เครื่องตรวจจับโลหะ Arduino: 4 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

Arduino เป็นบริษัทฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์โอเพนซอร์ส โครงการ และชุมชนผู้ใช้ที่ออกแบบและผลิตไมโครคอนโทรลเลอร์แบบบอร์ดเดี่ยวและชุดไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับการสร้างอุปกรณ์ดิจิทัลและวัตถุแบบโต้ตอบที่สามารถตรวจจับและควบคุมวัตถุในโลกทางกายภาพและดิจิทัลได้

ในคำแนะนำนี้ เราจะสร้างเครื่องตรวจจับโลหะ PS: นี่ไม่ได้มีไว้สำหรับผู้เริ่มต้นทั้งหมด

เครื่องตรวจจับโลหะเป็นเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ที่ตรวจจับโลหะที่อยู่ใกล้เคียง เครื่องตรวจจับโลหะมีประโยชน์ในการค้นหาสิ่งเจือปนของโลหะที่ซ่อนอยู่ภายในวัตถุ หรือวัตถุที่เป็นโลหะที่ฝังอยู่ใต้ดิน

แต่เครื่องตรวจจับโลหะที่เรากำลังจะผลิตนั้นไม่มีประโยชน์ในกรณีจริง เพียงเพื่อความสนุกสนานและการเรียนรู้เท่านั้น

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุที่จำเป็น

1. Arduino นาโน
2. ม้วน
3. ตัวเก็บประจุ 10 nF
4. Pizo Buzzer
5. ตัวต้านทาน 1k
6. ตัวต้านทาน 330 โอห์ม
7. นำ
8. 1N4148 ไดโอด
9. เขียงหั่นขนม
10. สายจัมเปอร์
11. แบตเตอรี่ 9V

ขั้นตอนที่ 2: แผนภาพวงจร

เราใช้ Arduino Nano เพื่อควบคุมโครงการเครื่องตรวจจับโลหะทั้งหมด LED และ Buzzer ใช้เป็นตัวบ่งชี้การตรวจจับโลหะ คอยล์และตัวเก็บประจุใช้สำหรับตรวจจับโลหะ ไดโอดสัญญาณยังใช้เพื่อลดแรงดันไฟฟ้า และตัวต้านทานสำหรับจำกัดกระแสที่ขา Arduino

เมื่อโลหะใดเข้ามาใกล้ขดลวด ขดลวดจะเปลี่ยนความเหนี่ยวนำ การเปลี่ยนแปลงความเหนี่ยวนำนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของโลหะ จะลดลงสำหรับโลหะที่ไม่ใช่แม่เหล็กและเพิ่มขึ้นสำหรับวัสดุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติก เช่น เหล็ก ค่าการเหนี่ยวนำจะเปลี่ยนแปลงอย่างมากทั้งนี้ขึ้นอยู่กับแกนกลางของขดลวด ในรูปด้านล่าง คุณจะเห็นตัวเหนี่ยวนำแบบ air-cored ในตัวเหนี่ยวนำเหล่านี้ จะไม่มีแกนที่เป็นของแข็ง โดยพื้นฐานแล้วพวกมันเป็นขดลวดที่เหลืออยู่ในอากาศ ตัวกลางในการไหลของสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยตัวเหนี่ยวนำนั้นไม่มีอะไรหรืออากาศ ตัวเหนี่ยวนำเหล่านี้มีค่าตัวเหนี่ยวนำที่มีมูลค่าน้อยมาก

ตัวเหนี่ยวนำเหล่านี้ใช้เมื่อต้องการค่าไมโครเฮนรี่เพียงไม่กี่ตัว สำหรับค่าที่มากกว่าไม่กี่ milliHenry ค่าเหล่านี้ไม่เหมาะ ในรูปด้านล่าง คุณจะเห็นตัวเหนี่ยวนำที่มีแกนเฟอร์ไรต์ ตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรท์เหล่านี้มีค่าเหนี่ยวนำที่สูงมาก

โปรดจำไว้ว่าบาดแผลของขดลวดที่นี่เป็นแบบแกนอากาศ ดังนั้นเมื่อนำชิ้นส่วนโลหะมาใกล้ขดลวด ชิ้นส่วนโลหะจะทำหน้าที่เป็นแกนสำหรับตัวเหนี่ยวนำที่มีแกนอากาศ โดยโลหะนี้ทำหน้าที่เป็นแกนกลาง การเหนี่ยวนำของขดลวดจะเปลี่ยนแปลงหรือเพิ่มขึ้นอย่างมาก ด้วยการเหนี่ยวนำที่เพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันของขดลวด ค่ารีแอกแตนซ์หรืออิมพีแดนซ์โดยรวมของวงจร LC จะเปลี่ยนแปลงไปเป็นจำนวนมากเมื่อเปรียบเทียบโดยไม่มีชิ้นส่วนโลหะ

ขั้นตอนที่ 3: มันทำงานอย่างไร ?

