Pocket Metal Locator - Arduino: 8 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Sa pamamagitan ng TechKiwiGadgetsTechKiwiGadgets sa Instagram Sundin ang Higit Pa ng may-akda:

Tungkol sa: Nababaliw sa teknolohiya at mga posibilidad na maihatid nito. Gusto ko ang hamon ng pagbuo ng mga natatanging bagay. Ang aking hangarin ay gawing masaya ang teknolohiya, nauugnay sa pang-araw-araw na buhay at matulungan ang mga tao na magtagumpay sa pagbuo ng cool… Higit Pa Tungkol sa TechKiwiGadgets »

Ang cool na maliit na Pocket Metal Locator na ito ay sapat na sensitibo upang makilala ang maliliit na mga kuko at tacks sa kahoy at sapat na compact upang magkasya sa mga mahirap na puwang na ginagawang madali upang dalhin at gamitin para sa paghahanap ng metal.

Ang yunit ay may apat na independiyenteng mga coil ng paghahanap at mga tagapagpahiwatig ng kulay ng LED na ginagawang madali upang masakop ang isang mas malaking lugar ng paghahanap nang mabilis na tumpak na makilala ang target.

Ang malinis na maliit na aparato na ito ay self-calibrating na may isang operasyon ng pindutan, na rechargeable sa pamamagitan ng isang USB port at gumagamit ng mga kulay na LED, tunog at panginginig upang ipahiwatig ang lakas ng target.

Kasama sa itinuturo ang lahat ng mga disenyo, pagsubok, code at mga 3D file na kinakailangan upang buuin ang iyong sarili. Inaasahan kong nasisiyahan ka sa pagbuo at paggamit nito ng higit sa mayroon ako !!

Hakbang 1: Listahan ng Mga Materyales at Paano Ito Gumagana

1. Paano ito gumagana

Gumagamit ang Pocket Metal Locator ng apat na independiyenteng Pulse Induction Search Coil na pinalakas ng isang Arduino Pro Mini. Ang bawat Search Coil ay binubuo ng isang magkakahiwalay na TX at RX coil kung saan ang isang pulso ay sapilitan sa TX coil na lumilikha ng isang electromagnetic field sa paligid ng RX coil. Ang pagbabago ng patlang ay nagpapahiwatig ng isang boltahe sa RX coil na napansin at pinalakas bago ang lapad ng pulso ng signal ay basahin ng Arduino.

Ginagamit ang isang smoothing algorithm sa Arduino code upang alisin ang ingay mula sa wastong pulso na ginagawang mas matatag ito.

Ang isang algorithm ng pagkakalibrate sa code ay tumatagal ng isang average ng mga pagbabasa sa isang maikling panahon ng pagsisimula at nagtatakda ng isang serye ng mga threshold upang ihambing ang signal laban.

Kapag ang isang bagay na metal ay dumating sa loob ng saklaw ng larangan ng electromagnetic ang patlang ay nagambala at ang ilan sa enerhiya ay inilipat mula sa RX coil patungo sa "Eddie alon" na nabuo sa target na bagay. Ang epekto ng parasitiko na ito ng target na object ay nagreresulta sa lapad ng pulso na nakita sa pagbawas ng coil ng RX. Mahalaga na sinusukat namin ang pagkawala ng lakas sa target na bagay.

Kapag nakita ang lapad ng pulso sa RX coil ay bumaba sa ibaba ng threshold pagkatapos ay ang mga LED ay naiilawan, ang buzzer ay tunog at ang Haptic Feedback motor na na-trigger - nakasalalay sa isang paunang natukoy na laki ng target na signal.

Ang circuit para dito ay umunlad sa nakaraang taon sa isang napaka-matatag at mapagkakatiwalaang gumaganap ng detektor. Ang pagsasaayos ng coil at oryentasyon ay sadyang dinisenyo upang ma-maximize ang katatagan at pagtuklas ng lalim.

