Detector de metales Arduino

Detector de metales es un dispositivo de seguridad que se utiliza para la detección de metales que pueden ser perjudiciales, en varios lugares como aeropuertos, centros comerciales, cines, etc. Anteriormente hemos hecho un detector de metal muy simple y sin un microcontrolador, ahora estamos construyendo el detector de metales usando Arduino. En este proyecto vamos a utilizar una bobina y un condensador que se encargarán de la detección de metales. Aquí hemos utilizado un Arduino Nano para construir este proyecto de detector de metales. Este es un proyecto muy interesante para todos los amantes de la electrónica. Dondequiera que este detector detecte cualquier metal cerca de él, el zumbador comienza a sonar muy rápidamente.

Componentes requeridos:

Los siguientes son los componentes que necesitaría para construir un detector de metales de bricolaje simple usando Arduino. Todos estos componentes deben estar fácilmente disponibles en su ferretería local.

1. Arduino (cualquiera)
2. Bobina
3. Condensador 10nF
4. Zumbador
5. La resistencia de 1k
6. Resistencia de 330 ohmios
7. LED
8. Diodo 1N4148
9. Placa de pruebas o PCB
10. Conexión del cable de puente
11. Batería de 9v

¿Cómo funciona un detector de metales?

Siempre que pasa algo de corriente a través de la bobina, genera un campo magnético a su alrededor. Y el cambio en el campo magnético genera un campo eléctrico. Ahora, de acuerdo con la ley de Faraday, debido a este campo eléctrico, se desarrolla un voltaje a través de la bobina que se opone al cambio en el campo magnético y así es como Coil desarrolla la inductancia, significa que el voltaje generado se opone al aumento de la corriente. La unidad de inductancia es Henry y la fórmula para medir la inductancia es:

L = (μ _ο * N ² * A) / l Donde, L- Inductancia en Henries μο- Permeabilidad, es 4π * 10 ^-7 para Aire N- Número de vueltas A- Área del núcleo interno (πr ²) en m ² l - Longitud de la bobina en metros

Cuando cualquier metal se acerca a la bobina, la bobina cambia su inductancia. Este cambio de inductancia depende del tipo de metal. Se reduce para los metales no magnéticos y aumenta para los materiales ferromagnéticos como el hierro.

Dependiendo del núcleo de la bobina, el valor de inductancia cambia drásticamente. En la siguiente figura puede ver los inductores con núcleo de aire, en estos inductores, no habrá un núcleo sólido. Básicamente son bobinas que quedan en el aire. El medio de flujo del campo magnético generado por el inductor es nada o aire. Estos inductores tienen inductancias de valor muy inferior.

Estos inductores se utilizan cuando se necesitan valores de pocos microHenry. Para valores superiores a unos pocos miliHenry, estos no son adecuados. En la siguiente figura puede ver un inductor con núcleo de ferrita. Este inductor de núcleo de ferrita tiene un valor de inductancia muy grande.

Recuerde que la bobina enrollada aquí tiene un núcleo de aire, por lo que cuando una pieza de metal se acerca a la bobina, la pieza de metal actúa como un núcleo para el inductor con núcleo de aire. Al actuar este metal como núcleo, la inductancia de la bobina cambia o aumenta considerablemente. Con este aumento repentino en la inductancia de la bobina, la reactancia o impedancia general del circuito LC cambia en una cantidad considerable cuando se compara sin la pieza de metal.

Entonces, aquí en este Proyecto de detector de metales Arduino, tenemos que encontrar la inductancia de la bobina para detectar metales. Entonces, para hacer esto, hemos utilizado el circuito LR (circuito resistor-inductor) que ya mencionamos. Aquí en este circuito, hemos utilizado una bobina que tiene alrededor de 20 vueltas o devanado con un diámetro de 10 cm. Hemos utilizado un rollo de cinta vacío y enrollado el alambre alrededor para hacer la bobina.

Diagrama de circuito:

Hemos utilizado un Arduino Nano para controlar todo este proyecto de detector de metales. Un LED y un zumbador se utilizan como indicador de detección de metales. Se utiliza una bobina y un condensador para la detección de metales. También se utiliza un diodo de señal para reducir el voltaje. Y una resistencia para limitar la corriente al pin Arduino.

Explicación de trabajo:

El funcionamiento de este detector de metales Arduino es un poco complicado. Aquí proporcionamos la onda o pulso de bloque, generado por Arduino, al filtro de paso alto LR. Debido a esto, la bobina generará picos cortos en cada transición. La longitud del pulso de los picos generados es proporcional a la inductancia de la bobina. Entonces, con la ayuda de estos pulsos Spike, podemos medir la inductancia de Coil. Pero aquí es difícil medir la inductancia con precisión con esos picos porque esos picos son de muy corta duración (aproximadamente 0,5 microsegundos) y eso es muy difícil de medir por Arduino.

Entonces, en lugar de esto, usamos un capacitor que se carga con el pulso o pico ascendente. Y requirió pocos pulsos para cargar el capacitor hasta el punto en que su voltaje pueda ser leído por el pin analógico A5 de Arduino. Luego, Arduino leyó el voltaje de este capacitor usando ADC. Después de leer el voltaje, el condensador se descargó rápidamente haciendo que el pin capPin sea ​​la salida y configurándolo en bajo. Todo este proceso tarda unos 200 microsegundos en completarse. Para obtener un mejor resultado, repetimos las mediciones y tomamos un promedio de los resultados. Así es como podemos medir la inductancia aproximada de Coil. Después de obtener el resultado, transferimos los resultados al LED y al zumbador para detectar la presencia de metal. Consulte el código completo que se proporciona al final de este artículo para comprender el funcionamiento.

El código completo de Arduino se proporciona al final de este artículo. En la parte de programación de este proyecto, hemos utilizado dos pines Arduino, uno para generar ondas de bloque que se alimentarán en la bobina y el segundo pin analógico para leer el voltaje del capacitor. Aparte de estos dos pines, hemos utilizado dos pines Arduino más para conectar el LED y el zumbador.

Puede consultar el código completo y el video de demostración del detector de metales Arduino a continuación. Puede ver que cada vez que detecta algo de metal, el LED y el zumbador comienzan a parpadear muy rápido.