Eko Friendly Metal Detector - Arduino: 8 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:27

Zbulimi i metaleve është shumë argëtues. Një nga sfidat është të jesh në gjendje të ngushtosh vendin e saktë për të gërmuar për të minimizuar madhësinë e vrimës së lënë pas.

Ky detektor unik metalik ka katër spirale kërkimi, një ekran me prekje me ngjyra për të identifikuar dhe përcaktuar vendndodhjen e gjetjes tuaj.

Përfshirë kalibrimin automatik, një paketë USB të rimbushshme, me katër mënyra të ndryshme të ekranit, frekuencën dhe rregullimin e gjerësisë së pulsit që ju lejon të personalizoni mënyrën e kërkimit.

Pasi të keni përcaktuar thesarin, një vrimë e vetme e përqendruar mbi secilën spirale ju mundëson të përdorni një hell të drunjtë për të shtyrë në tokë në mënyrë që të filloni të gërmoni një prizë të vogël nga toka duke zvogëluar dëmtimin e mjedisit.

Çdo spirale mund të zbulojë monedha dhe unaza në një thellësi prej 7-10 cm, kështu që është ideale për të kërkuar monedha dhe unaza të humbura rreth parqeve dhe plazheve.

**********************************

Një Faleminderit të Madh - Nëse shtypni butonin e votës në këndin e sipërm të djathtë për garat "Sfida e shpikjes" dhe "Eksploroni Shkencën" !!!

shumë faleminderit, TechKiwi

**********************************

Hapi 1: Shkenca prapa zbulimit të metaleve

Dizajni i Zbulimit të Metalit

Ekzistojnë variacione të shumta të modeleve të zbuluesve të metaleve. Ky lloj i veçantë i detektorit metalik është një detektor i induksionit të pulsit i cili përdor mbështjellje të veçanta transmetuese dhe marrëse.

Arduino prodhon një impuls i cili aplikohet në Spiralin e Transmetimit për një periudhë shumë të shkurtër kohe (4uS) nëpërmjet një tranzistori. Kjo rrymë nga pulsi bën që një fushë magnetike e papritur të formohet rreth spirales, fusha e zgjerimit dhe kolapsit shkakton një tension në spiralen e marrjes. Ky sinjal i marrë përforcohet nga transistori marrës dhe më pas kthehet në një impuls dixhital të pastër nga një Krahasues i Tensionit dhe nga ana tjetër merret si shembull nga një kartë dixhitale e hyrjes në Arduino. Arduino është programuar për të matur gjerësinë e impulsit të pulsit të marrë.

Në këtë dizajn, gjerësia e impulsit të marrë përcaktohet nga induktiviteti i spirales së marrjes dhe një kondensatori. Pa objekte në rreze, gjerësia e impulsit bazë mat afërsisht 5000 uS. Kur objektet e huaja metalike hyjnë në gamën e fushës magnetike në zgjerim dhe kolaps, kjo bën që një pjesë e energjisë të nxitet në objekt në formën e rrymave të vërshimit. (Induksioni elektromagnetik)

Rezultati neto është që gjerësia e impulsit të marrë zvogëlohet, ky ndryshim në gjerësinë e impulsit matet nga Arduino dhe shfaqet në një ekran TFT në formate të ndryshme.

Mundësia e shfaqjes 1: Pozicioni i objektivit nën kokën e detektorit

Synimi im ishte të përdorja 4 mbështjelljet për të trekëndësuar pozicionin e objektivit nën kokën e detektorit. Natyra jo-lineare e mbështjelljeve të kërkimit e bëri këtë sfiduese megjithatë GIF-i i animuar më sipër tregon se rezultatet janë mjaft të dobishme për të treguar pozicionin relativ të objektivit nën kokë, si dhe fuqinë e sinjalit.

Mundësia e shfaqjes 2: Trego gjurmën e sinjalit për çdo spirale kërkimi

Kjo ju mundëson të gjurmoni se ku objekti i synuar është nën kokë duke vizatuar një gjurmë të pavarur të fuqisë së sinjalit në ekran për çdo spirale kërkimi. Kjo është e dobishme për të përcaktuar nëse keni dy objektiva afër njëri -tjetrit nën kokën e detektorit dhe forcën relative.

