جهاز كشف المعادن اردوينو

جهاز الكشف عن المعادن هو جهاز أمان يستخدم للكشف عن المعادن التي يمكن أن تكون ضارة ، في أماكن مختلفة مثل المطارات ومراكز التسوق ودور السينما وما إلى ذلك. في السابق قمنا بصنع كاشف معادن بسيط للغاية بدون متحكم دقيق ، والآن نقوم ببناء جهاز الكشف عن المعادن باستخدام Arduino. في هذا المشروع ، سنستخدم ملفًا ومكثفًا سيكونان مسؤولين عن الكشف عن المعادن. هنا استخدمنا Arduino Nano لبناء مشروع الكشف عن المعادن هذا. هذا مشروع ممتع للغاية لجميع محبي الإلكترونيات. أينما يكتشف هذا الكاشف أي معدن بالقرب منه ، يبدأ الجرس في إصدار صوت صفير بسرعة كبيرة.

المكونات المطلوبة:

فيما يلي المكونات التي ستحتاجها لبناء كاشف معادن بسيط DIY باستخدام Arduino. يجب أن تكون كل هذه المكونات متاحة بسهولة في متجر الأجهزة المحلي لديك.

1. اردوينو (أي)
2. لفه
3. 10nF مكثف
4. صفارة
5. المقاوم 1 كيلو
6. 330 أوم المقاوم
7. يؤدى
8. 1N4148 ديود
9. اللوح أو ثنائي الفينيل متعدد الكلور
10. توصيل سلك العبور
11. بطارية 9 فولت

كيف يعمل جهاز الكشف عن المعادن؟

عندما يمر بعض التيار عبر الملف ، فإنه يولد مجالًا مغناطيسيًا حوله. ويولد التغيير في المجال المغناطيسي مجالًا كهربائيًا. الآن وفقًا لقانون فاراداي ، بسبب هذا المجال الكهربائي ، يتطور الجهد عبر الملف الذي يعارض التغيير في المجال المغناطيسي وهذه هي الطريقة التي يطور بها الملف الحث ، يعني أن الجهد المتولد يعارض الزيادة في التيار. وحدة الحث هي Henry وصيغة قياس المحاثة هي:

L = (μ _ο * N ² * A) / l حيث ، L- الحث في Henries μο- النفاذية ، 4π * 10 ^-7 للهواء N- عدد المنعطفات A- منطقة القلب الداخلية (πr ²) في م ² لتر - طول الملف بالمتر

عندما يقترب أي معدن من الملف ، يغير الملف محاثة. هذا التغيير في الحث يعتمد على نوع المعدن. يتناقص بالنسبة للمعادن غير المغناطيسية ويزيد من المواد المغناطيسية مثل الحديد.

اعتمادًا على جوهر الملف ، تتغير قيمة الحث بشكل كبير. في الشكل أدناه يمكنك رؤية المحاثات ذات القلب الهوائي ، في هذه المحاثات ، لن يكون هناك لب صلب. هم أساسا لفائف تركت في الهواء. إن وسط تدفق المجال المغناطيسي الناتج عن المحرِّض ليس شيئًا أو هواء. هذه المحاثات لها قيمة أقل بكثير.

يتم استخدام هذه المحرِّضات عند الحاجة إلى قيم قليلة من نوع microHenry. بالنسبة للقيم التي تزيد عن بضع ملي هنري ، فهذه ليست مناسبة. في الشكل أدناه يمكنك رؤية مغو مع قلب من الفريت. محث قلب الفريت له قيمة تحريض كبيرة جدًا.

تذكر أن ملف الملف هنا محفور بالهواء ، لذلك عندما يتم إحضار قطعة معدنية بالقرب من الملف ، تعمل القطعة المعدنية كقلب لمحث الهواء. من خلال عمل هذا المعدن كقلب ، يتغير تحريض الملف أو يزيد بشكل كبير. مع هذه الزيادة المفاجئة في محاثة الملف ، يتغير التفاعل الكلي أو الممانعة لدائرة LC بمقدار كبير عند مقارنتها بدون القطعة المعدنية.

لذلك هنا في مشروع Arduino للكشف عن المعادن ، علينا إيجاد محاثة الملف لاكتشاف المعادن. للقيام بذلك ، استخدمنا دائرة LR (دائرة المقاوم-محث) التي ذكرناها بالفعل. هنا في هذه الدائرة ، استخدمنا ملفًا به حوالي 20 لفة أو لف بقطر 10 سم. لقد استخدمنا لفة شريط فارغة ولف السلك حولها لعمل الملف.

مخطط الرسم البياني:

لقد استخدمنا Arduino Nano للتحكم في مشروع جهاز الكشف عن المعادن بالكامل. يتم استخدام LED و Buzzer كمؤشر للكشف عن المعادن. يتم استخدام ملف ومكثف للكشف عن المعادن. يستخدم الصمام الثنائي للإشارة أيضًا لتقليل الجهد. ومقاوم لقصر التيار على دبوس اردوينو.

شرح العمل:

إن عمل جهاز الكشف عن المعادن من Arduino صعب بعض الشيء. نقدم هنا موجة الكتلة أو النبضة التي تم إنشاؤها بواسطة Arduino إلى مرشح التمرير العالي LR. نتيجة لهذا ، سيتم إنشاء طفرات قصيرة بواسطة الملف في كل انتقال. يتناسب طول النبض للمسامير المتولدة مع محاثة الملف. لذلك بمساعدة نبضات سبايك هذه ، يمكننا قياس محاثة الملف. ولكن من الصعب هنا قياس الحث بدقة باستخدام تلك النتوءات لأن هذه المسامير قصيرة جدًا (حوالي 0.5 ميكروثانية) ومن الصعب جدًا قياسها بواسطة Arduino.

لذا بدلاً من ذلك ، استخدمنا مكثفًا مشحونًا بالنبض الصاعد أو السنبلة. وتطلب الأمر عددًا قليلاً من النبضات لشحن المكثف إلى النقطة التي يمكن فيها قراءة جهده بواسطة دبوس Arduino التناظري A5. ثم قرأ Arduino جهد هذا المكثف باستخدام ADC. بعد قراءة الجهد ، يتم تفريغ المكثف بسرعة عن طريق جعل دبوس capPin كإخراج وضبطه على مستوى منخفض. تستغرق هذه العملية بأكملها حوالي 200 ميكروثانية لتكتمل. للحصول على نتيجة أفضل ، نكرر القياسات وأخذنا متوسط ​​النتائج. هذه هي الطريقة التي يمكننا بها قياس الحث التقريبي للملف. بعد الحصول على النتيجة نقوم بنقل النتائج إلى LED والجرس للكشف عن وجود المعدن. تحقق من الكود الكامل الوارد في نهاية هذه المقالة لفهم العمل.

يتم تقديم كود Arduino الكامل في نهاية هذه المقالة. في جزء البرمجة من هذا المشروع ، استخدمنا دبابيس Arduino ، أحدهما لتوليد موجات الكتلة ليتم تغذيتها في الملف والثاني دبوس تمثيلي لقراءة جهد المكثف. بخلاف هذين الدبابيس ، استخدمنا دبابيس Arduino أخرى لتوصيل LED والجرس.

يمكنك التحقق من الكود الكامل والفيديو التوضيحي لجهاز Arduino Metal Detector أدناه. يمكنك أن ترى أنه عندما يكتشف بعض المعادن ، يبدأ LED و Buzzer في الوميض بسرعة كبيرة.