Du finner en metalldetektor på flyplasser, teatre og forskjellige andre offentlige steder. De brukes for menneskers sikkerhet for å oppdage alle som bærer et metall (våpen osv.). I dette prosjektet skal vi designe en enkel metalldetektorkrets. Det er så mange metalldetektor design, men de fleste av dem er komplekse i design, så her skal vi designe en enkel metalldetektor krets ved hjelp av 555 Timer IC.
Før vi går videre, må vi forstå konseptet med induktor- og RLC-kretser. La oss først snakke om induktorer. Induktorer er bare spoler av emaljert kobbertråd kommer i forskjellige former og størrelser. Basert på forskjellige parametere beregnes induktansen til en induktor. I alle disse parametrene er vi i utgangspunktet interessert i kjernen på induktoren, avhengig av kjernen, endres induktansverdien drastisk.
I figuren nedenfor kan du se luftledede induktorer. I disse induktorene vil det ikke være noen solid kjerne. De er i utgangspunktet spoler igjen i luften. Strømningsmediet til magnetfelt generert av induktor er ingenting eller luft. Disse induktorene har induktanser av veldig mindre verdi.
Disse induktorene brukes når det er behov for verdier for få mikro Henry. For verdier større enn noen få milliarder er disse ikke passende. I figuren nedenfor kan du se induktorer av ferrittkjerne,
Når induktorspole er viklet på en kjerne kan være ferrit eller en jernkjerne, øker induktansen til spolen enormt. Denne verdien er mye mer enn luftkjernen en av samme størrelse og form.
For en RLC-krets, som vist i figuren, avhenger reaktansen eller impedansen mellom terminalene “a” og “c” av verdiene til L og C hvis den påførte signalfrekvensen er konstant.
Så hvis induktansverdien endrer verdien av reaktans eller impedans endres. Hvordan disse to konseptene brukes sammen til en metalldetektorkrets, forklares i arbeidsdelen av dette prosjektet.
Metalldetektor kretskomponenter
- +9 forsyningsspenning
- 555 IC
- 47KΩ motstand
- 2,2 µF kondensator (2 stk)
- Høyttaler (8Ω)
- 170Turneringer av 10 cm diameter spole (hvilken som helst måler vil fungere)
Metaldetektor kretsdiagram og arbeid
Figuren viser kretsskjemaet til metalldetektoren. 555 IC-timeren fungerer her som en firkantbølgenerator, og den genererer pulser med frekvenser som er hørbare for mennesker. Kondensatoren mellom pin2 og pin1 bør ikke skiftes ettersom det er behov for å generere hørbare frekvenser.
I kretsen er det en RLC-krets dannet av 47K motstand, 2,2 µF kondensator og 150 induktor. Denne RLC-kretsen er metaldeteksjonsdelen. Nå som nevnt tidligere i forrige avsnitt, har en metallkjerneinduktor en høy induktansverdi over en luftkjernet.
Husk at spolen som er viklet her er en luftkjedet, så når et metallstykke bringes i nærheten av 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 RLC-kretsen med en betydelig mengde sammenlignet uten metallstykket.
Først når det ikke er noe metallstykke, forårsaker signalet som mates til høyttaleren noe hørbar lyd. Nå med reaktansendringen rundt RLC-kretsen, vil ikke signalet som sendes til høyttaleren være lenger det samme som før, på grunn av dette vil lyden som produseres av høyttaleren være annerledes enn den første.
Så når et metall bringes nær spolen, endres impedansen til RLC, noe som gjør at signalet endres, noe som resulterer i variasjon til lyd generert i høyttaleren. Du kan også sjekke denne Arduino-baserte metalldetektoren.
Vanlige tips:
- Emalje bør fjernes ved spissens spisser for loddetilkoblinger.
- Med forskjellige målinger vil vi ha forskjellig RLC-impedans, så man bør eksperimentere med motstand i RLC-krets for sensitiv metalldeteksjon.
- Høyttaleren kan være av hvilken som helst type. Men med motstand mindre enn 8Ω, kan tidtakeren bli oppvarmet.
- Bruk forsyningsspenning høyere enn 5V.