Le détecteur de métaux est un dispositif de sécurité utilisé pour détecter les métaux qui peuvent être nocifs, à divers endroits comme les aéroports, les centres commerciaux, les cinémas, etc. Auparavant, nous avons fait un détecteur de métaux très simple sans microcontrôleur, maintenant nous construisons le détecteur de métaux en utilisant Arduino. Dans ce projet, nous allons utiliser une bobine et un condensateur qui seront responsables de la détection des métaux. Ici, nous avons utilisé un Arduino Nano pour construire ce projet de détecteur de métaux. C'est un projet très intéressant pour tous les amateurs d'électronique. Partout où ce détecteur détecte un métal à proximité, le buzzer émet un bip très rapidement.
Composants requis:
Voici les composants dont vous auriez besoin pour construire un simple détecteur de métaux bricolage à l'aide d'Arduino. Tous ces composants doivent être facilement disponibles dans votre quincaillerie locale.
- Arduino (tout)
- Bobine
- Condensateur 10nF
- Avertisseur sonore
- La résistance 1k
- Résistance de 330 ohms
- LED
- Diode 1N4148
- Breadboard ou PCB
- Connexion du fil de raccordement
- Batterie 9v
Comment fonctionne un détecteur de métaux?
Chaque fois qu'un courant passe à travers la bobine, il génère un champ magnétique autour d'elle. Et le changement du champ magnétique génère un champ électrique. Maintenant, selon la loi de Faraday, à cause de ce champ électrique, une tension se développe à travers la bobine qui s'oppose au changement de champ magnétique et c'est ainsi que la bobine développe l' inductance, signifie que la tension générée s'oppose à l'augmentation du courant. L'unité d'inductance est Henry et la formule pour mesurer l'inductance est:
L = (μ ο * N 2 * A) / l Où, L- Inductance en Henries μο- Perméabilité, son 4π * 10 -7 pour l'air N- Nombre de tours A- Aire centrale interne (πr 2) en m 2 l - Longueur de la bobine en mètres
Lorsqu'un métal s'approche de la bobine, la bobine change son inductance. Ce changement d'inductance dépend du type de métal. Il diminue pour les métaux non magnétiques et augmente pour les matériaux ferromagnétiques comme le fer.
Selon le noyau de la bobine, la valeur d'inductance change radicalement. Dans la figure ci-dessous, vous pouvez voir les inducteurs à air, dans ces inducteurs, il n'y aura pas de noyau solide. Ce sont essentiellement des bobines laissées dans l'air. Le milieu de circulation du champ magnétique généré par l'inducteur n'est rien ou l'air. Ces inductances ont des inductances de très moindre valeur.
Ces inducteurs sont utilisés lorsque le besoin de valeurs de quelques microHenry. Pour des valeurs supérieures à quelques milliHenry, celles-ci ne conviennent pas. Dans la figure ci-dessous, vous pouvez voir un inducteur avec un noyau de ferrite. Ces inductances à noyau de ferrite ont une très grande valeur d'inductance.
N'oubliez pas que la bobine enroulée ici est une bobine à air, donc quand une pièce métallique est amenée près de la bobine, la pièce métallique agit comme un noyau pour l'inducteur à noyau d'air. Par ce métal agissant comme un noyau, l'inductance de la bobine change ou augmente considérablement. Avec cette augmentation soudaine de l'inductance de la bobine, la réactance ou l'impédance globale du circuit LC change d'une quantité considérable par rapport à la pièce métallique.
Donc, ici, dans ce projet de détecteur de métaux Arduino, nous devons trouver l'inductance de la bobine pour détecter les métaux. Pour ce faire, nous avons utilisé le circuit LR (Resistor-Inductor Circuit) que nous avons déjà mentionné. Ici, dans ce circuit, nous avons utilisé une bobine d'environ 20 spires ou un enroulement d'un diamètre de 10 cm. Nous avons utilisé un rouleau de ruban vide et enrouler le fil autour de lui pour fabriquer la bobine.
Schéma:
Nous avons utilisé un Arduino Nano pour contrôler l'ensemble de ce projet de détecteur de métaux. Une LED et un buzzer sont utilisés comme indicateur de détection de métal. Une bobine et un condensateur sont utilisés pour la détection des métaux. Une diode de signal est également utilisée pour réduire la tension. Et une résistance pour limiter le courant à la broche Arduino.
Explication de travail:
Le fonctionnement de ce détecteur de métaux Arduino est un peu délicat. Ici, nous fournissons l'onde ou l'impulsion de bloc, générée par Arduino, au filtre passe-haut LR. Pour cette raison, de courtes pointes seront générées par la bobine à chaque transition. La longueur d'impulsion des pointes générées est proportionnelle à l'inductance de la bobine. Donc, avec l'aide de ces impulsions Spike, nous pouvons mesurer l'inductance de la bobine. Mais ici, il est difficile de mesurer précisément l'inductance avec ces pics car ces pics sont de très courte durée (environ 0,5 microseconde) et c'est très difficile à mesurer par Arduino.
Donc, au lieu de cela, nous avons utilisé un condensateur qui est chargé par l'impulsion ascendante ou le pic. Et il a fallu quelques impulsions pour charger le condensateur au point où sa tension peut être lue par la broche analogique Arduino A5. Ensuite, Arduino a lu la tension de ce condensateur en utilisant ADC. Après avoir lu la tension, le condensateur s'est rapidement déchargé en faisant de la broche capPin une sortie et en la réglant sur faible. L'ensemble de ce processus prend environ 200 microsecondes. Pour un meilleur résultat, nous répétons les mesures et prenons une moyenne des résultats. C'est ainsi que nous pouvons mesurer l'inductance approximative de la bobine. Après avoir obtenu le résultat, nous transférons les résultats vers la LED et le buzzer pour détecter la présence de métal. Vérifiez le code complet donné à la fin de cet article pour comprendre le fonctionnement.
Le code Arduino complet est donné à la fin de cet article. Dans la partie programmation de ce projet, nous avons utilisé deux broches Arduino, une pour générer des ondes de bloc à alimenter dans la bobine et une deuxième broche analogique pour lire la tension du condensateur. En dehors de ces deux broches, nous avons utilisé deux autres broches Arduino pour connecter la LED et le buzzer.
Vous pouvez consulter le code complet et la vidéo de démonstration du détecteur de métaux Arduino ci-dessous. Vous pouvez voir que chaque fois qu'il détecte du métal, la LED et le buzzer commencent à clignoter très rapidement.