Rilevatore di metalli Arduino: 4 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Arduino è una società di hardware e software per computer open source, progetto e comunità di utenti che progetta e produce microcontrollori a scheda singola e kit di microcontrollori per la creazione di dispositivi digitali e oggetti interattivi in grado di rilevare e controllare oggetti nel mondo fisico e digitale.

In questo Instructable, realizzeremo un metal detector. PS: Questo non è inteso per i principianti assoluti.

Un metal detector è uno strumento elettronico che rileva la presenza di metallo nelle vicinanze. I metal detector sono utili per trovare inclusioni metalliche nascoste all'interno di oggetti o oggetti metallici sepolti nel sottosuolo.

Ma il metal detector che faremo non sarà utile nei casi reali, è solo per divertimento e apprendimento.

Passaggio 1: materiali necessari

1. Arduino Nano
2. Bobina
3. Condensatore da 10 nF
4. Pizo Buzzer
5. Resistenza 1k
6. Resistenza da 330 Ohm
7. GUIDATO
8. Diodo 1N4148
9. tagliere
10. Cavi per ponticelli
11. Batteria da 9V

Passaggio 2: schema elettrico

Abbiamo utilizzato un Arduino Nano per controllare l'intero progetto Metal Detector. Un LED e un cicalino vengono utilizzati come indicatore di rilevamento dei metalli. Una bobina e un condensatore vengono utilizzati per il rilevamento dei metalli. Viene utilizzato anche un diodo di segnale per ridurre la tensione. E un resistore per limitare la corrente al pin Arduino.

Quando un metallo si avvicina alla bobina, la bobina cambia la sua induttanza. Questa variazione di induttanza dipende dal tipo di metallo. Diminuisce per il metallo non magnetico e aumenta per i materiali ferromagnetici come il ferro. A seconda del nucleo della bobina, il valore dell'induttanza cambia drasticamente. Nella figura sotto puoi vedere gli induttori con anima in aria, in questi induttori non ci sarà un nucleo solido. Sono fondamentalmente bobine lasciate in aria. Il mezzo di flusso del campo magnetico generato dall'induttore è niente o aria. Questi induttori hanno induttanze di valore molto inferiore.

Questi induttori vengono utilizzati quando sono necessari valori di pochi microHenry. Per valori superiori a pochi milliHenry questi non sono adatti. Nella figura sotto puoi vedere un induttore con nucleo in ferrite. Questi induttori con nucleo in ferrite hanno un valore di induttanza molto grande.

Ricorda che la bobina avvolta qui è animata in aria, quindi quando un pezzo di metallo viene avvicinato alla bobina, il pezzo di metallo funge da nucleo per l'induttore con anima in aria. Con questo metallo che agisce come un nucleo, l'induttanza della bobina cambia o aumenta considerevolmente. Con questo improvviso aumento dell'induttanza della bobina, la reattanza o impedenza complessiva del circuito LC cambia di una quantità considerevole se confrontata senza il pezzo di metallo.

Passaggio 3: come funziona?

Il funzionamento di questo metal detector Arduino è un po' complicato. Qui forniamo l'onda o l'impulso di blocco, generato da Arduino, al filtro passa alto LR. A causa di ciò, i picchi brevi verranno generati dalla bobina in ogni transizione. La lunghezza dell'impulso dei picchi generati è proporzionale all'induttanza della bobina. Quindi con l'aiuto di questi impulsi Spike possiamo misurare l'induttanza della bobina. Ma qui è difficile misurare l'induttanza con precisione con quei picchi perché quei picchi sono di durata molto breve (circa 0,5 microsecondi) e questo è molto difficile da misurare con Arduino.

Quindi, invece di questo, abbiamo usato un condensatore che viene caricato dall'impulso o dal picco in aumento. E sono stati necessari pochi impulsi per caricare il condensatore fino al punto in cui la sua tensione può essere letta dal pin analogico A5 di Arduino. Quindi Arduino legge la tensione di questo condensatore usando l'ADC. Dopo aver letto la tensione, il condensatore si è scaricato rapidamente rendendo il pin capPin come uscita e impostandolo su basso. L'intero processo richiede circa 200 microsecondi per essere completato. Per un risultato migliore, ripetiamo la misurazione e facciamo una media dei risultati. È così che possiamo misurare l'induttanza approssimativa della bobina. Dopo aver ottenuto il risultato, trasferiamo i risultati al LED e al cicalino per rilevare la presenza di metallo. Controllare il codice completo riportato alla fine di questo articolo per comprendere il funzionamento.

Il codice Arduino completo è riportato alla fine di questo articolo. Nella programmazione di questo progetto, abbiamo utilizzato due pin Arduino, uno per la generazione di onde di blocco da alimentare nella bobina e il secondo pin analogico per leggere la tensione del condensatore. Oltre a questi due pin, abbiamo utilizzato altri due pin Arduino per collegare LED e cicalino. Puoi controllare il codice completo e il video dimostrativo di Arduino Metal Detector di seguito. Puoi vedere che ogni volta che rileva del metallo, il LED e il cicalino iniziano a lampeggiare molto velocemente.

Passaggio 4: tempo di codifica

Pubblicato originariamente su Circuit Digest di Saddam