Përdorime praktike

Kjo qasje ju mundëson të përdorni pamjen e parë për të identifikuar një objektiv dhe pamjen e dytë për ta treguar atë në disa milimetra siç tregohet në videoklip.

Hapi 2: Mblidhni materialet

Fatura e Materialeve

1. Arduino Mega 2560 (Artikujt 1, 2 dhe 3 mund të blihen si një porosi e paketuar)
2. Ekran me prekje 3.2 "TFT LCD (kam përfshirë kodin për 3 variacione të mbështetura)
3. Mburoja TFT 3.2 Inch Mega
4. Transistor BC548 x 8
5. 0.047uf Greencap Capacitor x 4 (50v)
6. Kondensator 0.1uf Greencap x 1 (50v)
7. Rezistenca 1k x 4
8. 47 Rezistencë x 4
9. Rezistenca 10k x 4
10. Rezistencë 1M x 4
11. 2.2k Rezistencë x 4
12. SPST Mini Rocker Switch
13. Qarku i Integruar LM339 Krahasues Quad Diferencial
14. Diodat e sinjalit IN4148 x 4
15. Copë WireSpool 0.3 mm Diametër x 2
16. Kabllo me dy bërthama të ekranit - 4.0mm Diametër - 5M gjatësi
17. USB Powerbank e rimbushshme 4400mHa
18. Piezo Buzzer
19. Bordi Vero 80x100mm
20. Kasa plastike minimale 100mm Lartësia, 55mm Thellësia, 160mm Gjerësia
21. Lidhjet e kabllove
22. MDF Druri 6-8mm Trashësia - 23cm x 23cm copa katrore x 2
23. Kabllo zgjerimi Micro USB 10cm
24. Kabllo prizë USB-A e përshtatshme për tu prerë në gjatësi 10 cm
25. Kufje Audio Jack Point - Stereo
26. Koka e detektorit të ndryshme të ndarësve të drurit dhe plastikës
27. Doreza e fshesës Speed Mop me nyje të rregullueshme (vetëm lëvizje me një bosht - shihni fotot)
28. Një copë Letër A3
29. Ngjitese
30. Prerës elektrik Jig Saw
31. Kartoni i fletës A4 me trashësi 3 mm për krijimin e një spiraleje të mëparshme për mbështjelljet TX dhe Rx
32. Shirit kanal
33. Armë me ngjitës të nxehtë
34. Ngjitës elektrik
35. 10 kunja shtesë të kokës së Arduino
36. Kunjat e Terminalit të PCB x 20
37. Ngjitës Epoxy TwoPart - tharje 5 minuta
38. Thikë Artizanale
39. Tub plastik 5mm i gjatë 30mm x 4 (kam përdorur tuba të sistemit të ujitjes së kopshtit nga dyqani i pajisjeve)
40. MDF vulosës i papërshkueshëm nga uji (Sigurohuni që nuk përmban metal)
41. Përçues elektrik fleksibël 60cm - Gri - Diametër 25mm

Hapi 3: Ndërtoni kokën e detektorit

1. Ndërtimi i Asamblesë së Kreut

Shënim: Zgjodha të ndërtoja një aranzhim mjaft kompleks montimi për 8 mbështjelljet e telave të bakrit që përdoren në kokën e detektorit. Kjo përfshinte prerjen e një serie vrimash nga dy shtresa MDF siç mund të shihet në fotografitë e mësipërme. Tani kam përfunduar njësinë që rekomandoj të përdorni vetëm një rreth të vetëm të prerë me diametër 23 cm dhe bashkimin e mbështjelljeve në këtë shtresë të vetme të MDF me zam të nxehtë. Kjo zvogëlon kohën e ndërtimit dhe gjithashtu do të thotë se koka është më e lehtë.

Filloni duke shtypur klishen e dhënë në një copë letër A3 dhe më pas ngjiteni këtë në tabelën MDF për t'ju siguruar një udhëzues për pozicionimin e mbështjelljeve.

Duke përdorur një sharrë elektrike elektrike, prerë me kujdes një rreth me diametër 23 cm nga MDF.

2. Dredha -dredha e mbështjelljeve

Përdorni kartonin për të krijuar dy cilindra me gjatësi 10 cm të mbajtura së bashku me Duct Tape. Diametri i mbështjellësve të transmetimit duhet të jetë 7cm dhe mbështjellësve të marrjes 4cm.

