Arduino metaaldetector: 4 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Arduino is een open source computerhardware- en -softwarebedrijf, project- en gebruikersgemeenschap die single-board microcontrollers en microcontrollerkits ontwerpt en produceert voor het bouwen van digitale apparaten en interactieve objecten die objecten in de fysieke en digitale wereld kunnen detecteren en besturen.

In deze Instructable gaan we een metaaldetector maken. PS: Dit is niet bedoeld voor totale beginners.

Een metaaldetector is een elektronisch instrument dat de aanwezigheid van metaal in de buurt detecteert. Metaaldetectoren zijn handig voor het vinden van metalen insluitsels die verborgen zijn in voorwerpen, of metalen voorwerpen die ondergronds zijn begraven.

Maar de metaaldetector die we gaan maken, zal in de praktijk niet nuttig zijn, het is gewoon voor de lol en om te leren.

Stap 1: Benodigde materialen

1. Arduino Nano
2. Spoel
3. 10 nF condensator
4. Pizo-zoemer
5. 1k Weerstand
6. 330 Ohm Weerstand
7. LED
8. 1N4148 Diode
9. Breadboard
10. Doorverbindingsdraden
11. 9V batterij

Stap 2: Schakelschema

We hebben een Arduino Nano gebruikt voor het besturen van dit metaaldetectorproject. Een LED en zoemer worden gebruikt als metaaldetectie-indicator. Een spoel en condensator wordt gebruikt voor de detectie van metalen. Een signaaldiode wordt ook gebruikt om de spanning te verlagen. En een weerstand om de stroom naar de Arduino-pin te beperken.

Wanneer een metaal in de buurt van de spoel komt, verandert de spoel van inductantie. Deze verandering in inductie hangt af van het metaaltype. Het is een afname voor niet-magnetisch metaal en een toename voor ferromagnetische materialen zoals ijzer. Afhankelijk van de kern van de spoel verandert de inductantiewaarde drastisch. In de onderstaande afbeelding ziet u de luchtgevulde inductoren, in deze inductoren zal er geen vaste kern zijn. Het zijn eigenlijk spoelen die in de lucht blijven hangen. Het stroommedium van het magnetische veld dat door de inductor wordt gegenereerd, is niets of lucht. Deze inductoren hebben inductanties van zeer geringe waarde.

Deze inductoren worden gebruikt wanneer de behoefte aan waarden van weinig microHenry. Voor waarden groter dan enkele milliHenry zijn deze niet geschikt. In onderstaande afbeelding ziet u een inductor met een ferrietkern. Deze ferrietkerninductor heeft een zeer grote inductantiewaarde.

Onthoud dat de spoel die hier is gewonden een luchtkern is, dus wanneer een metalen stuk in de buurt van de spoel wordt gebracht, fungeert het metalen stuk als een kern voor de luchtgevulde inductor. Doordat dit metaal als kern werkt, verandert of neemt de inductantie van de spoel aanzienlijk toe. Met deze plotselinge toename van de inductantie van de spoel verandert de algehele reactantie of impedantie van het LC-circuit aanzienlijk in vergelijking met het metalen stuk.

Stap 3: Hoe het werkt?

Het werken met deze Arduino metaaldetector is een beetje lastig. Hier leveren we de blokgolf of puls, gegenereerd door Arduino, aan het LR hoogdoorlaatfilter. Hierdoor zullen bij elke overgang korte pieken door de spoel worden gegenereerd. De pulslengte van de gegenereerde pieken is evenredig met de inductantie van de spoel. Met behulp van deze Spike-pulsen kunnen we dus de inductantie van Coil meten. Maar hier is het moeilijk om de inductantie precies met die spikes te meten omdat die spikes van zeer korte duur zijn (ongeveer 0,5 microseconde) en dat is heel moeilijk te meten door Arduino.

Dus in plaats daarvan hebben we een condensator gebruikt die wordt opgeladen door de stijgende puls of piek. En er waren weinig pulsen nodig om de condensator op te laden tot het punt waarop de spanning kan worden gelezen door Arduino analoge pin A5. Vervolgens leest Arduino de spanning van deze condensator uit met behulp van ADC. Na het lezen van de spanning, werd de condensator snel ontladen door de capPin-pin als uitgang te maken en deze op laag te zetten. Dit hele proces duurt ongeveer 200 microseconden. Voor een beter resultaat herhalen we de meting en namen we een gemiddelde van de resultaten. Dat is hoe we de geschatte inductantie van Coil kunnen meten. Nadat we het resultaat hebben verkregen, zetten we de resultaten over naar de LED en zoemer om de aanwezigheid van metaal te detecteren. Controleer de volledige code aan het einde van dit artikel om de werking te begrijpen.

De volledige Arduino-code wordt aan het einde van dit artikel gegeven. Bij het programmeren van een deel van dit project hebben we twee Arduino-pinnen gebruikt, een voor het genereren van blokgolven die in de spoel moeten worden ingevoerd en een tweede analoge pin om de condensatorspanning te lezen. Afgezien van deze twee pinnen, hebben we nog twee Arduino-pinnen gebruikt voor het aansluiten van LED en zoemer. Je kunt de volledige code en demonstratievideo van Arduino Metal Detector hieronder bekijken. Je kunt zien dat wanneer het metaal detecteert, de LED en zoemer heel snel beginnen te knipperen.

Stap 4: Codeertijd

Oorspronkelijk gepubliceerd op Circuit Digest Door Saddam