Taskmetallotsija - Arduino: 8 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

TechKiwiGadgetsTechKiwiGadgets Instagramis Jälgi autori lisateavet:

Teave: hull tehnoloogia ja selle võimaluste pärast. Mulle meeldib väljakutse luua ainulaadseid asju. Minu eesmärk on muuta tehnoloogia lõbusaks, igapäevaelus asjakohaseks ja aidata inimestel õnnestuda lahedaid … Rohkem TechKiwiGadgetsist »

See lahe väike taskumetallide lokaliseerija on piisavalt tundlik, et tuvastada väikesed naelad ja puidust tihvtid, ning piisavalt kompaktne, et mahtuda ebamugavatesse ruumidesse, muutes selle mugavaks kaasaskandmiseks ja kasutamiseks metalli asukoha määramiseks.

Seadmel on neli sõltumatut otsingumähist ja värvilised LED -indikaatorid, mis hõlbustavad kiirelt suurema otsinguala katmist, võimaldades samal ajal sihtmärki täpselt tuvastada.

See kena väike seade on ühe nupuvajutusega isekalibreeritav, USB-pordi kaudu laetav ning kasutab sihtmärgi tugevuse näitamiseks värvilisi LED-e, heli ja vibratsiooni.

Juhendis on kõik kujundused, testimine, kood ja 3D -failid, mida on vaja iseseisvalt üles ehitada. Loodan, et teile meeldib seda ehitada ja kasutada sama palju kui mul !!

Samm: materjalide loend ja kuidas see toimib

1. Kuidas see toimib

Tasku -metallokaator kasutab nelja sõltumatut impulssinduktsiooni otsimähist, mida toidab Arduino Pro Mini. Iga otsimismähis koosneb eraldi TX- ja RX -mähistest, kus TX -mähises indutseeritakse impulss, mis tekitab RX -mähise ümber elektromagnetvälja. Muutuv väli indutseerib RX -mähises pinge, mis tuvastatakse ja võimendatakse enne, kui Arduino loeb signaali impulsi laiust.

Arduino koodi silumisalgoritmi kasutatakse kehtivate impulsside müra eemaldamiseks, muutes selle väga stabiilseks.

Koodis olev kalibreerimisalgoritm võtab lühikese käivitamisperioodi jooksul keskmised näidud ja määrab rea künniseid signaali võrdlemiseks.

Kui metallobjekt jõuab elektromagnetvälja raadiusse, on väli häiritud ja osa energiast suunatakse RX -mähiselt sihtobjekti moodustavatesse Eddie -vooludesse. See sihtobjekti parasiitmõju vähendab RX -mähises tuvastatud impulsi laiust. Põhimõtteliselt mõõdame sihtobjekti energiakadu.

Kui RX -mähises tuvastatud impulsi laius langeb allapoole läve, siis süttivad LED -id, kõlab helisignaal ja käivitub haptilise tagasiside mootor - sõltuvalt sihtmärgi ettemääratud suurusest.

Selle vooluahel on viimase aasta jooksul kujunenud väga stabiilseks ja usaldusväärselt toimivaks detektoriks. Spiraali konfiguratsioon ja suund on teadlikult loodud stabiilsuse ja sügavuse tuvastamise maksimeerimiseks.

2. Materjalide loend

1. 3.7v 350mAh LiPo aku suurus: 38mm x 20mm x 7.5mm
2. TP4056 USB LiPo akulaadija Andmeleht
3. 4,7K takisti, et piirata LiPo aku laadimisvoolu alla 300 mA
4. Arduino Pro Mini
5. FTDI USB jadamoodul Mini Pro programmeerimiseks
6. LM339 nelja diferentsiaalvõrdleja integreeritud ahel
7. Vero Board - 2 tükki lõigatud 20x9 auku ja 34x9 (õige orientatsiooni saamiseks vaadake fotot)
8. BC548 NPN transistor x 4
9. 2N7000 MOSFET -lüliti x 5
10. Pietsosummer
11. Mündivibratsioonimootor haptilise tagasiside saamiseks
12. WS2812 RGB LED -moodul x 4
13. 1k takisti x 4
14. 10k takisti x 4
15. 47 oomi takisti x 4
16. 2,2K takisti x 4
17. 150 pf keraamiline kondensaator x 8
18. 0,18uF polüesterkondensaator x 4
19. Rull 0,3 mm emailitud vasktraadist (tavaliselt rullides umbes 25 g)
20. Trükkplaadile paigaldatud nuppude lüliti
21. Kuum liimipüstol
22. 10 mm puur
23. Käsipuur
24. Märgipüstol või kleeplint, mis sobib 16 eraldi juhtme sildistamiseks
25. Juurdepääs 3D -printerile

3. Võrdleja töö

Mul on olnud mitmeid küsimusi LM339 töö kohta, nii et arvasin, et annan selgema selgituse.

