Taskimetallin paikannin - Arduino: 8 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Tekijä TechKiwiGadgetsTechKiwiGadgets Instagramissa Seuraa lisää tekijältä:

Tietoja: Hullua tekniikasta ja sen tarjoamista mahdollisuuksista. Pidän haasteesta rakentaa ainutlaatuisia asioita. Tavoitteeni on tehdä tekniikasta hauskaa, jokapäiväistä elämää ja auttaa ihmisiä onnistumaan rakentamaan viileitä… Lisätietoja TechKiwiGadgetsista »

Tämä viileä pieni taskutasku -paikannin on riittävän herkkä tunnistamaan pienet naulat ja naulat puusta ja tarpeeksi kompakti, jotta se mahtuu hankaliin tiloihin, mikä tekee siitä kätevän kuljettaa ja käyttää metallin paikantamiseen.

Yksikössä on neljä itsenäistä hakukelaa ja värilliset LED -ilmaisimet, joiden avulla on helppo kattaa suurempi hakualue nopeasti ja tunnistaa kohde tarkasti.

Tämä siisti pieni laite kalibroituu yhdellä painikkeella, ladattava USB-portin kautta ja käyttää värillisiä LED-valoja, ääntä ja tärinää osoittamaan tavoitevoimakkuutta.

Ohjeessa on kaikki suunnittelut, testaus, koodi ja 3D -tiedostot, joita tarvitaan itsenäiseen rakentamiseen. Toivottavasti nautit tämän rakentamisesta ja käytöstä yhtä paljon kuin minä !!

Vaihe 1: Materiaaliluettelo ja miten se toimii

1. Kuinka se toimii

Taskimetallin paikannin käyttää neljää itsenäistä pulssin induktiohakukelaa, jotka saavat virtaa Arduino Pro Ministä. Jokainen hakukela koostuu erillisestä TX- ja RX -kelasta, jossa TX -kelaan indusoidaan pulssi, joka luo sähkömagneettisen kentän RX -kelan ympärille. Muuttuva kenttä aiheuttaa jännitteen RX -kelaan, joka havaitaan ja vahvistetaan ennen kuin Arduino lukee signaalin pulssileveyden.

Arduino -koodin tasoitusalgoritmia käytetään poistamaan melu kelvollisista pulsseista, mikä tekee siitä erittäin vakaan.

Koodin kalibrointialgoritmi ottaa lukemien keskiarvon lyhyen käynnistysjakson aikana ja asettaa sarjan kynnyksiä signaalin vertaamiseksi.

Kun metalliesine on sähkömagneettisen kentän kantaman sisällä, kenttä häiriintyy ja osa energiasta ohjataan RX -kelasta kohdeobjektissa muodostuviin "Eddie -virtauksiin". Tämä kohdeobjektin loisvaikutus johtaa RX -kelan havaitun pulssin leveyden pienenemiseen. Pohjimmiltaan mittaamme tehon menetystä kohdeobjektiin.

Kun RX -kelassa havaittu pulssin leveys laskee kynnyksen alle, LEDit syttyvät, summeri soi ja haptinen takaisinkytkentämoottori käynnistyy - riippuen kohdesignaalin ennalta määrätystä koosta.

Tätä piiri on kehittynyt viimeisen vuoden aikana erittäin vakaaksi ja luotettavasti toimivaksi ilmaisimeksi. Kelan kokoonpano ja suunta on suunniteltu tarkoituksella maksimoimaan vakauden ja syvyyden havaitseminen.

2. Materiaaliluettelo

1. 3.7v 350mAh LiPo -akun koko: 38 mm x 20 mm x 7,5 mm
2. TP4056 USB LiPo -akkulaturiTiedot
3. 4.7K vastus rajoittaa LiPo -akun latausvirran alle 300 mA
4. Arduino Pro Mini
5. FTDI USB -sarjamoduuli Mini Pron ohjelmointiin
6. LM339 Quad Differential Comparator Integroitu piiri
7. Vero Board - 2 kpl leikattu 20x9 reikään ja 34x9 (katso oikea suunta)
8. BC548 NPN -transistori x 4
9. 2N7000 MOSFET -kytkin x 5
10. Pietsosummeri
11. Kolikon tärinämoottori haptista palautetta varten
12. WS2812 RGB LED -moduuli x 4
13. 1k vastus x 4
14. 10k vastus x 4
15. 47 ohmin vastus x 4
16. 2.2K vastus x 4
17. 150 pf keraaminen kondensaattori x 8
18. 0,18uF polyesterikondensaattori x 4
19. Rulla 0,3 mm: n emalikuparilankaa (tavallisesti rullina noin 25 g)
20. PCB -painonappikytkin
21. Kuuma liimapistooli
22. 10mm poranterä
23. Käsipora
24. Tarrapistooli tai teippi, joka sopii 16 erillisen johdon merkitsemiseen Liitäntäjohto
25. Pääsy 3D -tulostimeen

3. Vertailijan toiminta

Minulla on ollut useita kysymyksiä LM339: n toiminnasta, joten ajattelin antaa selkeämmän selityksen.

