Wykrywacz metalu to zwykły gadżet używany do sprawdzania ludzi, bagażu lub worków w centrach handlowych, kwaterach, korytarzach filmowych itp., Aby zagwarantować, że osoba nie przenosi żadnych metali ani nielegalnych przedmiotów, takich jak broń, bomby itp. Wykrywacze metali identyfikują bliskość metali. Na rynku można spotkać wiele typów wykrywaczy metali. Należą do nich ręczne wykrywacze metali, bramkowe wykrywacze metali, wykrywacze metali do wyszukiwania naziemnego itp.
Obwód wykrywacza metali
Prosty obwód wykrywacza metali można wykonać w domu na małą skalę. W tym projekcie zamierzamy wykonać prosty obwód wykrywacza metali wykorzystujący czujnik zbliżeniowy. Wszystkie zastosowane komponenty są bardzo proste i łatwo dostępne na rynku.
Jak zaprojektować obwód wykrywacza metali za pomocą TDA0161?
Teraz, gdy wiemy, co będziemy robić w tym projekcie, zacznijmy zbierać dalsze informacje, sporządzając pełną listę komponentów i przechodząc najpierw przez krótkie badanie.
Krok 1: Zbieranie komponentów
Najlepszym podejściem do rozpoczęcia każdego projektu jest sporządzenie listy komponentów i przejrzenie krótkiej analizy tych komponentów, ponieważ nikt nie będzie chciał tkwić w środku projektu tylko z powodu brakującego komponentu. Poniżej znajduje się lista komponentów, które będziemy wykorzystywać w tym projekcie:
- Układ scalony detektora zbliżeniowego TDA0161
- Rezystor 1k-ohm
- Rezystor 330 Ω
- Rezystor 100 Ω
- Potencjometr 5 kΩ
- Tranzystor 2N2222 NPN
- Brzęczyk
- Drut miedziany do cewki
- DOPROWADZIŁO
- Veroboard
- Bateria
- Cyfrowy multimetr
Krok 2: Badanie komponentów
Ponieważ znamy teraz główną koncepcję tego projektu, a także mamy pełną listę komponentów, posunęli się o krok do przodu i przeprowadzili krótkie badanie niektórych głównych komponentów, które zostaną użyte do wykonania obwodu.
Układ scalony detektora zbliżeniowego TDA0161 to detektor zbliżeniowy Ic. Jest produkowany przez STMicroelectronics. Służy do wykrywania metalowych obiektów. Realizuje to zadanie poprzez wykrywanie niewielkich zmian strat prądów wirowych o wysokiej częstotliwości. Z pomocą wiecznie dostrojonego obwodu, układ scalony TDA0161 działa jako oscylator. Sygnał wyjściowy jest określany przez zmianę prądu zasilania. Oznacza to, że prąd będzie wysoki, gdy metal, z którym się sprzeciwił, będzie blisko cewki, a prąd będzie niski, jeśli w pobliżu cewki nie ma metalowego przedmiotu. Układ scalony TDA0161 składa się z 8 pinów. Ten układ scalony jest dostarczany w pakietach dwurzędowych.
TDA0161
Tranzystor 2N2222: Jest to najbardziej znany bipolarny tranzystor złączowy NPN. Ten tranzystor jest najczęściej używany do celów przełączania i wzmacniania. Głównym powodem jego sławy jest niski koszt, niewielkie rozmiary i zdolność do obsługi dużej wartości prądu w porównaniu z podobnymi małymi tranzystorami. Zwykle ten tranzystor może obsługiwać wysoki prąd znamionowy do 800 mA. Ten tranzystor jest wykonany z krzemu lub germanu. W procesie wzmacniania wejściowy sygnał analogowy doprowadzany jest do jego kolektora, a wzmocniony sygnał wyjściowy przesyłany jest do bazy. ten sygnał analogowy może być sygnałem głosowym.
