Detector de metale Arduino

Detectorul de metale este un dispozitiv de securitate care este utilizat pentru detectarea metalelor care pot fi dăunătoare, în diverse locuri, cum ar fi aeroporturi, centre comerciale, cinematografe etc. Anterior am realizat un detector de metale foarte simplu, fără microcontroler, acum construim Detectorul de metale folosind Arduino. În acest proiect, vom folosi o bobină și un condensator care vor fi responsabili pentru detectarea metalelor. Aici am folosit un Arduino Nano pentru a construi acest proiect de detector de metale. Acesta este un proiect foarte interesant pentru toți iubitorii de electronice. Ori de câte ori acest detector detectează orice metal din apropiere, soneria începe să emită un bip foarte rapid.

Componente necesare:

Următoarele sunt componentele de care ați avea nevoie pentru a construi un detector simplu de metale DIY folosind Arduino. Toate aceste componente ar trebui să fie ușor disponibile în magazinul dvs. local de hardware.

1. Arduino (orice)
2. Bobina
3. Condensator 10nF
4. Buzzer
5. Rezistorul 1k
6. Rezistor de 330 ohmi
7. LED
8. 1N4148 diodă
9. Panou sau PCB
10. Conectarea firului jumper
11. Baterie de 9v

Cum funcționează un detector de metale?

Ori de câte ori un curent trece prin bobină, acesta generează un câmp magnetic în jurul său. Și schimbarea câmpului magnetic generează un câmp electric. Acum, conform legii lui Faraday, datorită acestui câmp electric, o tensiune se dezvoltă în bobină care se opune schimbării câmpului magnetic și așa dezvoltă bobina inductanța, înseamnă că tensiunea generată se opune creșterii curentului. Unitatea de inductanță este Henry și formula pentru a măsura inductanța este:

L = (μ _ο * N ² * A) / l Unde, L- Inductanță în Henries μο- Permeabilitate, 4π * 10 ^-7 pentru aer N- Numărul de spire A- Zona interioară a nucleului (πr ²) în m ² l - Lungimea bobinei în metri

Când orice metal se apropie de bobină, bobina își schimbă inductanța. Această modificare a inductanței depinde de tipul de metal. Scade pentru metalele nemagnetice și crește pentru materialele feromagnetice precum fierul.

În funcție de miezul bobinei, valoarea inductanței se schimbă drastic. În figura de mai jos puteți vedea inductoarele cu miez de aer, în aceste inductoare, nu va exista miez solid. Practic sunt bobine lăsate în aer. Mediul de curgere al câmpului magnetic generat de inductor nu este nimic sau aer. Acești inductori au inductanțe de foarte mică valoare.

Acești inductori sunt utilizați atunci când este nevoie de valori de puțini microHenry. Pentru valori mai mari de câteva milliHenry acestea nu sunt potrivite. În figura de mai jos puteți vedea un inductor cu miez de ferită. Acest inductor cu nucleu de ferită are o valoare de inductanță foarte mare.

Amintiți-vă că bobina înfășurată aici este una cu miez de aer, astfel încât atunci când o piesă metalică este adusă lângă bobină, piesa de metal acționează ca un miez pentru inductorul cu miez de aer. Prin acest metal care acționează ca un miez, inductanța bobinei se modifică sau crește considerabil. Odată cu această creștere bruscă a inductanței bobinei, reactanța totală sau impedanța circuitului LC se schimbă cu o cantitate considerabilă în comparație fără piesa de metal.

Deci, aici, în acest proiect Arduino Metal Detector, trebuie să găsim inductanța bobinei pentru a detecta metalele. Așadar, pentru a face acest lucru, am folosit un circuit LR (Circuit rezistor-inductor) pe care l-am menționat deja. Aici, în acest circuit, am folosit o bobină cu aproximativ 20 de rotații sau înfășurată cu un diametru de 10 cm. Am folosit o rolă de bandă goală și înfășurăm firul din jurul ei pentru a face bobina.

Diagrama circuitului:

Am folosit un Arduino Nano pentru controlul întregului proiect al detectorului de metale. Un LED și un buzzer sunt utilizate ca indicator de detectare a metalelor. O bobină și un condensator sunt folosiți pentru detectarea metalelor. O diodă de semnal este, de asemenea, utilizată pentru reducerea tensiunii. Și un rezistor pentru limitarea curentului la pinul Arduino.

Explicație de lucru:

Funcționarea acestui detector de metale Arduino este puțin dificilă. Aici oferim unda de bloc sau impulsul, generat de Arduino, către filtrul de trecere înaltă LR. Datorită acestui fapt, vârfurile scurte vor fi generate de bobină în fiecare tranziție. Lungimea impulsului vârfurilor generate este proporțională cu inductanța bobinei. Deci, cu ajutorul acestor impulsuri Spike, putem măsura inductanța bobinei. Dar aici este dificil să se măsoare inductanța exact cu acele vârfuri, deoarece acele vârfuri au o durată foarte scurtă (aproximativ 0,5 microsecunde) și acest lucru este foarte dificil de măsurat de către Arduino.

Deci, în loc de asta, am folosit un condensator care este încărcat de impulsul sau creșterea creșterii. Și a necesitat puține impulsuri pentru a încărca condensatorul până la punctul în care tensiunea sa poate fi citită de pinul analogic Arduino A5. Apoi Arduino a citit tensiunea acestui condensator folosind ADC. După citirea tensiunii, condensatorul s-a descărcat rapid făcând capPin pin ca ieșire și setându-l la scăzut. Întregul proces durează aproximativ 200 de microsecunde. Pentru un rezultat mai bun, repetăm ​​măsurătorile și am luat o medie a rezultatelor. Așa putem măsura inductanța aproximativă a bobinei. După obținerea rezultatului, transferăm rezultatele către LED și buzzer pentru a detecta prezența metalului. Verificați codul complet dat la sfârșitul acestui articol pentru a înțelege funcționarea.

Codul Arduino complet este dat la sfârșitul acestui articol. În partea de programare a acestui proiect, am folosit doi pini Arduino, unul pentru generarea undelor de bloc care trebuie alimentate în bobină și al doilea pin analogic pentru a citi tensiunea condensatorului. În afară de acești doi pini, am folosit încă doi pini Arduino pentru conectarea LED-ului și a soneriei.

Puteți verifica mai jos codul complet și videoclipul demonstrativ al detectorului de metale Arduino. Puteți vedea că ori de câte ori detectează ceva metal, LED-ul și soneria încep să clipească foarte repede.