Löydät metallinilmaisimen lentokentiltä, teattereista ja monista muista julkisista paikoista. Niitä käytetään ihmisten turvallisuuden havaitsemiseksi ketään, joka kuljettaa metallia (aseet jne.). Suunnittelemme tässä projektissa yksinkertaisen metallinilmaisimen piirin. Metalli-ilmaisimen malleja on niin paljon, mutta suurin osa niistä on monimutkaisia, joten aiomme suunnitella yksinkertaisen metallinilmaisimen piirin 555 Timer IC: llä.
Ennen kuin menemme pidemmälle, meidän on ymmärrettävä induktori- ja RLC-piirien käsite. Puhutaan ensin induktoreista. Induktorit eivät ole muuta kuin emaloidun kuparilangan kelat ovat eri muotoisia ja kokoisia. Eri parametrien perusteella lasketaan induktanssin induktanssi. Kaikissa näissä parametreissa olemme periaatteessa kiinnostuneita induktorin ytimestä, koska ytimestä riippuen induktanssiarvo muuttuu dramaattisesti.
Alla olevasta kuvasta näet ilmanytimiset induktorit. Näissä induktoreissa ei ole kiinteää ydintä. Ne ovat pohjimmiltaan ilmaan jääneitä keloja. Induktorin tuottama magneettikentän virtausväline ei ole mitään tai ilmaa. Näillä induktoreilla on erittäin pienet induktanssit.
Näitä induktoreita käytetään, kun tarvitaan muutaman mikro Henryn arvoja. Muutama milli suuremmille arvoille nämä eivät ole sopivia. Alla olevassa kuvassa näet ferriittisydämen induktorit,
Kun induktorikäämi kääritään ytimeen, voi olla ferriitti tai rautasydän, kelan induktanssi kasvaa valtavasti. Tämä arvo on paljon enemmän kuin samankokoinen ja -muotoinen ilmanydin.
Nyt kuvassa esitetyn RLC-piirin tapauksessa liittimien "a" ja "c" välinen reaktanssi tai impedanssi riippuu L: n ja C: n arvoista, jos käytetty signaalitaajuus on vakio.
Joten jos induktanssiarvo muuttaa reaktanssin tai impedanssin arvoja. Kuinka näitä kahta käsitettä käytetään yhdessä metallinilmaisupiirissä, selitetään tämän projektin työosassa.
Metallinilmaisimen piirin osat
- +9 syöttöjännite
- 555 IC
- 47KΩ vastus
- 2.2µF kondensaattori (2 kpl)
- Kaiutin (8Ω)
- Kierrokset halkaisijaltaan 10 cm: n kelasta (mikä tahansa mittari toimisi)
Metallinilmaisimen piirikaavio ja toiminta
Kuvassa on metallinilmaisimen kytkentäkaavio. Tässä 555 IC -ajastin toimii neliöaaltogeneraattorina ja se tuottaa pulsseja, joiden taajuudet ovat ihmisille kuuluvia. Nastojen 2 ja nastojen 1 välistä kondensaattoria ei pidä vaihtaa, koska sen on tuotettava äänitaajuuksia.
Piirissä on RLC-piiri, jonka muodostavat 47K-vastus, 2,2 uF kondensaattori ja 150 kierrosta induktori. Tämä RLC-piiri on metallin havaitsemisosa. Kuten aiemmin mainittiin edellisessä osassa, metallisydämen induktorilla on korkea induktanssiarvo ilman ytimen kanssa.
Muista, että tässä kela on haavoitettu ilmalla, joten kun metallikappale tuodaan kelan lähelle, metallikappale toimii ytimenä ilmakierteiselle kelalle. Tällä metallilla, joka toimii ytimenä, kelan induktanssi muuttuu tai kasvaa huomattavasti. Tämän kelan induktanssin äkillisen kasvun myötä RLC-piirin kokonaisreaktanssi tai impedanssi muuttuu huomattavalla määrällä verrattuna ilman metallikappaletta.
Aluksi, kun metallikappaletta ei ole, kaiuttimeen syötetty signaali aiheuttaa jonkin verran ääntä. Nyt kun reaktanssimuutos RLC-piirin ympärillä, kaiuttimelle lähetetty signaali ei ole enää sama kuin aikaisemmin, minkä vuoksi kaiuttimen tuottama ääni on erilainen kuin ensimmäinen.
Joten aina kun metalli tuodaan kelan lähelle, RLC: n impedanssi muuttuu, jolloin signaali muuttuu, mikä johtaa kaiuttimessa syntyvän äänen vaihteluun. Voit myös tarkistaa tämän Arduino-pohjaisen metallinilmaisimen.
Yleisiä vinkkejä:
- Emali tulee poistaa kelan kärjistä juotosliitäntöjä varten.
- Eri mittarilla meillä on erilainen RLC-impedanssi, joten tulisi kokeilla resistanssia RLC-piirissä herkkien metallien havaitsemiseksi.
- Kaiutin voi olla mitä tahansa tyyppiä. Mutta jos vastus on alle 8Ω, ajastin saattaa lämmetä.
- Käytä yli 5 V: n syöttöjännitettä.