Construya un detector de metales muy atractivo y único con 5 bobinas de búsqueda separadas que se iluminan cuando se detecta metal. ¡La bobina de búsqueda más cercana al metal se iluminará mejor para ayudar a identificar la ubicación del tesoro escondido!

Suministros:

Paso 1: Reúna los materiales

Visión general

El objetivo de este proyecto era divertirse explorando el uso de múltiples bobinas de búsqueda, usar luz en lugar de sonido para indicar la detección y también albergar todo en la cabeza del detector.

El corazón del detector es el Arduino Nano Atmega328, que se utiliza para medir el ancho de pulso de una señal que pasa a través de cada bobina de búsqueda. El Arduino produce un pulso de onda cuadrada que se alimenta a un circuito de tanque LC que produce una señal de onda sinusoidal decadente a una frecuencia determinada por la frecuencia resonante de L y C. Esta señal se limpia a través del comparador de voltaje LM339 que en efecto produce una Serie de pulsos que se presentan a un pin de entrada digital en el Arduino. La función pulseIn se utilizó para intentar medir la longitud del ancho de pulso de los pulsos. Después de muchas vueltas y resultados variables, pude obtener resultados estables promediando varias muestras en cada bobina. Cuando el metal se coloca cerca de la bobina, la inductancia de la bobina cambia, lo que varía la frecuencia de resonancia del circuito LC y, por lo tanto, la amplitud del pulso. Si se produce una variación en el ancho del pulso en comparación con un valor de referencia, entonces se enciende un LED directamente sobre la bobina.

Componentes clave

1. Arduino Nano ATmega328
2. LM339 Quad Voltage Comparator chip x 2
3. Vero Board 50mm x 80 mm
4. 1K ohmios resistencias x 5
5. Resistencias de 100 ohmios x 5
6. Señal IN4148 Diodo x 5
7. 0.1uf Greencap Capacitor x 5 (montado por bobina)
8. Condensador cerámico de 330pf x 5 (montado en PCB para mejorar la estabilidad)
9. 10K pullup resistencia x 1
10. Tira de LED de 3 V con resistencia de 150 ohmios adjunta (corte desde el carrete) x 5
11. Mango de trapeador adecuado con junta flexible de plástico
12. MDF de madera de 6 mm de espesor, 2 piezas de 22 cm x 23 cm
13. Cable de cobre de 0.26 mm aprox. 25 m de longitud (5 bobinas con 40 vueltas con un radio de 20 mm)
14. Bolas de ping pong x 3
15. Hoja de plástico A4, color azul (utilizado a partir de un archivo de documento procedente de una tienda por departamentos)
16. Pegamento de resina epoxi de dos partes (5min preferiblemente)
17. Cable blindado de un solo núcleo de 2-3 mm aproximadamente 30 cm de longitud
18. Postes de montaje Vero x 20 (picos pequeños de metal que facilitan la conexión de cables a la placa Vero)

Herramientas requeridas

1. Soldador
2. Soldar
3. Sierra de calar adecuada para cortar madera MDF de 6 mm.
4. Alicates y cortadores laterales
5. Taladro de agujero de 50 mm
6. Pistola de silicona
7. Taladro eléctrico
8. Cuchillo cortador de cajas

Paso 2: construir el conjunto de bobina de búsqueda

1. Cree una plantilla de cartón hexagonal a partir de cartón dibujando un círculo de 80 mm y dividiendo el círculo en 8 segmentos iguales.
2. Utilice la forma hexagonal para dibujar la forma del conjunto de la bobina de búsqueda en una hoja de papel según el diagrama.
3. Copie la forma en el tablero de MDF y utilice una sierra de calar eléctrica y recorte la forma general dos veces.
4. Tome una de las formas de MDF y utilice una sierra de perforación de 50 mm de diámetro (el taladro de la manija de la puerta funciona bien) taladre 5 agujeros en el centro de cada hexágono.
5. Usando pegamento epóxico, fije las dos hojas juntas según el diagrama para que ahora tenga 5 orificios para montar las bobinas de búsqueda.
6. Enrolle 5 bobinas de cable de cobre compuestas por 40 vueltas alrededor de un cilindro de 40 mm (usé un tubo de pistola de calafateo antiguo)
7. Use pegamento caliente para pegar los devanados y asegurarse de que el inicio y el final del devanado tengan al menos 20 cm de cable para que puedan conectarse a la PCB.
8. Perfore un orificio de 3 mm en cada uno de los ensamblajes de la bobina de búsqueda para permitir que los cables de la bobina de cable pasen desde la parte inferior a la PCB, como se muestra en la foto.
9. Pegue en caliente las bobinas en su lugar, asegurándose de que los cables de cobre pasen por el orificio y puedan llegar a la PCB. Utilice una gran cantidad de pegamento para asegurarse de que las bobinas estén rígidas y al menos al ras con la base del MDF. No querrá que las bobinas sobresalgan por debajo del MDF, de lo contrario, se dañarán al arrastrarlas por el suelo.