Vendoseni bobinën e telit të bakrit në një majë në mënyrë që të kthehet lirshëm. Bashkangjitni fillimin e telit të bakrit në cilindrin e kartonit duke përdorur shirit ngjitës. Era 40 kthehet fort mbi cilindër dhe më pas përdorni shirit ngjitës për të lidhur fundin.

Përdorni Ngjitësin e nxehtë për të lidhur mbështjelljet së bashku në të paktën 8 pika rreth perimetrit të mbështjelljeve. Kur të ftohet, përdorni gishtat për të lehtësuar spiralen dhe pastaj fiksojeni atë në modelin e kokës së Detektorit Metalik duke përdorur Ngjitësin e nxehtë. Shponi dy vrima përmes MDF pranë spirales dhe kaloni skajet e spirales në anën e sipërme të kokës së detektorit metalik.

Përsëriteni këtë ushtrim për të ndërtuar dhe montuar 4 x Spirale Marrëse dhe 4 Spirale Transmetimi. Kur të përfundoni duhet të ketë 8 palë tela që dalin në majë të kokës së detektorit metalik.

3. Bashkangjitni kabllot e mbrojtur

Pritini gjatësinë 5M të kabllit me dy bërthama të mbrojtur në 8 gjatësi. Ngjiteni dhe lidhni bërthamën binjake në secilën spirale transmetuese dhe pranuese duke e lënë mburojën të shkëputur në skajin e kokës së detektorit të kabllit.

Provoni mbështjelljet dhe lidhjet e kabllove në anën tjetër të secilit kabllo duke përdorur një njehsor Ohm. Çdo spirale do të regjistrojë disa Ohms dhe duhet të jetë konsistente për të gjitha mbështjelljet Marrëse dhe Transmetuese përkatësisht.

Pasi të jetë testuar përdorni armën me zam të nxehtë për të fiksuar 8 kabllot në qendër të kokës së detektorit gati për ngjitjen e dorezës dhe përfundimin e kokës.

Këshilla ime është që të zhvisheni dhe kallajoni secilën nga bërthamat e kabllove të mbrojtura në anën tjetër në përgatitje për testimin e ardhshëm. Bashkangjitni një tel toke në çdo mburojë kabllo pasi kjo do të lidhet me tokën në njësinë kryesore. Kjo ndalon ndërhyrjen midis secilit kabllo.

Përdorni një Multimetër për të identifikuar se cila spirale është cila dhe ngjitni etiketa ngjitëse në mënyrë që ato të identifikohen lehtë për montimin e ardhshëm.

Hapi 4: Mblidhni qarkun për testim

1. Asambleja e Breadboard

Rekomandimi im është që të përdorni një dërrasë për të ngritur dhe testuar qarkun para se të angazhoheni në Vero Board dhe një rrethim. Kjo ju jep mundësinë të përshtatni vlerat e komponentit ose të modifikoni kodin nëse kërkohet për ndjeshmëri dhe stabilitet. Spiralet transmetuese dhe marrëse duhet të lidhen në mënyrë që ato të jenë të mbështjella në të njëjtin drejtim dhe kjo është më e lehtë të testohet në një pjatë para se të etiketoni telat për lidhje të ardhshme me Vero Board.

Mblidhni përbërësit sipas diagramit të qarkut dhe bashkoni mbështjelljet e kokës së detektorit duke përdorur tela lidhës.

Lidhjet me Arduino bëhen më së miri duke përdorur tela të ngjitur në bordin e bukës të ngjitur në mburojën TFT. Për lidhjet e kunjave dixhitale dhe analoge shtova një Pin Header i cili më mundësoi të shmang bashkimin direkt në Bordin Arduino. (Shih foton)

2. Bibliotekat IDE

Këto duhet të shkarkohen dhe shtohen në IDE (Mjedisi i Zhvillimit të Integruar) që funksionon në kompjuterin tuaj, i përdorur për të shkruar dhe ngarkuar kodin e kompjuterit në tabelën fizike. UTFT.h dhe URtouch.h të vendosura në skedarin zip më poshtë

Kredia për UTFT.h dhe URtouch.h shkon te Rinky-Dink Electronics Unë i kam përfshirë këto skedarë zip pasi duket se burimi i faqes në internet është poshtë.