2N2222
Veroboard jest dobrym wyborem do wykonania obwodu, ponieważ jedynym bólem głowy jest umieszczenie komponentów na płycie Vero i po prostu ich lutowanie i sprawdzenie ciągłości za pomocą multimetru cyfrowego. Gdy znany jest układ obwodu, przytnij płytkę do rozsądnego rozmiaru. W tym celu umieść deskę na macie do cięcia i używając ostrego noża (bezpiecznie) i zachowując wszystkie środki ostrożności, niejednokrotnie nacinaj ładunek u góry i podstawy wzdłuż prostej krawędzi (5 lub wiele razy), przejeżdżając otwory. Po wykonaniu tej czynności umieść komponenty na płytce blisko siebie, aby utworzyć zwarty obwód i przylutuj styki zgodnie z połączeniami obwodu. W razie pomyłki spróbuj odlutować połączenia i ponownie je przylutować. Na koniec sprawdź ciągłość. Wykonaj poniższe czynności, aby wykonać dobry obwód na Veroboardzie.
Veroboard
Plik brzęczyk to rodzaj elektronicznego kolektora dźwięku o skoordynowanej strukturze. Zwykle jest używany jako gadżet głosowy w urządzeniach elektronicznych, takich jak komputery PC, drukarki, maszyny do replikacji, mechanizmy ostrzegawcze, zabawki elektroniczne, elektroniczne gadżety samochodowe, telefony itp. W tym projekcie zamierzamy wykorzystać brzęczyk do włączenia alarmu gdy pin zostanie wyjęty z obwodu głównego.
Brzęczyk
Krok 3: Schemat blokowy
Schemat blokowy
Trzy główne elementy obwodu wykrywacza metali to Obwód LC , Czujnik zbliżeniowy , wynik Brzęczyk i dioda LED. Obwód LC jest wykonany przez połączenie kondensatora i cewki z drutu miedzianego w konfiguracji równoległej.
Gdy cewka wykryje metal w pobliżu swojej powierzchni, uruchomi czujnik zbliżeniowy, który następnie wyśle sygnał do obwodu wyjściowego i włączy diodę LED i uruchomi brzęczyk. Więc w zasadzie w Obwód LC , gdy materiał o tej samej częstotliwości zbliży się do miedzianej cewki, zacznie rezonować. Spowoduje to rozpoczęcie ładowania kondensatora. Kondensator i cewka indukcyjna będą ładowane naprzemiennie w obwodzie LC. Gdy kondensator zostanie w pełni naładowany, ładunek zostanie przeniesiony do cewki indukcyjnej, a gdy ładunek na kondensatorze zbliży się do zera, pobierze ładunek z cewki indukcyjnej. Ten proces się powtarza.
DO Czujnik zbliżeniowy to czujnik służący do wykrywania n obiektów bez fizycznego kontaktu. Zasada działania czujnika podczerwieni i czujnika zbliżeniowego jest taka sama. Emituje również sygnał i nie pokazuje niczego na wyjściu, dopóki nie nastąpi zmiana w odbitym sygnale. Na rynku dostępnych jest tak wiele typów czujników zbliżeniowych, że używamy takiego, który wyśle sygnał wyjściowy po wykryciu metalowego obiektu.
Krok 4: Działanie obwodu
Ponieważ mamy teraz wszystkie niezbędne informacje o zastosowanych komponentach i działaniu obwodu, przejdźmy o krok do przodu i zacznijmy rozumieć główne działanie obwodu wykrywacza metali.
Główną częścią obwodu wykrywacza metalu jest równoległa konfiguracja kondensatora i cewki induktora. Ten obwód LC pomaga czujnikowi zbliżeniowemu oscylować z określoną częstotliwością. Gdy jakikolwiek przedmiot metalowy d jakakolwiek częstotliwość rezonansowa zbliżona do cewki induktora, zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej, indukowany prąd będzie indukowany w cewce przez wzajemną indukcję. Zmieni to sygnał przepływający przez cewkę do czujnika zbliżeniowego.
