Kišeninis metalo ieškiklis - „Arduino“: 8 žingsniai (su paveikslėliais)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

„TechKiwiGadgets“„TechKiwiGadgets“„Instagram“sekti daugiau autoriaus

Apie: Pašėlęs dėl technologijų ir jų teikiamų galimybių. Man patinka iššūkis kurti unikalius dalykus. Mano tikslas yra paversti technologijas linksmomis, aktualiomis kasdieniam gyvenimui ir padėti žmonėms sėkmingai kurti kietas … Daugiau apie „TechKiwiGadgets“»

Šis šaunus mažas kišeninis metalo lokatorius yra pakankamai jautrus, kad atpažintų mažus medžio vinis ir įkalčius, ir pakankamai kompaktiškas, kad tilptų į nepatogias erdves, todėl būtų patogu nešiotis ir naudoti metalui nustatyti.

Įrenginyje yra keturios nepriklausomos paieškos ritės ir spalvoti šviesos diodų indikatoriai, leidžiantys greitai uždengti didesnę paieškos sritį ir tiksliai nustatyti taikinį.

Šis mažas, tvarkingas įrenginys yra savaime kalibruojamas vienu mygtuko paspaudimu, įkraunamas per USB prievadą ir naudoja spalvotus šviesos diodus, garsą ir vibraciją, kad parodytų tikslinį stiprumą.

Į instrukciją įtrauktas visas dizainas, testavimas, kodas ir 3D failai, kurių reikia norint sukurti savarankiškai. Tikiuosi, kad jums patiks tai kurti ir naudoti tiek, kiek aš !!

1 žingsnis: medžiagų sąrašas ir kaip tai veikia

1. Kaip tai veikia

Kišeniniame metalo ieškiklyje naudojamos keturios nepriklausomos impulsinės indukcijos paieškos ritės, maitinamos „Arduino Pro Mini“. Kiekvieną paieškos ritę sudaro atskira TX ir RX ritė, kurioje į TX ritę sukeltas impulsas, sukuriantis elektromagnetinį lauką aplink RX ritę. Besikeičiantis laukas sukelia įtampą RX ritėje, kuri aptinkama ir sustiprinama prieš „Arduino“nuskaitant signalo impulsų plotį.

Arduino kodo išlyginimo algoritmas naudojamas triukšmui pašalinti iš galiojančių impulsų, todėl jis tampa labai stabilus.

Kalibravimo algoritmas iš kodo paima vidutiniškai rodmenis per trumpą paleidimo laikotarpį ir nustato slenksčių seriją, kad būtų galima palyginti signalą.

Kai metalinis objektas patenka į elektromagnetinio lauko diapazoną, laukas sutrinka ir dalis energijos nukreipiama iš RX ritės į „Edžio sroves“, kurios susidaro tiksliniame objekte. Dėl šio parazitinio tikslinio objekto poveikio sumažėja RX ritėje nustatytas impulsų plotis. Iš esmės mes matuojame energijos nuostolius į tikslinį objektą.

Kai RX ritėje aptiktas impulsų plotis nukrenta žemiau slenksčio, šviesos diodai užsidega, skamba garsinis signalas ir suveikia „Haptic Feedback“variklis, priklausomai nuo iš anksto nustatyto tikslinio signalo dydžio.

To grandinė per pastaruosius metus išsivystė į labai stabilų ir patikimai veikiantį detektorių. Ritės konfigūracija ir orientacija buvo sąmoningai suprojektuotos taip, kad būtų maksimaliai padidintas stabilumas ir gylis.

