Металошукач - це захисний пристрій, який використовується для виявлення металів, які можуть бути шкідливими, в різних місцях, таких як аеропорти, торгові центри, кінотеатри тощо. Раніше ми виготовляли дуже простий металошукач без мікроконтролера, зараз ми будуємо металошукач за допомогою Arduino. У цьому проекті ми збираємось використовувати котушку та конденсатор, які будуть відповідати за виявлення металів. Тут ми використали Arduino Nano для побудови цього проекту металодетектора. Це дуже цікавий проект для всіх любителів електроніки. Скрізь, де цей детектор виявляє будь-який метал поблизу, зумер починає дуже швидко подавати звуковий сигнал.
Необхідні компоненти:
Нижче наведено компоненти, які вам знадобляться для побудови простого металошукача "зроби сам" за допомогою Arduino. Всі ці компоненти повинні бути легко доступними у вашому місцевому магазині техніки.
- Arduino (будь-який)
- Котушка
- Конденсатор 10 нФ
- Зумер
- Резистор 1к
- 330-омний резистор
- СВІТЛОДІОДНИЙ
- Діод 1N4148
- Макет або друкована плата
- Підключення дроту перемички
- 9 В акумулятор
Як працює металошукач?
Всякий раз, коли якийсь струм проходить через котушку, вона створює навколо неї магнітне поле. А зміна магнітного поля породжує електричне поле. Тепер, згідно із законом Фарадея, завдяки цьому електричному полю на котушці розвивається напруга, яка протистоїть зміні магнітного поля, і ось як котушка розвиває індуктивність, означає, що генерована напруга протистоїть збільшенню струму. Одиницею індуктивності є Генрі, а формула для вимірювання індуктивності:
L = (μ ο * N 2 * A) / l Де, L- Індуктивність у Генрі μο- Проникність, її 4π * 10 -7 для повітря N- Кількість витків A- Внутрішня зона серцевини (πr 2) в м 2 л - Довжина котушки в метрах
Коли який-небудь метал наближається до котушки, тоді котушка змінює свою індуктивність. Ця зміна індуктивності залежить від типу металу. Він зменшується для немагнітних металів і збільшується для феромагнітних матеріалів, таких як залізо.
Залежно від серцевини котушки, величина індуктивності різко змінюється. На малюнку нижче ви можете бачити повітряні порошкові котушки індуктивності, в них не буде твердого сердечника. В основному це котушки, залишені в повітрі. Середовищем потоку магнітного поля, що генерується індуктором, є ніщо або повітря. Ці індуктори мають індуктивності дуже меншого значення.
Ці котушки індуктивності використовуються, коли потрібні значення в декілька мікрогенрі. Для значень, що перевищують декілька мілігенрі, вони не підходять. На малюнку нижче ви можете побачити індуктор з феритовим сердечником. Ці індуктори з феритовим сердечником мають дуже велике значення індуктивності.
Пам’ятайте, що обмотка, яка намотана тут, має повітряну серцевину, тому, коли металевий шматок наближається до котушки, металевий шматок виконує роль сердечника для індуктора з повітряним порошком. Завдяки цьому металу, який діє як серцевина, індуктивність котушки значно змінюється або збільшується. При цьому раптовому збільшенні індуктивності котушки загальний реактивний опір або імпеданс ланцюга LC змінюється на значну величину в порівнянні без металевого шматка.
Отже, у цьому проекті Arduino Metal Detector ми повинні знайти індуктивність котушки для виявлення металів. Отже, для цього ми використали схему LR (схема резистор-індуктор), про яку ми вже згадували. У цій схемі ми використовували котушку, що має близько 20 витків або обмотку діаметром 10 см. Ми використали порожній рулон стрічки і намотуємо на нього дріт, щоб зробити котушку.
Кругова діаграма:
Ми використовували Arduino Nano для управління всім цим проектом металошукача. В якості індикатора виявлення металу використовуються світлодіод та зумер. Для виявлення металів використовується котушка та конденсатор. Для зменшення напруги також використовується сигнальний діод. І резистор для обмеження струму на штифт Arduino.
Робоче пояснення:
Робота цього металошукача Arduino трохи складна. Тут ми подаємо блокову хвилю або імпульс, генеровані Arduino, до фільтра високих частот LR. Завдяки цьому в кожному переході котушка буде генерувати короткі шипи. Тривалість імпульсу генерованих спайків пропорційна індуктивності котушки. Отже, за допомогою цих імпульсів Спайка ми можемо виміряти індуктивність котушки. Але тут важко виміряти індуктивність саме за допомогою цих спайків, оскільки ці стрибки мають дуже коротку тривалість (приблизно 0,5 мікросекунди), і це дуже важко виміряти за допомогою Arduino.
Отже, замість цього ми використовували конденсатор, який заряджається зростаючим імпульсом або спайком. І було потрібно кілька імпульсів, щоб зарядити конденсатор до точки, де його напруга може бути зчитана аналоговим висновком A5 Arduino. Потім Arduino зчитував напругу цього конденсатора за допомогою АЦП. Після зчитування напруги конденсатор швидко розрядився, зробивши висновок capPin як вихідний сигнал і встановивши його на низьке. Весь цей процес займає близько 200 мікросекунд. Для кращого результату ми повторюємо вимірювання та беремо середнє значення результатів. Ось як ми можемо виміряти приблизну індуктивність котушки. Отримавши результат, ми передаємо результати на світлодіод та зумер, щоб виявити присутність металу. Перевірте повний код, наведений в кінці цієї статті, щоб зрозуміти роботу.
Повний код Arduino наведено в кінці цієї статті. У частині програмування цього проекту ми використовували два висновки Arduino, один для генерації блокових хвиль, які подаються в котушку, а другий аналоговий висновок для зчитування напруги конденсатора. Окрім цих двох контактів, ми використовували ще два контакти Arduino для підключення світлодіода та зумера.
Ви можете перевірити повний код та демонстраційне відео металошукача Arduino нижче. Ви бачите, що коли виявляє якийсь метал, світлодіод і зумер починають блимати дуже швидко.