3. Testimi

Unë kam përfshirë një program testimi për të trajtuar konfigurimin fillestar, në mënyrë që të merreni me çështjet e orientimit të spirales. Ngarkoni kodin e testit në Arduino IDE dhe ngarkoni në Mega. Nëse gjithçka funksionon, duhet të shihni ekranin e provës si më sipër. Çdo spirale duhet të prodhojë një vlerë të qëndrueshme prej afërsisht 4600uS në çdo kuadrant. Nëse nuk është kështu, kthejeni polaritetin e mbështjelljeve në spiralen TX ose RX dhe provoni përsëri. Nëse kjo nuk funksionon, atëherë ju sugjeroj të kontrolloni secilën spirale individualisht dhe të punoni përsëri në qark për të zgjidhur problemet. Nëse tashmë keni 2 ose 3 që punojnë krahasojini ato me mbështjelljet/qarqet që nuk funksionojnë.

Shënim: Testimi i mëtejshëm ka zbuluar se kondensatorët 0.047uf në qarkun RX ndikojnë në të gjithë ndjeshmërinë. Këshilla ime është sapo të keni qarkun duke punuar në një pjatë, provoni ta rrisni këtë vlerë dhe testoni me një monedhë pasi kam gjetur se kjo mund të përmirësojë ndjeshmërinë.

Sidoqoftë, nuk është e detyrueshme nëse keni një oshiloskop, gjithashtu mund të vëzhgoni Pulsin TX dhe Pulsin RX për të siguruar që mbështjelljet janë të lidhura në mënyrë korrekte. Shihni komentet në fotografi për ta konfirmuar këtë.

SHENIM: Unë kam përfshirë një dokument PDF në këtë seksion me gjurmë të oshiloskopit për secilën fazë të qarkut për të ndihmuar në zgjidhjen e problemeve

Hapi 5: Ndërtoni qarkun dhe rrethimin

Pasi njësia të jetë testuar për kënaqësinë tuaj, ju mund të bëni hapin tjetër dhe të ndërtoni tabelën e qarkut dhe rrethimin.

1. Përgatitni Shtojcën

Paraqitni përbërësit kryesorë dhe vendosini ato në rastin tuaj për të përcaktuar se si gjithçka do të përshtatet. Pritini Bordin Vero për të akomoduar përbërësit, megjithatë, sigurohuni që të përshtateni në pjesën e poshtme të rrethimit. Kini kujdes me Paketën e Rimbushshme të Energjisë pasi këto mund të jenë mjaft të mëdha.

Stërvitni vrima për të akomoduar hyrjen e pasme të kabllove të kokës, ndërprerësin e energjisë, portën e jashtme USB, Portën e programimit Arduino dhe folenë audio stereo të kufjeve.

Përveç kësaj stërvitjeje 4 vrima montimi në qendër të anës së përparme të kasës ku do të jetë doreza, Këto vrima duhet të jenë në gjendje të kalojnë një lidhës kabllor përmes tyre në hapat e ardhshëm.

2. Mblidhni Bordin Vero

Ndiqni Diagramin e Qarkut dhe figurën e mësipërme për të pozicionuar përbërësit në Bordin Vero.

Kam përdorur kunjat terminale të PCB për të mundësuar lidhjen e lehtë të kabllove të spirales së kokës me PCB. Montoni Piezo Buzzer në PCB së bashku me IC dhe transistorët. Unë u përpoqa t'i mbaj përbërësit TX, RX të rreshtuar nga e majta në të djathtë dhe sigurova që të gjitha lidhjet me mbështjelljet e jashtme të ishin në një skaj të Vero Boar. (shikoni paraqitjen në foto)

3. Bashkangjitni Kabllot e Spirales

Ndërtoni një mbajtës kabllo për kabllot e mbrojtur që vijnë nga MDF siç tregohet në fotografi. Kjo përbëhet nga 8 vrima të shpuara në MDF për të mundësuar që kabllot të vendosen në një linjë me Kunjat Terminale të PCB. Ndërsa lidhni çdo spirale, ia vlen të provoni qarkun në mënyrë progresive për të siguruar orientimin e saktë të spirales.

