גלאי מתכות הוא מכשיר אבטחה המשמש לאיתור מתכות שעלולות להזיק, במקומות שונים כמו שדות תעופה, קניונים, בתי קולנוע וכו '. בעבר יצרנו גלאי מתכות פשוט מאוד ללא מיקרו-בקר, כעת אנו בונים את גלאי המתכות באמצעות ארדואינו. בפרויקט זה נשתמש בסליל וקבל אשר יהיו אחראים לגילוי מתכות. כאן השתמשנו בארנו- ננו לבניית פרויקט גלאי מתכות זה. זה פרויקט מעניין מאוד לכל חובבי האלקטרוניקה. בכל מקום שגלאי זה מזהה מתכות בקרבתו, הבאזר מתחיל לצפצף במהירות רבה.
רכיבים נדרשים:
להלן המרכיבים שתצטרך לבנות גלאי מתכות פשוט DIY באמצעות Arduino. כל הרכיבים הללו צריכים להיות זמינים בקלות בחנות החומרה המקומית שלך.
- ארדואינו (כלשהו)
- סליל
- קבלים 10nF
- זַמזָם
- הנגד 1k
- נגד 330 אוהם
- לד
- דיודה 1N4148
- לוח לחם או PCB
- חיבור מגשר מחבר
- סוללה 9v
איך עובד גלאי מתכות?
בכל פעם שעובר זרם כלשהו דרך הסליל, הוא מייצר סביבו שדה מגנטי. והשינוי בשדה המגנטי מייצר שדה חשמלי. כעת, על פי חוק פאראדיי, בגלל השדה החשמלי הזה, מתח מתפתח על פני הסליל שמתנגד לשינוי השדה המגנטי וככה סליל מפתח את ההשראות, פירושו שהמתח שנוצר מתנגד לעליית הזרם. יחידת ההשראות היא הנרי והנוסחה למדידת ההשראות היא:
L = (מיקרון ο * N 2 A *) / l איפה, L- השראות ב henries μο- חדירות, שלה 4π * 10 -7 עבור האוויר N- מספר הסיבובים A- Inner Core שטח (πr 2) ב מ 2 l - אורך הסליל במטרים
כאשר מתכת כלשהי מתקרבת לסליל אז הסליל משנה את השראותו. שינוי ההשראות תלוי בסוג המתכת. זה יורד עבור מתכת לא מגנטית ועולה עבור חומרים פרומגנטיים כמו ברזל.
בהתאם לליבת הסליל, ערך ההשראות משתנה באופן דרסטי. באיור שלמטה תוכלו לראות את המשרנים בעלי ליבות האוויר, במשרנים הללו, לא יהיה ליבה מוצקה. הם בעצם סלילים שנותרו באוויר. מדיום הזרימה של השדה המגנטי שנוצר על ידי המשרן אינו דבר או אוויר. למשרנים אלה יש השראות בעלות ערך נמוך מאוד.
משרנים אלה משמשים כאשר יש צורך בערכים של מעט מיקרו-אנרי. עבור ערכים הגדולים ממספר מועט של מיליאנרי אלה אינם ערך מתאים. באיור למטה ניתן לראות משרן עם ליבת פריט. למשרן הליבה של פריט יש ערך השראות גדול מאוד.
זכור שהסליל הפצוע כאן הוא בעל ליבת אוויר, ולכן כאשר מביאים חתיכת מתכת ליד הסליל, חתיכת המתכת משמשת ליבה למשרן ליבת האוויר. על ידי מתכת זו הפועלת כליבה, השראות הסליל משתנה או גדלה במידה ניכרת. עם עלייה פתאומית זו של השראות הסליל, התגובה הכוללת או העכבה של מעגל LC משתנה במידה ניכרת בהשוואה ללא חתיכת המתכת.
אז כאן בפרויקט זה של גלאי מתכות של Arduino, עלינו למצוא את ההשראות של הסליל לאיתור מתכות. אז לשם כך השתמשנו במעגל LR (Resistor-Inductor Circuit) שכבר הזכרנו. כאן במעגל זה השתמשנו בסליל בעל 20 סיבובים המתפתלים בקוטר 10 ס"מ. השתמשנו בגליל קלטת ריק וסובב את החוט סביבו כדי ליצור את הסליל.
תרשים מעגל:
השתמשנו ב- Arduino Nano לשליטה בכל פרויקט גלאי המתכות הזה. נורית LED וזמזם משמשים כמדד זיהוי מתכות. סליל וקבל משמש לגילוי מתכות. דיודת אות משמשת גם להפחתת המתח. ונגד להגבלת הזרם לסיכת הארדואינו.
הסבר עבודה:
העבודה של גלאי המתכות של Arduino זה קצת מסובך. כאן אנו מספקים את גל הבלוק או הדופק, שנוצר על ידי Arduino, למסנן המעבר הגבוה של LR. בשל כך, קוצים קצרים ייווצרו על ידי הסליל בכל מעבר. אורך הדופק של הדוקרנים הנוצרים הוא פרופורציונלי להשראת הסליל. אז בעזרת פעימות ספייק אלה, אנו יכולים למדוד את ההשראות של הסליל. אבל כאן קשה למדוד השראות בדיוק עם אותם קוצים מכיוון שדוקרנים אלה הם בעלי משך זמן קצר מאוד (כ- 0.5 מיקרו-שניות) וקשה מאוד למדוד אותם על ידי ארדואינו.
אז במקום זה, השתמשנו בקבל שנטען על ידי הדופק או הספייק העולה. וזה דרש מעט פולסים כדי לטעון את הקבל עד לנקודה שבה ניתן לקרוא את המתח שלו באמצעות סיכה אנלוגית A5 של Arduino. ואז קרא Arduino את המתח של הקבל הזה באמצעות ADC. לאחר קריאת המתח, הקבל התפרק במהירות על ידי הפיכת סיכת capPin לפלט והגדרתו לנמוך. כל התהליך הזה נמשך כ- 200 מיקרו שניות. לקבלת תוצאה טובה יותר, אנו חוזרים על המדידות ולקחנו ממוצע של התוצאות. כך נוכל למדוד את ההשראות המשוערות של סליל. לאחר קבלת התוצאה אנו מעבירים את התוצאות אל ה- LED והמזמזם כדי לזהות נוכחות של מתכת. בדוק את הקוד השלם שניתן בסוף מאמר זה כדי להבין את העבודה.
קוד ארדואינו מלא ניתן בסוף מאמר זה. בחלק התכנותי של פרויקט זה השתמשנו בשני פינים של ארדואינו, אחד להפקת גלי בלוק שיוזנו בסליל וסיכה אנלוגית שנייה לקריאת מתח הקבל. מלבד שני הפינים הללו, השתמשנו בשני סיכות ארדואינו נוספות לחיבור לד ולמזמז.
אתה יכול לבדוק את הקוד המלא ואת סרטון ההדגמה של גלאי המתכות של Arduino למטה. אתה יכול לראות שבכל פעם שהוא מזהה מתכת כלשהי, ה- LED והבאזר מתחילים למצמץ מהר מאוד.