2. Listahan ng Mga Materyales

1. 3.7v 350mAh LiPo Laki ng Baterya: 38mm x 20mm x 7.5mm
2. TP4056 USB LiPo Battery ChargerData Sheet
3. 4.7K risistor upang limitahan ang kasalukuyang singil ng baterya ng LiPo hanggang sa ibaba 300mA
4. Arduino Pro Mini
5. FTDI USB sa Serial Module para sa Programming ang Mini Pro
6. LM339 Quad Differential Comparator Integrated Circuit
7. Vero Board - 2 piraso na gupitin sa 20x9 hole at 34x9 (tingnan ang larawan para sa tamang oryentasyon)
8. BC548 NPN Transistor x 4
9. 2N7000 MOSFET Switch x 5
10. Piezo Buzzer
11. Coin Vibration Motor para sa Haptic Feedback
12. WS2812 RGB LED Module x 4
13. 1k Resistor x 4
14. 10k Resistor x 4
15. 47 Ohm Resistor x 4
16. 2.2K Resistor x 4
17. 150pf Ceramic Capacitor x 8
18. 0.18uF Polyester capacitor x 4
19. Roll ng 0.3mm Enamel Copper Wire (karaniwang dumating sa mga rolyo na tinatayang 25g Timbang)
20. Paglipat ng Button ng Push Button ng PCB
21. Mainit na glue GUN
22. 10mm Drill Bit
23. Handill Drill
24. Label Gun o Sticky Tape na angkop upang lagyan ng label ang 16 magkakahiwalay na mga wire Hookup wire
25. Pag-access sa isang 3D Printer

3. Operasyon ng kumpare

Mayroon akong maraming mga katanungan tungkol sa pagpapatakbo ng LM339 kaya't naisip kong magbibigay ng isang mas malinaw na paliwanag.

Ang LM339 ay nagpapatakbo lamang bilang isang kumpara sa boltahe, na inihambing ang pagkakaiba-iba ng boltahe sa pagitan ng positibo at negatibong mga pin at nagpapalabas ng isang lohika na mababa o mataas na impedance (mataas na lohika na may pullup) batay sa pag-input ng pagkakaiba-iba ng polarity.

Sa circuit na ito, ang positibong input ng kumpare ay konektado sa linya ng Vcc at ang isang pull-up risistor sa Vcc ay inilalapat sa output ng kumpara. Sa pagsasaayos na ito, sa pagsasagawa, ang boltahe ng output ng kumpare ay mananatiling mataas, hanggang sa ang boltahe ng input sa negatibong pag-input ay lumampas sa 3.5v

Ang operasyon ay maaaring ipaliwanag mula sa LM339 Data Sheet na binabalangkas ang "saklaw ng boltahe ng pag-input" na nasa pagitan ng 0 V hanggang Vsup-1.5 V

Kapag ang parehong IN– at IN + ay pareho sa loob ng saklaw ng karaniwang mode, kung ang IN - ay mas mababa kaysa IN + at ang offset boltahe, ang output ay mataas na impedance at ang output transistor ay hindi isinasagawa

Kapag ang IN– ay mas mataas kaysa sa karaniwang mode at ang IN + ay nasa loob ng karaniwang mode, ang output ay mababa at ang output transistor ay lumulubog na kasalukuyang. Link sa Data Sheet at paliwanag sa ibaba

Hakbang 2: I-print ang Kaso

Ang naka-print na kaso ng 3D ay tapos na gamit ang 5 magkakahiwalay na mga kopya. Ang mga sukat at mga 3D file ay matatagpuan dito sa Thingiverse. Ang disenyo ay nakasentro sa paggawa ng aparato na madaling hawakan habang tinitiyak na ang mga coil ng paghahanap ay malapit sa lugar na hinahanap.

Maingat na mai-print ang kaso at alisin ang labis na plastik. Mahalagang gawin ang hakbang na ito ngayon upang ang mga elektronikong sangkap ay maaaring nakahanay sa kaso bago ang pangwakas na hookup at pagsubok.

Nagsama ako ng larawan ng maraming magkakaibang mga disenyo ng kaso na sinubukan ko bago tumira sa pangwakas na disenyo na mas compact at ergonomikal na nakalulugod na hawakan.

Hakbang 3: Buuin at I-mount ang Mga Search Coil

Dalhin ang naka-print na form ng coil at i-wind ang 25 liko ng wire ng tanso sa bawat isa sa kanila. Tiyaking iniiwan mo ang isang mahusay na 20cm ng labis na tanso na tanso para sa hookup sa pangunahing yunit.