LM339 töötab ainult pinge võrdlusena, võrreldes positiivsete ja negatiivsete tihvtide vahelist pinget ja väljastades sisendi diferentsiaalpolaarsuse põhjal madala või suure takistuse (loogika kõrge tõmbega).

Selles vooluahelas on võrdleja positiivne sisend ühendatud Vcc-liiniga ja võrdlusväljundile rakendatakse tõmbetakisti Vcc-le. Sellises konfiguratsioonis püsib praktikas komparaatori väljundpinge kõrge, kuni negatiivse sisendi sisendpinge ületab 3,5 V.

Toimingut saab seletada LM339 andmelehelt, mis kirjeldab „sisendpinge vahemikku” vahemikus 0 V kuni V-1,5 V

Kui nii IN– kui ka IN+ on ühisrežiimi vahemikus, kui IN– on madalam kui IN+ ja nihkepinge, on väljund kõrge takistusega ja väljundtransistor ei juhi

Kui IN– on tavalisest režiimist kõrgem ja IN+ on tavalises režiimis, on väljund madal ja väljundtransistor vajub voolu alla. Link andmelehele ja selgitus allpool

Samm: printige ümbris

3D -prinditud ümbris tehti 5 eraldi väljatrüki abil. Mõõtmed ja 3D -failid leiate siit Thingiversest. Disain keskendus seadme hõlpsale hoidmisele, tagades samal ajal, et otsingumähised oleksid otsitavale alale nii lähedal.

Printige ümbris ettevaatlikult välja ja eemaldage liigne plastik. Oluline on seda sammu kohe teha, et elektroonilisi komponente saaks enne lõplikku ühendamist ja katsetamist korpusega joondada.

Lisasin pildi mitmest erinevast ümbrise kujundusest, mida katsetasin enne lõpliku kujunduse leidmist, mis oli kompaktsem ja ergonoomiliselt meeldivam käes hoida.

3. samm: ehitage ja paigaldage otsingumähised

Võtke trükitud mähised ja kerige igale neist 25 pööret vasktraati. Veenduge, et jätate põhiseadme ühendamiseks hea 20 cm lisatraatraati.

Kasutage vormimisseadmetesse trükitud auke, et võimaldada mähiste ühtlast tuult ja orientatsiooni. Seda tehes pöörake endine tagurpidi ja liimige endine järk -järgult põhiseadmesse.

Järgige fotokomplekti, nagu on ette nähtud, mille tulemuseks on 8 mähist, mis on monteeritud mähisesõlme, kus kõik juhtmed on järjekindlalt orienteeritud, ja piisavalt pikad, et ühendada ülemise korpuse põhiplaadi seadmega.

Iga spiraali jälgimiseks kasutage kahte trossi juhtplokki, millel on augud iga mähise jaoks.

Paigutasin sisemähiste juhtmed piki ülaosa ja välismähised mööda traatploki põhja, et saaksin jälgida iga spiraali, mis hõlbustab emaplaadiga ühendamist.

Samm: looge vooluring

Seadmel on neli võtmeahelat iseseisvaks ehitamiseks - juhtplaat, põhiplaat, LED -komplekt ja laetav toiteallikas. Selles etapis ehitame juhi- ja põhiplaadi.

1. Juhi juhatus

Lõigake käsitöönoaga Vero Boardi tükk mööda auke 22x11, mille tulemuseks on 20x9 auguga Vero Boardi tükk, mis on orienteeritud vastavalt kaasasolevale pildile. Parim on lüüa mitu korda laua mõlemal küljel olevad augud ja seejärel õrnalt liigne laud ära tõmmata. Kontrollige, kas plaat asub korpuse põhjas ja piisavalt ruumi mõlemal küljel.

Kasutage fotode ja käsitsi 10 mm puurit kasutades ettevaatlikult Vero Boardi põhjas näidatud haake. Trükkplaadi kokkupanemisel järgige skeemi ja komponentide fotode paigutust, olge ettevaatlik, et vältida lühiste tekkimist.