2. Medžiagų sąrašas

1. 3.7v 350mAh LiPo baterijos dydis: 38 mm x 20 mm x 7,5 mm
2. TP4056 USB „LiPo“akumuliatoriaus įkroviklio duomenų lapas
3. 4,7 K rezistorius, skirtas apriboti „LiPo“akumuliatoriaus įkrovimo srovę iki mažesnės nei 300 mA
4. „Arduino Pro Mini“
5. FTDI USB į serijinį modulį „Mini Pro“programavimui
6. LM339 keturių diferencialų palyginimo integruotas grandynas
7. „Vero Board“- 2 dalys supjaustytos į 20x9 skyles ir 34x9 (teisingą orientaciją žr. Nuotraukoje)
8. BC548 NPN tranzistorius x 4
9. 2N7000 MOSFET jungiklis x 5
10. Pjezo garsinis signalas
11. Monetų vibracinis variklis, skirtas Haptic grįžtamam ryšiui
12. WS2812 RGB LED modulis x 4
13. 1k rezistorius x 4
14. 10k rezistorius x 4
15. 47 omų rezistorius x 4
16. 2.2K rezistorius x 4
17. 150pf keraminis kondensatorius x 8
18. 0,18uF poliesterio kondensatorius x 4
19. Ritinys iš 0,3 mm emalinės varinės vielos (paprastai būna maždaug 25 g ritinėlių)
20. PCB sumontuotas mygtuko jungiklis
21. Karšto klijų pistoletas
22. 10 mm gręžtuvas
23. Rankinis gręžtuvas
24. Etiketinis pistoletas arba lipni juosta, tinkanti pažymėti 16 atskirų laidų Prijungimo viela
25. Prieiga prie 3D spausdintuvo

3. Lyginamojo veikimas

Turėjau daug klausimų apie LM339 veikimą, todėl maniau, kad paaiškinsiu aiškiau.

LM339 veikia tik kaip įtampos palyginimas, lyginant įtampos skirtumą tarp teigiamų ir neigiamų kaiščių ir išvedant loginę mažą arba didelę varžą (logika aukšta su pritraukimu), remiantis įvesties diferenciniu poliškumu.

Šioje grandinėje teigiamas lyginamojo įėjimas yra prijungtas prie Vcc linijos, o palyginamoji išvestis-Vcc. Šioje konfigūracijoje praktiškai lygintuvo išėjimo įtampa išlieka aukšta, kol neigiamo įėjimo įtampa viršija 3,5 V.

Operaciją galima paaiškinti iš LM339 duomenų lapo, kuriame nurodomas „įėjimo įtampos diapazonas“yra nuo 0 V iki Vsup-1,5 V

Kai tiek IN–, tiek IN+ yra bendro režimo diapazone, jei IN– yra mažesnis nei IN+ ir kompensuojama įtampa, išvestis yra didelė varža ir išėjimo tranzistorius nelaidus

Kai IN– yra didesnis nei įprastas režimas, o IN+ yra bendrame režime, išėjimas yra žemas, o išėjimo tranzistorius mažina srovę. Nuoroda į duomenų lapą ir paaiškinimas žemiau

2 veiksmas: atspausdinkite dėklą

3D spausdintas dėklas buvo pagamintas naudojant 5 atskirus atspaudus. Matmenis ir 3D failus galite rasti čia, „Thingiverse“. Dizainas buvo orientuotas į tai, kad prietaisą būtų lengva laikyti, tuo pačiu užtikrinant, kad paieškos ritės būtų kuo arčiau ieškomos vietos.

Atsargiai išspausdinkite dėklą ir pašalinkite plastiko perteklių. Svarbu atlikti šį žingsnį dabar, kad prieš galutinį prijungimą ir bandymą būtų galima suderinti elektroninius komponentus.

Įtraukiau kelių skirtingų korpusų dizaino nuotrauką, kurią išbandžiau prieš nuspręsdamas dėl galutinio dizaino, kuris buvo kompaktiškesnis ir ergonomiškesnis.

3 žingsnis: sukurkite ir sumontuokite paieškos ritinius

Paimkite atspausdintus ritės formuotojus ir ant kiekvieno iš jų suvyniokite 25 vario vielos posūkius. Būtinai palikite gerą 20 cm papildomos varinės vielos prijungimui prie pagrindinio įrenginio.

Naudokite formavimo mašinose atspausdintas skyles, kad kiekvienam iš jų būtų užtikrintas nuoseklus vėjas ir ritinių orientacija. Tai darydami, apverskite pirmąjį aukštyn kojom ir palaipsniui priklijuokite jį prie pagrindinio bloko.

