Pocket Metal Locator - Arduino: 8 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

Deur TechKiwiGadgetsTechKiwiGadgets op Instagram Volg meer deur die skrywer:

About: mal oor tegnologie en die moontlikhede wat dit kan inhou. Ek hou van die uitdaging om unieke dinge te bou. My doel is om tegnologie pret te maak, relevant vir die alledaagse lewe en mense te help slaag in die bou van koel… Meer oor TechKiwiGadgets »

Hierdie oulike klein Pocket Metal Locator is sensitief genoeg om klein spykers en stukkies in hout te identifiseer en kompak genoeg om in ongemaklike ruimtes te pas, wat dit maklik maak om te dra en te gebruik vir metaalopsporing.

Die eenheid het vier onafhanklike soekspoele en kleur -LED -aanwysers, wat dit maklik maak om 'n groter soekarea vinnig te bedek terwyl u die doelwit akkuraat kan identifiseer.

Hierdie netjiese toestel is selfkalibreer met 'n enkele knoppie, herlaaibaar deur 'n USB-poort en gebruik kleur-LED's, klank en vibrasie om die teikensterkte aan te dui.

In die instruksies is al die ontwerpe, toetsing, kode en 3D -lêers wat nodig is om op u eie te bou, ingesluit. Ek hoop dat u dit net so geniet as om dit te bou en te gebruik !!

Stap 1: Materiaallys en hoe dit werk

1. Hoe dit werk

Die Pocket Metal Locator gebruik vier onafhanklike Pulse Induction Search Coils wat aangedryf word deur 'n Arduino Pro Mini. Elke soekspoel bestaan uit 'n aparte TX- en RX -spoel waar 'n puls in die TX -spoel geïnduseer word, wat 'n elektromagnetiese veld rondom die RX -spoel skep. Die veranderende veld veroorsaak 'n spanning in die RX -spoel wat opgespoor en versterk word voordat die pulswydte van die sein deur die Arduino gelees word.

'N Gladde algoritme in die Arduino -kode word gebruik om geraas van geldige pulse te verwyder, wat dit baie stabiel maak.

'N Kalibrasie -algoritme in die kode neem 'n gemiddelde lesing oor 'n kort opstartperiode en stel 'n reeks drempels om die sein te vergelyk.

As 'n metaalvoorwerp binne die bereik van die elektromagnetiese veld kom, word die veld ontwrig en 'n deel van die energie word van die RX -spoel na 'Eddie -strome' wat in die doelvoorwerp vorm, afgelei. Hierdie parasitiese effek van die doelvoorwerp lei tot die pulswydte wat in die RX -spoel opgespoor word. In wese meet ons die verlies aan krag in die doelvoorwerp.

As die polswydte wat in die RX -spoel opgespoor word, onder die drumpel daal, dan brand die LED's, die gonser klink en die Haptic Feedback -motor word geaktiveer - afhanklik van 'n voorafbepaalde grootte van die teikensignaal.

Die kring hiervoor het die afgelope jaar ontwikkel tot 'n baie stabiele en betroubare detektor. Die konfigurasie en oriëntasie van die spoel is doelbewus ontwerp om stabiliteit en diepte -opsporing te maksimeer.

2. Materialelys

1. 3.7v 350mAh LiPo battery grootte: 38mm x 20mm x 7.5mm
2. TP4056 USB LiPo batterylaaier Gegevensblad
3. 4.7K weerstand om LiPo battery laai stroom tot onder 300mA te beperk
4. Arduino Pro Mini
5. FTDI USB na seriële module vir die programmering van die Mini Pro
6. LM339 Quad Differential Comparator Integrated Circuit
7. Vero Board - 2 stukke gesny tot 20x9 gate en 34x9 (sien foto vir korrekte oriëntasie)
8. BC548 NPN Transistor x 4
9. 2N7000 MOSFET -skakelaar x 5
10. Piezo -gonser
11. Muntvibrasie -motor vir haptiese terugvoer
12. WS2812 RGB LED -module x 4
13. 1k Weerstand x 4
14. 10k Weerstand x 4
15. 47 Ohm Weerstand x 4
16. 2.2K Weerstand x 4
17. 150 pf keramiek kondensator x 8
18. 0.18uF Polyester kondensator x 4
19. Rol 0,3 mm emalje koperdraad (kom gewoonlik in rolle van ongeveer 25 g)
20. PCB -gemonteerde drukknopskakelaar
21. Warm gom geweer
22. 10 mm boor
23. Handboor
24. Etiketgeweer of kleeflint wat geskik is vir die etiket van 16 afsonderlike drade Aansluitdraad
25. Toegang tot 'n 3D -drukker

3. Vergelyking

Ek het 'n aantal vrae gehad oor die werking van die LM339, en ek het gedink ek sal 'n duideliker verduideliking gee.

