Wykrywacz metali Arduino: 4 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Arduino to firma zajmująca się sprzętem komputerowym i oprogramowaniem typu open source, projekt i społeczność użytkowników, która projektuje i produkuje jednopłytkowe mikrokontrolery i zestawy mikrokontrolerów do budowania urządzeń cyfrowych i obiektów interaktywnych, które mogą wykrywać i kontrolować obiekty w świecie fizycznym i cyfrowym.

W tym Instructable zamierzamy stworzyć wykrywacz metali. PS: To nie jest przeznaczone dla zupełnie początkujących.

Wykrywacz metalu to przyrząd elektroniczny, który wykrywa obecność metalu w pobliżu. Wykrywacze metali są przydatne do wyszukiwania wtrąceń metalu ukrytych w przedmiotach lub metalowych przedmiotów zakopanych pod ziemią.

Ale wykrywacz metalu, który zamierzamy zrobić, nie będzie przydatny w rzeczywistych przypadkach, to tylko zabawa i nauka.

Krok 1: Wymagane materiały

1. Arduino Nano
2. Cewka
3. Kondensator 10 nF
4. Pizo brzęczyk
5. Rezystor 1k
6. Rezystor 330 Ohm
7. PROWADZONY
8. Dioda 1N4148
9. Deska do krojenia chleba
10. Przewody połączeniowe
11. Bateria 9V

Krok 2: Schemat obwodu

Użyliśmy Arduino Nano do sterowania całym projektem wykrywacza metali. Dioda LED i brzęczyk są używane jako wskaźnik wykrywania metalu. Cewka i kondensator służą do wykrywania metali. Dioda sygnalizacyjna służy również do obniżenia napięcia. Oraz rezystor ograniczający prąd do pinu Arduino.

Kiedy jakikolwiek metal zbliża się do cewki, cewka zmienia swoją indukcyjność. Ta zmiana indukcyjności zależy od rodzaju metalu. Zmniejsza się w przypadku metali niemagnetycznych i wzrasta w przypadku materiałów ferromagnetycznych, takich jak żelazo. W zależności od rdzenia cewki, wartość indukcyjności zmienia się drastycznie. Na poniższym rysunku widać cewki z rdzeniem powietrznym, w tych cewkach nie będzie rdzenia stałego. Są to w zasadzie cewki pozostawione w powietrzu. Medium przepływu pola magnetycznego generowanego przez cewkę indukcyjną jest nic lub powietrze. Cewki te mają indukcyjności o bardzo mniejszej wartości.

Te cewki indukcyjne są używane, gdy potrzeba wartości kilku mikroHenry. Dla wartości większych niż kilka miliHenrów nie są one odpowiednie. Na poniższym rysunku widać cewkę indukcyjną z rdzeniem ferrytowym. Te cewki indukcyjne z rdzeniem ferrytowym mają bardzo dużą wartość indukcyjności.

Pamiętaj, że cewka nawinięta tutaj jest rdzeniem powietrznym, więc gdy metalowy element zostanie zbliżony do cewki, metalowy element działa jak rdzeń dla cewki indukcyjnej z rdzeniem powietrznym. Dzięki temu metalowi działającemu jako rdzeń indukcyjność cewki znacznie się zmienia lub zwiększa. Przy tym nagłym wzroście indukcyjności cewki całkowita reaktancja lub impedancja obwodu LC zmienia się o znaczną wartość w porównaniu z brakiem elementu metalowego.

Krok 3: Jak to działa?

Praca tego wykrywacza metali Arduino jest nieco trudna. Tutaj dostarczamy falę blokową lub impuls, generowaną przez Arduino, do filtra górnoprzepustowego LR. Z tego powodu przy każdym przejściu cewka będzie generować krótkie kolce. Długość impulsu generowanych kolców jest proporcjonalna do indukcyjności cewki. Tak więc za pomocą tych impulsów Spike możemy zmierzyć indukcyjność cewki. Ale tutaj trudno jest dokładnie zmierzyć indukcyjność za pomocą tych kolców, ponieważ kolce te mają bardzo krótki czas trwania (ok. 0,5 mikrosekundy) i jest to bardzo trudne do zmierzenia przez Arduino.

Więc zamiast tego użyliśmy kondensatora, który jest ładowany przez narastający impuls lub skok. I wymagało kilku impulsów, aby naładować kondensator do punktu, w którym jego napięcie może być odczytane przez analogowy pin A5 Arduino. Następnie Arduino odczytuje napięcie tego kondensatora za pomocą ADC. Po odczytaniu napięcia kondensator szybko się rozładował, ustawiając pin capPin jako wyjście i ustawiając go na niski. Cały ten proces trwa około 200 mikrosekund. Aby uzyskać lepszy wynik, powtarzamy pomiar i pobieramy średnią wyników. W ten sposób możemy zmierzyć przybliżoną indukcyjność cewki. Po otrzymaniu wyniku przekazujemy wyniki do diody LED i brzęczyka w celu wykrycia obecności metalu. Sprawdź pełny kod podany na końcu tego artykułu, aby zrozumieć działanie.

Pełny kod Arduino znajduje się na końcu tego artykułu. W części programistycznej tego projektu wykorzystaliśmy dwa piny Arduino, jeden do generowania fal blokowych do zasilania cewki i drugi pin analogowy do odczytu napięcia kondensatora. Oprócz tych dwóch pinów użyliśmy jeszcze dwóch pinów Arduino do podłączenia diody LED i brzęczyka. Możesz sprawdzić pełny kod i wideo demonstracyjne wykrywacza metali Arduino poniżej. Widać, że za każdym razem, gdy wykryje jakiś metal, dioda LED i brzęczyk zaczynają bardzo szybko migać.

Krok 4: Czas kodowania

Pierwotnie opublikowane w Circuit DigestAutor Saddam