Экологиялык таза металл детектору - Arduino: 8 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:42

Металл табуу абдан кызыктуу. Кыйынчылыктардын бири - артта калган тешиктин көлөмүн азайтуу үчүн казуу үчүн так жерди тарытуу.

Бул уникалдуу металл детекторунда табылган жерди аныктоо жана аныктоо үчүн төрт издөө катушкасы, түстүү сенсордук экран бар.

Автокалибрлөө, USB заряддалуучу кубат пакети, төрт түрдүү экран режими, жыштыгы жана импульстун туурасын тууралоо, бул сиз издөөнү ыңгайлаштырууга мүмкүндүк берет.

Сиз кенчти тактап алгандан кийин, ар бир катушканын үстүндө жайгашкан бир тешик жерге чөгүп кетүү үчүн жыгачтан жасалган шишти колдонууга мүмкүндүк берет, ошондо сиз жерден кичинекей сайгычты казып, айлана -чөйрөгө зыян келтире аласыз.

Ар бир катушка 7-10см тереңдикте тыйындарды жана шакектерди аныктай алат, андыктан парктар менен пляждардын айланасында жоголгон тыйындарды жана шакектерди издөө үчүн идеалдуу.

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

Чоң рахмат - "Ойлоп табуу чакырыгы" жана "Илимди изилдөө" сынактарына жогорку оң бурчта добуш берүү баскычын бассаңыз !!!

чоң рахмат, TechKiwi

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

1 -кадам: Металл табуунун артындагы илим

Металл табуу дизайны

Металл детекторунун конструкцияларынын көптөгөн вариациялары бар. Металл детекторунун бул түрү - бул өзүнчө берүү жана алуу катуштарын колдонгон Pulse Induction детектору.

Arduino импульсту чыгарат, ал транзистор аркылуу өтө кыска убакытка (4uS) өткөргүч катушка колдонулат. Импульстун бул агымы катуштун тегерегинде күтүүсүз магнит талаасынын пайда болушуна себеп болот, кеңейген жана кулаган талаа кабыл алуу катушуна чыңалуу жаратат. Бул кабыл алынган сигнал кабыл алуучу транзистор тарабынан күчөтүлөт, андан кийин чыңалуу салыштыргычынын жардамы менен таза санарип импульсуна айланат жана өз кезегинде Arduinoдогу Digital Input пини аркылуу тандалат. Arduino алынган импульстун импульстун туурасын өлчөө үчүн программаланган.

Бул долбоордо алынган импульстун туурасы кабыл алуу катушкасынын индуктивдүүлүгү жана конденсатору менен аныкталат. Диапазондо эч кандай объект болбогондо, импульстун баштапкы туурасы болжол менен 5000 АКШны түзөт. Чет элдик металл нерселер кеңейип жана кулап бараткан магнит талаасынын диапазонуна киргенде, бул энергиянын бир бөлүгүн объектке агымдуу агымдар түрүндө киргизет. (Электромагниттик индукция)

Таза жыйынтык - алынган импульстун туурасы азаят, импульстун туурасындагы бул айырма Arduino тарабынан өлчөнөт жана TFT дисплейинде ар кандай форматта көрсөтүлөт.

Дисплей варианты 1: Детектордун башынын астындагы Максаттын орду

Менин ниетим детектордун башынын астындагы бутанын ордун үч бурчтукка келтирүү үчүн 4 катушка колдонуу болчу. Издөө катушкаларынын сызыктуу эмес мүнөзү бул кыйынчылыкты жараткан, бирок жогорудагы анимацияланган-g.webp

Дисплей 2 -варианты: Ар бир издөө катушуна сигналдын изин көрсөтүү

Бул ар бир издөө катушка үчүн көз карандысыз сигнал күчү изин чийүү менен максаттуу объект баштын астында экенин көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берет. Бул детектордун башынын астында жана салыштырмалуу күчтүн астында эки максатыңыз бар экендигин аныктоо үчүн пайдалуу.

Практикалык колдонуу

Бул ыкма сиз видеону көрсөткөндөй, биринчи көрүнүштү бутага аныктоо үчүн, ал эми экинчи көрүнүштү аны бир нече миллиметрге туташтыруу үчүн колдонууга мүмкүнчүлүк берет.

