สร้างเครื่องตรวจจับโลหะที่ดูเท่และไม่เหมือนใครด้วยขดลวดค้นหา 5 ขดแยกที่สว่างขึ้นเมื่อตรวจจับโลหะ ขดลวดค้นหาใกล้กับโลหะจะสว่างขึ้นช่วยระบุตำแหน่งของสมบัติที่ซ่อนอยู่!

วัสดุ:

ขั้นตอนที่ 1: รวบรวมวัสดุ

ภาพรวม

เป้าหมายของโครงการนี้คือการสนุกกับการสำรวจการใช้ขดลวดการค้นหาหลาย ๆ อันใช้แสงมากกว่าเสียงเพื่อระบุการตรวจจับและยังรวมทุกอย่างไว้ในหัวของเครื่องตรวจจับ

หัวใจของเครื่องตรวจจับคือ Arduino Nano Atmega328 ซึ่งใช้ในการวัดความกว้างพัลส์ของสัญญาณที่ผ่านแต่ละขดลวดค้นหา Arduino ผลิตพัลส์คลื่นสี่เหลี่ยมซึ่งป้อนเข้าในวงจร LC Tank ซึ่งสร้างสัญญาณคลื่นไซน์ที่สลายที่ความถี่ที่กำหนดโดยความถี่เรโซแนนท์ของ L & C สัญญาณนี้จะถูกล้างผ่านตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้า LM339 ซึ่งมีผลให้ ชุดของพัลส์ที่นำเสนอไปยังขาอินพุตดิจิตอลใน Arduino ฟังก์ชัน pulseIn ถูกใช้เพื่อพยายามวัดความยาวของความกว้างของพัลส์ของพัลส์ หลังจากล้อเล่นไปรอบ ๆ และผลลัพธ์ที่แตกต่างกันฉันสามารถรับผลลัพธ์ที่เสถียรโดยเฉลี่ยตัวอย่างหลาย ๆ ม้วนในแต่ละม้วน เมื่อโลหะถูกวางไว้ใกล้ขดลวดความเหนี่ยวนำของขดลวดเปลี่ยนแปลงซึ่งจะเปลี่ยนแปลงความถี่เรโซแนนซ์ของวงจร LC และทำให้ความกว้างของพัลส์ หากความแตกต่างของความกว้างพัลส์เปรียบเทียบกับค่าพื้นฐานเกิดขึ้น LED จะติดสว่างเหนือขดลวดโดยตรง

ส่วนประกอบสำคัญ

1. Arduino Nano ATmega328
2. ชิปเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้า Quad LM339 x 2
3. Vero Board ขนาด 50 มม. x 80 มม
4. ตัวต้านทาน 1K โอห์ม x 5
5. ตัวต้านทาน 100 โอห์ม x 5
6. IN4148 สัญญาณไดโอด x 5
7. ตัวเก็บประจุ 0.1uf Greencap x 5 (ติดตั้งโดยคอยล์)
8. ตัวเก็บประจุเซรามิก 330pf x 5 (ติดตั้งบน PCB เพื่อปรับปรุงเสถียรภาพ)
9. ตัวต้านทาน 10K ต้านทาน x 1
10. แถบ LED 3v พร้อมตัวต้านทาน 150 โอห์ม (ตัดจากรีล) x 5
11. มือจับไม้ถูพื้นที่เหมาะสมพร้อมข้อต่อพลาสติกที่ยืดหยุ่น
12. ไม้ MDF หนา 6 มม. 2 ชิ้น 22 ซม. x 23 ซม
13. ลวดทองแดง 0.26 มม. ความยาวประมาณ 25 เมตร (5 ขดลวดมี 40 รอบด้วยรัศมี 20 มม.)
14. ลูกปิงปอง x 3
15. แผ่นพลาสติก A4 สีฟ้า (ใช้จากไฟล์เอกสารที่มาจากห้างสรรพสินค้า)
16. กาวอีพอกซีเรซินสองส่วน (5 นาที)
17. แกนเดี่ยวสายเคเบิลหุ้มฉนวน 2-3 มม. ความยาวประมาณ 30 ซม
18. โพสต์การติดตั้ง Vero x 20 (เดือยโลหะขนาดเล็กที่ทำให้ง่ายต่อการติดตั้งสายไฟเข้ากับ Vero Board)