การทำงานของเครื่องตรวจจับโลหะ Arduino นี้ค่อนข้างยุ่งยาก ที่นี่เราจัดเตรียมคลื่นบล็อกหรือพัลส์ที่สร้างโดย Arduino ให้กับตัวกรองความถี่สูง LR ด้วยเหตุนี้ขดลวดจะทำให้เกิดเดือยสั้นในทุกการเปลี่ยนภาพ ความยาวพัลส์ของเดือยที่สร้างขึ้นนั้นเป็นสัดส่วนกับการเหนี่ยวนำของคอยล์ ดังนั้นด้วยความช่วยเหลือของพัลส์ Spike เหล่านี้ เราจึงสามารถวัดค่าความเหนี่ยวนำของคอยล์ได้ แต่ในที่นี้ เป็นการยากที่จะวัดค่าความเหนี่ยวนำอย่างแม่นยำด้วยเดือยแหลมนั้น เนื่องจากเดือยแหลมนั้นมีระยะเวลาสั้นมาก (ประมาณ 0.5 ไมโครวินาที) และ Arduino นั้นวัดได้ยากมาก

ดังนั้นแทนที่จะใช้สิ่งนี้ เราใช้ตัวเก็บประจุซึ่งถูกชาร์จโดยพัลส์ที่เพิ่มขึ้นหรือสไปค์ และต้องใช้พัลส์ไม่กี่พัลส์ในการชาร์จตัวเก็บประจุจนถึงจุดที่ Arduino analog pin A5 สามารถอ่านแรงดันไฟฟ้าได้ จากนั้น Arduino จะอ่านแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุนี้โดยใช้ ADC หลังจากอ่านค่าแรงดันแล้ว ตัวเก็บประจุจะคายประจุออกอย่างรวดเร็วโดยทำให้พิน capPin เป็นเอาต์พุตและตั้งค่าให้ต่ำ กระบวนการทั้งหมดนี้ใช้เวลาประมาณ 200 ไมโครวินาทีจึงจะเสร็จสมบูรณ์ เพื่อผลลัพธ์ที่ดีกว่า เราจึงทำการวัดซ้ำและหาค่าเฉลี่ยของผลลัพธ์ นั่นคือวิธีที่เราสามารถวัดค่าความเหนี่ยวนำโดยประมาณของคอยล์ได้ หลังจากได้รับผลลัพธ์ เราจะโอนผลลัพธ์ไปยัง LED และออดเพื่อตรวจจับว่ามีโลหะอยู่หรือไม่ ตรวจสอบรหัสที่สมบูรณ์ที่ให้ไว้ท้ายบทความนี้เพื่อทำความเข้าใจการทำงาน

รหัส Arduino ที่สมบูรณ์จะได้รับในตอนท้ายของบทความนี้ ในส่วนการเขียนโปรแกรมของโปรเจ็กต์นี้ เราได้ใช้พิน Arduino สองตัว อันหนึ่งสำหรับสร้างคลื่นบล็อกที่จะป้อนในคอยล์ และพินอะนาล็อกที่สองเพื่ออ่านแรงดันตัวเก็บประจุ นอกจากพินสองตัวนี้แล้ว เรายังใช้พิน Arduino อีกสองตัวสำหรับเชื่อมต่อ LED และออด คุณสามารถตรวจสอบโค้ดที่สมบูรณ์และวิดีโอสาธิตของ Arduino Metal Detector ได้ที่ด้านล่าง คุณจะเห็นได้ว่าเมื่อใดก็ตามที่ตรวจพบโลหะ LED และ Buzzer จะเริ่มกะพริบเร็วมาก

ขั้นตอนที่ 4: เวลาเข้ารหัส

เผยแพร่ครั้งแรกบน Circuit DigestBy Saddam