LM339 toimii yksinomaan jännitevertailijana vertaamalla positiivisten ja negatiivisten nastojen välistä jännite -eroa ja antamalla logiikan matalan tai suuren impedanssin (looginen korkea vetämällä) tuloeron napaisuuden perusteella.

Tässä piirissä vertailijan positiivinen tulo on kytketty Vcc-linjaan ja vetovastus Vcc: hen kohdistetaan vertailulähtöön. Tässä kokoonpanossa käytännössä vertailijan lähtöjännite pysyy korkeana, kunnes negatiivisen tulon tulojännite ylittää 3,5 V

Toiminta voidaan selittää LM339-tietolomakkeella, jossa esitetään "tulojännitealue" välillä 0 V-Vsup-1,5 V

Kun sekä IN– että IN+ ovat molemmat yhteistila-alueella, jos IN– on pienempi kuin IN+ ja offset-jännite, lähtö on suuri impedanssi eikä lähtötransistori johda

Kun IN– on tavallista tilaa korkeampi ja IN+ on tavallisessa tilassa, lähtö on alhainen ja lähtötransistori uppoaa. Linkki tietolomakkeeseen ja selitys alla

Vaihe 2: Tulosta kotelo

3D -tulostettu kotelo tehtiin käyttämällä 5 erillistä tulosta. Mitat ja 3D -tiedostot löytyvät täältä Thingiversesta. Suunnittelussa keskityttiin siihen, että laitetta on helppo pitää kädessä ja samalla varmistetaan, että hakukelat ovat niin lähellä etsittävää aluetta.

Tulosta kotelo huolellisesti ja poista ylimääräinen muovi. On tärkeää tehdä tämä vaihe nyt, jotta elektroniset komponentit voidaan kohdistaa koteloon ennen lopullista kytkentää ja testausta.

Lisäsin kuvan useista erilaisista kotelomalleista, joita testasin ennen kuin päädyin lopulliseen muotoiluun, joka oli pienempi ja ergonomisesti miellyttävä pidellä.

Vaihe 3: Rakenna ja asenna hakukelat

Ota painetut kelanmuodostimet ja kelaa 25 kierrosta kuparilankaa jokaisen päälle. Varmista, että jätät 20 cm ylimääräistä kuparilankaa pääyksikköön kytkemistä varten.

Käytä muovauslaitteisiin painettuja reikiä, jotta kelat pysyvät tasaisesti ja suuntautuvat kullekin. Käännä edellinen ylösalaisin ja liimaa entinen vähitellen perusyksikköön.

Seuraa valokuvakokoonpanoa, kuten on toimitettu. Tuloksena on 8 kelaa, jotka on asennettu kelakokoonpanoon siten, että kaikki johtimet on suunnattu johdonmukaisesti ja riittävän kauan liitettäväksi ylemmän kotelon emolevyyksikköön.

Käytä kahta langanohjauslohkoa, joissa on reiät jokaiselle painetulle alustalle, seurataksesi jokaista erityistä kelaa.

Sijoitin sisäkelan johdot yläreunaan ja ulommat kelat lankakappaleen alareunaan, jotta voisin seurata jokaista erityistä kelaa, mikä helpottaa liittämistä emolevyyn.

Vaihe 4: Rakenna piiri

Yksikössä on neljä itsenäisesti rakennettavaa avainpiiriä - ohjainkortti, emolevy, LED -kokoonpano ja ladattava virtalähde. Tässä vaiheessa rakennamme kuljettajalaudan ja päälevyn.

1. Kuljettajalauta

Leikkaa käsityöveitsellä pala Vero Boardia reikiä 22x11 pitkin, jolloin tuloksena on pala Vero Boardia, jossa on 20x9 reikää mukana tulevan kuvan mukaisesti. On parasta tehdä maaleja levyn molemmin puolin olevien reikien yli useita kertoja ja napsauttaa sitten ylimääräinen levy varovasti pois. Tarkista, että levy asettuu kotelon pohjaan ja riittävästi tilaa kummallakin puolella.

Käytä valokuvia ja 10 mm: n poranterää käsin ja katkaise varovasti Vero Boardin pohjassa olevat tapit. Noudata piirikaaviota ja valokuvien asettelua piirilevyn kokoamiseksi varmistaaksesi, ettei oikosulkuja ole.