เครื่องมือที่จำเป็น

1. หัวแร้ง
2. ประสาน
3. ใบเลื่อยฉลุเหมาะสำหรับตัดไม้ MDF 6 มม
4. คีมและเครื่องตัดด้านข้าง
5. เจาะรูขนาด 50 มม
6. ปืนกาวร้อน
7. สว่านไฟฟ้า
8. มีดคัตเตอร์กล่อง

ขั้นตอนที่ 2: สร้างชุดประกอบการค้นหา

1. สร้างแม่แบบกระดาษแข็งหกเหลี่ยมจากกระดาษแข็งโดยวาดวงกลม 80 มม. และแบ่งวงกลมออกเป็น 8 ส่วนเท่า ๆ กัน
2. ใช้รูปร่างหกเหลี่ยมเพื่อวาดรูปร่างของชุดขดลวดค้นหาลงบนแผ่นกระดาษตามแผนภาพ
3. คัดลอกรูปร่างลงบนแผ่น MDF และใช้เครื่องเลื่อยฉลุไฟฟ้าและตัดรูปร่างโดยรวมออกสองครั้ง
4. ใช้รูปแบบของ MDF หนึ่งรูปและใช้เลื่อยหลุมขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 50 มม. (สว่านมือจับรูประตูทำงานได้ดี) เจาะ 5 รูตรงกลางของรูปหกเหลี่ยมแต่ละอัน
5. การใช้กาวอีพ๊อกซี่ยึดสองแผ่นเข้าด้วยกันตามแผนภาพเพื่อให้คุณมี 5 รูเพื่อยึดขดลวดค้นหา
6. ลมขดลวดทองแดง 5 เส้นทำจาก 40 รอบรอบกระบอกสูบ 40 มม. (ฉันใช้หลอดปืนยิงกาวเก่า)
7. ใช้กาวร้อนเพื่อติดขดลวดเข้าด้วยกันและให้แน่ใจว่าจุดเริ่มต้นและสิ้นสุดของการพันนั้นมีตะกั่วอย่างน้อย 20 ซม. เพื่อให้สามารถเชื่อมต่อกับ PCB ได้
8. เจาะรู 3 มม. ในชุด Search Coil แต่ละชุดเพื่อให้ขดลวดทองแดงนำไปสู่การส่งผ่านจากด้านล่างไปยัง PCB ตามรูปภาพ
9. กาวร้อนคอยส์เข้าที่เพื่อให้แน่ใจว่าลวดทองแดงนั้นถูกเกลียวผ่านรูและสามารถเข้าถึง PCB ได้ ใช้กาวจำนวนมากเพื่อให้แน่ใจว่าคอยส์แข็งและอย่างน้อยก็ล้างออกด้วยฐานของ MDF คุณไม่ต้องการให้ขดลวดยื่นออกมาด้านล่าง MDF ไม่เช่นนั้นจะเกิดความเสียหายเมื่อลากข้ามพื้นดิน

ขั้นตอนที่ 3: สร้างและทดสอบวงจร

รูปร่างผิดปกติของแผงวงจรคือความพยายามที่จะทำให้วงจรอยู่ตรงกลางของอุปกรณ์เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนกับขดลวดค้นหา

1. ใช้ stencil ที่สร้างขึ้นก่อนหน้านี้เพื่อทำเครื่องหมาย Vero Board ให้เป็นรูปร่างที่ต้องการ
2. ติดตั้งอุปกรณ์ Arduino และ LM339 ก่อนและใช้เพื่อจัดตำแหน่งส่วนประกอบเพื่อให้คุณสามารถเจาะบอร์ด vero ตามภาพที่แนบมา ประสานในอุปกรณ์ Arduino และ LM339
3. ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุที่เพิ่มเข้ามาพร้อมกับสายเคเบิลหุ้มฉนวนเพื่อปรับปรุงเสถียรภาพ
4. ฉันติดตั้งตัวเก็บประจุ 0.1 ยูเอฟโดยตรงบน MDF เนื่องจากมีขนาดค่อนข้างใหญ่และจำเป็นต้องติดตั้งกับลูปลวดทองแดงโดยตรง จากนั้นลวดที่หุ้มฉนวนก็ถูกตัดให้มีความยาวสายดินที่ปลายด้านหนึ่ง (ไม่ใช่ทั้งคู่!) จากนั้นเชื่อมต่อกับ PCB ผ่านทาง Vero pin (ดูโคลสอัพของวงจร)
5. มีปุ่มปรับเทียบบนพิน D2 ของ Arduino ที่ตั้งค่าขีด จำกัด สำหรับขดลวดแต่ละอันเพื่อให้แน่ใจว่ารูปแบบการก่อสร้างใด ๆ สามารถเป็นศูนย์ได้