Paso 3: Construir y probar el circuito

La forma inusual de la placa de circuito fue un intento de mantener el circuito central en el dispositivo para evitar interferencias con las bobinas de búsqueda.

1. Use la plantilla creada anteriormente para marcar el Tablero Vero a la forma requerida.
2. Monte primero los dispositivos Arduino y LM339 y utilícelos para colocar los componentes de manera que pueda perforar la placa vero según la imagen adjunta. Soldadura en los dispositivos Arduino y LM339.
3. Las resistencias y los condensadores se agregaron junto con el cable blindado para mejorar la estabilidad.
4. Monté los condensadores 0.1uf directamente en el MDF, ya que eran bastante voluminosos y debían ser conectados a los lazos de alambre de cobre directamente. Luego, el cable blindado se cortó a la longitud, se conectó a tierra en un extremo (¡no a ambos!) Y luego se conectó a la PCB a través de un pin Vero. (Ver primer plano del circuito)
5. Hay un botón de calibración en el pin D2 del Arduino que restablece el umbral para que cada bobina para asegurar que cualquier variación en la construcción se pueda poner a cero.

Probando la unidad

1. Se adjunta una imagen del diagrama del circuito junto con el código Arduino para probar la unidad.
2. Sube el código al Arduino. Retire el cable USB del Arduino (importante como 9v Battery + USB sobrecalentará la unidad)
3. Conecte una batería de 9 voltios (Pin de vin en Arduino) y observe que la unidad se ha iniciado correctamente (luces intermitentes de Arduino)
4. Coloque la bobina de búsqueda en algún lugar lejos del metal. Presione el botón de calibrar. Cada LED debería encenderse mientras calibra cada una de las 5 bobinas.
5. Mueva el metal cerca de la bobina de búsqueda y el LED asociado debería encenderse.
6. Si esto no sucede, revise su circuito para ver si todo está construido correctamente.

Paso 4: Completa el caso

1. Se usó una lámina de plástico para cubrir la parte superior e inferior de la unidad y los lados donde se pintó para garantizar que fuera impermeable al agua.
2. Perfore orificios en la cubierta en la parte superior para permitir que los LED emitan luz. Las bolas de ping-pong se redujeron a la mitad y se usaron como difusores de luz para dar un efecto bastante bueno cuando se detecta metal.
3. Se utilizó un recipiente de plástico (en este caso, mitad y orejeras) para alojar la placa de circuito y la batería de 9 voltios.
4. En este caso, elegí un asa para trapeador con una junta flexible que permite que la cabeza del detector de metales gire hacia arriba y hacia abajo para adaptarse a la altura del usuario y garantizar que sea cómodo de usar.

Paso 5: Pruebas finales

1. Cuando se enciende la unidad, es necesario calibrar los sensores.
2. Levante la cabeza alejándola de cualquier metal u objeto y presione el botón de calibración.
3. Los LED deben iluminarse de izquierda a derecha brevemente y luego la unidad debe configurarse para su uso.
4. Hay variables en el código que he resaltado que se pueden jugar para mejorar o cambiar el rendimiento.
5. Sin embargo, he tratado de hacer de esto algo que enciendes y simplemente funciona.

Disfrutar

Paso 6: Detector de bobina simple

He recibido varias solicitudes de un detector de bobina única para varias aplicaciones, así que he agregado esta sección para que las personas lo prueben.

Hay un diagrama de circuito incluido y el código también modificado.

Consejos de estabilidad

1. Tenga en cuenta que el circuito funciona a altas frecuencias y que la longitud de los cables de conexión puede hacer que el circuito sea inestable cuando se utiliza en una placa de pruebas. Por lo tanto, mantenga los cables cortos con una superposición mínima y asegúrese de que el cableado no se mueva durante la operación.

2. La alimentación USB desde su PC tendrá un impacto en la estabilidad y la frecuencia del circuito. Por lo tanto, le recomiendo que alimente el circuito con una batería externa de 9v cuando realice la prueba.