Detektor kovov nájdete na letiskách, v divadlách a na rôznych iných verejných miestach. Používajú sa kvôli bezpečnosti ľudí na detekciu osôb, ktoré nesú kovy (zbrane atď.). V tomto projekte navrhneme jednoduchý obvod detektora kovov. Existuje toľko návrhov detektorov kovov, ale väčšina z nich je dizajnovo zložitá, takže tu navrhneme jednoduchý obvod detektora kovov pomocou časovača IC 555.
Než pôjdeme ďalej, musíme porozumieť konceptu indukčných a RLC obvodov. Najprv si povieme niečo o induktoroch. Induktory nie sú nič iné ako cievky zo smaltovaného medeného drôtu, ktoré majú rôzne tvary a veľkosti. Na základe rôznych parametrov sa počíta indukčnosť induktora. Vo všetkých týchto parametroch nás v podstate zaujíma jadro na induktore, pretože v závislosti od jadra sa hodnota indukčnosti drasticky mení.
Na obrázku nižšie vidíte vzduchové tlmivky. V týchto tlmivkách nebude žiadne pevné jadro. Sú to v podstate cievky ponechané na vzduchu. Médiom toku magnetického poľa generovaného induktorom nie je nič alebo vzduch. Tieto induktory majú indukčnosti veľmi malej hodnoty.
Tieto tlmivky sa používajú, keď sú potrebné hodnoty niekoľkých mikro Henry. Pre hodnoty väčšie ako pár mili nie sú vhodné. Na obrázku nižšie vidíte tlmivky s feritovým jadrom,
Keď je cievka induktora navinutá na jadro, môže to byť feritové alebo železné jadro, indukčnosť cievky enormne stúpa. Táto hodnota je oveľa viac, ako keby mal vzduch rovnakú veľkosť a tvar.
Teraz pre obvod RLC, ako je znázornené na obrázku, reaktancia alebo impedancia medzi svorkami „a“ a „c“ závisia od hodnôt L a C, ak je aplikovaná frekvencia signálu konštantná.
Takže ak hodnota indukčnosti zmení hodnotu reaktancie alebo impedancie. Ako sa tieto dva koncepty používajú spoločne pre obvod detektora kovov, je vysvetlené v pracovnej časti tohto projektu.
Súčasti obvodu detektorov kovov
- +9 napájacie napätie
- 555 IC
- 47KΩ rezistor
- Kondenzátor 2,2µF (2 kusy)
- Reproduktor (8 Ω)
- 170 závitov cievky s priemerom 10 cm (akýkoľvek merač by fungoval)
Schéma zapojenia detektora kovov a práca
Obrázok zobrazuje schému zapojenia detektora kovov. Časovač 555 IC tu funguje ako generátor štvorcových vĺn a generuje impulzy s frekvenciami počuteľnými pre človeka. Kondenzátor medzi pin2 a pin1 by sa nemal meniť, pretože je potrebné generovať počuteľné frekvencie.
V obvode je obvod RLC tvorený rezistorom 47K, kondenzátorom 2,2µF a induktorom 150 závitov. Tento obvod RLC je časťou na detekciu kovov. Teraz, ako už bolo spomenuté vyššie v predchádzajúcej časti, induktor s kovovým jadrom má vysokú hodnotu indukčnosti pred vzduchovým jadrom.
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 so vzduchovým jadrom. 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 obvodu RLC zmení o značné množstvo v porovnaní s kovovým kusom.
Spočiatku, keď nie je žiadny kovový kúsok, signál privádzaný do reproduktora spôsobí určitý zvukový zvuk. Teraz so zmenou reaktancie okolo obvodu RLC nebude signál odoslaný do reproduktora už taký istý ako predtým, kvôli tomu bude zvuk produkovaný reproduktorom odlišný od prvého.
Takže kedykoľvek sa kov dostane do blízkosti cievky, zmení sa impedancia RLC, čo spôsobí zmenu signálu, čo má za následok variáciu zvuku generovaného v reproduktore. Môžete tiež skontrolovať tento detektor kovov na báze Arduino.
Bežné tipy:
- Smalt by sa mal odstrániť na špičkách špirály na spájkovanie spojov.
- S iným meradlom budeme mať inú RLC impedanciu, takže by sme mali experimentovať s odporom v RLC obvode pre citlivú detekciu kovov.
- Reproduktor môže byť ľubovoľného typu. Ale s odporom menším ako 8Ω sa môže časovač zahriať.
- Použite napájacie napätie vyššie ako 5V.