Metal Detector er en sikkerhetsanordning som brukes til å oppdage metaller som kan være skadelige, på forskjellige steder som flyplasser, kjøpesentre, kinoer etc. Tidligere har vi laget en veldig enkel metalldetektor uten mikrocontroller, nå bygger vi metalldetektoren bruker Arduino. I dette prosjektet skal vi bruke en spole og kondensator som vil være ansvarlig for påvisning av metaller. Her har vi brukt en Arduino Nano til å bygge dette metalldetektorprosjektet. Dette er veldig interessant prosjekt for alle elektronikkelskere. Uansett hvor denne detektoren oppdager noe metall i nærheten, begynner summeren å pippe veldig raskt.
Nødvendige komponenter:
Følgende er komponentene du trenger for å bygge en enkel DIY metalldetektor ved hjelp av Arduino. Alle disse komponentene skal være lett tilgjengelige i din lokale maskinvarebutikk.
- Arduino (noen)
- Spole
- 10nF kondensator
- Summer
- 1k motstanden
- 330 ohm motstand
- LED
- 1N4148 diode
- Brettbrett eller PCB
- Koble til jumperwire
- 9v batteri
Hvordan fungerer en metalldetektor?
Når noen strøm passerer gjennom spolen, genererer den et magnetfelt rundt den. Og endringen i magnetfeltet genererer et elektrisk felt. I følge Faradays lov, på grunn av dette elektriske feltet, utvikler det seg en spenning over spolen som motarbeider endringen i magnetfeltet, og det er slik Coil utvikler induktansen, betyr at den genererte spenningen motarbeider økningen i strømmen. Enheten til induktans er Henry og formelen for å måle induktansen er:
L = (μ ο * N 2 * A) / l Hvor, L- Induktans i Henries μο- Permeabilitet, dens 4π * 10-7 for luft N- Antall svinger A- Indre kjerneområde (πr 2) i m 2 l - Spolens lengde i meter
Når metall kommer nær spolen, endrer spolen induktansen. Denne induktansendringen avhenger av metalltypen. Det reduseres for ikke-magnetisk metall og øker for ferromagnetiske materialer som jern.
Avhengig av kjernen i spolen, endres induktansverdien drastisk. I figuren nedenfor kan du se de luftledende induktorene, i disse induktorene vil det ikke være noen solid kjerne. De er i utgangspunktet spoler igjen i luften. Strømningsmediet for magnetfelt generert av induktoren er ingenting eller luft. Disse induktorene har induktanser av veldig mindre verdi.
Disse induktorene brukes når det er behov for verdier på få mikroHenry. For verdier større enn få milliHenry er disse ikke egnet. I figuren nedenfor kan du se en induktor med ferrittkjerne. Disse ferrittkjerneinduktorene har veldig stor induktansverdi.
Husk at spolen som er viklet her, er luftkledd, så når et metallstykke bringes nær spolen, fungerer metallstykket som en kjerne for den luftkjernede induktoren. Ved at dette metallet fungerer som en kjerne, endres eller øker spolenes induktans betydelig. Med denne plutselige økningen i spoleinduktansen endres den totale reaktansen eller impedansen til LC-kretsen med en betydelig mengde sammenlignet uten metallstykket.
Så her i dette Arduino Metal Detector Project må vi finne induktansen til spolen for å oppdage metaller. For å gjøre dette har vi brukt LR-krets (Resistor-Inductor Circuit) som vi allerede har nevnt. Her i denne kretsen har vi brukt en spole med rundt 20 svinger eller vikling med en diameter på 10 cm. Vi har brukt en tom båndrulle og viklet ledningen rundt den for å lage spolen.
Kretsdiagram:
Vi har brukt en Arduino Nano for å kontrollere hele dette metalldetektorprosjektet. En LED og summer brukes som metalldeteksjonsindikator. En spole og kondensator brukes til påvisning av metaller. En signaldiode brukes også for å redusere spenningen. Og en motstand for å begrense strømmen til Arduino-pinnen.
Arbeidsforklaring:
Å jobbe med denne Arduino metalldetektoren er litt vanskelig. Her gir vi blokkbølgen eller pulsen, generert av Arduino, til LR-høypassfilteret. På grunn av dette vil korte pigger genereres av spolen i hver overgang. Pulslengden til de genererte piggene er proporsjonal med spolens induktans. Så ved hjelp av disse Spike-pulser, kan vi måle induktansen til Coil. Men her er det vanskelig å måle induktans nøyaktig med disse piggene fordi disse piggene har veldig kort varighet (ca. 0,5 mikrosekunder), og det er veldig vanskelig å måle av Arduino.
Så i stedet for dette brukte vi en kondensator som lades av den stigende pulsen eller spissen. Og det krevde få pulser for å lade kondensatoren til det punktet hvor spenningen kan leses av Arduino analoge pin A5. Deretter leste Arduino spenningen til denne kondensatoren ved å bruke ADC. Etter å ha lest spenningen, ble kondensatoren raskt utladet ved å lage capPin- pin som utgang og sette den til lav. Hele denne prosessen tar rundt 200 mikrosekunder å fullføre. For bedre resultat gjentar vi målinger og tok et gjennomsnitt av resultatene. Slik kan vi måle den omtrentlige induktansen til Coil. Etter å ha fått resultatet overfører vi resultatene til LED og summer for å oppdage tilstedeværelsen av metall. Sjekk den fullstendige koden gitt på slutten av denne artikkelen for å forstå arbeidet.
Komplett Arduino-kode er gitt på slutten av denne artikkelen. I programmeringsdelen av dette prosjektet har vi brukt to Arduino-pinner, en for å generere blokkbølger som skal mates i Coil og en annen analog pin for å lese kondensatorspenning. Bortsett fra disse to pinnene, har vi brukt to flere Arduino-pinner for å koble til LED og summer.
Du kan sjekke den fullstendige koden og demonstrasjonsvideoen til Arduino metalldetektor nedenfor. Du kan se at når det oppdager noe metall, begynner LED og summer å blinke veldig raskt.