Detektor metala možete pronaći u zračnim lukama, kazalištima i raznim drugim javnim mjestima. Koriste se za sigurnost ljudi kako bi otkrili bilo koga ko nosi metal (oružje itd.). U ovom ćemo projektu izraditi jednostavan sklop detektora metala. Postoji toliko mnogo dizajna detektora metala, ali većina ih je složenog dizajna, pa ćemo ovdje dizajnirati jednostavan sklop detektora metala pomoću 555 Timer IC.
Prije nego što krenemo dalje, moramo razumjeti koncept induktorskih i RLC krugova. Prvo razgovarajmo o induktorima. Induktori nisu ništa drugo do zavojnice od emajlirane bakrene žice dolaze u različitim oblicima i veličinama. Na temelju različitih parametara izračunava se induktivitet induktora. U svim tim parametrima u osnovi nas zanima jezgra na induktoru, jer se ovisno o jezgri vrijednost induktiviteta drastično mijenja.
Na donjoj slici možete vidjeti prigušnice s zrakom u jezgri. U tim prigušnicama neće biti čvrste jezgre. Oni su u osnovi zavojnice ostavljene u zraku. Sredstvo protoka magnetskog polja koje stvara induktor nije ništa ili zrak. Ti induktori imaju induktivitete vrlo manje vrijednosti.
Ovi induktori se koriste kada je potrebna vrijednost od nekoliko mikro Henryja. Za vrijednosti veće od nekoliko mililijuma one nisu prikladne. Na donjoj slici možete vidjeti induktori feritne jezgre,
Kada je indukcijska zavojnica namotana na jezgru koja može biti feritna ili željezna jezgra, induktivitet zavojnice se enormno povećava. Ta je vrijednost mnogo veća od zrake u jezgri iste veličine i oblika.
Sada za RLC krug kao što je prikazano na slici, reaktancija ili impedancija između stezaljki "a" i "c" ovisi o vrijednostima L i C ako je primijenjena frekvencija signala konstantna.
Pa ako vrijednost induktiviteta promijeni vrijednost reaktancije ili impedancije. Kako se ta dva koncepta zajedno koriste za krug detektora metala, objašnjeno je u radnom odjeljku ovog projekta.
Komponente kruga detektora metala
- +9 napon napajanja
- 555 IK
- Otpornik 47KΩ
- Kondenzator od 2,2µF (2 komada)
- Zvučnik (8Ω)
- 170 okreta zavojnice promjera 10 cm (bilo koji mjerač bi radio)
Šema i rad kruga detektora metala
Na slici je prikazana shema sklopa detektora metala. Tajmer 555 IC ovdje djeluje kao generator kvadratnih valova i generira impulsne frekvencije koje se mogu čuti čovjeku. Kondenzator između pin2 i pin1 ne treba mijenjati jer je potrebno generirati zvučne frekvencije.
U krugu se nalazi RLC krug koji čine 47K otpornik, kondenzator od 2,2µF i prigušnica od 150 okretaja. Ovaj RLC krug je dio za otkrivanje metala. Kao što je spomenuto ranije u prethodnom odjeljku, prigušnica metalne jezgre ima visoku vrijednost induktivnosti u odnosu na zraku s jezgrom.
Sjetite se da je zavojnica ovdje namotana sa zračnim jezgrom, pa kad se metalni komad približi zavojnici, metalni komad djeluje kao jezgra za induktor s jezgrom. Tim metalom koji djeluje kao jezgra, induktivitet zavojnice se znatno mijenja ili povećava. S ovim naglim porastom induktiviteta zavojnice ukupna reaktancija ili impedancija RLC kruga mijenja se za znatan iznos u usporedbi bez metalnog komada.
Isprva kada nema metalnog dijela, signal koji se doprema u zvučnik uzrokuje neki zvučni zvuk. Sada s promjenom reaktancije oko RLC kruga signal koji se šalje na zvučnik više neće biti isti kao prije, zbog toga će zvuk koji proizvodi zvučnik biti drugačiji od prvog.
Dakle, kad god se metal približi zavojnici, impedancija RLC-a se mijenja, što dovodi do promjene signala što rezultira varijacijom zvuka koji se generira u zvučniku. Također možete provjeriti ovaj detektor metala na bazi Arduina.
Uobičajeni savjeti:
- Emajl treba ukloniti na vrhovima zavojnice za lemljenje spojeva.
- S različitim mjeračem imat ćemo različitu RLC impedansu, pa treba eksperimentirati s otporom u RLC krugu za otkrivanje osjetljivih metala.
- Zvučnik može biti bilo koje vrste. Ali s otporom manjim od 8Ω, tajmer se može zagrijati.
- Koristite napon napajanja veći od 5V.