Die LM339 werk slegs as 'n spanningsvergelyker en vergelyk die differensiële spanning tussen die positiewe en negatiewe penne en gee 'n logiese lae of hoë impedansie (logika hoog met pullup) aan, gebaseer op die ingang differensiaalpolariteit.

In hierdie stroombaan word die positiewe inset van die vergelyker aan die Vcc-lyn gekoppel en 'n optrekweerstand na Vcc word op die vergelykingsuitset toegepas. In hierdie opset bly die uitgangsspanning van die vergelyker in die praktyk hoog totdat die ingangsspanning op die negatiewe ingang 3,5v oorskry

Die werking kan verduidelik word uit die LM339-datablad wat die 'ingangsspanningsbereik' tussen 0 V en Vsup-1.5 V uiteensit

As beide IN– en IN+ albei binne die gemeenskaplike modus bereik is, as IN– laer is as IN+ en die offsetspanning, is die uitset hoë impedansie en die uitgangstransistor gelei nie

As IN– hoër is as die gewone modus en IN+ binne die gewone modus is, is die uitset laag en die uitset -transistor sink. Skakel na datablad en verduideliking hieronder

Stap 2: Druk die kissie af

Die 3D -gedrukte omhulsel is gedoen met behulp van 5 aparte afdrukke. Die afmetings en 3D -lêers kan hier op Thingiverse gevind word. Die ontwerp was daarop gemik om die toestel maklik vas te hou, terwyl die soekspoele so naby aan die gebied wat gesoek word, verseker.

Druk die kas versigtig uit en verwyder oortollige plastiek. Dit is belangrik om hierdie stap nou te doen, sodat die elektroniese komponente in die behuizing geplaas kan word voor die laaste aansluiting en toetsing.

Ek het 'n prentjie van verskillende kaste -ontwerpe ingesluit wat ek getoets het voordat ek besluit het oor die finale ontwerp, wat meer kompak en ergonomies aangenaam was.

Stap 3: Bou en monteer die soekspole

Neem die gedrukte spoelvormers en draai 25 draaie koperdraad op elkeen. Maak seker dat u 'n goeie 20 cm ekstra koperdraad oorlaat om die hoofeenheid aan te sluit.

Gebruik die gate wat in die vormers gedruk is om 'n konstante wind en oriëntasie van spoele vir elke voormalige moontlik te maak. Terwyl u dit doen, draai die voormalige onderstebo en plak die voormalige geleidelik in die basiseenheid.

Volg die fotosamestelling soos uiteengesit, en die resultaat is 8 spoele wat in die spoelstel gemonteer is met alle drade konsekwent gerig en lank genoeg om aan te sluit op die hoofbord in die boonste omhulsel.

Gebruik die twee draadgeleierblokke met gate vir elke spoel op die gedrukte basis om elke spesifieke spoel by te hou.

Ek het die drade vir die binnespole bo -op en die buitenste spoel langs die onderkant van die draadblok geplaas, sodat ek elke spesifieke spoel kon dophou, wat dit makliker maak om aan te sluit op die hoofbord.

Stap 4: Bou die stroombaan

Die eenheid het vier sleutelbane om onafhanklik te bou - bestuurdersbord, hoofbord, LED -eenheid en herlaaibare kragtoevoer. In hierdie stap bou ons die bestuurdersraad en die hoofbord.

1. Bestuurdersraad

Gebruik 'n handwerkmes om 'n stuk Vero Board langs die gate 22x11 te sny; die resultaat is 'n stuk Vero Board met 20x9 gate wat volgens die prentjie ingesluit is. Dit is die beste om verskeie kere oor die gate aan weerskante van die bord te slaan en dan die oortollige bord saggies af te haal. Kontroleer of die bord in die basis van die omhulsel sit met genoeg speling aan weerskante.