Vykdykite nuotraukų surinkimą, kaip parodyta, rezultatas yra 8 ritės, sumontuotos ritės mazge, visi laidai nuosekliai orientuoti ir pakankamai ilgi, kad būtų galima prijungti prie pagrindinio plokštės bloko viršutiniame korpuse.

Norėdami sekti kiekvieną konkrečią ritę, naudokite du vielinius kreipiančiuosius blokus, turinčius skyles kiekvienai atspausdintam pagrindui.

Aš įdėjau vidinių ritinių laidus išilgai viršaus ir išorinius ritinius išilgai vielos bloko apačios, kad galėčiau sekti kiekvieną konkrečią ritę, kad būtų lengviau prisijungti prie pagrindinės plokštės.

4 žingsnis: sukurkite grandinę

Įrenginyje yra keturios pagrindinės grandinės, kurias galima sukurti savarankiškai - vairuotojo lenta, pagrindinė plokštė, LED surinkimas ir įkraunamas maitinimo šaltinis. Šiame etape mes sukursime vairuotojo valdybą ir pagrindinę plokštę.

1. Vairuotojo lenta

Naudokite amatų peilį, kad supjaustytumėte „Vero Board“gabalėlį išilgai skylių 22x11, todėl gautumėte „Vero Board“gabalą su 20x9 skylėmis, orientuotas pagal pateiktą paveikslėlį. Geriausia kelis kartus įmušti per skylutes abiejose lentos pusėse, tada švelniai nuimti lentos perteklių. Patikrinkite, ar plokštė yra korpuso pagrinde, kad būtų pakankamai laisvos vietos abiejose pusėse.

Naudodamiesi nuotraukomis ir 10 mm gręžtuvu ranka, atsargiai sulaužykite „Vero“plokštės apačioje esančias juostas. Norėdami surinkti plokštę, laikykitės grandinės schemos ir komponentų nuotraukų išdėstymo, būkite atsargūs ir įsitikinkite, kad nėra trumpų takelių.

Atidėkite šią plokštę bandymams vėliau.

2. Pagrindinė valdyba

Naudokite amatų peilį, kad supjaustytumėte „Vero Board“gabalėlį išilgai skylių 36x11, todėl gautumėte „Vero Board“gabalėlį su 34x9 skylėmis, orientuotas pagal pateiktą paveikslėlį. Geriausia kelis kartus įmušti per skylutes abiejose lentos pusėse, tada švelniai nuimti lentos perteklių. Patikrinkite, ar plokštė yra korpuso pagrinde, kad būtų pakankamai laisvos vietos abiejose pusėse.

Naudodamiesi nuotraukomis ir 10 mm gręžtuvu ranka, atsargiai sulaužykite „Vero“plokštės apačioje esančias juostas.

Laikykitės „Arduino“ir „LM339 IC“ir kitų komponentų schemos ir nuotraukų išdėstymo, kad surinktumėte plokštę, būkite atsargūs ir įsitikinkite, kad nėra trumpų takelių.

Atidėkite šią plokštę bandymams vėliau.

5 veiksmas: pridėkite LED indikatorių

Aš naudoju WS2182 šviesos diodus, turinčius įmontuotą IC, leidžiančią juos spręsti „Arduino“naudojant tris atskirus laidus, tačiau platų spalvų ir ryškumo spektrą galima sukurti siunčiant komandą LED. Tai atliekama per specialią biblioteką, įkeltą į „Arduino IDE“, aprašytą bandymų skyriuje.

1. Šviesos diodų montavimas ritės gaubto dangtelyje

Atsargiai padėkite keturis šviesos diodus taip, kad jie būtų teisingai nukreipti taip, kad VCC ir GND jungtys būtų sulygiuotos ir jos sėdėtų skylių centre.

Norėdami pritvirtinti šviesos diodus, naudokite karštą klijų.

2. Šviesos diodų prijungimas

Atsargiai nuplėškite ir padėkite tris 25 cm ilgio viengyslį sujungimo laidą ant šviesos diodų kontaktų.

