ساخت دستگاه فلزیاب با آردوینو (طراحی فلز یاب vlf قدرتمند)

سسلام. ساخت فلزیاب با آردوینو (آموزش کامل طراحی فلزیاب قدرتمند با Arduino) را آماده کردیم.

آموزش ساخت فلز یاب با برد آردوینو

فلزیاب (Metal Detector) یک دستگاه است که برای ردیابی فلزات است. در مکان های مختلفی مانند فرودگاه ها ، مراکز خرید ، سینما و غیره استفاده می شود. در این پروژه آردوینو ما با استفاده از برد Arduino یک آشکار ساز فلزات را میسازیم. دستگاه ما هرگاه فلزی را در نزدیکی خود حس کند ، بازر را فعال میکند و صدای بوق شنیده میشود. فیلم عملکرد مدار در انتهای مطلب را ببینید.

فیلم عملکرد مدار را ببینید تا به طور کامل با این فلز یاب آشنا شوید. همانطور که مشاهده میکنید باید دستگاه به فلزات نزدیک شود تا آن ها را تشخیص دهد. برای افزایش فاصله تشخیص میتوانید کویل قویتر و … را به پروژه اضافه کنید.

توجه داشته باشید این پروژه برای اهداف آموزشی طراحی شده است. 

قطعات مورد نیاز پروژه

1. برد آردوینو نانو (هر نوع برد آردوینویی میتواند استفاده شود)
2. کویل
3. خازن 10nF
4. بازر
5. مقاومت 1k
6. مقاومت 330 اهم
7. ال ای دی
8. دیود 1N4148

دستگاه فلزیاب چگونه کار میکند ؟

هرگاه مقداری جریان از سیم پیچ عبور کند، یک میدان مغناطیسی در اطراف آن ایجاد می شود. و تغییر در میدان مغناطیسی باعث ایجاد میدان الکتریکی می شود. طبق قانون فارادی، به دلیل میدان الکتریکی ، یک ولتاژ در سراسر سیم پیچ ایجاد می شود که مخالف تغییر در میدان مغناطیسی است و اینگونه است که ولتاژ (ولتاژ چیست؟) تولید شده مخالف افزایش جریان است. واحد استقراء هنری است و فرمول اندازه گیری القاء عبارت است از:

L = (μο * N2 * A) / l
که :
L- ظرفیت القا مغناطیسی بر حسب هنری
μο- 4π*10-7 = نفوذ پذیری
N- تعداد پیچ ها
A- مساحت داخلی هسته بر حسب متر مربع
l- طول کویل بر حسب متر

یعنی هنگامی که هر فلزی به سیم پیچ نزدیک شود ، سیم پیچ القای خود را تغییر می دهد و باعث تغییر در انرژی الکتریکی میشود. این تغییر بستگی به نوع فلز دارد. برای فلزات غیر مغناطیسی کاهش می یابد و برای مواد فرومغناطیسی مانند آهن افزایش می یابد.

انواع سلف ها برای تشخیص فلز

بسته به هسته سیم پیچ، مقدار استقراء متفاوت است. در شکل زیر سلف هایی با مرکز خالی را مشاهده می کنید، در این سلف ها هسته محکم وجود نخواهد داشت. این سلف ها القایی با ارزش بسیار کمتری دارند.

این نوع سلف ها هنگامی استفاده میشود که مقدار کمی از میکرو هانری نیاز است. برای مقادیر زیاد این سلف ها مناسب نیستند. در تصویر زیر سلف ها با هسته فریت (آموزش طراحی سلف) را مشاهده میکنید. این سلف ها اندوکتانس بسیار زیادی دارند.

هنگامی که یک قطعه فلزی در نزدیکی سیم پیچ قرار می گیرد، قطعه فلزی به عنوان هسته ای برای سلف هوا عمل می کند. با استفاده از این فلز به عنوان هسته ، القای سیم پیچ تغییر می کند و افزایش قابل توجهی می یابد.