ทดสอบเครื่อง

1. สิ่งที่แนบมาเป็นภาพของแผนภาพวงจรพร้อมกับรหัส Arduino สำหรับการทดสอบหน่วย
2. อัปโหลดรหัสไปยัง Arduino ถอดสาย USB ออกจาก Arduino (สำคัญเท่ากับ 9v Battery + USB จะทำให้หน่วยร้อนเกินไป)
3. ติดตั้งแบตเตอรี่ขนาด 9 โวลต์ (หมุด Vin บน Arduino) และสังเกตว่าเครื่องได้เริ่มทำงานแล้ว (ไฟกะพริบ Arduino)
4. วางขดลวดค้นหาที่ใดที่หนึ่งจากโลหะ กดปุ่มปรับเทียบ LED แต่ละอันจะสว่างขึ้นเมื่อปรับเทียบ 5 ขดลวดแต่ละอัน
5. ย้ายโลหะใกล้กับคอยล์ค้นหาและ LED ที่เกี่ยวข้องควรสว่างขึ้น
6. หากสิ่งนี้ไม่เกิดขึ้นตรวจสอบวงจรของคุณเพื่อดูว่าทุกอย่างถูกสร้างขึ้นอย่างถูกต้อง

ขั้นตอนที่ 4: ทำเคสให้สมบูรณ์

1. แผ่นพลาสติกถูกนำมาใช้เพื่อครอบคลุมด้านบนและด้านล่างของหน่วยและด้านที่ทาสีเพื่อให้แน่ใจว่ามันกันน้ำ
2. เจาะรูในฝาครอบด้านบนเพื่อเปิดใช้งานไฟ LED เพื่อเปล่งแสง ลูกปิงปองถูกลดลงครึ่งหนึ่งและใช้เป็นตัวกระจายแสงเพื่อให้เอฟเฟกต์เย็นเมื่อตรวจพบโลหะ
3. ภาชนะพลาสติก (ในที่นี้คือครึ่งและที่ครอบหู) ใช้สำหรับใส่แผงวงจรและแบตเตอรี่ขนาด 9 โวลต์
4. ในกรณีนี้ฉันเลือก Mop Handle ที่มีข้อต่อที่ยืดหยุ่นซึ่งทำให้หัวตรวจจับโลหะหมุนขึ้นและลงเพื่อให้เหมาะกับความสูงของผู้ใช้เพื่อให้แน่ใจว่าใช้งานได้สะดวก

ขั้นตอนที่ 5: การทดสอบขั้นสุดท้าย

1. เมื่อเปิดเครื่องเซ็นเซอร์จำเป็นต้องปรับเทียบ
2. ยกหัวให้ห่างจากโลหะหรือวัตถุใด ๆ แล้วกดปุ่มปรับเทียบ
3. ไฟ LED ควรสว่างจากซ้ายไปขวาสั้น ๆ จากนั้นจึงตั้งค่าเครื่องให้ใช้งาน
4. มีตัวแปรในรหัสที่ฉันได้ไฮไลต์ที่สามารถเล่นได้เพื่อปรับปรุงหรือเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพ
5. อย่างไรก็ตามฉันได้พยายามทำสิ่งที่คุณเปิดและใช้งานได้

สนุก

ขั้นตอนที่ 6: เครื่องตรวจจับคอยล์เดี่ยว

ฉันได้รับคำขอจำนวนหนึ่งสำหรับเครื่องตรวจจับคอยล์เดี่ยวสำหรับการใช้งานที่หลากหลายดังนั้นจึงได้เพิ่มหัวข้อนี้เพื่อให้ผู้คนลอง

มีแผนภาพวงจรล้อมรอบและรหัสที่แก้ไข

เคล็ดลับความเสถียร

1. โปรดทราบว่าวงจรทำงานที่ความถี่สูงและความยาวของสายเชื่อมต่อสามารถทำให้วงจรไม่เสถียรเมื่อใช้กับเขียงหั่นขนม ดังนั้นให้สายสั้นโดยมีการเหลื่อมกันน้อยที่สุดและให้แน่ใจว่าการเดินสายไม่มีการเคลื่อนไหวระหว่างการทำงาน

2. พลังงาน USB จากพีซีของคุณจะมีผลกระทบต่อความเสถียรและความถี่ของวงจร ดังนั้นฉันแนะนำให้คุณใช้วงจรกับแบตเตอรี่ 9v ภายนอกเมื่อทำการทดสอบ