Lituokite juos į vietą ir įsitikinkite, kad centrinis duomenų laidas yra prijungtas prie IN ir OUT kontaktų, kaip parodyta nuotraukoje.

3. Atvejo suderinimas

Patikrinkite, ar dėklo dangtis sutampa su ritės gaubtu, tada naudokite karštus klijus, kad pritvirtintumėte laidus prie dangčio pagrindo.

Atidėkite tai bandymui vėliau.

6 žingsnis: įrenginio surinkimas ir bandymas

1. Pasiruošimas surinkimui

Prieš surinkdami mes laipsniškai išbandysime kiekvieną plokštę, kad būtų lengviau pašalinti problemas.

Norint, kad jūsų kompiuteris užprogramuotų „Arduino Pro Mini“, reikia USB nuosekliosios plokštės. Tai leidžia plokštės dydis būti mažesnis, nes joje nėra nuosekliosios sąsajos. Norėdami suprogramuoti šias plokštes, turėsite investuoti į tai, kaip gauti dalių sąraše.

Prieš įkeldami „Arduino“kodą, turėsite pridėti biblioteką „FastLED.h“kaip biblioteką, kad galėtumėte valdyti WS2182 šviesos diodus. Jei iškyla problemų, pateikiama serija osciloskopo pėdsakų.

Taip pat yra IDE serijinių duomenų išvesties, naudojant funkciją „Graph Plot“, ekrano kopija, rodanti kiekvieno kanalo impulsų pločio išvestį ir slenkstinę vertę. Tai naudinga atliekant bandymus, nes galite pamatyti, ar kiekvieno kanalo jautrumas yra panašus.

Pridedu dvi kodo kopijas. Vienas iš jų turi bandomąjį serijinių duomenų srautą trikčių šalinimo tikslais.

PASTABA: Nejunkite „LiPo“akumuliatoriaus bloko iki paskutinio žingsnio, nes atsitiktinai sutrumpinus jį surinkimo metu, prietaisas gali perkaisti arba net užsidegti.

2. Išbandykite pagrindinę plokštę

Prieš prijungiant pagrindinę plokštę prie bet ko, patartina prijungti „Arduino“nuoseklųjį kabelį ir patikrinti, ar kodas įkeliamas.

Tai tiesiog patikrins, ar „Arduino“yra tinkamai prijungtas prie fizinio laido ir ar įkelta IDE bei bibliotekos. Įkelkite kodą per IDE, kuris turėtų būti įkeliamas be klaidų ir iš jokių komponentų neturėtų išeiti dūmai !!

3. Prijunkite vairuotojo plokštę

Vadovaukitės grandinės schema, kad prijungtumėte vairuotojo plokštę prie pagrindinės plokštės ir fiziškai padėkite įrenginį į dėklą, kad įsitikintumėte, jog daiktai telpa gaubte. Tai bandymų ir klaidų atvejis ir reikalauja atkaklumo.

Įkelkite kodą per IDE, kuris turėtų būti įkeliamas be klaidų ir iš jokių komponentų neturėtų išeiti dūmai !!

4. Sujunkite ritinius Vadovaukitės grandinės schema, kad prijungtumėte ritinius prie pagrindinės plokštės ir fiziškai padėkite įrenginį į dėklą, kad įsitikintumėte, jog elementai tinkamai tinka. Atsargiai įsitikinkite, kad ritės yra suderintos su vairuotojo plokštės ir pagrindinės plokštės įėjimais pagal schemą.

Įkėlus bandymo kodą, nuoseklusis prievadas parodys impulsų plotį priėmimo ritėje kažkur tarp 5000 - 7000uS. Tai taip pat galima peržiūrėti naudojant „IDE Graph Plotter“.

Tai leis jums pašalinti kiekvieno kanalo triktis ir pamatyti monetos perkėlimo šalia paieškos ritės poveikį, kuris turėtų sumažinti impulsų plotį, kai taikinys priartėja prie paieškos ritės.

Jei turite osciloskopą, taip pat galite patikrinti bangų formas įvairiuose grandinės etapuose, kad diagnozuotumėte problemas.