Pange see plaat hilisemaks testimiseks kõrvale.

2. Juhatus

Lõigake käsitöönoaga Vero Boardi tükk mööda auke 36x11, mille tulemuseks on tükk Vero Boardi, mille augud on 34x9 auku, mis on orienteeritud vastavalt kaasasolevale pildile. Parim on lüüa mitu korda laua mõlemal küljel olevad augud ja seejärel õrnalt liigne laud ära tõmmata. Kontrollige, kas plaat asub korpuse põhjas ja piisavalt ruumi mõlemal küljel.

Kasutage fotode ja käsitsi 10 mm puurit kasutades ettevaatlikult Vero Boardi põhjas näidatud haake.

Järgige Arduino ja LM339 IC ja muude komponentide skeemi ja fotode paigutust, et trükkplaati kokku panna, olles ettevaatlik, et vältida lühiste tekkimist.

Pange see plaat hilisemaks testimiseks kõrvale.

Samm: lisage LED -indikaatorid

Olen kasutanud WS2182 LED-e, millel on sisseehitatud IC, mis võimaldab Arduino-l neid kolme eraldi juhtme abil käsitleda, kuid LED-ile käsu saatmisega saab luua laias valikus värve ja heledusi. Seda tehakse spetsiaalse raamatukogu kaudu, mis on laaditud testimise osas käsitletud Arduino IDE -sse.

1. LEDide paigaldamine mähise korpuse kaanesse

Paigutage neli valgusdioodi ettevaatlikult nii, et need oleksid õigesti orienteeritud, nii et VCC ja GND ühendused oleksid joondatud ja need istuksid aukude keskel.

Kasutage kuuma liimi, et LED -id oma kohale kinnitada.

2. LED -ide juhtmestik

Eemaldage ettevaatlikult ja asetage kolm 25 cm pikkust ühe südamikuga haaketraati üle valgusdioodide kontaktide.

Jootke need oma kohale ja veenduge, et keskandmekaabel oleks foto järgi ühendatud sisend- ja väljundkontaktidega.

3. Juhtumi joondamise kontroll

Kontrollige, kas korpuse kaas asetseb mähise korpusega samal tasemel, seejärel kasutage kuuma liimi abil juhtmeid kaane aluses otsas.

Jäta see hilisemaks testimiseks kõrvale.

6. samm: seadme kokkupanek ja katsetamine

1. Monteerimise ettevalmistamine

Enne kokkupanekut testime iga plaati järk -järgult, et hõlbustada probleemide tõrkeotsingut.

Arduino Pro Mini vajab USB -jadaplaati, et arvuti saaks seda programmeerida. See võimaldab plaati väiksemaks muuta, kuna sellel pole jadaliidest. Nende plaatide programmeerimiseks peate investeerima selle hankimisse, nagu on kirjeldatud osade loendis.

Enne Arduino koodi laadimist peate WS2182 LED -ide juhtimiseks raamatukoguks lisama raamatukogu "FastLED.h". Probleemide korral saate veaotsinguks ostsilloskoopijälgede seeria.

Samuti on ekraanipilt IDE seeriaandmete väljundist, kasutades funktsiooni Graph Plot, mis näitab iga kanali impulsi laiuse väljundit ja läviväärtust. See on testimise ajal kasulik, kuna näete, kas iga kanali tundlikkus on sarnane.

Lisasin koodist kaks eksemplari. Ühel on tõrkeotsingu eesmärgil testitud seeriaandmete voogesitus.

MÄRKUS. Ärge ühendage LiPo akut enne viimast etappi, kuna selle juhuslik lühis kokkupaneku ajal võib põhjustada seadme ülekuumenemist või isegi süttimist.

2. Testige põhiplaati

Enne emaplaadi ühendamist millegagi on soovitatav ühendada Arduino jadakaabel ja kontrollida, kas kood laeb.

See lihtsalt kontrollib, kas teil on Arduino füüsiliselt õigesti ühendatud ja kas IDE ja teegid on laaditud. Laadige kood IDE kaudu, mis peaks laadima tõrgeteta ja komponentidest ei peaks suitsu tulema !!

3. Ühendage juhtplaat

Juhtplaadi ühendamiseks emaplaadiga järgige skeemi ja paigutage seade korpusesse nii, et esemed mahuksid korpuse sisse. See on katse ja eksituse juhtum ning nõuab püsivust.

