Detektor kovů najdete na letištích, v divadlech a na různých dalších veřejných místech. Používají se pro bezpečnost lidí k detekci kohokoliv, kdo nese kov (zbraně atd.). V tomto projektu navrhneme jednoduchý obvod detektoru kovů. Existuje tolik návrhů detektorů kovů, ale většina z nich má složitý design, takže zde navrhneme jednoduchý obvod detektoru kovů pomocí časovače IC 555.
Než půjdeme dále, musíme porozumět konceptu indukčních a RLC obvodů. Nejprve si promluvme o induktorech. Induktory nejsou nic jiného než cívky ze smaltovaného měděného drátu v různých tvarech a velikostech. Na základě různých parametrů se vypočítá indukčnost induktoru. Ve všech těchto parametrech nás v podstatě zajímá jádro na induktoru, protože v závislosti na jádru se hodnota indukčnosti drasticky mění.
Na obrázku níže vidíte vzduchové tlumivky, V těchto induktorech nebude žádné 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 mikro Henry. Pro hodnoty větší než pár mil nejsou tyto hodnoty vhodné. Na obrázku níže vidíte cívky s feritovým jádrem,
Když je cívka induktoru navinutá na jádro může být feritové nebo železné jádro, indukčnost cívky se enormně zvyšuje. Tato hodnota je mnohem větší, než má vzduch stejné velikosti a tvaru.
Nyní pro obvod RLC, jak je znázorněno na obrázku, závisí reaktance nebo impedance mezi svorkami „a“ a „c“ na hodnotách L a C, pokud je frekvence použitého signálu konstantní.
Pokud tedy hodnota indukčnosti změní hodnotu změny reaktance nebo impedance. Jak jsou tyto dva koncepty použity společně pro obvod detektoru kovů, je vysvětleno v pracovní části tohoto projektu.
Součásti obvodu detektoru kovů
- +9 k napájecímu napětí
- 555 IC
- 47KΩ rezistor
- Kondenzátor 2,2µF (2 kusy)
- Reproduktor (8 Ω)
- 170 otáček cívky o průměru 10 cm (jakýkoli měřič by fungoval)
Schéma zapojení detektoru kovů a práce
Obrázek ukazuje schéma zapojení detektoru kovů. Časovač 555 IC zde funguje jako generátor čtvercových vln a generuje pulsy s frekvencemi slyšitelnými pro člověka. Kondenzátor mezi pin2 a pin1 by neměl být měněn, protože je potřeba generovat slyšitelné frekvence.
V obvodu je obvod RLC tvořený rezistorem 47K, kondenzátorem 2,2µF a 150turnovým induktorem. Tento obvod RLC je součástí detekce kovů. Jak již bylo zmíněno dříve v předchozí části, induktor s kovovým jádrem má vysokou hodnotu indukčnosti ve srovnání se vzduchovým jádrem.
Nezapomeňte, že zde je vinutá cívka se vzduchem, takže když se kovový kus přivede do blízkosti cívky, 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 obvodu RLC změní o značné množství ve srovnání bez kovového kusu.
Nejprve, když není žádný kovový kus, způsobí signál přiváděný do reproduktoru nějaký slyšitelný zvuk. Nyní se změnou reaktance kolem RLC obvodu nebude signál odeslaný do reproduktoru stejný jako dříve, proto bude zvuk produkovaný reproduktorem odlišný od prvního.
Takže kdykoli se kov přiblíží k cívce, změní se impedance RLC, což způsobí změnu signálu, což má za následek změnu zvuku generovaného v reproduktoru. Můžete také zkontrolovat tento detektor kovů na bázi Arduina.
Běžné tipy:
- Smalt by měl být odstraněn na špičkách cívky pro pájené spoje.
- S jiným měřidlem budeme mít různou RLC impedanci, takže je třeba experimentovat s odporem v RLC obvodu pro citlivou detekci kovů.
- Reproduktor může být jakéhokoli typu. Ale při odporu menším než 8 Ω se časovač může zahřát.
- Použijte napájecí napětí vyšší než 5V.