4. Provoni Njësinë

Lidhni USB Power Pack, Power Switch, Audio Phone Phone dhe vendosni të gjitha telat dhe kabllot për të siguruar një përshtatje të mirë në kasë. Përdorni Ngjitësin e nxehtë për të mbajtur sendet në vend për të siguruar që nuk ka asgjë që mund të trondisë përreth. Si në hapin e mëparshëm, ngarkoni kodin e provës dhe sigurohuni që të gjitha mbështjelljet të funksionojnë siç pritej.

Provoni që USB Power Pack po karikohet saktë kur lidhet nga jashtë. Sigurohuni që ka hapësirë të mjaftueshme për të bashkuar kabllon Arduino IDE.

5. Prerë Appeturen e Ekranit

Vendoseni ekranin në qendër të kutisë dhe shënoni skajet e ekranit LCD në panelin e përparmë të gatshëm për prerjen e një hapjeje. Duke përdorur një thikë artizanale dhe një sundimtar metalik shënoni me kujdes kapakun e kutisë dhe prerë hapjen.

Pasi të lëmohet dhe vendoset për të formuar me kujdes kapakun, duke siguruar që të gjithë përbërësit, dërrasat, telat dhe ekrani të mbahen në vend me ndarës dhe zam të nxehtë.

7. Ndërtoni maskë dielli

Gjeta një mbyllje të vjetër të zezë që munda ta preja në formë dhe ta përdorja si mbrojtëse dielli siç tregohet në fotot e mësipërme. Ngjiteni këtë në panelin e përparmë duke përdorur 5 minuta epoksi me dy pjesë.

Hapi 6: Bashkëngjitni dorezën dhe kutinë në kokën e detektorit

Tani që Elektronika e Detektorit dhe Koka janë ndërtuar, gjithçka që mbetet është të përfundoni montimin e njësisë në mënyrë të sigurt.

1. Bashkojeni kokën me Dorezën

Ndryshoni nyjen e dorezës për t'ju mundësuar ta lidhni këtë në kokë duke përdorur dy vida. Në mënyrë ideale, ju doni të minimizoni sasinë e metalit pranë mbështjelljeve, kështu që përdorni vida të vogla druri dhe shumë zam epoksid 5 minutësh 2 pjesë për t'u lidhur në kokë. Shihni fotot më lart.

2. Lidhni telat e kokës me dantella

Përdorimi i lidhësve të kabllove lidhni me kujdes instalimet elektrike duke shtuar një lidhje kabllore çdo 10 cm përgjatë telave të mbrojtur. Kujdesuni që të siguroheni që të gjeni pozicionin më të mirë për kasën, kështu që është e lehtë të shihni ekranin, të arrini te komandat dhe të lidhni kufje/priza.

3. Bashkangjitni Elektronikën në Dorezë

Ndërtoni një bllok montimi 45 gradë nga MDF për t'ju mundësuar të lidhni kutinë në një kënd që do të thotë kur jeni duke fshirë detektorin në të gjithë tokën ju mund ta shihni ekranin TFT me lehtësi. Shikoni foton më lart.

Bashkangjiteni kutinë elektronike në dorezë me lidhëse kabllore që kalojnë nëpër bllokun e montimit dhe në kasë përmes vrimave të montimit të shpuara më parë.

4. Përfundoni kokën e detektorit

Spiralet e kokës së detektorit duhet të fiksohen pa lëvizje në instalime elektrike, kështu që kjo është një kohë e mirë për të përdorur zam të nxehtë për të fiksuar të gjitha mbështjelljet në vend tërësisht.

Kreu i Detektorit gjithashtu duhet të jetë i papërshkueshëm nga uji, kështu që është e rëndësishme të spërkatni MDF me një vulë të qartë (sigurohuni që vulosësi të mos përmbajë metal për arsye të dukshme).

Stërvitni vrima 5 mm në qendër të secilës spirale dhe kaloni tuba plastikë 5 mm x 30 mm për t’ju mundësuar që të shtyni skela druri në tokë më poshtë sapo të keni vënë me majë një objektiv. Përdorni armë me zam të nxehtë për t'u kyçur në pozicion.