Gamitin ang mga butas na naka-print sa formers upang paganahin ang isang pare-pareho na hangin at oryentasyon ng mga coil para sa bawat dating. Habang ginagawa mo ito, baligtarin ang dating at paunti-unting idikit ang dating sa batayang yunit.

Sundin ang pagpupulong ng larawan tulad ng ibinigay, ang kinalabasan na 8 coil na naka-mount sa coil Assembly na may lahat ng mga wire na palaging oriented, at sapat na mahaba upang kumonekta sa pangunahing yunit ng board sa itaas na enclosure.

Gamitin ang dalawang mga bloke ng gabay ng kawad na mayroong mga butas para sa bawat likaw ng naka-print na base upang subaybayan ang bawat tukoy na likid.

Inilagay ko ang mga wire para sa Mga Panloob na Coil kasama ang tuktok at ang panlabas na mga coil kasama ang ilalim ng wire block upang masubaybayan ko ang bawat tukoy na coil na ginagawang madali para sa pagkonekta sa pangunahing board.

Hakbang 4: Buuin ang Circuit

Ang yunit ay may apat na pangunahing mga circuit upang bumuo ng nakapag-iisa - Driver Board, Pangunahing Lupon, LED na pagpupulong at Rechargeable Power Supply. Sa hakbang na ito, itatayo namin ang Driver Board at Pangunahing Lupon.

1. Lupon ng Driver

Gumamit ng isang craft kutsilyo upang i-cut ang isang piraso ng Vero Board kasama ang mga butas na 22x11 na ang resulta ay isang piraso ng Vero Board na may 20x9 na butas na nakatuon ayon sa kasama na larawan. Pinakamainam na puntos sa kabuuan ng mga butas sa magkabilang panig ng board ng maraming beses pagkatapos ay dahan-dahang i-snap ang labis na board. Suriin na ang board ay nakaupo sa base ng enclosure na may sapat na clearance sa magkabilang panig.

Ang paggamit ng mga larawan at isang 10mm Drill na bit sa pamamagitan ng kamay ay maingat na masira ang mga tacks na ipinakita sa ilalim ng Vero Board. Sundin ang circuit Diagram at layout ng larawan ng mga bahagi upang tipunin ang circuit board na maingat upang matiyak na walang mga maikling track.

Itabi ang board na ito para sa pagsubok sa paglaon.

2. Pangunahing Lupon

Gumamit ng isang craft kutsilyo upang i-cut ang isang piraso ng Vero Board kasama ang mga butas na 36x11 na ang resulta ay isang piraso ng Vero Board na may 34x9 na butas na nakatuon ayon sa kasama na larawan. Pinakamainam na puntos sa kabuuan ng mga butas sa magkabilang panig ng board ng maraming beses pagkatapos ay dahan-dahang i-snap ang labis na board. Suriin na ang board ay nakaupo sa base ng enclosure na may sapat na clearance sa magkabilang panig.

Ang paggamit ng mga larawan at isang 10mm Drill na bit sa pamamagitan ng kamay ay maingat na masira ang mga tacks na ipinakita sa ilalim ng Vero Board.

Sundin ang circuit Diagram at layout ng larawan ng Arduino at LM339 IC at iba pang mga bahagi upang tipunin ang circuit board na maingat upang matiyak na walang mga naikling track.

Itabi ang board na ito para sa pagsubok sa paglaon.

Hakbang 5: Magdagdag ng Mga Tagapahiwatig ng LED

Gumamit ako ng mga WS2182 LED na may built-in na IC na nagbibigay-daan sa kanila na matugunan ng Arduino gamit ang tatlong magkakahiwalay na mga wire subalit ang isang malawak na hanay ng mga kulay at kulay ng brightnesses ay maaaring malikha sa pamamagitan ng pagpapadala ng isang utos sa LED. Ginagawa ito sa pamamagitan ng isang espesyal na library na na-load sa Arduino IDE na sakop sa seksyon ng pagsubok.

1. Pag-mount ng mga LED sa Coil Enclosure Lid

Maingat na iposisyon ang apat na LEDs upang ang mga ito ay oriented nang tama upang ang mga koneksyon ng VCC at GND ay nakahanay at nakaupo sila sa gitna ng mga butas.