Aseta tämä levy sivuun testattavaksi myöhemmin.

2. Emolevy

Leikkaa käsityöveitsellä pala Vero Board -levyä reikiä 36x11 pitkin, jolloin tuloksena on pala Vero Boardia, jossa on 34x9 reikää, jotka on suunnattu mukana tulevan kuvan mukaisesti. On parasta tehdä maaleja levyn molemmin puolin olevien reikien yli useita kertoja ja napsauttaa sitten ylimääräinen levy varovasti pois. Tarkista, että levy asettuu kotelon pohjaan ja riittävästi tilaa kummallakin puolella.

Käytä valokuvia ja 10 mm: n poranterää käsin varovasti murtaaksesi Vero Boardin pohjassa näkyvät tapit.

Noudata Arduino- ja LM339 IC -laitteiden ja muiden komponenttien piirikaaviota ja valokuva -asettelua piirilevyn kokoamiseksi varmistaaksesi, ettei oikosulkuja ole.

Aseta tämä levy sivuun testattavaksi myöhemmin.

Vaihe 5: Lisää LED -ilmaisimet

Olen käyttänyt WS2182-LED-valoja, joissa on sisäänrakennettu IC, jonka avulla Arduino voi käsitellä niitä kolmella erillisellä johdolla, mutta laaja valikoima värejä ja kirkkauksia voidaan luoda lähettämällä LED-komento. Tämä tehdään testausosassa käsiteltyyn Arduino IDE -laitteeseen ladatun erikoiskirjaston kautta.

1. LED -valojen asennus kelan kotelon kanteen

Sijoita neljä LED -valoa varovasti siten, että ne ovat oikein päin niin, että VCC- ja GND -liitännät ovat kohdakkain ja että ne ovat reikien keskellä.

Kiinnitä LEDit paikalleen kuumaliimalla.

2. LEDien kytkentä

Kuori ja aseta varovasti kolme 25 cm pituista yksijohtimista kytkentäjohtoa LED -valojen koskettimien yli.

Juotta ne paikalleen ja varmista, että keskimmäinen datakaapeli on kytketty IN- ja OUT -koskettimiin kuvan mukaisesti.

3. Tapausten kohdistustarkistus

Tarkista, että kotelon kansi on kelan kotelon tasalla ja käytä sitten kuumaliimaa pitämään johdot paikallaan kannen pohjassa.

Aseta tämä sivuun myöhempää testausta varten.

Vaihe 6: Laitteen kokoaminen ja testaus

1. Asennuksen valmistelu

Ennen kokoonpanoa testaamme jokaista levyä asteittain, jotta ongelmien vianmääritys olisi helpompaa.

Arduino Pro Mini vaatii USB -sarjalevyn, jotta tietokoneesi voi ohjelmoida sen. Tämä mahdollistaa sen, että levy on kooltaan pienempi, koska siinä ei ole sarjaliitäntää. Näiden levyjen ohjelmoimiseksi sinun on investoitava sellaisen hankkimiseen osaluettelon mukaisesti.

Ennen kuin lataat Arduino -koodin, sinun on lisättävä kirjasto "FastLED.h" kirjastoksi WS2182 -merkkivalojen käyttämiseksi. Oskilloskooppijälkiä on toimitettu vianmääritystä varten, jos ongelmia ilmenee.

On myös kuvakaappaus IDE -sarjatiedosta, joka käyttää Graph Plot -toimintoa ja joka näyttää kunkin kanavan pulssileveyden ulostulon sekä kynnysarvon. Tästä on hyötyä testauksen aikana, koska näet, toimiiko jokainen kanava samalla herkkyystasolla.

Olen lisännyt koodista kaksi kopiota. Yksi on testata sarjatietojen suoratoistoa vianetsintää varten.

HUOMAUTUS: Liitä LiPo -akkuyksikkö vasta viimeisessä vaiheessa, koska sen oikosulku vahingossa asennuksen aikana voi aiheuttaa laitteen ylikuumenemisen tai jopa syttymisen.

2. Testaa emolevy

Ennen kuin liität emolevyn mihinkään, on suositeltavaa liittää Arduino -sarjakaapeli ja tarkistaa, että koodi latautuu.

Tämä yksinkertaisesti testaa, että Arduino on fyysisesti kytketty oikein ja että IDE ja kirjastot on ladattu. Lataa koodi IDE: n kautta, jonka pitäisi latautua ilman virheitä eikä savua saa tulla mistään osista!

3. Liitä ohjainkortti

Liitä ohjainkortti emolevyyn piirikaavion mukaisesti ja aseta yksikkö fyysisesti koteloon varmistaaksesi, että tavarat mahtuvat koteloon. Tämä on yritys- ja erehdystapaus ja vaatii pitkäjänteisyyttä.