Pastaj e mbulova pjesën e sipërme të kokës me një pjatë plastike dhe pjesën e poshtme me një kapak të trashë libri, ndërsa përfundova skajin me tuba fleksibël të tubave elektrikë të prerë dhe Hot Glued në vend.

Hapi 7: Montimi dhe Testimi Përfundimtar

1. Karikimi

Vendosni një karikues standard të celularit në portën Micro USB dhe sigurohuni që njësia të jetë e ngarkuar në mënyrë adekuate.

2. Ngarko kodin

Përdorni Arduino IDE për të ngarkuar kodin e bashkangjitur.

3. Butoni i heshtur

Njësia nuk është e parazgjedhur të fiket kur ndizet. Kjo shënohet me një buton të kuq Mute në LHS -në e poshtme të ekranit. Për të aktivizuar zërin, shtypni këtë buton dhe butoni duhet të jetë i gjelbër që tregon zërin e aktivizuar.

Kur çaktivizoni zilen e brendshme dhe folenë e jashtme të telefonit audio do të prodhojë zë.

4. Kalibrimi

Kalibrimi kthen gjurmën në fund të ekranit nën vijat e pragut. Kur ndizet për herë të parë, njësia do të kalibrohet automatikisht. Njësia është jashtëzakonisht e qëndrueshme megjithatë nëse ka nevojë për rikalibrim kjo mund të bëhet duke prekur butonin e kalibrimit në ekran i cili do të kalibrojë në më pak se një sekondë.

5. Pragjet

Nëse sinjali në ndonjë gjurmë tejkalon vijën e pragut (vija me pika në ekran) dhe Butoni Mute është i fikur atëherë do të prodhohet një sinjal audio.

Këto pragje mund të rregullohen lart e poshtë duke prekur ekranin sipër ose poshtë secilës vijë gjurmë.

6. Rregullimi i PW dhe DLY

Kohëzgjatja e Pulsit në spirale dhe vonesa midis pulseve mund të rregullohen përmes ekranit me prekje. Kjo është vërtet në vend për të eksperimentuar me mjedise dhe thesare të ndryshme që mund të testohen për rezultate më të mira.

7. Llojet e shfaqjes

Ekzistojnë 4 lloje të ndryshme të ekranit

Opsioni i shfaqjes 1: Pozicioni i objektivit nën kokën e detektorit Synimi im ishte të përdorja 4 mbështjelljet për të trianguluar pozicionin e objektivit nën kokën e detektorit. Natyra jolineare e mbështjelljeve të kërkimit e bëri këtë sfiduese megjithatë-g.webp

Mundësia e shfaqjes 2: Trego gjurmën e sinjalit për secilën spirale kërkimi Kjo ju mundëson të gjurmoni se ku ndodhet objekti i synuar nën kokë duke vizatuar një gjurmë të pavarur të fuqisë së sinjalit në ekran për çdo spirale kërkimi. Kjo është e dobishme për të përcaktuar nëse keni dy objektiva afër njëri -tjetrit nën kokën e detektorit dhe forcën relative.

Mundësia e shfaqjes 3: Njësoj si opsioni 2, megjithatë, me vijë më të trashë e bën më të lehtë shikimin.

Mundësia e shfaqjes 4: Njësoj si opsioni 2, megjithatë, tërheq mbi 5 ekrane para se të fshihet gjurma. E mirë për kapjen e sinjaleve që janë të zbehta.

Unë jam duke testuar në terren gjatë javëve të ardhshme, kështu që do të botoj çdo gjetje thesari.

Tani shkoni të argëtoheni dhe gjeni pak thesar !!

Hapi 8: Epilogu: Variacionet e spirales

Ka pasur shumë pyetje dhe sugjerime të mira, interesante në lidhje me konfigurimin e spirales. Në zhvillimin e këtij udhëzuesi, pati eksperimente të shumta me konfigurime të ndryshme të spirales që vlen të përmenden.

Fotografitë e mësipërme tregojnë disa nga mbështjelljet që kam provuar para se të zgjidhja modelin aktual. Nëse keni pyetje të tjera më dërgoni mesazh.

Te ju për të eksperimentuar më tej!

Çmimi i Parë në Sfidën e Shpikjes 2017

Çmimi i parë në Konkursin Explore Science 2017