Gebruik die foto's en 'n 10 mm boor met die hand om die snitte onderaan die Vero -bord versigtig te breek. Volg die kringdiagram en foto -uitleg van die komponente om die printplaat te monteer, wees versigtig om te verseker dat daar nie kort spore is nie.

Sit hierdie bord opsy om later te toets.

2. Hoofraad

Gebruik 'n kunsmes om 'n stuk Vero Board langs die gate 36x11 te sny; die resultaat is 'n stuk Vero Board met 34x9 gate wat volgens die prentjie ingesluit is. Dit is die beste om verskeie kere oor die gate aan weerskante van die bord te slaan en dan die oortollige bord saggies af te haal. Kontroleer of die bord in die basis van die omhulsel sit met genoeg speling aan weerskante.

Gebruik die foto's en 'n boor van 10 mm met die hand en breek die snitte onderaan die Vero -bord versigtig.

Volg die kringdiagram en foto -uitleg van die Arduino en LM339 IC en ander komponente om die printplaat te monteer, wees versigtig om te verseker dat daar nie kort spore is nie.

Sit hierdie bord opsy om later te toets.

Stap 5: Voeg LED -aanwysers by

Ek het WS2182 LED's gebruik met 'n ingeboude IC waarmee hulle deur die Arduino aangespreek kan word met behulp van drie afsonderlike drade, maar 'n wye verskeidenheid kleure en helderhede kan deur 'n opdrag na die LED gestuur word. Dit word gedoen deur 'n spesiale biblioteek in die Arduino IDE wat in die toetsafdeling gedek word.

1. Montering van die LED's in die deksel van die spoelbehuizing

Plaas die vier LED's versigtig sodat hulle korrek gerig is sodat die VCC- en GND -verbindings in lyn is en in die middel van die gate sit.

Gebruik Hot Glue om die LED's in posisie vas te maak.

2. Bedrading van die LED's

Trek versigtig en plaas drie 25 cm lengtes van 'n enkele kern aansluitdraad oor die kontakte van die LED's.

Soldeer dit op hul plek en maak seker dat die middelste datadraad verbind is met IN en OUT kontakte soos op die foto.

3. Kontrolering van die saak

Kontroleer of die deksel van die omhulsel in ooreenstemming is met die spoelbehuizing, en gebruik dan Hot Glue om die drade aan die onderkant van die deksel vas te hou.

Sit dit opsy om later te toets.

Stap 6: Die eenheid saamstel en toets

1. Voorbereiding vir montering

Voordat ons dit aanmekaar sit, sal ons elke bord geleidelik toets om probleme makliker op te los.

Die Arduino Pro Mini benodig 'n USB -seriële kaart om deur u rekenaar geprogrammeer te word. Dit stel die bord in staat om kleiner te wees, aangesien dit nie 'n seriële koppelvlak bevat nie. Om hierdie planke te programmeer, moet u daarin belê om een te kry soos uiteengesit in die onderdelelys.

Voordat u die Arduino -kode laai, moet u die biblioteek "FastLED.h" as 'n biblioteek byvoeg om die WS2182 LED's te bestuur.

Daar is ook 'n skermkiekie van die IDE -seriële data -uitvoer met behulp van die Graph Plot -funksie, wat die uitset van die pulswydte van elk van die kanale sowel as die drempelwaarde toon. Dit is handig tydens die toetsing, aangesien u kan sien of elke kanaal op soortgelyke sensitiwiteitsvlakke presteer.

Ek het twee afskrifte van die kode ingesluit. Die een het seriële datastroom vir toetsoplossings.

OPMERKING: Moenie die LiPo -battery -eenheid aansluit tot die heel laaste stap nie, aangesien dit per ongeluk kan onderbreek tydens montering, kan veroorsaak dat die eenheid oorverhit of selfs aan die brand slaan.

2. Toets die hoofbord

Voordat u die hoofbord met enigiets aansluit, is dit raadsaam om die Arduino -seriële kabel aan te sluit en te verifieer dat die kode laai.

Dit sal bloot toets of die Arduino fisies korrek bedraad is en dat die IDE en biblioteke gelaai is. Laai die kode deur die IDE wat sonder foute moet laai en geen rook uit die komponente moet kom nie !!

3. Koppel die bestuurdersbord aan

Volg die kringdiagram om die bestuurdersbord aan die hoofbord te koppel en die eenheid fisies in die omhulsel te plaas om te verseker dat items in die omhulsel pas. Dit is 'n geval van probeer en fout en vereis volharding.

