Detektor kovov Arduino: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Arduino je open source počítačová hardvérová a softwarová spoločnosť, projektová a užívateľská komunita, ktorá navrhuje a vyrába jednodoskové mikrokontroléry a súpravy mikrokontrolérov na stavbu digitálnych zariadení a interaktívnych objektov, ktoré dokážu snímať a ovládať objekty vo fyzickom a digitálnom svete.

V tomto návode vyrobíme detektor kovov. PS: Toto nie je určené pre úplných začiatočníkov.

Detektor kovov je elektronický prístroj, ktorý zisťuje prítomnosť kovu v blízkosti. Detektory kovov sú užitočné pri hľadaní kovových inklúzií skrytých v objektoch alebo kovových predmetoch zakopaných pod zemou.

Ale detektor kovov, ktorý sa chystáme vyrobiť, nebude v skutočných prípadoch užitočný, je to len pre zábavu a učenie.

Krok 1: Potrebný materiál

1. Arduino Nano
2. Cievka
3. 10 nF kondenzátor
4. Pizo bzučiak
5. 1k odpor
6. Rezistor 330 Ohm
7. LED
8. 1N4148 dióda
9. Breadboard
10. Prepojovacie vodiče
11. 9V batéria

Krok 2: Schéma zapojenia

Na ovládanie celého tohto projektu detektora kovov sme použili Arduino Nano. Ako indikátor detekcie kovov sa používa LED dióda a bzučiak. Na detekciu kovov sa používa cievka a kondenzátor. Na zníženie napätia sa používa aj signálna dióda. A odpor na obmedzenie prúdu na kolíku Arduino.

Akonáhle sa kov priblíži k cievke, cievka zmení svoju indukčnosť. Táto zmena indukčnosti závisí od typu kovu. U nemagnetických kovov klesá a u feromagnetických materiálov, ako je železo, klesá. V závislosti od jadra cievky sa hodnota indukčnosti drasticky mení. Na obrázku nižšie vidíte induktory so vzduchovým jadrom, v týchto induktoroch nebude žiadne pevné jadro. Sú to v podstate cievky ponechané vo vzduchu. Tok magnetického poľa generovaný induktorom nie je nič alebo vzduch. Tieto induktory majú indukčnosti veľmi nízkej hodnoty.

Tieto induktory sa používajú v prípade potreby hodnôt niekoľkých mikroHenry. Pre hodnoty vyššie ako niekoľko miliHenry tieto nie sú vhodné. Na obrázku nižšie vidíte induktor s feritovým jadrom. Tieto induktory s feritovým jadrom majú veľmi veľkú hodnotu indukčnosti.

Pamätajte si, že tu vinutá cievka je vzduchová, takže keď sa kovový kus priblíži k cievke, kovový kus funguje ako jadro induktora so vzduchovým jadrom. Týmto kovom pôsobiacim ako jadro sa indukčnosť cievky výrazne mení alebo zvyšuje. S týmto náhlym zvýšením indukčnosti cievky sa celková reaktancia alebo impedancia LC obvodu značne zmení v porovnaní bez kovového dielu.

Krok 3: Ako to funguje?

Práca s týmto detektorom kovov Arduino je trochu náročná. Tu poskytujeme blokovú vlnu alebo impulz generovaný Arduinom do horného priepustného filtra LR. Vďaka tomu budú cievky pri každom prechode generovať krátke hroty. Dĺžka impulzu generovaných hrotov je úmerná indukčnosti cievky. Takže pomocou týchto Spikových impulzov môžeme zmerať indukčnosť cievky. Tu je však ťažké presne zmerať 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 použili kondenzátor, ktorý je nabitý stúpajúcim impulzom alebo hrotom. A na nabitie kondenzátora do bodu, kde je jeho napätie čitateľné analógovým pinom Arduino A5, bolo potrebných niekoľko impulzov. Potom Arduino odčítal napätie tohto kondenzátora pomocou ADC. Po odčítaní napätia sa kondenzátor rýchlo vybije tak, že ako výstup nastaví kolík capPin a nastaví ho na minimum. Celý tento proces trvá asi 200 mikrosekúnd. Pre lepší výsledok zopakujeme meranie a vezmeme priemer výsledkov. Takto môžeme zmerať približnú indukčnosť cievky. Po získaní výsledku prenesieme výsledky do LED a bzučiaka, aby sme zistili prítomnosť kovu. Ak chcete porozumieť fungovaniu, prečítajte si úplný kód uvedený na konci tohto článku.

Kompletný kód Arduino je uvedený na konci tohto článku. V programovacej časti tohto projektu sme použili dva piny Arduino, jeden na generovanie blokových vĺn napájaných cievkou a druhý analógový kolík na čítanie napätia kondenzátora. Okrem týchto dvoch pinov sme použili ďalšie dva piny Arduino na pripojenie LED a bzučiaka. Kompletný kód a demonštračné video detektora kovov Arduino si môžete pozrieť nižšie. Môžete vidieť, že kedykoľvek zistí nejaký kov, LED a bzučiak začnú veľmi rýchlo blikať.

Krok 4: Čas kódovania

Pôvodne uverejnené na Circuit DigestBy Saddam