Detektor kovov je bezpečnostné zariadenie, ktoré sa používa na detekciu kovov, ktoré môžu byť škodlivé, na rôznych miestach, ako sú letiská, nákupné centrá, kiná atď. Predtým sme vyrobili veľmi jednoduchý detektor kovov bez mikrokontroléra, teraz vyrábame detektor kovov. pomocou Arduina. V tomto projekte použijeme cievku a kondenzátor, ktoré budú zodpovedné za detekciu kovov. Tu sme na vytvorenie tohto projektu detektorov kovov použili Arduino Nano. Toto je veľmi zaujímavý projekt pre všetkých milovníkov elektroniky. Kdekoľvek tento detektor zistí akýkoľvek kov v jeho blízkosti, bzučiak začne pípať veľmi rýchlo.
Požadované komponenty:
Nasledujú komponenty, ktoré by ste potrebovali na zostavenie jednoduchého DIY detektora kovov pomocou Arduina. Všetky tieto komponenty by mali byť ľahko dostupné v miestnom obchode s hardvérom.
- Arduino (akékoľvek)
- Cievka
- 10nF kondenzátor
- Bzučiak
- 1k rezistor
- 330-ohmový odpor
- LED
- Dióda 1N4148
- Nepájivá doska alebo doska s plošnými spojmi
- Pripojenie štartovacieho drôtu
- 9v batéria
Ako funguje detektor kovov?
Kedykoľvek nejaký prúd prechádza cievkou, vytvára okolo nej magnetické pole. A zmena v magnetickom poli generuje elektrické pole. Teraz podľa Faradayovho zákona kvôli tomuto elektrickému poľu vzniká na cievke napätie, ktoré je v rozpore so zmenou magnetického poľa, a tak cievka vyvíja indukčnosť, čo znamená, že generované napätie je v rozpore so zvýšením prúdu. Jednotkou indukčnosti je Henry a vzorec na meranie indukčnosti je:
L = (μ ο * N 2 * A) / l Kde, L- Indukčnosť v Henries μο- Priepustnosť, jeho 4π * 10-7 pre vzduch N- Počet závitov A- Vnútorná plocha jadra (πr 2) vm 2 l - Dĺžka cievky v metroch
Keď sa nejaký kov priblíži k cievke, cievka zmení svoju indukčnosť. Táto zmena indukčnosti závisí od typu kovu. Znižuje sa to pre nemagnetický kov a zvyšuje sa to pre feromagnetické materiály, ako je železo.
V závislosti na jadre cievky sa hodnota indukčnosti drasticky mení. Na obrázku nižšie vidíte vzduchové tlmivky, v ktorých nebude žiadne pevné jadro. Sú to v podstate cievky ponechané vo vzduchu. Médiom toku magnetického poľa generovaného induktorom nie je nič alebo vzduch. Tieto induktory majú indukčnosti veľmi malej hodnoty.
Tieto induktory sa používajú, keď sú potrebné hodnoty niekoľkých mikroHenry. Pre hodnoty väčšie ako niekoľko milliHenry to nie sú vhodné hodnoty. Na nasledujúcom obrázku vidíte induktor s feritovým jadrom. Tieto induktory s feritovým jadrom majú veľmi veľkú hodnotu indukčnosti.
Pamätajte, že tu je navinutá cievka so vzduchovým jadrom, takže keď sa kovový kúsok dostane do blízkosti cievky, kovový kus funguje ako jadro pre induktor s jadrovým vzduchom. Tým, že tento kov pôsobí ako jadro, indukčnosť cievky sa podstatne mení alebo zvyšuje. S týmto náhlym zvýšením indukčnosti cievky sa celková reaktancia alebo impedancia LC obvodu zmení o značné množstvo v porovnaní s kovovým kusom.
Takže tu v tomto projekte detektorov kovov Arduino musíme nájsť indukčnosť cievky na detekciu kovov. Aby sme to dosiahli, použili sme LR obvod (Resistor-Inductor Circuit), ktorý sme už spomínali. Tu v tomto obvode sme použili cievku, ktorá má okolo 20 závitov alebo vinutie s priemerom 10 cm. Použili sme prázdny zvitok pásky a navinuli sme okolo neho drôt, aby sme vytvorili cievku.
Schéma zapojenia:
Na riadenie celého tohto projektu detektorov kovov sme použili Arduino Nano. Ako indikátor detekcie kovu sa používa LED a bzučiak. Cievka a kondenzátor sa používajú na detekciu kovov. Na zníženie napätia sa používa aj signálna dióda. A rezistor na obmedzenie prúdu na pin Arduino.
Pracovné vysvetlenie:
Práca s týmto detektorom kovov Arduino je trochu zložitá. Tu poskytujeme blokovú vlnu alebo impulz generovaný Arduinom do hornopriepustného filtra LR. Z tohto dôvodu bude cievka pri každom prechode generovať krátke hroty. Dĺžka impulzu generovaných hrotov je úmerná indukčnosti cievky. Takže pomocou týchto Spikeových impulzov môžeme zmerať indukčnosť cievky. Ale tu je ťažké presne merať indukčnosť s týmito hrotmi, pretože tieto hroty majú veľmi krátke trvanie (približne 0,5 mikrosekundy) a je veľmi ťažké ich merať pomocou Arduina.
Namiesto toho sme teda použili kondenzátor, ktorý sa nabíja stúpajúcim impulzom alebo hrotom. A na nabitie kondenzátora bolo potrebných niekoľko impulzov do bodu, kde jeho napätie dokáže prečítať analógový pin A5 Arduino. Potom Arduino pomocou ADC načítalo napätie tohto kondenzátora. Po prečítaní napätia sa kondenzátor rýchlo vybil tak, že ako výstup vytvoril pin capPin a nastavil ho na nízku hodnotu. Celý tento proces trvá asi 200 mikrosekúnd. Pre lepší výsledok sme merania opakovali a robili sme priemer výsledkov. Takto môžeme merať približnú indukčnosť cievky. Po získaní výsledku výsledky prenesieme na LED a bzučiak na detekciu prítomnosti kovu. Skontrolujte celý kód uvedený na konci tohto článku, aby ste pochopili fungovanie.
Kompletný kód Arduino je uvedený na konci tohto článku. V programovacej časti tohto projektu sme použili dva piny Arduino, jeden na generovanie blokových vĺn privádzaných do cievky a druhý analógový pin na čítanie napätia kondenzátora. Okrem týchto dvoch pinov sme na pripojenie LED a bzučiaka použili ďalšie dva piny Arduino.
Môžete skontrolovať celý kód a Demonstration Video z Arduino Metal Detector nižšie. Môžete vidieť, že kedykoľvek detekuje nejaký kov, LED a bzučiak začnú veľmi rýchlo blikať.