Du hittar en metalldetektor på flygplatser, teatrar och olika andra offentliga platser. De används för människors säkerhet för att upptäcka vem som helst som bär en metall (Arms etc). I detta projekt ska vi utforma en enkel metalldetektorkrets. Det finns så många metalldetektorkonstruktioner men de flesta av dem är komplexa i design så här ska vi utforma en enkel metalldetektorkrets med hjälp av 555 Timer IC.
Innan vi går vidare måste vi förstå begreppet induktor och RLC-kretsar. Låt oss först prata om induktorer. Induktorer är inget annat än spolar av emaljerad koppartråd finns i olika former och storlekar. Baserat på olika parametrar beräknas induktansen för en induktor. I alla dessa parametrar är vi i grunden intresserade av kärnan på induktorn, beroende på kärnan, induktansvärdet förändras drastiskt.
I figuren nedan kan du se luftkärnade induktorer, i dessa induktorer kommer det inte att finnas någon fast kärna. De är i grunden spolar kvar i luften. Flödesmediet för magnetfält som genereras av induktorn är ingenting eller luft. Dessa induktorer har induktanser av mycket mindre värde.
Dessa induktorer används när behovet av värden är få mikro Henry. För värden som är större än några milli är dessa inte lämpliga. I figuren nedan kan du se induktorer av ferritkärna,
När induktorspolen lindas på en kärna kan vara ferrit eller en järnkärna, ökar induktansen hos spolen enormt. Detta värde är mycket mer än luftkärnan av samma storlek och form.
För en RLC-krets som visas i figuren beror reaktansen eller impedansen mellan plintarna "a" och "c" på värdena för L och C om den applicerade signalfrekvensen är konstant.
Så om induktansvärdet ändras reaktans- eller impedansvärdet. Hur dessa två begrepp används tillsammans för en metalldetektorkrets förklaras i arbetsavsnittet i detta projekt.
Metalldetektorkretskomponenter
- +9 matningsspänning
- 555 IC
- 47KΩ motstånd
- 2,2 µF kondensator (2 delar)
- Högtalare (8Ω)
- 170Vändningar med 10 cm diameter spole (vilken mätare som helst skulle fungera)
Metaldetektor kretsdiagram och arbete
Figuren visar kretsschemat för metalldetektor. 555 IC-timern fungerar här som en fyrkantvågsgenerator och den genererar pulser med frekvenser som hörs för människor. Kondensatorn mellan pin2 och pin1 bör inte bytas eftersom det är nödvändigt att generera hörbara frekvenser.
I kretsen finns en RLC-krets bildad av 47K-motstånd, 2,2 µF kondensator och 150-induktor. Denna RLC-krets är metalldetekteringsdelen. Som tidigare nämnts i föregående avsnitt har en metallkärninduktor ett högt induktansvärde jämfört med en luftkärnad.
Kom ihåg att spolen som lindas här är en luftkärnad, så när ett metallstycke förs nära spolen fungerar metallstycket som en kärna för den luftkärnade induktorn. Genom att denna metall fungerar som en kärna ändras eller ökar spolens induktans avsevärt. Med denna plötsliga ökning av induktansen hos spolen ändras den totala reaktansen eller impedansen för RLC-kretsen med en avsevärd mängd jämfört utan metallstycket.
Först när det inte finns någon metallbit ger signalen som matas till högtalaren något hörbart ljud. Nu med reaktansförändringen runt RLC-kretsen kommer signalen som skickas till högtalaren inte längre vara densamma som tidigare, på grund av detta kommer ljudet som produceras av högtalaren att skilja sig från det första.
Så när en metall kommer nära spolen ändras impedansen hos RLC vilket gör att signalen förändras vilket resulterar i variationer i ljudet som genereras i högtalaren. Du kan också kontrollera den här Arduino-baserade metalldetektorn.
Vanliga tips:
- Emalj bör avlägsnas vid spetsarna för lödanslutningar.
- Med olika mätare kommer vi att ha olika RLC-impedanser, så man bör experimentera med motstånd i RLC-krets för känslig metalldetektion.
- Högtalaren kan vara av vilken typ som helst. Men med motstånd mindre än 8Ω kan timern bli varm.
- Använd matningsspänning högre än 5V.