Gumamit ng Hot Glue upang i-fasten ang mga LED sa posisyon.

2. Kable ng mga LED

Maingat na hubarin at iposisyon ang tatlong 25cm haba ng solong core hookup wire sa mga contact ng LEDs.

I-solder ang mga ito sa lugar at tiyakin na ang center data wire ay konektado sa IN at OUT na mga contact ayon sa larawan.

3. Check ng Alignment ng Kaso

Suriin na ang takip ng kaso ay uupo sa flush gamit ang Coil Enclosure pagkatapos ay gamitin ang Hot Glue upang i-hold ang mga wire sa base dulo ng takip.

Itabi ito para sa pagsubok sa paglaon.

Hakbang 6: Pagtitipon at Pagsubok ng Yunit

1. Paghahanda para sa Assembly

Bago magtipun-tipon ay susubukan namin ang bawat pisara ng progreso upang gawing mas madali ang pag-troubleshoot ng mga isyu.

Ang Arduino Pro Mini ay nangangailangan ng isang USB serial board upang mai-program ng iyong PC. Pinapayagan nito ang board na maging mas maliit sa laki dahil wala itong serial interface dito. Upang mai-program ang mga board na ito kakailanganin mong mamuhunan sa pagkuha ng isa na nakabalangkas sa listahan ng bahagi.

Bago i-load ang Arduino code kakailanganin mong idagdag ang Library na "FastLED.h" bilang isang library upang himukin ang WS2182 LEDs. Ang isang serye ng Oscilloscope Traces ay ibinigay para sa pag-troubleshoot kung may mga isyu.

Mayroon ding isang screenshot ng output ng serial data ng IDE gamit ang paggana ng Graph Plot na nagpapakita ng output ng lapad ng pulso ng bawat isa sa mga channel pati na rin ang halaga ng threshold. Kapaki-pakinabang ito sa panahon ng pagsubok tulad ng makikita mo kung ang bawat channel ay gumaganap sa katulad na antas ng pagiging sensitibo.

Nagsama ako ng dalawang kopya ng code. Ang isa ay may pagsubok ng serial data streaming para sa mga layunin sa pag-troubleshoot.

TANDAAN: Huwag ikonekta ang yunit ng LiPo Battery hanggang sa huling hakbang na hindi sinasadyang pagpapaikli nito sa pagpupulong ay maaaring maging sanhi ng labis na pag-init ng unit o kahit masunog.

2. Subukan ang Pangunahing Lupon

Bago ikonekta ang pangunahing board sa anumang ipinapayong ikabit ang Arduino Serial Cable at i-verify na naglo-load ang code.

Susubukan lamang nito na mayroon kang Arduino ay pisikal na wired nang tama at na-load ang IDE at mga aklatan. I-load ang code sa pamamagitan ng IDE na dapat mag-load nang walang mga error at walang usok na dapat lumabas sa anumang mga bahagi !!

3. Ikonekta ang Driver Board

Sundin ang circuit diagram upang ikonekta ang Board ng Driver sa Pangunahing Lupon at iposisyon nang pisikal ang yunit sa kaso upang matiyak na magkasya ang mga item sa loob ng enclosure. Ito ay isang kaso ng trial and error at nangangailangan ng pagtitiyaga.

I-load ang code sa pamamagitan ng IDE na dapat mag-load nang walang mga error at walang usok na dapat lumabas sa anumang mga bahagi !!

4. Ikonekta ang Mga Coil Sundin ang diagram ng circuit upang ikonekta ang Mga Coil sa Pangunahing Lupon at iposisyon nang pisikal ang yunit sa kaso upang matiyak na naaangkop nang naaangkop ang mga item. Maingat na matiyak na ang mga coil ay nakahanay sa mga input ng Driver Board at Main Board ayon sa diagram ng circuit.

Gamit ang test code na na-load ang serial port ay ipapakita ang lapad ng pulso sa natanggap na coil sa isang lugar sa pagitan ng 5000 - 7000uS. Maaari din itong matingnan gamit ang IDE Graph Plotter.

Papayagan ka nitong i-troubleshoot ang bawat isa sa mga channel at makita din ang epekto ng paglipat ng isang barya malapit sa search coil na dapat mabawasan ang lapad ng pulso habang papalapit ang target sa search coil.

