Детектор метала је сигурносни уређај који се користи за откривање метала који могу бити штетни на разним местима попут аеродрома, тржних центара, биоскопа итд. Раније смо направили врло једноставан детектор метала без микроконтролера, сада градимо Детектор метала користећи Ардуино. У овом пројекту користићемо завојницу и кондензатор који ће бити одговорни за откривање метала. Овде смо користили Ардуино Нано за изградњу овог пројекта детектора метала. Ово је веома занимљив пројекат за све љубитеље електронике. Где год овај детектор открије било који метал у његовој близини, зујалица почиње да оглашава врло брзо.
Потребне компоненте:
Следе компоненте које ће вам требати за изградњу једноставног ДИИ метал детектора помоћу Ардуина. Све ове компоненте треба да буду лако доступне у вашој локалној продавници хардвера.
- Ардуино (било који)
- Калем
- 10нФ кондензатор
- Зујалица
- 1к отпорник
- Отпорник од 330 ома
- ЛЕД
- 1Н4148 диода
- Табла или ПЦБ
- Повезивање краткоспојне жице
- 9в батерија
Како ради детектор метала?
Кад год нека струја прође кроз завојницу, она генерише магнетно поље око ње. А промена магнетног поља генерише електрично поље. Сада се према Фарадаи-овом закону, због овог Електричног поља, развија напон на завојници који се супротставља промени магнетног поља и тако Цоил развија Индуктивност, што значи да се генерисани напон противи повећању струје. Јединица индуктивности је Хенри, а формула за мерење индуктивности је:
Л = (μ ο * Н 2 * А) / л Где, Л- Индуктивност у Хенриес-у μο- Пропустљивост, њених 4π * 10 -7 за ваздух Н- Број завоја А- Површина унутрашњег језгра (πр 2) у м 2 л - Дужина калема у метрима
Када се било који метал приближи завојници, завојница мења своју индуктивност. Ова промена индуктивности зависи од врсте метала. Смањује се за немагнетни метал, а повећава за феромагнетне материјале попут гвожђа.
У зависности од језгра завојнице, вредност индуктивности се драстично мења. На доњој слици можете видети индуктори са ваздушним језгром, у њима неће бити чврстог језгра. У основи су то завојнице које су остале у ваздуху. Средство протока магнетног поља које ствара индуктор није ништа или ваздух. Ови индуктори имају индуктивитет врло мање вредности.
Ови индуктори се користе када је потребна вредност од мало микрохенија. За вредности веће од неколико милиХенри оне нису одговарајуће. На доњој слици можете видети индуктор са феритним језгром. Ови индуктори са феритним језгром имају врло велику вредност индуктивности.
Имајте на уму да је завојница овде намотана са ваздушним језгром, па када се метални комад приближи завојници, метални комад делује као језгро индуктора у ваздуху. Захваљујући овом металу који делује као језгро, индуктивитет калема се знатно мења или повећава. Овим наглим порастом индуктивности завојнице укупна реактанција или импеданса ЛЦ кола се знатно мења у поређењу без металног комада.
Дакле, овде у овом пројекту Ардуино детектора метала, морамо пронаћи индуктивитет калема за откривање метала. Дакле, за то смо користили ЛР круг (круг отпорник-индуктор) који смо већ споменули. Овде у овом колу користили смо завојницу која има око 20 завоја или намотај пречника 10 цм. Користили смо празан колут траке и намотали жицу око њега да направимо калем.
Кружни дијаграм:
Користили смо Ардуино Нано за контролу целог овог пројекта Метал Детецтор. ЛЕД и зујалица се користе као индикатор за откривање метала. За откривање метала користи се калем и кондензатор. Сигнална диода се такође користи за смањење напона. И отпорник за ограничавање струје на Ардуино пин.
Објашњење:
Рад овог Ардуино детектора метала је прилично незгодан. Овде пружамо блок талас или импулс, генерисани од стране Ардуино-а, ЛР високопропусном филтеру. Због тога ће завојница у сваком прелазу генерисати кратке шиљке. Дужина импулса генерисаних шиљака пропорционална је индуктивности калема. Дакле, помоћу ових Спике импулса можемо мерити индуктивитет Цоил-а. Али овде је тешко измерити индуктивност управо са тим шиљцима, јер су ти шиљци врло кратког трајања (око 0,5 микросекунде) и то је Ардуино врло тешко измерити.
Уместо овога, користили смо кондензатор који се пуни растућим импулсом или шиљком. И било је потребно неколико импулса да се кондензатор напуни до тачке када његов напон може очитати Ардуино аналогни пин А5. Затим је Ардуино очитао напон овог кондензатора помоћу АДЦ-а. Након очитавања напона, кондензатор се брзо испразнио правећи цапПин пин као излаз и постављајући га на низак. Цео овај поступак траје око 200 микросекунди. За бољи резултат понављамо мерења и узимали смо просек резултата. Тако можемо измерити приближну индуктивност калема. Након добијања резултата преносимо резултате на ЛЕД и зујалицу како бисмо открили присуство метала. Проверите комплетни код дат на крају овог чланка да бисте разумели рад.
Комплетни Ардуино код дат је на крају овог члана. У програмском делу овог пројекта користили смо два Ардуино пина, један за генерисање блок таласа који се напајају у калему и други аналогни пин за очитавање напона кондензатора. Осим ове две пинове, користили смо још две Ардуино пинове за повезивање ЛЕД-а и зујалице.
Комплетну шифру и демонстрацијски видео Ардуино метал детектора можете погледати у наставку. Можете видети да кад год открије неки метал ЛЕД и зујалица почну врло брзо да трепћу.