Схемы металлоискателей: Профессиональное руководство

Принцип работы схемы металлоискателя

Безопасность — приоритет везде в мире. В общественных и частных местах используются арки или ручные металлоискатели. Они работают на простой схеме. Металлоискатели бывают разными: наземные поисковые, арт-детекторы и др.

Металлоискатель использует генератор переменного тока. В металле возникают вихревые токи (токи Фуко). Проходя через катушку, ток создает переменное магнитное поле. Оно притягивает металл к катушке. Металл изменяет магнитный поток, связанный с катушкой. Катушка детектирует это изменение.

Преимущества

• Простые и простые в использовании схемы.
• Датчики приближенности могут выполнять функции микроконтроллеров.

Недостатки

• Короткий диапазон обнаружения.
• Селективная дискриминация неметаллических объектов.

Как собрать металлоискатель

Детальный разбор компонентов

ИС TDA0161 — детектор приближенности

Обнаруживает металлические объекты, фиксируя изменения частоты вихревых токов без задержки. С'accordной цепью работает как генератор. Изменения тока потребления определяют выходной сигнал: высокий уровень — металл обнаружен, низкий — металла нет. Корпус DIP-8.

Приемная катушка

Изготавливается из эмалированной медной проволоки 30 AWG (или любого проводника, намотанного в катушку). Диаметр 5,8 см, количество витков 140–150.

Схема (LC-контур)

LC-контур: катушка индуктивности и конденсатор, включенные параллельно. Резонанс при приближении материала с близкой частотой. Конденсатор и катушка заряжаются поочередно: конденсатор разряжается в катушку, катушка — в конденсатор. Катушка накапливает магнитное поле, конденсатор — электрическое.

Подробное описание работы и результатов

1. LC-контур (L1, C1) захватывает резонансную частоту близкого металла. Притяжение металл-магнит создает электрическое поле, индуцирует ток в катушке, меняет сигнал в приемной катушке.
2. Переменный резистор настраивает чувствительность датчика приближенности к LC-контуру. Зафиксируйте значение без металла. При обнаружении металла фаза обратной связи меняется.
3. Детектор приближенности реагирует на изменение сигнала. Выходной ток: 1 мА — металла нет, 10 мА — металл обнаружен.
4. При высоком выходе резистор R3 открывает транзистор Q1 → загорается светодиод, зудит пищалка. R2 ограничивает ток.

Металлоискатель на Arduino UNO

Можно собрать эффективный металлоискатель на Arduino. Потребуются: кнопка пуска, кнопка настройки частоты, переключатель, 3 батареи АА (4,5 В), мотор, круглая головка, светодиоды, катушка провода, потенциометр, динамик, проводящийся объект.

Используется Arduino UNO для программирования DIP ATMega328. ATMega328 снимается с отладочной платы и устанавливается на макетную плату вместе с остальными компонентами. Блок питания запитывает ATmega328, генератор и мотор со светодиодами.

Код включает функции setup, interrupt, loop.

Функция Setup

Функция Interrupt

Функция Loop

Схему можно настроить на разную чувствительность: на минимальной — мелкие предметы, на максимальной — кольца, монеты, винты. Для увеличения дальности — увеличьте ток через индуктивность (удвойте питание или увеличьте число витков катушки). Сложнее в сборке, но функциональнее: можно сделать ручной, портативный арт-детектор или промышленный металлоискатель.

Применение

• Идентификация металлов: золото, железо, серебро.
• Поиск металлических предметов, посторонних объектов, неорганических материалов.
• Картографирование геологических структур.

Заключение

Возможности экспериментов со схемами металлоискателей безграничны. Можно инновировать или изобретать на базе полученных знаний. Если статья заинтересовала — свяжитесь с нами для решения задач по печатным платам для детекторов.