Metal Detector adalah alat keselamatan yang digunakan untuk mengesan logam yang boleh membahayakan, di berbagai tempat seperti Lapangan Terbang, pusat membeli-belah, pawagam, dan lain-lain. Sebelum ini kami telah membuat Metal detector yang sangat sederhana tanpa mikrokontroler, sekarang kita sedang membangun Metal Detector menggunakan Arduino. Dalam projek ini, kita akan menggunakan gegelung dan kapasitor yang akan bertanggungjawab untuk mengesan logam. Di sini kami telah menggunakan Arduino Nano untuk membina projek pengesan logam ini. Ini adalah projek yang sangat menarik untuk semua pencinta elektronik. Di mana sahaja alat pengesan ini mengesan logam yang berada di dekatnya, bel mula berbunyi dengan cepat.
Komponen yang diperlukan:
Berikut adalah komponen yang anda perlukan untuk membina alat pengesan logam DIY sederhana menggunakan Arduino. Semua komponen ini mudah didapati di kedai perkakasan tempatan anda.
- Arduino (mana-mana)
- Gegelung
- Kapasitor 10nF
- Buzzer
- Perintang 1k
- Perintang 330 ohm
- LED
- Diod 1N4148
- Papan roti atau PCB
- Menyambung wayar pelompat
- Bateri 9v
Bagaimana pengesan logam berfungsi?
Setiap kali arus mengalir melalui gegelung, ia menghasilkan medan magnet di sekelilingnya. Dan perubahan medan magnet menghasilkan medan elektrik. Sekarang menurut undang-undang Faraday, kerana medan Elektrik ini, voltan berkembang melintasi gegelung yang menentang perubahan medan magnet dan begitulah Coil mengembangkan Induktansi, bermaksud voltan yang dihasilkan menentang kenaikan arus. Unit Induktansi adalah Henry dan formula untuk mengukur Induktansi adalah:
L = (μ ο * N 2 * A) / l Di mana, L- Induktansi dalam Henries μο- Kebolehtelapan, 4π * 10 -7 untuk Udara N- Bilangan putaran A- Kawasan Teras Dalam (πr 2) dalam m 2 l - Panjang gegelung dalam meter
Apabila mana-mana logam mendekati gegelung maka gegelung mengubah aruhannya. Perubahan induktansi ini bergantung pada jenis logam. Ia berkurang untuk logam bukan magnet dan meningkat untuk bahan feromagnetik seperti besi.
Bergantung pada teras gegelung, nilai induktansi berubah secara drastik. Dalam gambar di bawah ini anda dapat melihat induktor berpori udara, di induktor ini, tidak akan ada inti padat. Mereka pada dasarnya gegelung ditinggalkan di udara. Medium aliran medan magnet yang dihasilkan oleh induktor adalah apa-apa atau udara. Induktor ini mempunyai nilai induktansi yang sangat kurang.
Induktor ini digunakan apabila memerlukan nilai beberapa microHenry. Untuk nilai yang lebih tinggi daripada beberapa milliHenry, ini tidak sesuai. Pada gambar di bawah, anda dapat melihat induktor dengan teras ferit. Induktor Ferrite Core ini mempunyai nilai induktansi yang sangat besar.
Ingat bahawa luka gegelung di sini adalah cored udara, jadi apabila sekeping logam dibawa dekat gegelung, potongan logam bertindak sebagai inti untuk induktor cored udara. Dengan logam ini bertindak sebagai teras, induktansi gegelung berubah atau meningkat dengan ketara. Dengan peningkatan mendadak gegelung ini, reaktans keseluruhan atau impedans litar LC berubah dengan banyak jika dibandingkan tanpa bahagian logam.
Jadi di sini dalam Projek Pengesan Logam Arduino ini, kita harus mencari induktansi gegelung untuk mengesan logam. Oleh itu, kami telah menggunakan litar LR (Resistor-Inductor Circuit) yang telah kami sebutkan. Di litar ini, kami telah menggunakan gegelung yang mempunyai sekitar 20 putaran atau belitan dengan diameter 10cm. Kami telah menggunakan gulungan pita kosong dan menggulung wayar di sekelilingnya untuk membuat gegelung.
Rajah Litar:
Kami telah menggunakan Arduino Nano untuk mengendalikan keseluruhan Projek Pengesan Logam ini. LED dan Buzzer digunakan sebagai penunjuk pengesanan logam. Gegelung dan kapasitor digunakan untuk mengesan logam. Diod isyarat juga digunakan untuk mengurangkan voltan. Dan perintang untuk menghadkan arus ke pin Arduino.
Penjelasan Kerja:
Mengendalikan Arduino Metal Detector ini agak sukar. Di sini kami menyediakan gelombang blok atau nadi, yang dihasilkan oleh Arduino, ke penapis lulus tinggi LR. Oleh kerana itu, lonjakan pendek akan dihasilkan oleh gegelung dalam setiap peralihan. Panjang nadi lonjakan yang dihasilkan sebanding dengan induktansi gegelung. Oleh itu, dengan bantuan denyutan Spike ini, kita dapat mengukur induktansi Coil. Tetapi di sini sukar untuk mengukur induktansi tepat dengan lonjakan tersebut kerana lonjakan itu berdurasi sangat pendek (kira-kira 0.5 mikrodetik) dan itu sangat sukar untuk diukur oleh Arduino.
Oleh itu, bukan menggunakan kapasitor yang dikenakan oleh nadi atau lonjakan yang meningkat. Dan memerlukan beberapa denyutan untuk mengisi kapasitor ke titik di mana voltannya dapat dibaca oleh pin analog Arduino A5. Kemudian Arduino membaca voltan kapasitor ini dengan menggunakan ADC. Setelah membaca voltan, kapasitor cepat habis dengan menjadikan pin capPin sebagai output dan menetapkannya ke rendah. Seluruh proses ini memerlukan sekitar 200 mikrodetik untuk diselesaikan. Untuk hasil yang lebih baik, kami mengulangi pengukuran dan mengambil purata hasilnya. Begitulah cara kita mengukur induktansi Coil. Setelah mendapat hasilnya, kami memindahkan hasilnya ke LED dan buzzer untuk mengesan kehadiran logam. Periksa kod Lengkap yang diberikan di akhir Artikel ini untuk memahami cara kerjanya.
Kod Arduino lengkap diberikan di akhir Artikel ini. Di bahagian pengaturcaraan projek ini, kami telah menggunakan dua pin Arduino, satu untuk menghasilkan gelombang blok untuk dimasukkan ke dalam Coil dan pin analog kedua untuk membaca voltan kapasitor. Selain daripada dua pin ini, kami telah menggunakan dua lagi pin Arduino untuk menyambungkan LED dan buzzer.
Anda boleh menyemak kod lengkap dan Video Demonstrasi Arduino Metal Detector di bawah. Anda dapat melihat bahawa setiap kali ia mengesan logam, LED dan Buzzer akan mula berkelip dengan cepat.