วงจรเครื่องตรวจจับโลหะอย่างง่าย

คุณสามารถหาเครื่องตรวจจับโลหะได้ที่สนามบินโรงภาพยนตร์และสถานที่สาธารณะอื่น ๆ ใช้เพื่อความปลอดภัยของผู้คนในการตรวจจับใครก็ตามที่ถือโลหะ (แขน ฯลฯ) ในโครงการนี้เราจะออกแบบวงจรไฟฟ้าอย่างง่ายเครื่องตรวจจับโลหะมีการออกแบบเครื่องตรวจจับโลหะมากมาย แต่ส่วนใหญ่มีความซับซ้อนในการออกแบบดังนั้นที่นี่เราจะออกแบบวงจรเครื่องตรวจจับโลหะอย่างง่ายโดยใช้ 555 Timer IC

ก่อนที่จะดำเนินการต่อไปเราต้องเข้าใจแนวคิดของตัวเหนี่ยวนำและวงจร RLC ให้เราพูดถึงตัวเหนี่ยวนำก่อน ตัวเหนี่ยวนำไม่ใช่อะไรนอกจากขดลวดทองแดงเคลือบมีรูปร่างและขนาดแตกต่างกัน จากพารามิเตอร์ต่างๆจะมีการคำนวณความเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำ ในพารามิเตอร์ทั้งหมดนั้นโดยพื้นฐานแล้วเราสนใจแกนบนตัวเหนี่ยวนำเนื่องจากขึ้นอยู่กับแกนกลางค่าตัวเหนี่ยวนำจะเปลี่ยนแปลงอย่างมาก

ในรูปด้านล่างคุณจะเห็นตัวเหนี่ยวนำที่มีอากาศในตัวเหนี่ยวนำเหล่านี้จะไม่มีแกนกลางที่เป็นของแข็ง โดยทั่วไปแล้วจะเป็นขดลวดที่ทิ้งไว้ในอากาศ สื่อกลางของการไหลของสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยตัวเหนี่ยวนำคืออะไรหรืออากาศ ตัวเหนี่ยวนำเหล่านี้มีค่าตัวเหนี่ยวนำน้อยมาก

ตัวเหนี่ยวนำเหล่านี้ใช้เมื่อต้องการค่าไมโครเฮนรีเพียงไม่กี่ตัว สำหรับค่าที่มากกว่าไม่กี่มิลลิวินาทีสิ่งเหล่านี้ไม่ใช่ค่าที่เหมาะสม ในรูปด้านล่างคุณจะเห็นตัวเหนี่ยวนำของแกนเฟอร์ไรต์

เมื่อขดลวดเหนี่ยวนำถูกพันบนแกนอาจเป็นเฟอร์ไรต์หรือแกนเหล็กความเหนี่ยวนำของขดลวดจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ค่านี้มากกว่าอากาศที่มีขนาดและรูปร่างเดียวกัน

ตอนนี้สำหรับวงจร RLC ดังแสดงในรูปค่ารีแอคแตนซ์หรืออิมพีแดนซ์ระหว่างขั้ว“ a” และ“ c” ขึ้นอยู่กับค่าของ L และ C หากความถี่สัญญาณที่ใช้มีค่าคงที่

ดังนั้นถ้าค่าความเหนี่ยวนำเปลี่ยนค่าของรีแอคแตนซ์หรืออิมพีแดนซ์เปลี่ยนแปลง วิธีการใช้แนวคิดทั้งสองนี้ร่วมกันสำหรับวงจรเครื่องตรวจจับโลหะ อธิบายไว้ในส่วนการทำงานของโครงการนี้

ส่วนประกอบวงจรเครื่องตรวจจับโลหะ

• +9 แรงดันไฟฟ้า
• 555 ไอซี
• ตัวต้านทาน47KΩ
• 2.2µF ตัวเก็บประจุ (2 ชิ้น)
• ลำโพง (8Ω)
• 170 หมุนของขดลวดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 ซม. (มาตรวัดใด ๆ จะทำงาน)

แผนภาพวงจรเครื่องตรวจจับโลหะและการทำงาน

ตัวเลขที่แสดงให้เห็นวงจรของเครื่องตรวจจับโลหะตัวจับเวลา IC 555 ที่นี่ทำหน้าที่เป็นเครื่องกำเนิดคลื่นสี่เหลี่ยมและสร้างพัลส์พร้อมความถี่ที่มนุษย์ได้ยิน ไม่ควรเปลี่ยนคาปาซิเตอร์ระหว่างพิน 2 และพิน 1 เนื่องจากจำเป็นต้องสร้างความถี่เสียง

ในวงจรมีวงจร RLC ที่สร้างขึ้นโดยตัวต้านทาน 47K ตัวเก็บประจุ 2.2µF และตัวเหนี่ยวนำ 150turn วงจร RLC นี้เป็นส่วนตรวจจับโลหะ ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ในส่วนก่อนหน้านี้ตัวเหนี่ยวนำแกนโลหะมีค่าความเหนี่ยวนำสูงกว่าค่าหนึ่งที่มีอากาศ

โปรดจำไว้ว่าบาดแผลของขดลวดในที่นี้คือขดลวดอากาศดังนั้นเมื่อนำชิ้นส่วนโลหะเข้าใกล้ขดลวดชิ้นโลหะจะทำหน้าที่เป็นแกนกลางสำหรับตัวเหนี่ยวนำอากาศ โดยโลหะนี้ทำหน้าที่เป็นแกนกลางความเหนี่ยวนำของขดลวดจะเปลี่ยนแปลงหรือเพิ่มขึ้นมาก ด้วยความเหนี่ยวนำของขดลวดที่เพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันนี้ปฏิกิริยาโดยรวมหรือความต้านทานของวงจร RLC จะเปลี่ยนไปเป็นจำนวนมากเมื่อเปรียบเทียบโดยไม่ใช้ชิ้นส่วนโลหะ

ในตอนแรกเมื่อไม่มีชิ้นส่วนโลหะสัญญาณที่ป้อนไปยังลำโพงจะทำให้เกิดเสียงที่ได้ยิน ตอนนี้ด้วยการเปลี่ยนแปลงรีแอคแตนซ์รอบ ๆ วงจร RLC สัญญาณที่ส่งไปยังลำโพงจะไม่เหมือนเดิมอีกต่อไปด้วยเหตุนี้เสียงที่ผลิตจากลำโพงจึงแตกต่างจากเสียงแรก

ดังนั้นเมื่อใดก็ตามที่นำโลหะเข้าใกล้ขดลวดอิมพีแดนซ์ของ RLC จะเปลี่ยนไปทำให้สัญญาณเปลี่ยนไปส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของเสียงที่เกิดขึ้นในลำโพง คุณยังสามารถตรวจสอบเครื่องตรวจจับโลหะที่ใช้ Arduino นี้ได้

เคล็ดลับทั่วไป:

• ควรถอดเคลือบฟันที่ปลายขดลวดสำหรับการบัดกรี
• ด้วยมาตรวัดที่แตกต่างกันเราจะมีอิมพีแดนซ์ RLC ที่แตกต่างกันดังนั้นควรทดลองกับความต้านทานในวงจร RLC สำหรับการตรวจจับโลหะที่ละเอียดอ่อน
• ลำโพงสามารถเป็นประเภทใดก็ได้ แต่ด้วยความต้านทานน้อยกว่า8Ωตัวจับเวลาอาจร้อนขึ้น
• ใช้แรงดันไฟฟ้าสูงกว่า 5V