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有很多使用各種技術(shù)的基于Arduino的金屬探測器。這是其中之一直接使用頻率測量的。
組件和耗材
- SparkFun Arduino Pro Mini 328-5V / 16MHz×1個(gè)
- 圖形OLED，128 x 64×1個(gè)
必要的工具和機(jī)器
- 烙鐵（通用）
- 3D打印機(jī)（通用）
關(guān)于這個(gè)項(xiàng)目
不久前，我決定建造一個(gè)簡單的金屬探測器。當(dāng)然，有很多金屬探測器設(shè)計(jì)，例如BFO，VLFD，PI等。我曾經(jīng)嘗試過其中的一些方法，但結(jié)果卻不盡相同，然后在一個(gè)無聊的晚上瀏覽互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，我偶然發(fā)現(xiàn)了該博客并決定建造這種類型的金屬探測器。設(shè)計(jì)非常簡單-有一個(gè)簡單的振蕩器電路和一個(gè)頻率計(jì)數(shù)器。當(dāng)線圈越過或接近各種鐵磁或順磁材料時(shí)，振蕩器的頻率會(huì)發(fā)生變化，您可以根據(jù)此變化確定金屬地點(diǎn)。此外，由于可以在任何微控制器上實(shí)現(xiàn)頻率計(jì)數(shù)器，因此您可以通過許多不同的方式分析頻率變化，從而有可能導(dǎo)致金屬微分甚至濾除頻率漂移，這困擾著其他類型的檢測器。
附件有這個(gè)項(xiàng)目的代碼，可以發(fā)現(xiàn)這里的文件夾中arduino/MetalDetector。文件夾arduino/MetalDetector/third-party包含啟發(fā)該項(xiàng)目的代碼。
除Arduino源代碼外，您還將找到該項(xiàng)目的3D打印零件的OpenSCAD文件和STL文件，螺絲除外，該螺絲可固定臂和線圈零件。
運(yùn)作方式
搜索線圈集成了帶緩沖電路的Collpits振蕩器，該電路產(chǎn)生大約660kHz的信號(hào)。該振蕩器放置在盡可能靠近線圈的位置。信號(hào)由Arduino Pro Mini板（使用ATmega168）拾取，正在測量頻率。32點(diǎn)測量頻率存儲(chǔ)在FIFO緩沖區(qū)中，按比例縮放以適合顯示屏的128個(gè)像素，并與電池指示器一起繪制在128x32 OLED顯示屏上。
振蕩器需要預(yù)熱一段時(shí)間，但這并不是必須的-因?yàn)橐坏╅_始擺動(dòng)搜索線圈并發(fā)現(xiàn)任何金屬，圖形上就會(huì)出現(xiàn)尖峰。如果在此之前還沒有確定振蕩器的頻率-圖形將不會(huì)是水平的。相反，一旦穩(wěn)定-圖形將是水平的。這種操作不需要校準(zhǔn)或歸零：)
施工
這是使用3D打印部件組裝的金屬探測器的圖片：
在圖片中的此處，您可以看到纏繞在3D打印線圈骨架上的搜索線圈，連接搜索線圈和Arduino的編織線以及帶有arduino本身和OLED的電池座。
搜索線圈集成了振蕩器。振蕩器由SMD組件組裝而成，主要是電阻器，電容器和BC846晶體管。振蕩器的電路板用銅箔包裹，以使其與環(huán)境隔離。我不記得線圈中有多少匝，但是大約15到20匝。我認(rèn)為匝數(shù)越少越好，因?yàn)轭l率越高，并且由于金屬存在時(shí)電感變化引起的頻率變化越大，這使得金屬檢測更加靈敏。頻率越高，頻率計(jì)數(shù)器響應(yīng)越快。盡管由于土壤條件而需要權(quán)衡信號(hào)頻率和靈敏度。如果土壤富含礦物質(zhì)且潮濕，它可能導(dǎo)電性很強(qiáng)，從而阻止了高頻信號(hào)的穿透，從而限制了準(zhǔn)確性和靈敏度。線圈的繞組用環(huán)氧樹脂膠密封。
這是檢測器內(nèi)部的樣子：
Arduino Pro Mini和OLED以及分壓器，按鈕開關(guān)和搜索線圈接頭連接到一個(gè)小面包板上。整個(gè)東西都粘在兩個(gè)18650鋰離子電池上，兩個(gè)電池都粘在外殼的底部。
如您所見，OLED顯示屏連接到Arduino的I2C接口，電池分壓器連接到A0模擬引腳，而來自搜索線圈振蕩器的信號(hào)直接連接到數(shù)字引腳5。
振蕩器從串聯(lián)的兩個(gè)18650電池接收直接功率，并輸出產(chǎn)生的信號(hào)。這是從線圈接收到的信號(hào)：
信號(hào)的質(zhì)量并不重要（很明顯，我沒有對(duì)Q2基極電流進(jìn)行過多考慮），因?yàn)橹匾氖怯|發(fā)arduino引腳的觸發(fā)，該引腳配置為計(jì)數(shù)器寄存器。
3D打印零件
使用OpenSCAD 設(shè)計(jì)3D打印的零件，并使用Geeetech Rostok 301 3D打印機(jī)進(jìn)行打印。
這個(gè)項(xiàng)目花費(fèi)了我一個(gè)多晚上的時(shí)間，我想說要花幾個(gè)周末才能進(jìn)行組裝和編程。有不同的迭代。首先，我設(shè)計(jì)了另一種大約30匝的線圈，完全用環(huán)氧樹脂膠封閉。我還使用了NOR門作為振蕩器緩沖器，在最終版本中比單個(gè)晶體管要好得多...盡管線圈很大-直徑約為30cm，這降低了其對(duì)小物體的靈敏度。較小的和3D打印的線圈在機(jī)械和電氣方面都證明更加穩(wěn)定，但是由于耦合性強(qiáng)，即使將我的手靠近電線甚至靠近外殼，它也很敏感。我嘗試了不同的頻率測量方法。最初嘗試使用與原始博客文章相同的代碼。然后，在該概念被證明可行之后，
我還沒有機(jī)會(huì)在室外進(jìn)行測試，但是在室內(nèi)發(fā)現(xiàn)地板下有金屬結(jié)構(gòu)（大約15厘米的混凝土和層壓板）。我不知道它在不同土壤上的表現(xiàn)如何。
我計(jì)劃在將來的某個(gè)時(shí)間設(shè)計(jì)線圈和振蕩器電路板，并嘗試使用VLF和PI檢測器設(shè)計(jì)。
注意：
在某些國家/地區(qū)建造和使用金屬探測器是違法的，因此在復(fù)制該項(xiàng)目之前，請(qǐng)務(wù)必確認(rèn)你是否涉嫌違法。。