توجه داشته باشید این توضیحات تخصصی برای درک عمیق شما هستند و نیازی به خواندن این ها ندارید زیرا کد کامل در انتهای مطلب قرار گرفته است.

بنابراین در اینجا در این پروژه فلزیاب آردوینو ، باید القاء سیم پیچ برای تشخیص فلزات را پیدا کنیم. بنابراین برای این کار از مدار LR (مدار مقاومت-القا) استفاده کرده ایم. در اینجا در این مدار، ما از سیم پیچ استفاده کرده ایم که دارای حدود 20 چرخش یا سیم پیچ با قطر 10 سانتی متر است. ما از رول نوار خالی استفاده کرده ایم و سیم اطراف آن را باد می کنیم تا سیم پیچ شود.

نحوه کار پروژه آردوینو تشخیص فلزات

ما از آردوینو نانو برای کنترل کل این پروژه فلزیاب استفاده کرده ایم. از LED و Buzzer بعنوان نشانگر تشخیص فلز استفاده می شود. یک سیم پیچ و خازن (خازن چیست؟) برای تشخیص فلزات استفاده می شود. از دیود سیگنال نیز برای کاهش ولتاژ استفاده می شود. و یک مقاومت هم برای محدود کردن جریان به پین ​​آردوینو.

کار این فلزیاب Arduino بسیار مشکل است. در اینجا ما پالس تولید شده توسط آردوینو را به فیلتر گذرگاه rl ارائه می دهیم. به همین دلیل، لبه های کوتاه توسط سیم پیچ در هر انتقال ایجاد می شود. طول پالس  های تولید شده متناسب با القاء سیم پیچ است. بنابراین با کمک این پالس ها می توانیم القاء کوئل را اندازه گیری کنیم. اما در اینجا اندازه گیری القاء دشوار است زیرا پالس ها دارای مدت زمان بسیار کمی هستند (تقریباً 0.5 میکروثانیه) و اندازه گیری آن توسط Arduino بسیار دشوار است.

پس به جای این، از خازنی استفاده کردیم. و برای شارژ خازن به پالس های کمی نیاز داریم تا جایی که می توانیم ولتاژ آن را توسط پین آنالوگ آردوینو A5 بخوانیم. سپس آردوینو ولتاژ این خازن را با استفاده از ADC میخواند. پس از خواندن ولتاژ ، خازن به سرعت تخلیه می شود. انجام این فرآیند حدود 200 میکرو ثانیه طول می کشد. برای نتیجه بهتر ، اندازه گیری را تکرار می کنیم و میانگین نتایج را بدست می آوریم. اینگونه میتوانیم تتوان القایی تقریبی کویل را اندازه بگیریم. پس از دریافت نتیجه ، نتایج را به ال ای دی و بازر منتقل می کنیم تا حضور فلز را تشخیص دهیم.

برای دانلود فایل ها باید حساب کاربری داشته باشید ثبت نام / ورود

سوالات متداول

فلزیاب چیست؟

فلزیاب دستگاهی است برای ردیابی فلزات است. در مکان های مختلفی مانند فرودگاه ها ، مراکز خرید ، سینما و غیره استفاده می شود.

دستگاه فلزیاب چطور کار میکند؟

هنگامی که هر فلزی به سیم پیچ نزدیک شود ، سیم پیچ القای خود را تغییر می دهد و باعث تغییر در انرژی الکتریکی میشود. این تغییر بستگی به نوع فلز دارد. برای فلزات غیر مغناطیسی کاهش می یابد و برای مواد فرومغناطیسی مانند آهن افزایش می یابد.

چطور با آردوینو ساخت فلزیاب را انجام دهیم؟

ما از آردوینو نانو برای پروژه فلزیاب استفاده کرده ایم. از LED و Buzzer بعنوان نشانگر تشخیص فلز استفاده می شود. یک سیم پیچ و خازن برای تشخیص فلزات استفاده می شود. از دیود سیگنال نیز برای کاهش ولتاژ استفاده می شود.