Laai die kode deur die IDE, wat sonder foute moet laai en geen rook uit die komponente moet kom nie !!

4. Verbind die spoele Volg die kringdiagram om die spoele aan die hoofbord te koppel en plaas die eenheid fisies in die omhulsel om te verseker dat die items behoorlik pas. Maak seker dat die spoele in lyn is met die ingang van die bestuurdersbord en die hoofbord volgens die kringdiagram.

As die toetskode gelaai is, sal die seriële poort die polswydte op die ontvangspoel iewers tussen 5000 - 7000uS vertoon. Dit kan ook besigtig word met behulp van die IDE grafiese plotter.

Dit sal u in staat stel om elkeen van die kanale op te los en ook die effek te sien van die verskuiwing van 'n muntstuk naby die soekspoel, wat die polswydte moet verminder namate die teiken nader aan die soekspoel kom.

As u 'n ossilloskoop het, kan u ook die golfvorme in verskillende stadiums van die kring kyk om probleme te diagnoseer.

Sodra alle kanale presteer volgens die verwagte posisie, dra die drade sodat die omhulsel behoorlik bymekaarkom en sluit.

5. Koppel die LED's

Neem die drie drade versigtig van die LED's van die spoelbehuizing en koppel dit aan die hoofbord. Laai die kode en verifieer dat die LED's korrek werk. Gebruik gom om die deksel van die spoel vas te maak.

Stap 7: Koppel die herlaaibare battery aan

LET WEL:

1. Moet die LiPo -batteryleenheid nie aansluit tot by die laaste stap nie, aangesien dit per ongeluk kan onderbreek tydens montering kan veroorsaak dat die eenheid oorverhit of selfs aan die brand slaan.

2. As u die battery en die laaier hanteer, moet u sorg dat u nie die batteryverbindings kort nie.

3. LiPo -batterye is anders as ander herlaaibare toestelle, en laai met oorstroom kan gevaarlik wees, dus maak seker dat u die laaikring reg instel.

4. Moenie die Arduino Serial -kabel aan die eenheid koppel as die aan / uit -knoppie ingedruk word nie, anders kan die battery beskadig word.

1. Wysig die laaier se huidige perk

Die Pocket Metal Locator gebruik 'n LiPo -battery wat met 'n mikro -USB -laaier opgelaai kan word. Die TP4056 USB LiPo Batt Charger Board word eers aangepas met 'n weerstand van 4.7K om laadstroom tot minder as 300mA te beperk. U kan hier vind hoe u dit kan doen.

Dit vereis dat u die bestaande weerstand op die oppervlak verwyder en vervang met 'n weerstand soos op die foto getoon. Beskerm enige onbeplande beweging van die weerstand sodra dit op sy plek is, met 'n warm lijmpistool.

Voordat u met die hoofbord aansluit, moet u toets of die laaier korrek werk deur 'n selfoonlaaier met 'n mikro -USB -poort aan te sluit. Die rooi laai lig moet brand wanneer dit korrek werk.

2. Installeer die drukknop -skakelaar

Maak seker dat die drukknop in die regte posisie gemonteer is sodat dit deur die middel van die deksel van die omhulsel uitsteek en die drukknop op sy plek soldeer. Installeer drade tussen die drukknopskakelaar en laaieruitgang en die VCC -lyn op die Arduino volgens die stroombaan -diagram.

As die skakelaar korrek geïnstalleer word, word die eenheid geaktiveer.

Bevestig die battery in posisie met warm gom en maak seker dat die Micro USB -aansluiting in lyn is met die gat in die deksel, sodat dit opgelaai kan word.

Stap 8: Finale toetsing en werking

1. Fisiese samestelling

Die laaste stap is om die drade sorgvuldig te herrangskik sodat die omhulsel korrek sluit. Gebruik warm gom om die hoofbord in die deksel vas te maak en maak dan die deksel toe.

2. Die werking van die eenheid

Die eenheid werk deur te kalibreer nadat u die aan / uit -knoppie ingedruk het. Al die LED's flikker wanneer die eenheid gereed is vir gebruik. Hou die drukknop ingedruk terwyl u soek. Die LED's verander van blou-groen, rooi, pers op grond van die sterkte van die doelvoorwerp. Die haptiese terugvoer vind plaas wanneer die LED's pers word.

U is nie gereed om te gebruik vir praktiese toepassings nie!