2 -кадам: материалдарды чогултуу

Билл материалдар

1. Arduino Mega 2560 (1, 2 жана 3 -пункттарды бирдиктүү заказ катары сатып алса болот)
2. 3.2 "TFT LCD сенсордук экраны (колдоого алынган 3 вариация үчүн код камтылган)
3. TFT 3.2 дюймдук мега калкан
4. Транзистор BC548 x 8
5. 0.047uf Greencap Capacitor x 4 (50v)
6. 0.1uf Greencap Capacitor x 1 (50v)
7. 1k каршылыгы x 4
8. 47 Резистор х 4
9. 10k каршылыгы x 4
10. 1M каршылыгы x 4
11. 2.2k каршылыгы x 4
12. SPST Mini Rocker Switch
13. Интегралдык микросхема LM339 Quad Differential Comparator
14. Сигнал диоддор IN4148 x 4
15. Жез WireSpool 0.3mm Диаметри х 2
16. Эки негизги экрандуу кабель - диаметри 4.0мм - узундугу 5М
17. USB кубатталуучу Powerbank 4400mHa
18. Piezo Buzzer
19. Vero Board 80x100mm
20. Пластикалык корпус минималдуу 100 мм бийиктик, 55 мм тереңдик, 160 мм туурасы
21. Кабелдик байланыштар
22. MDF Wood 6-8mm Thickness - 23cm x 23cm чарчы даана х 2
23. Микро USB узартуу кабели 10см
24. USB-A кабели узундугу 10смге чейин кесүүгө ылайыктуу
25. Гарнитура Аудио Джек Пойнт - Стерео
26. Ар кандай жыгач жана пластикалык детекторлордун башы
27. Ыкчам муундагы Speed Mop шыпыргы туткасы (бир огунун кыймылы гана - сүрөттөрдү караңыз)
28. A3 кагаздын бир бөлүгү
29. Glue Stick
30. Electic Jig Saw кескич
31. T4 жана Rx катушкалар үчүн мурунку катушканы түзүү үчүн A4 Sheet Cardboard 3мм калыңдыгы
32. Түтүк тасмасы
33. Hot Glue Gun
34. Электр желим
35. 10 кошумча Arduino Header Pins
36. PCB терминалдык казыктары x 20
37. TwoPart Epoxy Glue - 5 мүнөт кургатуу убактысы
38. Craft Knife
39. 5мм Пластикалык түтүктүн узундугу 30мм х 4 (мен бакчаны сугаруу тутумун аппараттык дүкөндөн колдондум)
40. MDF суу өткөрбөй турган пломба (металл болбошун камсыз кылыңыз)
41. 60см ийкемдүү электр өткөргүч - боз - диаметри 25 мм

3 -кадам: Детектордун башын түзүңүз

1. Баш Ассамблеяны куруу

Эскертүү: Мен детектордун башында колдонулган 8 жез зым катушка үчүн өтө татаал монтаждоо механизмин курууну чечтим. Бул жогоруда сүрөттөрдө көрүнүп тургандай, MDFдин эки катмарынан бир катар тешиктерди кесүүнү камтыйт. Эми мен сунуштаган бирдикти бүтүрдүм, диаметри 23 см болгон бир гана тегерекчени колдонуп, катушкаларды MDFдин бул бир катмарына ысык клей менен жабыштырдым. Бул курулуш убактысын кыскартат жана башы жеңилирээк дегенди билдирет.

А3 кагазга берилген трафаратты басып чыгаруу менен баштаңыз, андан кийин катушкаларды жайгаштыруу боюнча көрсөтмө берүү үчүн аны MDF тактасына чаптаңыз.

Электр джигеринин жардамы менен MDFден диаметри 23 см болгон тегеректи кылдаттык менен кесип алыңыз.

2. Катушкаларды ороо

10 см узундугу бар эки цилиндрди Түтүк тасмасы менен чогуу түзүү үчүн картонду колдонуңуз. Өткөргүчтөрдүн диаметри 7см, алуучу катуштар 4см болушу керек.

