Metal Detector è un dispositivo di sicurezza che viene utilizzato per rilevare metalli che possono essere dannosi, in vari luoghi come aeroporti, centri commerciali, cinema, ecc. In precedenza abbiamo realizzato un metal detector molto semplice senza microcontrollore, ora stiamo costruendo il Metal Detector usando Arduino. In questo progetto, utilizzeremo una bobina e un condensatore che saranno responsabili del rilevamento dei metalli. Qui abbiamo usato un Arduino Nano per costruire questo progetto di metal detector. Questo è un progetto molto interessante per tutti gli amanti dell'elettronica. Ovunque questo rilevatore rileva qualsiasi metallo vicino ad esso, il cicalino inizia a suonare molto rapidamente.
Componenti richiesti:
I seguenti sono i componenti di cui avresti bisogno per costruire un semplice metal detector fai-da-te utilizzando Arduino. Tutti questi componenti dovrebbero essere facilmente disponibili nel tuo negozio di ferramenta locale.
- Arduino (qualsiasi)
- Bobina
- Condensatore 10nF
- Cicalino
- Il resistore da 1k
- Resistenza da 330 ohm
- GUIDATO
- Diodo 1N4148
- Breadboard o PCB
- Collegamento del cavo del ponticello
- Batteria 9v
Come funziona un metal detector?
Ogni volta che una certa corrente passa attraverso la bobina, genera un campo magnetico attorno ad essa. E il cambiamento nel campo magnetico genera un campo elettrico. Ora secondo la legge di Faraday, a causa di questo campo elettrico, si sviluppa una tensione attraverso la bobina che si oppone alla variazione del campo magnetico ed è così che la bobina sviluppa l' induttanza, significa che la tensione generata si oppone all'aumento della corrente. L'unità di induttanza è Henry e la formula per misurare l'induttanza è:
L = (u ¼ * N 2 * A) / l Dove, L- induttanza in Henry μο- permeabilità, la sua 4π * 10 -7 per Air N- Numero di giri A- centro interno Area (πr 2) in m 2 l - Lunghezza della bobina in metri
Quando un qualsiasi metallo si avvicina alla bobina, la bobina cambia la sua induttanza. Questo cambiamento nell'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 di 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 la necessità di valori di pochi microHenry. Per valori superiori a pochi milliHenry questi non sono adatti. Nella figura sottostante è possibile vedere un induttore con nucleo in ferrite. Questi induttori con nucleo in ferrite hanno un valore di induttanza molto elevato.
Ricorda che la bobina qui è avvolta 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 funge da nucleo, l'induttanza della bobina cambia o aumenta considerevolmente. Con questo improvviso aumento dell'induttanza della bobina, la reattanza o l'impedenza complessiva del circuito LC cambia di una quantità considerevole se confrontata senza il pezzo di metallo.
Quindi qui in questo progetto Arduino Metal Detector, dobbiamo trovare l'induttanza della bobina per rilevare i metalli. Quindi per fare questo abbiamo utilizzato il circuito LR (circuito resistore-induttore) che abbiamo già menzionato. Qui in questo circuito abbiamo utilizzato una bobina di circa 20 spire o un avvolgimento con un diametro di 10 cm. Abbiamo usato un rotolo di nastro vuoto e avvolto il filo attorno ad esso per formare la bobina.
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 del metallo. Una bobina e un condensatore vengono utilizzati per il rilevamento dei metalli. Un diodo di segnale viene utilizzato anche per ridurre la tensione. E un resistore per limitare la corrente al pin Arduino.
Spiegazione di lavoro:
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, la bobina genererà brevi picchi 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 precisamente con quei picchi perché questi 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 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 ADC. Dopo aver letto la tensione, il condensatore si è scaricato rapidamente rendendo il pin capPin come output e impostandolo su basso. L'intero processo richiede circa 200 microsecondi per essere completato. Per risultati migliori, ripetiamo le misurazioni e abbiamo preso 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 buzzer per rilevare la presenza di metallo. Controllare il codice completo fornito alla fine di questo articolo per comprendere il funzionamento.
Il codice Arduino completo è fornito alla fine di questo articolo. Nella parte di programmazione di questo progetto, abbiamo utilizzato due pin Arduino, uno per la generazione di onde di blocco da alimentare in Coil e il secondo pin analogico per leggere la tensione del condensatore. Oltre a questi due pin, abbiamo utilizzato altri due pin Arduino per il collegamento di LED e buzzer.
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.