Kai visi kanalai veikia taip, kaip numatyta, laidai taip, kad korpuso korpusas būtų tinkamai surinktas ir uždarytas.

5. Prijunkite šviesos diodus

Atsargiai paimkite tris laidus iš ritės gaubto šviesos diodų ir prijunkite juos prie pagrindinės plokštės. Įkelkite kodą ir patikrinkite, ar šviesos diodai veikia tinkamai. Naudokite klijus, kad pritvirtintumėte ritės gaubto dangtį.

7 veiksmas: įkraunamos baterijos prijungimas

PASTABA:

1. Nejunkite „LiPo“akumuliatoriaus bloko iki paskutinio žingsnio, nes netyčia jį sutrumpinus surinkimo metu įrenginys gali perkaisti arba net užsidegti.

2. Dirbdami su akumuliatoriumi ir įkrovikliu, būkite atsargūs, kad netrumpintumėte akumuliatoriaus jungčių.

3. LiPo baterijos skiriasi nuo kitų įkraunamų akumuliatorių, todėl perkrovimas gali būti pavojingas, todėl įsitikinkite, kad teisingai sukonfigūravote įkrovimo grandinę.

4. Nejunkite „Arduino“serijos kabelio prie įrenginio, kai yra paspaustas maitinimo mygtukas, kitaip baterija gali būti pažeista.

1. Pakeiskite įkroviklio srovės ribą

Kišeninis metalinis lokatorius naudoja „LiPo“bateriją, kurią galima įkrauti naudojant „Micro USB“telefono įkroviklį. TP4056 USB „LiPo Batt“įkroviklio plokštė pirmiausia modifikuojama naudojant 4,7 K rezistorių, kad įkrovimo srovė būtų mažesnė nei 300 mA. Nurodymus, kaip tai padaryti, rasite čia.

Tam reikia pašalinti esamą ant paviršiaus sumontuotą rezistorių ir pakeisti rezistoriumi, kaip parodyta nuotraukoje. Įdėjus į vietą, apsaugokite bet kokį neplanuotą rezistoriaus judesį karštu klijų pistoletu.

Prieš prijungdami prie pagrindinės plokštės, patikrinkite, ar įkroviklis veikia tinkamai, prijungdami mobiliojo telefono įkroviklį prie „Micro USB“prievado. Raudona įkrovimo lemputė turėtų užsidegti tinkamai veikiant.

2. Įdėkite maitinimo jungiklį su mygtuku

Įsitikinkite, kad mygtukas yra sumontuotas teisingoje padėtyje, kad jis išsikištų per korpuso dangčio centrą, tada lituokite mygtuką. Įdiekite laidus tarp mygtuko jungiklio ir įkroviklio išvesties bei „Arduino“VCC linijos pagal schemą.

Tinkamai sumontavus, jungiklis bus suaktyvintas.

Fiksuokite akumuliatorių savo vietoje karštais klijais ir įsitikinkite, kad „Micro USB“lizdas yra sulygiuotas su korpuso dangtelio anga, kad būtų galima įkrauti.

8 žingsnis: galutinis bandymas ir veikimas

1. Fizinis surinkimas

Paskutinis žingsnis - atsargiai pertvarkyti laidus, kad korpusas tinkamai užsidarytų. Norėdami pritvirtinti pagrindinę plokštę prie dangčio, naudokite karštus klijus, tada uždarykite dangtį.

2. Prietaiso valdymas

Įrenginys veikia kalibruodamas paspaudęs ir laikydamas maitinimo mygtuką. Visi šviesos diodai mirksi, kai įrenginys yra paruoštas naudoti. Ieškodami laikykite nuspaudę mygtuką. Šviesos diodai keičiasi iš mėlynos-žalios, raudonos, violetinės spalvos, atsižvelgiant į tikslinio objekto stiprumą. Happinis grįžtamasis ryšys atsiranda, kai šviesos diodai tampa purpuriniai.

Jūs nesate pasirengęs eiti ir naudoti praktiniams tikslams !!