Жез зымдын бобосун эркин бурула алгычка орнотуңуз. Жез зымдын башталышын скотч менен картон цилиндрине бекиңиз. Wind 40 цилиндрге бекем бурулат, анан учун байлап коюу үчүн скотчту колдонуңуз.

Катушкаларды тегерегинде кеминде 8 чекитке бириктирүү үчүн Hot Glue колдонуңуз. Муздагандан кийин, манжаларыңыз менен катушканы жеңилдетиңиз, андан кийин Hot Glue менен металл детекторунун баш шаблону менен бекиңиз. Катушканын жанындагы MDF аркылуу эки тешик бургулаңыз жана катуштун учтарын Металл детекторунун башынын үстү жагына өткөрүңүз.

Бул көнүгүүнү кайталап, 4 x Receive Coils жана 4 Transmit катушкаларын куруп, орнотуңуз. Бүткөндө металл детекторунун башынын үстүнөн 8 жуп зым чыгып турушу керек.

3. Экрандалган кабелдерди туташтырыңыз

5M корголгон эгиз өзөктүү кабелди 8 узундукка бөлүңүз. Кабардын детекторунун баш жагында ажыратылган калканчты таштап, катушка алуу үчүн эгиз ядрону ар бир өткөргүчкө жана ширетүүгө.

Ом метрин колдонуп, ар бир кабелдин экинчи четиндеги катушкаларды жана кабелдик байланыштарды текшериңиз. Ар бир катушка бир нече Омду каттайт жана тиешелүүлүгүнө жараша баардык кабыл алуу жана берүү катмары үчүн ырааттуу болушу керек.

Сыноодон өткөндөн кийин, ысык желим тапанчаны колдонуп, 8 кабелди детектордун башынын ортосуна туткасын бекитүүгө жана башын бүтүрүүгө даяр.

Менин кеңешим, келечектеги тестирлөөгө даярдануу үчүн, корголгон кабелдик өзөктүн ар бир четин сыйрып, калай жасоо. Ар бир кабелдик калканга жерге зым кошуңуз, анткени бул негизги блокко жерге туташат. Бул ар бир кабелдин ортосундагы тоскоолдукту токтотот.

Кайсы катушка экенин аныктоо үчүн мультиметрди колдонуңуз жана жабышчаак этикеткаларды чаптаңыз, андыктан аларды келечекте монтаждоо үчүн оңой эле аныктоого болот.

4 -кадам: Сыноо үчүн схеманы чогултуңуз

1. Нан тактасын чогултуу

Менин сунушум - Vero Board жана корпуска жасоодон мурун, чынжырды биринчи орнотуу жана текшерүү үчүн нан тактасын колдонуу. Бул сизге сезимталдык жана туруктуулук үчүн керек болсо, компоненттин баалуулуктарын ыңгайлаштырууга же кодду өзгөртүүгө мүмкүнчүлүк берет. Өткөрүүчү жана кабыл алуучу катуштарды туташтыруу керек, ошондуктан алар бир багытта оролгон жана бул зымдарды Vero Boardго келечекте туташуу үчүн этикеткалоодон мурун тестирлөөдө оңой.

Райондук схемага ылайык компоненттерди чогултуп, илгич зымдын жардамы менен детектордун баш катмарларын тиркеңиз.

Arduino менен туташуу эң жакшы TFT калканына ширетилген зым менен жасалган. Санариптик жана аналогдук пин туташуулары үчүн мен Arduino тактасына түздөн -түз ширетүүдөн сактанууга мүмкүндүк берген башкы пин коштум. (Сүрөттү караңыз)

2. IDE китепканалары

Буларды компьютериңизде иштеген IDEге (Integrated Development Environment) жүктөп алып, компьютердин кодун физикалык тактага жазуу жана жүктөө үчүн колдонуу керек. UTFT.h жана URtouch.h төмөндөгү ZIP файлында жайгашкан

UTFT.h жана URtouch.h кредити Rinky-Dink Electronicsке барат, мен бул zip файлдарын киргиздим, анткени булак сайты түшүп калды.

