Semplice circuito metal detector

Puoi trovare un metal detector negli aeroporti, nei teatri e in vari altri luoghi pubblici. Sono utilizzati per la sicurezza delle persone per rilevare chiunque porti un metallo (armi, ecc.). In questo progetto progetteremo un semplice circuito di metal detector. Ci sono così tanti modelli di metal detector, ma la maggior parte di essi ha un design complesso, quindi qui progetteremo un semplice circuito di metal detector usando 555 Timer IC.

Prima di andare oltre, è necessario comprendere il concetto di induttore e circuiti RLC. Parliamo prima di induttori. Gli induttori non sono altro che bobine di filo di rame smaltato disponibili in diverse forme e dimensioni. In base a vari parametri viene calcolata l'induttanza di un induttore. In tutti questi parametri siamo fondamentalmente interessati al nucleo dell'induttore poiché, a seconda del nucleo, il valore dell'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 micro Henry. Per valori superiori a pochi milli questi non sono idonei. Nella figura sottostante è possibile vedere un induttore di nucleo di ferrite,

Quando la bobina dell'induttore è avvolta su un nucleo può essere ferrite o un nucleo di ferro, l'induttanza della bobina aumenta enormemente. Questo valore è molto più di quello con anima in aria della stessa dimensione e forma.

Ora per un circuito RLC come mostrato in figura, la reattanza o l'impedenza tra i terminali "a" e "c" dipende dai valori di L e C se la frequenza del segnale applicato è costante.

Quindi, se il valore di induttanza cambia, il valore di reattanza o impedenza cambia. Il modo in cui questi due concetti vengono usati insieme per un circuito metal detector, è spiegato nella sezione di lavoro di questo progetto.

Componenti del circuito del rivelatore di metalli

• +9 tensione di alimentazione
• 555 IC
• Resistenza da 47KΩ
• Condensatore da 2,2 µF (2 pezzi)
• Altoparlante (8Ω)
• 170 giri di bobina da 10 cm di diametro (qualsiasi calibro funzionerebbe)

Schema e funzionamento del circuito del metal detector

La figura mostra lo schema elettrico del metal detector. Il timer 555 IC qui agisce come un generatore di onde quadre e genera impulsi con frequenze udibili dall'uomo. Il condensatore tra pin2 e pin1 non deve essere cambiato in quanto è necessario per generare frequenze udibili.

Nel circuito è presente un circuito RLC formato da un resistore da 47K, un condensatore da 2.2µF e un induttore da 150 giri. Questo circuito RLC è la parte di rilevamento dei metalli. Ora, come accennato in precedenza nella sezione precedente, un induttore con nucleo metallico ha un valore di induttanza elevato rispetto a uno con anima in aria.

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 RLC cambia di una quantità considerevole se confrontata senza il pezzo di metallo.

All'inizio, quando non è presente alcun pezzo di metallo, il segnale inviato all'altoparlante provoca un suono udibile. Ora con il cambio di reattanza attorno al circuito RLC il segnale inviato all'altoparlante non sarà più lo stesso di prima, per questo il suono prodotto dall'altoparlante sarà diverso dal primo.

Quindi, ogni volta che un metallo viene avvicinato alla bobina, l'impedenza dell'RLC cambia facendo cambiare il segnale con conseguente variazione del suono generato nell'altoparlante. Puoi anche controllare questo metal detector basato su Arduino.

Suggerimenti comuni:

• Lo smalto deve essere rimosso sulle punte della bobina per le connessioni di saldatura.
• Con un calibro diverso avremo un'impedenza RLC diversa, quindi si dovrebbe sperimentare la resistenza nel circuito RLC per il rilevamento di metalli sensibili.
• L'altoparlante può essere di qualsiasi tipo. Ma con una resistenza inferiore a 8 Ω, il timer potrebbe surriscaldarsi.
• Utilizzare una tensione di alimentazione superiore a 5V.