Detector de metal Arduino: 4 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Arduino é uma empresa de software e hardware de computador de código aberto, projeto e comunidade de usuários que projeta e fabrica microcontroladores de placa única e kits de microcontroladores para a construção de dispositivos digitais e objetos interativos que podem detectar e controlar objetos no mundo físico e digital.

Neste Instructable, vamos fazer um Detector de Metal. PS: Isso não se destina a iniciantes.

Um detector de metal é um instrumento eletrônico que detecta a presença de metal nas proximidades. Os detectores de metal são úteis para encontrar inclusões de metal escondidas em objetos ou objetos de metal enterrados no subsolo.

Mas o detector de metais que faremos não será útil em casos reais, é apenas para diversão e aprendizado.

Etapa 1: Materiais necessários

1. Arduino Nano
2. Bobina
3. Capacitor 10 nF
4. Pizo Buzzer
5. Resistor 1k
6. Resistor de 330 Ohm
7. CONDUZIU
8. Diodo 1N4148
9. Tábua de pão
10. Jumper Wires
11. Bateria 9V

Etapa 2: Diagrama de Circuito

Usamos um Arduino Nano para controlar todo este projeto de detector de metais. Um LED e uma campainha são usados como indicador de detecção de metal. Uma bobina e um capacitor são usados para detecção de metais. Um diodo de sinal também é usado para reduzir a tensão. E um resistor para limitar a corrente ao pino do Arduino.

Quando qualquer metal se aproxima da bobina, a bobina muda sua indutância. Esta mudança na indutância depende do tipo de metal. Ele diminui para metais não magnéticos e aumenta para materiais ferromagnéticos como o ferro. Dependendo do núcleo da bobina, o valor da indutância muda drasticamente. Na figura abaixo você pode ver os indutores de núcleo de ar, nesses indutores não haverá núcleo sólido. Eles são basicamente bobinas deixadas no ar. O meio de fluxo do campo magnético gerado pelo indutor é nada ou ar. Esses indutores têm indutâncias de valor muito menor.

Esses indutores são usados quando há necessidade de valores de poucos microHenry. Para valores maiores do que alguns miliHenry, eles não são adequados. Na figura abaixo você pode ver um indutor com núcleo de ferrite. Este indutor de núcleo de ferrite tem um valor de indutância muito grande.

Lembre-se de que a bobina enrolada aqui é com núcleo de ar, portanto, quando uma peça de metal é aproximada da bobina, a peça de metal atua como um núcleo para o indutor com núcleo de ar. Por este metal atuar como um núcleo, a indutância da bobina muda ou aumenta consideravelmente. Com este aumento repentino na indutância da bobina, a reatância ou impedância geral do circuito LC muda em uma quantidade considerável quando comparada sem a peça de metal.

Etapa 3: Como funciona?

Trabalhar com este Arduino Metal Detector é um pouco complicado. Aqui, fornecemos o bloco de onda ou pulso, gerado pelo Arduino, para o filtro passa-alto LR. Devido a isso, picos curtos serão gerados pela bobina em cada transição. O comprimento do pulso dos picos gerados é proporcional à indutância da bobina. Portanto, com a ajuda desses pulsos de pico, podemos medir a indutância da bobina. Mas aqui é difícil medir a indutância precisamente com esses picos porque esses picos têm uma duração muito curta (aproximadamente 0,5 microssegundos) e isso é muito difícil de ser medido pelo Arduino.

Então, em vez disso, usamos um capacitor que é carregado pelo pulso ascendente ou pico. E foram necessários alguns pulsos para carregar o capacitor até o ponto em que sua tensão pudesse ser lida pelo pino analógico A5 do Arduino. Em seguida, o Arduino leu a tensão desse capacitor usando ADC. Depois de ler a tensão, o capacitor se descarregou rapidamente tornando o pino capPin como saída e ajustando-o para baixo. Todo esse processo leva cerca de 200 microssegundos para ser concluído. Para um melhor resultado, repetimos a medição e tiramos uma média dos resultados. É assim que podemos medir a indutância aproximada da bobina. Depois de obter o resultado, transferimos os resultados para o LED e a campainha para detectar a presença de metal. Verifique o código completo fornecido no final deste artigo para compreender o funcionamento.

O código Arduino completo é fornecido no final deste artigo. Na parte de programação deste projeto, usamos dois pinos Arduino, um para gerar ondas de bloco a serem alimentadas na bobina e um segundo pino analógico para ler a tensão do capacitor. Além desses dois pinos, usamos mais dois pinos Arduino para conectar o LED e a campainha. Você pode verificar o código completo e o vídeo de demonstração do Arduino Metal Detector abaixo. Você pode ver que sempre que detecta algum metal, o LED e a campainha começam a piscar muito rapidamente.

Etapa 4: tempo de codificação

Originalmente publicado no Circuit DigestBy Saddam