Du kan finde en metaldetektor i lufthavne, teatre og forskellige andre offentlige steder. De bruges til sikkerhed for mennesker til at opdage enhver, der bærer et metal (våben osv.). I dette projekt skal vi designe et simpelt metaldetektorkredsløb. Der er så mange metaldetektor design, men de fleste af dem er komplekse i design, så her skal vi designe et simpelt metaldetektor kredsløb ved hjælp af 555 Timer IC.
Før vi går videre, skal vi forstå begrebet induktor- og RLC-kredsløb. Lad os først tale om induktorer. Spoler er intet andet end spoler af emaljeret kobbertråd kommer i forskellige former og størrelser. Baseret på forskellige parametre beregnes en induktors induktans. I alle disse parametre er vi dybest set interesseret i kerne på induktoren, afhængigt af kernen ændres induktansværdien drastisk.
I figuren nedenfor kan du se luftforsynede induktorer. I disse induktorer vil der ikke være nogen fast kerne. De er dybest set spoler tilbage i luften. Strømningsmediet af magnetfelt genereret af induktoren er intet eller luft. Disse induktorer har induktanser af meget mindre værdi.
Disse induktorer bruges, når der er behov for værdier for få mikro Henry. For værdier større end få milliarder er disse ikke egnede. I nedenstående figur kan du se en induktor af ferritkerne,
Når induktionsspole er viklet på en kerne kan være ferrit eller en jernkerne, øges induktansen af spolen enormt. Denne værdi er meget mere, end luften har en samme størrelse og form.
For et RLC-kredsløb som vist i figuren afhænger reaktansen eller impedansen mellem terminalerne “a” og “c” af værdierne for L og C, hvis den anvendte signalfrekvens er konstant.
Så hvis induktansværdien ændrer sig, ændres værdien af reaktans eller impedans. Hvordan disse to koncepter bruges sammen til et metaldetektorkredsløb, forklares i arbejdssektionen i dette projekt.
Metaldetektor kredsløbskomponenter
- +9 forsyningsspænding
- 555 IC
- 47KΩ modstand
- 2,2 µF kondensator (2 stk.)
- Højttaler (8Ω)
- 170 Drejninger med en spole på 10 cm i diameter (enhver måler vil fungere)
Metaldetektor kredsløbsdiagram og arbejde
Figuren viser kredsløbsdiagrammet for metaldetektoren. 555 IC-timeren fungerer her som en firkantbølgenerator, og den genererer impulser med frekvenser, der er hørbare for mennesker. Kondensatoren mellem pin2 og pin1 bør ikke ændres, da det er nødvendigt at generere hørbare frekvenser.
I kredsløbet er der et RLC-kredsløb dannet af 47K modstand, 2,2 µF kondensator og 150 induktor. Dette RLC-kredsløb er metaldetekteringsdelen. Som nævnt tidligere i forrige afsnit har en metalkerneinduktor en høj induktansværdi i forhold til en luftkernet.
Husk, at spolen, der er viklet her, er en luftkernet, så når et metalstykke bringes i nærheden af spolen, fungerer metalstykket som en kerne for den luftforsynede induktor. Ved at dette metal fungerer som en kerne, ændres eller øges spolens induktans betydeligt. Med denne pludselige stigning i spolens induktans ændres den samlede reaktans eller impedans af RLC-kredsløbet med en betydelig mængde sammenlignet uden metalstykket.
Først når der ikke er noget metalstykke, frembringer signalet til højttaleren noget lyd. Nu med reaktansændringen omkring RLC-kredsløbet vil signalet, der sendes til højttaleren, ikke længere være det samme som før, på grund af dette vil lyden, der produceres af højttaleren, være anderledes end den første.
Så når et metal bringes nær spolen, ændres impedansen af RLC, hvilket får signalet til at ændre sig, hvilket resulterer i variation til lyd genereret i højttaleren. Du kan også kontrollere denne Arduino-baserede metaldetektor.
Almindelige tip:
- Emalje skal fjernes ved spolens spidser til loddeforbindelser.
- Med forskellige målere har vi forskellige RLC-impedanser, så man skal eksperimentere med modstand i RLC-kredsløb til følsom metaldetektion.
- Højttaleren kan være af enhver type. Men med modstand mindre end 8Ω kan timeren muligvis blive opvarmet.
- Brug forsyningsspænding højere end 5V.