3. Тестирлөө

Мен баштапкы орнотууну чечүү үчүн тест программасын коштум, андыктан ороендин ориентация маселелерин чече аласыз. Сыноо кодун Arduino IDEге жүктөп, Megaге жүктөңүз. Эгер баары иштеп жатса, сиз тест экранын жогорудагыдай көрүшүңүз керек. Ар бир катушка ар бир квадрантта болжол менен 4600uS туруктуу мамлекеттик маанини түзүшү керек. Эгерде андай болбосо, TX же RX катушундагы оромдордун полярдуулугун өзгөртүп, кайра текшериңиз. Эгерде бул иштебесе, анда мен сизге ар бир катушканы жекече текшерип, мүчүлүштүктөрдү жоюу үчүн схема аркылуу кайра иштөөнү сунуштайм. Эгерде сизде 2 же 3 жумушчу болсо, аларды иштебей турган катушка/микросхемага салыштырыңыз.

Эскертүү: Кийинки тестирлөө RX схемасындагы 0.047uf конденсаторлорунун бардык сезимталдыкка таасир этерин көрсөттү. Менин кеңешим, сизде схема бар болгондон кийин, бул баалуулукту жогорулатып, тыйын менен сынап көрүңүз, анткени бул сезимталдыкты жакшырта алат.

Бул милдеттүү эмес, бирок эгерде сизде осциллограф болсо, анда катушкалардын туура туташуусун камсыз кылуу үчүн TX Pulse жана RX Pulse байкоо жүргүзө аласыз. Муну ырастоо үчүн сүрөттөрдөгү комментарийлерди караңыз.

ЭСКЕРТҮҮ: Мен бул бөлүмгө ар кандай маселелерди чечүүгө жардам берүү үчүн схеманын ар бир этабы үчүн осциллографтын издери бар PDF документин киргиздим

5 -кадам: Районду жана корпусту куруу

Бирдик сиздин канааттанууңуз үчүн текшерилгенден кийин, сиз кийинки кадамды жасай аласыз жана схеманы жана корпусту кура аласыз.

1. Корпусту даярдаңыз

Негизги компоненттерди макетке келтирип, баарын өзүңүзгө кантип туура келерин аныктоо үчүн өзүңүздүн жагдайыңызга жайгаштырыңыз. Компоненттерди жайгаштыруу үчүн Vero Board'ту кесип алыңыз, бирок корпустун түбүнө батып кетишиңизди камсыздаңыз. Заряддалуучу кубат пакети менен этият болуңуз, анткени бул өтө көлөмдүү болушу мүмкүн.

Баш кабелдердин арткы кирүүсүн, электрди алмаштырууну, тышкы USB портун, Arduino программалоо портун жана стерео гарнитуранын аудио уячасын жайгаштыруу үчүн тешиктерди бургула.

Бул бургулоодон тышкары, иштин алдыңкы тарабынын борборунда туткасы боло турган 4 монтаждык тешик, Бул тешиктер келечектеги кадамдарда алар аркылуу кабелдик галстукту өткөрө алгыдай болушу керек.

2. Веро тактасын чогултуңуз

Райондук диаграмманы жана жогорудагы сүрөттү ээрчип, компоненттерди Vero тактасына жайгаштырыңыз.

Мен ПКБга терминал төөнөгүчтөрүн колдонуп, баш катушка кабелдерин ПХБга оңой туташтырдым. Пиэбо Буззерди ПКБга IC жана транзисторлор менен кошо орнотуңуз. Мен TX, RX компоненттерин солдон оңго карай түздөөгө аракет кылдым жана тышкы катушкаларга бардык туташуулар Vero Boarдын бир четинде болушун камсыз кылдым. (сүрөттөрдү схемасын карагыла)

3. Coil Cables тиркөө

Сүрөттөрдө көрсөтүлгөндөй MDFден келген экрандалган кабелдер үчүн кабель кармагычты куруңуз. Бул кабелдерди PCB терминалдык казыктарына тууралаш үчүн MDFге бурулган 8 тешиктен турат. Сиз ар бир катушканы тиркегениңизде, катуштун туура багытталышын камсыз кылуу үчүн схеманы акырындык менен текшерип туруу керек.

