Вы можете найти металлоискатель в аэропортах, театрах и других общественных местах. Они используются для обеспечения безопасности людей и обнаружения любого, у кого есть металл (оружие и т. Д.). В этом проекте мы собираемся разработать простую схему металлоискателя. Существует так много конструкций металлоискателей, но большинство из них имеют сложную конструкцию, поэтому здесь мы собираемся разработать простую схему металлоискателя с использованием микросхемы таймера 555.
Прежде чем идти дальше, нам нужно понять концепцию индуктора и цепей RLC. Сначала поговорим об индукторах. Катушки индуктивности - это не что иное, как катушки из эмалированной медной проволоки разных форм и размеров. На основании различных параметров рассчитывается индуктивность индуктора. По всем этим параметрам нас в основном интересует сердечник на катушке индуктивности, так как в зависимости от сердечника значение индуктивности резко меняется.
На рисунке ниже вы можете видеть индукторы с воздушным сердечником. В этих индукторах не будет цельного сердечника. По сути, это катушки, оставленные в воздухе. Средой потока магнитного поля, создаваемого индуктором, является ничто или воздух. Эти катушки индуктивности имеют очень меньшую индуктивность.
Эти катушки индуктивности используются, когда требуется величина в несколько микрогенри. Для значений, превышающих несколько милли, они не подходят. На рисунке ниже вы можете увидеть индукторы с ферритовым сердечником,
Когда катушка индуктивности намотана на сердечник, который может быть ферритовым или железным, индуктивность катушки значительно увеличивается. Это значение намного больше, чем у воздушного порошка того же размера и формы.
Теперь для схемы RLC, показанной на рисунке, реактивное сопротивление или импеданс между клеммами «a» и «c» зависит от значений L и C, если частота приложенного сигнала постоянна.
Таким образом, если значение индуктивности изменяется, изменяется значение реактивного сопротивления или импеданса. Как эти две концепции используются вместе в схеме металлоискателя, объясняется в рабочем разделе этого проекта.
Компоненты цепи металлоискателя
- +9 напряжение питания
- 555 IC
- Резистор 47 кОм
- Конденсатор 2,2 мкФ (2 шт.)
- Динамик (8 Ом)
- 170 витков катушки диаметром 10 см (подойдет любой калибр)
Принципиальная схема и работа металлоискателя
На рисунке представлена принципиальная схема металлоискателя. Таймер 555 IC здесь действует как генератор прямоугольных импульсов и генерирует импульсы с частотами, слышимыми человеком. Конденсатор между контактом 2 и контактом 1 не следует менять, так как он должен генерировать звуковые частоты.
В цепи присутствует RLC-цепь, образованная резистором 47 кОм, конденсатором 2,2 мкФ и индуктором на 150 витков. Эта цепь RLC является детектором металла. Как упоминалось ранее в предыдущем разделе, индуктивность индуктора с металлическим сердечником выше, чем у индуктора с воздушным сердечником.
Помните, что намотанная здесь катушка представляет собой катушку с воздушным сердечником, поэтому, когда металлическая деталь приближается к катушке, металлическая деталь действует как сердечник для индуктора с воздушным сердечником. Благодаря этому металлу, действующему в качестве сердечника, индуктивность катушки изменяется или значительно увеличивается. При таком внезапном увеличении индуктивности катушки общее реактивное сопротивление или импеданс цепи RLC изменяется на значительную величину по сравнению с отсутствием металлической детали.
Сначала, когда нет металлической детали, сигнал, подаваемый на динамик, вызывает некоторый слышимый звук. Теперь с изменением реактивного сопротивления вокруг цепи RLC сигнал, отправленный на динамик, больше не будет таким же, как раньше, из-за этого звук, производимый динамиком, будет отличаться от первого.
Таким образом, всякий раз, когда металл приближается к катушке, сопротивление RLC изменяется, заставляя сигнал изменяться, что приводит к изменению звука, генерируемого в динамике. Вы также можете проверить этот металлоискатель на базе Arduino.
Общие советы:
- Для пайки соединений необходимо удалить эмаль на концах катушки.
- С другим датчиком у нас будет разный импеданс RLC, поэтому следует поэкспериментировать с сопротивлением в цепи RLC для чувствительного обнаружения металла.
- Динамик может быть любого типа. Но при сопротивлении менее 8 Ом таймер может нагреваться.
- Используйте напряжение питания выше 5 В.