Detektor kovů je bezpečnostní zařízení, které se používá k detekci kovů, které mohou být škodlivé, na různých místech, jako jsou letiště, nákupní centra, kina atd. Dříve jsme vyrobili velmi jednoduchý detektor kovů bez mikrokontroléru, nyní stavíme detektor kovů pomocí Arduina. V tomto projektu použijeme cívku a kondenzátor, který bude zodpovědný za detekci kovů. Tady jsme použili Arduino Nano k sestavení tohoto projektu detektoru kovů. Jedná se o velmi zajímavý projekt pro všechny milovníky elektroniky. Kdekoli tento detektor detekuje jakýkoli kov v jeho blízkosti, bzučák začne pípat velmi rychle.
Požadované komponenty:
Následují komponenty, které byste potřebovali k sestavení jednoduchého DIY detektoru kovů pomocí Arduina. Všechny tyto komponenty by měly být snadno dostupné v místním obchodě s hardwarem.
- Arduino (libovolné)
- Cívka
- 10nF kondenzátor
- Bzučák
- 1k rezistor
- 330-ohmový rezistor
- VEDENÝ
- Dioda 1N4148
- Nepájivá deska nebo deska plošných spojů
- Připojení propojovacího vodiče
- 9v baterie
Jak funguje detektor kovů?
Kdykoli nějaký proud prochází cívkou, vytváří kolem ní magnetické pole. A změna v magnetickém poli generuje elektrické pole. Nyní podle Faradayova zákona kvůli tomuto elektrickému poli se na cívce vyvíjí napětí, které se staví proti změně magnetického pole, a tak Coil vyvíjí indukčnost, což znamená, že generované napětí je proti nárůstu proudu. Jednotkou indukčnosti je Henry a vzorec pro měření indukčnosti je:
L = (μ ο * N 2 * A) / l Kde, L- Indukčnost v Henries μο- Propustnost, jeho 4π * 10-7 pro vzduch N- Počet závitů A- Vnitřní plocha jádra (πr 2) vm 2 l - Délka cívky v metrech
Když se jakýkoli kov přiblíží k cívce, pak cívka změní svou indukčnost. Tato změna indukčnosti závisí na typu kovu. Snižuje se u nemagnetického kovu a zvyšuje se u feromagnetických materiálů, jako je železo.
V závislosti na jádře cívky se hodnota indukčnosti drasticky mění. Na obrázku níže vidíte vzduchové cívky, v těchto cívkách nebude pevné jádro. Jsou to v podstatě cívky ponechané ve vzduchu. Médium toku magnetického pole generovaného induktorem není nic nebo vzduch. Tyto induktory mají indukčnosti velmi nízké hodnoty.
Tyto induktory se používají v případě potřeby hodnot několika mikroHenry. Pro hodnoty větší než několik milliHenry to nejsou vhodné hodnoty. Na níže uvedeném obrázku vidíte induktor s feritovým jádrem. Tyto induktory s feritovým jádrem mají velmi velkou hodnotu indukčnosti.
Nezapomeňte, že zde je vinutá cívka se vzduchem, takže když se kovový kus přiblíží k cívce, kovový kus funguje jako jádro pro induktor se vzduchovým jádrem. Tím, že tento kov působí jako jádro, se indukčnost cívky značně mění nebo zvyšuje. S tímto náhlým zvýšením indukčnosti cívky se celková reaktance nebo impedance LC obvodu značně změní ve srovnání bez kovového kusu.
Tady v tomto projektu detektorů kovů Arduino musíme najít indukčnost cívky k detekci kovů. K tomu jsme použili obvod LR (Resistor-Inductor Circuit), který jsme již zmínili. Tady v tomto obvodu jsme použili cívku, která má přibližně 20 závitů nebo vinutí o průměru 10 cm. Použili jsme prázdný páskový válec a navinuli kolem něj drát, abychom vytvořili cívku.
Kruhový diagram:
K ovládání celého tohoto projektu detektoru kovů jsme použili Arduino Nano. Jako indikátor detekce kovů se používá LED a bzučák. Cívka a kondenzátor se používají k detekci kovů. Pro snížení napětí se také používá signální dioda. A rezistor pro omezení proudu na pin Arduino.
Pracovní vysvětlení:
Práce s tímto detektorem kovů Arduino je trochu složitá. Zde poskytujeme blokovou vlnu nebo puls generovaný Arduinem do LR horního filtru. Z tohoto důvodu bude cívka generovat krátké hroty při každém přechodu. Délka pulzu generovaných hrotů je úměrná indukčnosti cívky. Takže pomocí těchto Spikových pulzů můžeme měřit indukčnost cívky. Ale tady je obtížné přesně měřit indukčnost s těmito hroty, protože tyto hroty mají velmi krátkou dobu trvání (přibližně 0,5 mikrosekundy) a to je velmi obtížné měřit pomocí Arduina.
Místo toho jsme tedy použili kondenzátor, který je nabíjen stoupajícím pulzem nebo špičkou. A to vyžadovalo několik pulzů k nabití kondenzátoru do bodu, kde jeho napětí může číst analogový pin A5 Arduino. Poté Arduino pomocí ADC přečetlo napětí tohoto kondenzátoru. Po přečtení napětí se kondenzátor rychle vybije tím, že jako výstup vytvoří pin capPin a nastaví ho na nízkou hodnotu. Celý tento proces trvá přibližně 200 mikrosekund. Pro lepší výsledek opakujeme měření a provedeme průměr výsledků. Tak můžeme měřit přibližnou indukčnost cívky. Po získání výsledku přeneseme výsledky na LED a bzučák, abychom detekovali přítomnost kovu. Zkontrolujte celý kód uvedený na konci tohoto článku, abyste porozuměli fungování.
Kompletní Arduino kód je uveden na konci tohoto článku. V programovací části tohoto projektu jsme použili dva piny Arduino, jeden pro generování blokových vln přiváděných do cívky a druhý analogový pin pro čtení napětí kondenzátoru. Kromě těchto dvou kolíků jsme pro připojení LED a bzučáku použili další dva kolíky Arduino.
Níže si můžete prohlédnout kompletní kód a ukázkové video detektoru kovů Arduino. Uvidíte, že kdykoli detekuje nějaký kov, LED a bzučák začnou velmi rychle blikat.