4. Бирдикти сыноо

USB Power Pack, Power Switch, Аудио Телефон Джекти туташтырыңыз жана корпустун жакшы жайгашуусун камсыз кылуу үчүн бардык зымдарды жана кабелдерди жайгаштырыңыз. Айлана -тегеректе эч нерсе жок экенине ынануу үчүн ысык клейди колдонуңуз. Мурунку кадамга ылайык, тест кодун жүктөңүз жана бардык катуштардын күтүлгөндөй иштешин камсыз кылыңыз.

Сыртка туташканда USB Power Pack туура заряддалып жатканын текшериңиз. Arduino IDE кабелин тиркөө үчүн жетиштүү уруксаат бар экенин текшериңиз.

5. Экран аппетурасын кесип салыңыз

Экранды кутучанын ортосуна жайгаштырыңыз жана алдыңкы панелдеги LCD дисплейдин четтерин тешикти кесүүгө даяр деп белгилеңиз. Кол өнөрчүлүк бычагы менен металл сызгычтын жардамы менен капкактын капкагын кылдаттык менен ачып, тешикти кесип салыңыз.

Бардык компоненттерди, такталарды, зымдарды жана экранды боштуктар жана ысык желим менен кармап турууну камсыз кылып, кылдаттык менен капкакты калыптандыруу үчүн кумдалган жана толтурулган.

7. Sun Visor куруңуз

Мен эски кара корпусту таптым, аны формада кесип, күндүн көз айнеги катары колдоно алдым, жогорудагы сүрөттөрдө көрсөтүлгөндөй. Муну алдыңкы панелге 5 мүнөт эки бөлүктөн турган эпоксиден чаптаңыз.

6 -кадам: тутканы жана ишти детектордун башына тиркеңиз

Эми Detector Electronics жана Head курулгандыктан, бирдикти коопсуз орнотууну бүтүрүү гана калды.

1. Башты туткага бекитүү

Муну эки бураманын жардамы менен башыңызга бекитүү үчүн туткунун муундарын өзгөртүңүз. Идеалында, сиз катушкалардын жанындагы металлдын көлөмүн азайтууну каалайсыз, андыктан кичинекей жыгач бурамаларды жана 5 мүнөттүк 2 бөлүктөн турган эпокси клейди башыңызга бекиңиз. Жогорудагы сүрөттөрдү караңыз.

2. Баштын зымдарын байлоо

Кабелдик байламталарды колдонуу зымдарды байлап, корголгон зымдын ар бир 10 см сайын кабелдик галстук кошуу менен. Иш үчүн эң жакшы позицияны иштеп чыгууга кам көрүңүз, андыктан экранды көрүү, башкаруу элементтерине жетүү жана гарнитураны/сайгычтарды тагуу оңой.

3. Электрониканы туткасына тиркеңиз

Корпусту бурчка тиркөө үчүн, MDFден 45 даражадагы монтаж блогун куруңуз, бул детекторду жердин үстүнөн шыпырып жүргөнүңүздө, TFT дисплейин оңой көрө аласыз. Жогорудагы сүрөттү караңыз.

Кабелдик туташтыргыч менен туткасына Electronics Корпусун бекитүү блогу аркылуу жана мурун бургуланган орнотуу тешиктери аркылуу корпуска тиркеңиз.

4. Детектордун башын бүтүрүңүз

Detector Head катушкалары зымдардын кыймылынсыз эле чечилиши керек, андыктан ысык желимди колдонуп, катушкалардын бардыгын жакшылап бекемдеңиз.

Детектордун башчысы ошондой эле суу өткөрбөөчү болушу керек, андыктан MDFди тунук пломба менен чачуу маанилүү (герметикте ачык себептерден улам металл жок).

Ар бир катушканын ортосуна 5 мм тешик бургулаңыз жана 5 мм x 30 мм пластикалык түтүктөрдү өткөрүп, астыңызга жыгачтан жасалган шиштерди топуракка түртүп койгонго аракет кылыңыз. Орнуна бекитүү үчүн ысык желим тапанчаны колдонуңуз.

Мен баштын үстүн пластикалык табак менен, астын калың пластик китеп капкагы менен жаап, четин ийкемдүү электр өткөргүч түтүктөрү менен кесип, ысык желим менен жабышты.