Potencjometr to rezystor zmienny, którego wartość można zmieniać. Służy w tym obwodzie do zmiany wartości obwodu LC. Należy pamiętać, że wartość czujnika zbliżeniowego należy sprawdzać, gdy w pobliżu cewki nie ma metalowego przedmiotu. Jeśli w pobliżu cewki znajduje się metalowy przedmiot, wartość czujnika zbliżeniowego zostanie zmieniona, ponieważ obwód LC będzie miał w nim inny sygnał.
Teraz zmieniony sygnał w cewce jest wysyłany do czujnika zbliżeniowego. czujnik ten zbada ten sygnał i odpowiednio zareaguje. Jeśli sygnał ma około 1 mA, oznacza to, że w pobliżu cewki nie ma metalowego przedmiotu. Jeśli prąd jest prawie większy niż 8 mA, oznacza to, że w pobliżu cewki znajduje się metalowy przedmiot.
Tak więc, gdy pin wyjściowy czujnika zbliżeniowego jest wysoki, do tranzystora zostanie doprowadzone dodatnie napięcie, które wyśle sygnał do włączenia diody LED i brzęczyka.
Krok 5: Montaż komponentów
Teraz, gdy znamy główne działanie, a także cały obwód naszego projektu, przejdźmy do przodu i zacznijmy tworzyć sprzęt naszego projektu. Należy pamiętać, że obwód musi być zwarty, a komponenty muszą być umieszczone tak blisko.
- Weź Veroboard i przetrzyj jego bok miedzianą powłoką za pomocą skrobaka.
- Teraz umieść komponenty ostrożnie i wystarczająco blisko, aby obwód nie stał się zbyt duży
- Ostrożnie wykonaj połączenia za pomocą lutownicy. W przypadku popełnienia błędu podczas wykonywania połączeń należy spróbować wylutować połączenie i ponownie prawidłowo przylutować połączenie, ale w końcu połączenie musi być szczelne.
- Po wykonaniu wszystkich połączeń przeprowadź test ciągłości. W elektronice test ciągłości polega na sprawdzeniu obwodu elektrycznego w celu sprawdzenia, czy prąd płynie w pożądanej ścieżce (czy jest to z pewnością obwód całkowity). Test ciągłości jest wykonywany przez ustawienie niewielkiego napięcia (podłączonego w układzie z diodą LED lub częścią wywołującą zamieszanie, na przykład głośnik piezoelektryczny) nad wskazaną drogą.
- Jeśli test ciągłości przejdzie pomyślnie, oznacza to, że obwód jest odpowiednio wykonany. Jest teraz gotowy do przetestowania.
Obwód będzie wyglądał jak na poniższym obrazku:
Schemat obwodu
Zalety
Ponieważ każdy projekt ma swoje wady i zalety, poniżej wymieniono niektóre zalety i wady tego obwodu wykrywacza metali.
- Obwód wykrywacza metali oparty na układzie scalonym IC TDA0161 to bardzo prosty i niewielki projekt, który można bardzo łatwo wykonać w domu. Dzięki temu może być używany w domach, biurach, miejscach pracy itp., Aby znaleźć małe metalowe przedmioty, na przykład żelazne gwoździe, srebrną lub złotą biżuterię itp.
- Ponieważ ten czujnik zbliżeniowy działa prawidłowo, nie ma potrzeby stosowania żadnego typu mikrokontrolera.
Niedogodności
Ponieważ jest to mały domowy obwód wykrywacza metali, główną wadą tego obwodu jest problem z zasięgiem wykrywania. W tym obwodzie odległość metalowego przedmiotu powinna wynosić co najmniej 10 mm od cewki obwodu wykrywacza metali.
Aplikacje
Istnieje kilka zastosowań wykrywacza metali. Niektóre z nich są wymienione poniżej.
- Wykrywacze metali znajdują zastosowanie przy wejściu do miejsca, w którym konieczna jest ochrona. Zostanie to wykorzystane do wykrycia jakiejkolwiek szkodliwej broni.
- Wykrywacze metali służą do wykrywania srebra, żelaza, złota itp.
- Ponieważ ten projekt jest wykonywany na małą skalę, może być używany w domach do wykrywania małych metalowych przedmiotów, takich jak żelazne gwoździe itp.