Lataa koodi IDE: n kautta, jonka pitäisi latautua ilman virheitä eikä savua saa tulla mistään osista!

4. Liitä kelat Seuraa piirikaaviota liittääksesi kelat emolevyyn ja aseta yksikkö fyysisesti koteloon varmistaaksesi, että kohteet sopivat oikein. Varmista huolellisesti, että kelat ovat linjassa ohjainkortin ja emolevyn tulojen kanssa piirikaavion mukaisesti.

Kun testikoodi on ladattu, sarjaportti näyttää pulssin leveyden vastaanottokelassa jossain välillä 5000 - 7000uS. Tämä voidaan katsoa myös IDE -kuvaajaplotterilla.

Näin voit tehdä vianmäärityksen jokaiselle kanavalle ja nähdä myös kolikon siirtämisen hakukelan lähelle, minkä pitäisi pienentää pulssin leveyttä, kun kohde lähestyy hakukelaa.

Jos sinulla on oskilloskooppi, voit myös tarkistaa aaltomuodot piirin eri vaiheissa ongelmien diagnosoimiseksi.

Kun kaikki kanavat toimivat odotetulla tavalla, johdot niin, että kotelon kotelo kokoontuu ja sulkeutuu oikein.

5. Liitä LEDit

Ota kolme johdinta varovasti kelan kotelon LED -valoista ja liitä ne emolevyyn. Lataa koodi ja varmista, että LEDit toimivat oikein. Kiinnitä kelan kotelon kansi liimalla.

Vaihe 7: Ladattavan akun liittäminen

HUOMAUTUS:

1. Liitä LiPo -akkuyksikkö vasta viimeisessä vaiheessa, koska sen oikosulku vahingossa asennuksen aikana voi aiheuttaa laitteen ylikuumenemisen tai jopa syttymisen.

2. Kun käsittelet akkua ja laturia, varmista, ettet oikosulje akun liittimiä.

3. LiPo -akut ovat toisin kuin muut ladattavat akut, ja ylivirtalataus voi olla vaarallista, joten varmista, että latauspiiri on määritetty oikein.

4. Älä liitä Arduino -sarjakaapelia laitteeseen, kun virtapainiketta on painettu, muuten akku voi vaurioitua.

1. Muuta laturin virtarajaa

Pocket Metal Locator käyttää LiPo -akkua, joka voidaan ladata Micro USB -puhelinlaturilla. TP4056 USB LiPo Batt -laturikorttia muokataan ensin 4,7 K: n vastuksella, jotta latausvirta voidaan rajoittaa alle 300 mA: iin. Ohjeet tämän tekemiseen löytyvät täältä.

Tämä edellyttää, että poistat olemassa olevan pinta -asennettavan vastuksen ja vaihdat sen vastukseen kuvan osoittamalla tavalla. Kun olet paikallaan, suojaa vastuksen kaikki suunnittelemattomat liikkeet kuumalla liimapistoolilla.

Ennen kuin liität emolevyyn, tarkista, että laturi toimii oikein kytkemällä matkapuhelimen laturi Micro USB -porttiin. Punaisen latausvalon pitäisi syttyä, kun se toimii oikein.

2. Asenna painonappikytkin

Varmista, että painike on asennettu oikeaan asentoon siten, että se työntyy ulos kotelon kannen keskeltä ja juota painike paikalleen. Asenna johdot painonappikytkimen ja laturin ulostulon ja VCC -linjan väliin Arduinossa piirikaavion mukaisesti.

Kun kytkin on asennettu oikein, se aktivoituu.

Kiinnitä akku paikalleen kuumaliimalla ja varmista, että Micro USB -liitäntä on kohdistettu kotelon kannen reikään, jotta se voidaan ladata.

Vaihe 8: Lopullinen testaus ja toiminta

1. Fyysinen kokoonpano

Viimeinen vaihe on järjestää johdot huolellisesti uudelleen, jotta kotelo sulkeutuu oikein. Kiinnitä emolevy kuumaan liimalla kanteen ja sulje kansi sitten paikalleen.

2. Laitteen käyttö

Laite toimii kalibroimalla virtapainiketta painettuna ja painettuna. Kaikki merkkivalot vilkkuvat, kun laite on käyttövalmis. Pidä painike painettuna haun aikana. LEDit vaihtuvat sinivihreästä, punaisesta, violetista kohdevoimakkuuden mukaan. Haptinen palaute tapahtuu, kun LEDit muuttuvat violetiksi.

Et ole valmis käytettäväksi käytännön sovelluksissa !!