7 -кадам: жыйынтыктоо жана тестирлөө

1. Заряддоо

Стандарттык уюлдук телефондун заряддагычын Micro USB портуна салып, шайман заряддалганын текшериңиз.

2. Кодду жүктөө

Камтылган кодду жүктөө үчүн Arduino IDE колдонуңуз.

3. Үнсүз баскыч

Бирдик демейки боюнча күйгүзүлгөндө үнсүз болот. Бул экрандын LHS астындагы кызыл Үнсүз баскычы менен белгиленет. Үндү иштетүү үчүн бул баскычты басыңыз жана баскыч жашыл болуп, үндү иштетүүнү билдирет.

Качан ички үнсүз жана тышкы аудио телефон уячасы үн чыгарат.

4. Калибрлөө

Калибрлөө изди экрандын түбүнө босоголук сызыктардын астына кайтарат. Биринчи жолу күйгүзүлгөндө, аппарат автоматтык түрдө калибрлейт. Аппарат абдан туруктуу, бирок кайра калибрлөөгө муктаждык бар болсо, муну экранда калибрлөө баскычын басуу аркылуу жасоого болот, ал секундадан аз убакытта кайра калибрлейт.

5. Босоголор

Эгерде кандайдыр бир издеги сигнал босогодон ашса (экранда чекиттүү сызык) жана Үнсүз баскыч өчүк болсо, анда аудио сигнал чыгарылат.

Бул чектерди ар бир сызыктын өйдө же ылдый жагындагы экранга тийүү менен өйдө жана ылдый туураласа болот.

6. PW жана DLY жөнгө салуу

Импульс аралыгындагы импульстун узактыгы жана импульстар ортосундагы кечигүү сенсордук дисплей аркылуу жөнгө салынышы мүмкүн. Бул ар кандай чөйрө жана казыналар менен тажрыйба жүргүзүү үчүн эң жакшы натыйжалар үчүн сыналышы мүмкүн.

7. Дисплейдин түрлөрү

4 түрдүү дисплей түрү бар

1 -вариантты көрсөтүү: Максатым детектордун башынын астындагы Максатым детектордун башынын астындагы бутанын ордун үч бурчтуу кылуу үчүн 4 катушту колдонуу болчу. Издөө катушкаларынын сызыктуу эмес мүнөзү бул кыйынчылыкты жараткан, бирок жогорудагы анимацияланган-g.webp

Дисплей 2 -варианты: Ар бир издөө катушуна сигнал изин көрсөтүү Бул ар бир издөө катушка үчүн экранда сигналдын көз карандысыз изин чийүү менен максаттуу объектинин баштын астында турганын көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берет. Бул детектордун башынын астында жана салыштырмалуу күчтүн астында эки максатыңыз бар экендигин аныктоо үчүн пайдалуу.

3 -вариантты көрсөтүү: 2 -вариант менен бирдей, бирок калың сызык менен көрүү оңой болот.

4 -вариантты көрсөтүү: 2 -вариант менен бирдей, бирок изди өчүрүүдөн мурун 5тен ашык экранды тартат. Алсыз сигналдарды тартуу үчүн жакшы.

Мен кийинки бир нече жуманын ичинде талаада сынап жатам, андыктан кенч табылган нерселерди жарыялап турам.

Эми барып көңүл ачып, кенчти тап !!

8 -кадам: Эпилог: Катушка вариациялары

Катушка конфигурациялары жөнүндө көптөгөн жакшы, кызыктуу суроолор жана сунуштар болду. Бул үйрөткүчтү иштеп чыгууда, айта кетүү керек болгон ар кандай катушка конфигурациялары менен көптөгөн эксперименттер болгон.

Жогорудагы сүрөттөрдө мен учурдагы дизайнды чечүүдөн мурун аракет кылган кээ бир катушкаларды көрсөтөм. Эгерде сизде дагы суроолор болсо, мага жазыңыз.

Дагы эксперимент жасоо үчүн сизге!

Биринчи ойлоп табуу чакырыгы 2017

2017 -жылдагы илим изилдөө конкурсунун биринчи сыйлыгы