Laadige kood IDE kaudu, mis peaks laadima ilma vigadeta ja komponentidest ei peaks suitsu tulema !!

4. Mähiste ühendamine Järgige skeeme, et ühendada poolid emaplaadiga ja paigutada seade korpusesse füüsiliselt, et tagada esemete sobiv sobivus. Veenduge, et mähised on vastavalt skeemile joondatud juhi- ja põhiplaadi sisenditega.

Kui testkood on laaditud, kuvab jadaport vastuvõtva mähise impulsi laiust vahemikus 5000–7000uS. Seda saab vaadata ka IDE graafikplotteri abil.

See võimaldab teil iga kanali tõrkeotsingut teha ja näha ka mündi otsimismähise lähedale liigutamise mõju, mis peaks vähendama impulsi laiust, kui sihtmärk läheneb otsingumähisele.

Kui teil on ostsilloskoop, saate probleemide diagnoosimiseks kontrollida ka vooluahela erinevaid etappe.

Kui kõik kanalid toimivad ootuspäraselt, siis juhtmed nii, et korpuse korpus saab kokku ja sulgub õigesti.

5. Ühendage valgusdioodid

Võtke ettevaatlikult kolm juhtmest mähise korpuse LED -idelt ja ühendage need emaplaadiga. Laadige kood ja kontrollige, kas valgusdioodid töötavad õigesti. Kasutage liimi, et kinnitada mähise korpuse kaas oma kohale.

Samm 7: Laetava aku ühendamine

MÄRGE:

1. Ärge ühendage LiPo akut enne viimast etappi, kuna selle juhuslik lühis kokkupaneku ajal võib põhjustada seadme ülekuumenemist või isegi süttimist.

2. Aku ja laadija käsitsemisel veenduge, et akuühendused ei oleks lühised.

3. LiPo akud on erinevalt teistest laetavatest akutest ja liigvoolu laadimine võib olla ohtlik, seega veenduge, et laadimisahel on õigesti seadistatud.

4. Ärge ühendage Arduino jadakaablit seadmega, kui toitenuppu on vajutatud, vastasel juhul võib aku kahjustada saada.

1. Muutke laadija voolupiirangut

Tasku metallotsija kasutab LiPo akut, mida saab laadida Micro USB telefonilaadija abil. TP4056 USB LiPo Batt laadijaplaati muudetakse esmalt 4,7K takistiga, et piirata laadimisvoolu alla 300 mA. Juhised selle kohta, kuidas seda teha, leiate siit.

See nõuab olemasoleva pinnale paigaldatud takisti eemaldamist ja asendamist takistiga, nagu fotol näidatud. Kui see on paigas, kaitske takisti planeerimata liikumist mõne kuuma liimipüstoliga.

Enne emaplaadiga ühendamist kontrollige, kas laadija töötab korralikult, ühendades mobiiltelefoni laadija Micro USB -pordiga. Õige töö korral peaks punane laadimistuli põlema.

2. Paigaldage nupp -toitelüliti

Veenduge, et vajutusnupp on paigaldatud õigesse asendisse nii, et see ulatub läbi korpuse kaane keskosa, seejärel jootke nupp oma kohale. Paigaldage juhtmed nupuvajutuslüliti ja laadija väljundi ning Arduino VCC liini vahele vastavalt skeemile.

Kui seade on õigesti paigaldatud, lülitub seade sisse.

Kinnitage aku kuuma liimi abil oma kohale ja veenduge, et Micro USB pesa oleks joondatud korpuse kaane avaga, et seda saaks laadida.

8. etapp: lõplik testimine ja toimimine

1. Füüsiline kokkupanek

Viimane samm on juhtmete ettevaatlik ümberpaigutamine, et korpus korrektselt sulguks. Kinnitage emaplaat kaane külge kuuma liimiga ja sulgege seejärel kaas oma kohale.

2. Seadme kasutamine

Seade töötab pärast toitenupu vajutamist ja all hoidmist kalibreerides. Kõik LED -id hakkavad vilkuma, kui seade on kasutamiseks valmis. Otsingu ajal hoidke nuppu all. LED-id muutuvad sini-roheliseks, punaseks, lillaks, sõltuvalt sihtobjekti tugevusest. Haptiline tagasiside tekib siis, kui valgusdioodid muutuvad lillaks.

Te pole valmis praktilisteks rakendusteks minema !!