Kung mayroon kang isang oscilloscope maaari mo ring suriin ang mga form ng alon sa iba't ibang mga yugto ng circuit upang masuri ang mga isyu.

Kapag ang lahat ng mga channel ay gumaganap ayon sa inaasahan na posisyon ang mga wire upang ang enclosure ng kaso ay tipunin at isara nang tama.

5. Ikonekta ang mga LED

Maingat na kunin ang tatlong mga wire mula sa Coil Enclosure LEDs at ikonekta ang mga ito sa pangunahing board. I-load ang code at i-verify na gumagana nang tama ang mga LED. Gumamit ng pandikit upang i-fasten ang takip ng coil enclosure sa lugar.

Hakbang 7: Pagkonekta sa Rechargeable Battery

TANDAAN:

1. Huwag ikonekta ang yunit ng LiPo Battery hanggang sa huling hakbang na hindi sinasadyang pagpapaikli nito sa pagpupulong ay maaaring maging sanhi ng pag-init ng unit o kahit masunog.

2. Kapag hawakan ang baterya at charger siguraduhin na ikaw ay maingat na hindi maikli ang mga koneksyon ng baterya.

3. Ang mga baterya ng LiPo ay hindi katulad ng iba pang mga rechargeable at ang overcurrent na pagsingil ay maaaring mapanganib upang matiyak na mai-configure mo nang tama ang circuit ng singil.

4. Huwag ikonekta ang Arduino Serial Cable sa unit kapag ang power button ay nalulumbay kung hindi man ay masira ang baterya.

1. Baguhin Ang Kasalukuyang Limitasyon

Ang Pocket Metal Locator ay gumagamit ng isang LiPo Battery na maaaring singilin gamit ang isang micro USB phone charger. Ang TP4056 USB LiPo Batt Charger Board ay unang binago ng 4.7K risistor upang limitahan ang kasalukuyang singil sa ilalim ng 300mA. Ang direksyon kung paano ito magagawa ay matatagpuan dito.

Kinakailangan ka nitong alisin ang umiiral na naka-mount na risistor at palitan ng isang risistor tulad ng ipinakita sa larawan. Kapag nasa lugar na protektahan ang anumang hindi planadong paggalaw ng risistor gamit ang isang mainit na baril na pandikit.

Bago kumonekta sa pangunahing board, subukan ang charger na gumagana nang tama sa pamamagitan ng pagkonekta ng isang charger ng cell phone gamit ang isang Micro USB port. Ang pulang ilaw na nagcha-charge ay dapat na magsimula kapag gumagana nang tama.

2. I-install ang Push Button Power Switch

Siguraduhin na ang Push Button ay naka-mount sa tamang posisyon upang maiusli ito sa gitna ng takip ng enclosure pagkatapos ay ihihinang ang Push Button sa lugar. Mag-install ng mga wire sa pagitan ng switch ng Push button at Charger Output at ang linya ng VCC sa Arduino ayon sa diagram ng circuit.

Kapag na-install nang tama ang pagpindot sa switch ay buhayin ang yunit.

Ayusin ang baterya sa posisyon gamit ang mainit na pandikit at tiyakin na ang Micro USB socket ay nakahanay sa butas sa takip ng kaso upang maaari itong singilin.

Hakbang 8: Pangwakas na Pagsubok at Pagpapatakbo

1. Physical Assembly

Ang huling hakbang ay muling ayusin ang mga wire nang mabuti upang ang kaso ay magsara nang tama. Gumamit ng mainit na pandikit upang ikabit ang mainboard sa takip at pagkatapos isara ang takip sa posisyon.

2. Pagpapatakbo ng Yunit

Nagpapatakbo ang unit sa pamamagitan ng pag-calibrate pagkatapos itulak at hawakan ang power button. Ang lahat ng mga LED ay mag-flash kapag handa nang magamit ang yunit. Panatilihing pababa ang push button habang naghahanap. Nagbabago ang mga LED mula sa Blue-Green, Red, Lila batay sa lakas ng target na object. Ang haptic feedback ay nangyayari kapag ang mga LEDs ay naging lila.

Hindi ka handa na pumunta at gamitin para sa mga praktikal na aplikasyon !!