažiem miliHenrijiem, tās nav piemērotas. Zemāk redzamajā attēlā ir redzams induktors ar ferīta serdi. Šiem ferīta kodola induktoriem ir ļoti liela induktivitātes vērtība.

Atcerieties, ka spoles brūce šeit ir ar gaisu, tāpēc, kad pie spoles tiek pievests metāla gabals, metāla gabals darbojas kā kodols gaisa serdeņa induktoram. Šim metālam darbojoties kā kodolam, spoles induktivitāte mainās vai ievērojami palielinās. Ar šo pēkšņu spoles induktivitātes palielināšanos kopējā ķēdes reaktīvā pretestība vai pretestība ievērojami mainās, salīdzinot bez metāla gabala.

3. darbība. Kā tas darbojas?

Šī Arduino metāla detektora darbība ir nedaudz sarežģīta. Šeit mēs nodrošinām Arduino ģenerēto bloka vilni vai impulsu LR augstfrekvences filtram. Šī iemesla dēļ spole katrā pārejā radīs īsus tapas. Radīto tapas impulsa garums ir proporcionāls spoles induktivitātei. Tātad ar šo Spike impulsu palīdzību mēs varam izmērīt spoles induktivitāti. Bet šeit ir grūti precīzi izmērīt induktivitāti ar šiem tapiem, jo šie tapas ir ļoti īsas (aptuveni 0,5 mikrosekundes) un to ir ļoti grūti izmērīt ar Arduino.

Tā vietā mēs izmantojām kondensatoru, ko uzlādē pieaugošais impulss vai smaile. Un tas prasīja dažus impulsus, lai uzlādētu kondensatoru līdz vietai, kur tā spriegumu var nolasīt ar Arduino analogo tapu A5. Pēc tam Arduino nolasīja šī kondensatora spriegumu, izmantojot ADC. Pēc sprieguma nolasīšanas kondensators ātri izlādējās, padarot capPin tapu par izeju un iestatot to uz zemu. Viss šis process aizņem apmēram 200 mikrosekundes. Lai iegūtu labāku rezultātu, mēs atkārtojam mērījumus un ņēmām vidējo rezultātu. Tādā veidā mēs varam izmērīt spoles aptuveno induktivitāti. Pēc rezultāta iegūšanas mēs pārnesam rezultātus uz gaismas diodi un skaņas signālu, lai noteiktu metāla klātbūtni. Pārbaudiet pilnu kodu, kas norādīts šī raksta beigās, lai saprastu, kā tas darbojas.

Pilns Arduino kods ir norādīts šī raksta beigās. Šī projekta programmēšanas daļā mēs esam izmantojuši divas Arduino tapas, vienu bloku viļņu ģenerēšanai, kas jāievada spolē, un otru analogo tapu kondensatora sprieguma nolasīšanai. Izņemot šīs divas tapas, LED un skaņas signāla savienošanai esam izmantojuši vēl divas Arduino tapas. Zemāk varat pārbaudīt pilnu Arduino metāla detektora kodu un demonstrācijas video. Jūs varat redzēt, ka ikreiz, kad tiek atklāts metāls, gaismas diode un skaņas signāls sāk mirgot ļoti ātri.

4. solis: kodēšanas laiks

Sākotnēji publicēts vietnē Circuit Digest