Arduinon metallinilmaisin: 4 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Arduino on avoimen lähdekoodin tietokonelaitteisto- ja ohjelmistoyritys, projekti- ja käyttäjäyhteisö, joka suunnittelee ja valmistaa yksilevyisiä mikro- ja mikro-ohjainsarjoja digitaalisten laitteiden ja interaktiivisten objektien rakentamiseen, jotka voivat tunnistaa ja hallita esineitä fyysisessä ja digitaalisessa maailmassa.

Tässä opetusohjelmassa aiomme tehdä metallinilmaisimen. PS: Tätä ei ole tarkoitettu aloittelijoille.

Metallinpaljastin on elektroninen laite, joka havaitsee metallin läsnäolon lähistöllä. Metallinilmaisimet ovat hyödyllisiä etsiessäsi esineisiin piilotettuja metallisia sulkeumia tai maan alle haudattuja metalliesineitä.

Mutta tekemämme metallinpaljastin ei ole hyödyllinen todellisissa tapauksissa, se on vain hauskaa ja oppimista varten.

Vaihe 1: Tarvittavat materiaalit

1. Arduino Nano
2. Kela
3. 10 nF kondensaattori
4. Pizo summeri
5. 1k vastus
6. 330 ohmin vastus
7. LED
8. 1N4148 Diodi
9. Leipälauta
10. Hyppyjohdot
11. 9V akku

Vaihe 2: Piirikaavio

Olemme käyttäneet Arduino Nanoa koko tämän metallinilmaisinprojektin ohjaamiseen. LED -valoa ja summeria käytetään metallin ilmaisimen ilmaisimena. Kelaa ja kondensaattoria käytetään metallien havaitsemiseen. Signaalidiodia käytetään myös jännitteen pienentämiseen. Ja vastus virran rajoittamiseksi Arduino -nastaan.

Kun jokin metalli tulee kelan lähelle, kela muuttaa induktanssiaan. Tämä induktanssin muutos riippuu metallityypistä. Se pienenee ei-magneettisella metallilla ja kasvaa ferromagneettisilla materiaaleilla, kuten raudalla. Alla olevassa kuvassa näet ilmatäytteiset induktorit, näissä induktoreissa ei ole kiinteää ydintä. Ne ovat pohjimmiltaan ilmaan jääviä keloja. Induktorin tuottama magneettikentän virtausväline ei ole mitään tai ilmaa. Näiden induktorien induktanssit ovat hyvin pieniä.

Näitä induktoreita käytetään, kun tarvitaan vähän microHenry -arvoja. Jos arvo on suurempi kuin muutama milliHenry, nämä eivät ole sopivia. Alla olevassa kuvassa näet ferriittisydämen induktorin. Näillä ferriittisydämillä on erittäin suuri induktanssiarvo.

Muista, että kela on kierretty ilmasydämellä, joten kun metallikappale tuodaan kelan lähelle, metallikappale toimii ilmatäytteisen induktorin sydämenä. Koska tämä metalli toimii ytimenä, kelan induktanssi muuttuu tai kasvaa huomattavasti. Tämän kelan induktanssin äkillisen kasvun myötä LC -piirin kokonaisreaktanssi tai impedanssi muuttuu merkittävästi verrattuna ilman metallikappaletta.

Vaihe 3: Kuinka se toimii?

Tämän Arduinon metallinilmaisimen käyttö on hieman hankalaa. Tässä tarjoamme Arduinon generoiman lohkoaallon tai pulssin LR -ylipäästösuodattimelle. Tästä johtuen kela tuottaa lyhyitä piikkejä jokaisessa siirtymässä. Syntyneiden piikkien pulssin pituus on verrannollinen kelan induktanssiin. Joten näiden Spike -pulssien avulla voimme mitata kelan induktanssin. Mutta tässä on vaikea mitata induktiivisuutta tarkasti näillä piikkeillä, koska piikit ovat hyvin lyhyitä (noin 0,5 mikrosekuntia) ja Arduino on erittäin vaikea mitata.

Joten sen sijaan käytimme kondensaattoria, joka latautuu nousevalla pulssilla tai piikillä. Ja se vaati muutaman pulssin kondensaattorin lataamiseen pisteeseen, jossa sen jännite voidaan lukea Arduinon analogisella tapilla A5. Sitten Arduino luki tämän kondensaattorin jännitteen käyttämällä ADC: tä. Jännitteen lukemisen jälkeen kondensaattori purkautui nopeasti tekemällä capPin -nasta ulostulona ja asettamalla se matalaksi. Koko prosessi kestää noin 200 mikrosekuntia. Paremman tuloksen saamiseksi toistamme mittauksen ja otimme tulosten keskiarvon. Näin voimme mitata kelan likimääräisen induktanssin. Tuloksen saamisen jälkeen siirrämme tulokset LED -valoon ja summeriin metallin läsnäolon havaitsemiseksi. Tarkista tämän artikkelin lopussa annettu täydellinen koodi ymmärtääksesi sen toiminnan.

Täydellinen Arduino -koodi on tämän artikkelin lopussa. Tämän projektin ohjelmointiosassa olemme käyttäneet kahta Arduino -nastaa, joista toinen on lohkoaaltojen tuottaminen Coiliin syötettäväksi ja toinen analoginen nasta kondensaattorin jännitteen lukemiseen. Näitä kahta nastaa lukuun ottamatta olemme käyttäneet kaksi muuta Arduino -nastaa LEDin ja summerin liittämiseen. Voit tarkistaa Arduinon metallinilmaisimen koko koodin ja esittelyvideon alta. Näet, että aina kun se havaitsee metallia, LED ja summeri alkavat vilkkua erittäin nopeasti.

Vaihe 4: Koodausaika

Julkaistu alun perin Circuit Digest -lehdessä Saddam