Απλό κύκλωμα ανιχνευτή μετάλλων

Μπορείτε να βρείτε ανιχνευτή μετάλλων σε αεροδρόμια, θέατρα και άλλους δημόσιους χώρους. Χρησιμοποιούνται για την ασφάλεια των ανθρώπων για την ανίχνευση όσων μεταφέρουν μέταλλο (όπλα κλπ). Σε αυτό το έργο πρόκειται να σχεδιάσουμε ένα απλό κύκλωμα ανιχνευτή μετάλλων. Υπάρχουν τόσα πολλά σχέδια ανιχνευτών μετάλλων, αλλά τα περισσότερα από αυτά είναι περίπλοκα στο σχεδιασμό, οπότε εδώ πρόκειται να σχεδιάσουμε ένα απλό κύκλωμα ανιχνευτή μετάλλων χρησιμοποιώντας το 555 Timer IC.

Πριν προχωρήσουμε περαιτέρω, πρέπει να κατανοήσουμε την έννοια των κυκλωμάτων επαγωγέα και RLC. Ας μιλήσουμε πρώτα για επαγωγείς. Οι επαγωγείς δεν είναι τίποτα άλλο παρά τα πηνία από σμάλτο χαλκού σύρματος διατίθενται σε διαφορετικά σχήματα και μεγέθη. Με βάση διάφορες παραμέτρους υπολογίζεται η επαγωγή ενός επαγωγέα. Σε όλες αυτές τις παραμέτρους ενδιαφερόμαστε βασικά για τον πυρήνα στον επαγωγέα καθώς ανάλογα με τον πυρήνα, η τιμή επαγωγικότητας αλλάζει δραστικά.

Στο παρακάτω σχήμα μπορείτε να δείτε τους αεραγωγούς, σε αυτούς τους επαγωγείς δεν θα υπάρχει συμπαγής πυρήνας. Είναι βασικά πηνία που αφήνονται στον αέρα. Το μέσο ροής του μαγνητικού πεδίου που παράγεται από τον επαγωγέα δεν είναι τίποτα ή αέρα. Αυτοί οι επαγωγείς έχουν επαγωγές πολύ μικρότερης αξίας.

Αυτοί οι επαγωγείς χρησιμοποιούνται όταν η ανάγκη για τιμές λίγων micro Henry. Για τιμές μεγαλύτερες από λίγες milli, αυτές δεν είναι κατάλληλες. Στο παρακάτω σχήμα μπορείτε να δείτε έναν επαγωγέα πυρήνα φερρίτη,

Όταν το πηνίο επαγωγής τυλίγεται σε έναν πυρήνα μπορεί να είναι φερρίτης ή πυρήνας σιδήρου, η επαγωγή του πηνίου αυξάνεται πάρα πολύ. Αυτή η τιμή είναι πολύ περισσότερο από τον πυρήνα του ίδιου μεγέθους και σχήματος.

Τώρα για ένα κύκλωμα RLC όπως φαίνεται στο σχήμα, η αντίσταση ή η σύνθετη αντίσταση μεταξύ των ακροδεκτών "a" και "c" εξαρτάται από τις τιμές των L και C εάν η εφαρμοζόμενη συχνότητα σήματος είναι σταθερή.

Έτσι, εάν η τιμή επαγωγής μεταβάλλεται η τιμή της αντιδραστικότητας ή η αντίσταση αλλάζει. Ο τρόπος με τον οποίο αυτές οι δύο έννοιες χρησιμοποιούνται μαζί για ένα κύκλωμα ανιχνευτή μετάλλων, εξηγείται στο τμήμα εργασίας αυτού του έργου.

Εξαρτήματα κυκλώματος ανιχνευτή μετάλλων

• +9 τάση τροφοδοσίας
• 555 IC
• 47KΩ αντίσταση
• Πυκνωτής 2,2μF (2 τεμάχια)
• Ηχείο (8Ω)
• 170 Στροφές πηνίου διαμέτρου 10 εκατοστών (οποιοδήποτε μετρητή θα λειτουργούσε)

Διάγραμμα και λειτουργία κυκλώματος ανιχνευτή μετάλλων

Το σχήμα δείχνει το διάγραμμα κυκλώματος του ανιχνευτή μετάλλων. Ο χρονοδιακόπτης 555 IC εδώ λειτουργεί ως γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων και παράγει παλμούς με συχνότητες ακουστές στον άνθρωπο. Ο πυκνωτής μεταξύ του pin2 και του pin1 δεν πρέπει να αλλάξει καθώς χρειάζεται να παράγει ακουστικές συχνότητες.

Στο κύκλωμα υπάρχει ένα κύκλωμα RLC που σχηματίζεται από 47Κ αντίσταση, 2,2μF πυκνωτή και 150turn επαγωγέα. Αυτό το κύκλωμα RLC είναι το μέρος ανίχνευσης μετάλλων. Τώρα, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως στην προηγούμενη ενότητα, ένας μεταλλικός πυρήνας επαγωγέας έχει υψηλή τιμή επαγωγής έναντι ενός αέρα cored.

Θυμηθείτε ότι η τυλιγμένη σπείρα εδώ είναι πυρήνα αέρα, οπότε όταν ένα μεταλλικό κομμάτι φέρεται κοντά στο πηνίο, το μεταλλικό κομμάτι ενεργεί ως πυρήνας για τον πηνίο αέρα. Με αυτό το μέταλλο να λειτουργεί ως πυρήνας, η αυτεπαγωγή του πηνίου αλλάζει ή αυξάνεται σημαντικά. Με αυτήν την ξαφνική αύξηση στην επαγωγή του πηνίου, η συνολική αντίδραση ή η αντίσταση του κυκλώματος RLC αλλάζει κατά σημαντική ποσότητα σε σύγκριση χωρίς το μεταλλικό κομμάτι.

Στην αρχή, όταν δεν υπάρχει μεταλλικό κομμάτι, το σήμα που τροφοδοτείται στο ηχείο προκαλεί κάποιο ηχητικό ήχο. Τώρα με την αλλαγή αντίδρασης γύρω από το κύκλωμα RLC, το σήμα που αποστέλλεται στο ηχείο δεν θα είναι πλέον το ίδιο με πριν, εξαιτίας αυτού ο ήχος που παράγεται από το ηχείο θα είναι διαφορετικός από τον πρώτο.

Έτσι, κάθε φορά που ένα μέταλλο φέρεται κοντά στο πηνίο, η αντίσταση του RLC αλλάζει κάνοντας το σήμα να αλλάξει με αποτέλεσμα την παραλλαγή του ήχου που παράγεται στο ηχείο. Μπορείτε επίσης να ελέγξετε αυτόν τον ανιχνευτή μετάλλων με βάση το Arduino.

Συνήθεις συμβουλές:

• Το σμάλτο πρέπει να αφαιρεθεί στις άκρες του πηνίου για συνδέσεις συγκόλλησης.
• Με διαφορετικό εύρος θα έχουμε διαφορετική αντίσταση RLC, οπότε θα πρέπει να πειραματιστούμε με αντίσταση στο κύκλωμα RLC για ανίχνευση ευαίσθητων μετάλλων.
• Το ηχείο μπορεί να είναι οποιουδήποτε τύπου. Αλλά με αντίσταση μικρότερη από 8Ω, ο χρονοδιακόπτης μπορεί να θερμανθεί.
• Χρησιμοποιήστε τάση τροφοδοσίας υψηλότερη από 5V.