Pocket Metal Locator - Arduino: 8 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

Írta: TechKiwiGadgetsTechKiwiGadgets az Instagramon Kövesse a szerző további információit:

Névjegy: Őrült a technológia és annak lehetőségei. Szeretem az egyedi dolgok építésének kihívását. Célom, hogy szórakoztatóvá tegyem a technológiát, releváns legyen a mindennapi életben, és segítsem az embereket abban, hogy sikeresen építsenek… Tovább a TechKiwiGadgets -ről »

Ez a hűvös kis Pocket Metal Locator elég érzékeny ahhoz, hogy azonosítsa a kis szögeket és fadarabokat, és elég kompakt, hogy illeszkedjen a kellemetlen helyekhez, így kényelmesen hordozható és használható fémmeghatározáshoz.

Az egység négy független keresőtekercset és színes LED -kijelzőket tartalmaz, amelyek megkönnyítik a nagyobb keresési terület gyors lefedését, miközben képesek pontosan azonosítani a célpontot.

Ez az ügyes kis eszköz egy gombnyomással önkalibrálható, USB-porton keresztül újratölthető, és színes LED-eket, hangot és rezgést használ a célerősség jelzésére.

Az utasítás tartalmazza az összes tervezést, tesztelést, kódot és 3D -s fájlt, amelyet önállóan kell létrehozni. Remélem, annyira élvezni fogja ezt építeni és használni, mint én !!

Lépés: Az anyagok listája és működése

1. Hogyan működik

A Pocket Metal Locator négy független impulzusindukciós keresőtekercset használ, amelyeket egy Arduino Pro Mini hajt. Minden keresőtekercs egy külön TX és RX tekercsből áll, ahol a TX tekercsbe impulzust indukálnak, ami elektromágneses mezőt hoz létre az RX tekercs körül. A változó mező feszültséget indukál az RX tekercsbe, amelyet az Arduino érzékel és erősít, mielőtt a jel impulzusszélességét leolvassa.

Az Arduino kódban található simító algoritmust használják a zaj eltávolítására az érvényes impulzusokból, így nagyon stabil.

A kódban található kalibráló algoritmus átlagos indításokat vesz le az indítás rövid időtartama alatt, és küszöbök sorozatát állítja össze a jel összehasonlításához.

Amikor egy fémtárgy az elektromágneses mező hatótávolságába kerül, a mező megszakad, és az energia egy része az RX tekercsből a célobjektumban kialakuló "Eddie -áramokba" kerül. Ez a célobjektum parazita hatása csökkenti az RX tekercsben észlelt impulzusszélességet. Lényegében a célobjektum energiaveszteségét mérjük.

Amikor az RX tekercsben észlelt impulzusszélesség a küszöb alá csökken, akkor a LED -ek kigyulladnak, a hangjelzés megszólal és a Haptic Feedback motor bekapcsol - a céljel előre meghatározott méretétől függően.

Ennek áramköre az elmúlt évben nagyon stabil és megbízhatóan működő érzékelővé fejlődött. A tekercs konfigurációját és irányát szándékosan úgy tervezték, hogy maximalizálja a stabilitást és a mélységérzékelést.

2. Anyaglista

1. 3.7v 350mAh LiPo akkumulátor mérete: 38 mm x 20 mm x 7,5 mm
2. TP4056 USB LiPo akkumulátor töltő Adatlap
3. 4.7K ellenállás a LiPo akkumulátor töltési áramának 300 mA alá csökkentésére
4. Arduino Pro Mini
5. FTDI USB soros modul a Mini Pro programozásához
6. LM339 Négy differenciál komparátor integrált áramkör
7. Vero Board - 2 darab 20x9 és 34x9 lyukúra vágva (lásd a fotót a helyes tájoláshoz)
8. BC548 NPN tranzisztor x 4
9. 2N7000 MOSFET kapcsoló x 5
10. Piezo csengő
11. Érme vibrációs motor a haptikus visszacsatoláshoz
12. WS2812 RGB LED modul x 4
13. 1k ellenállás x 4
14. 10k ellenállás x 4
15. 47 ohmos ellenállás x 4
16. 2.2K ellenállás x 4
17. 150pf kerámia kondenzátor x 8
18. 0,18uF poliészter kondenzátor x 4
19. Tekercs 0,3 mm -es zománcozott rézhuzalból (általában körülbelül 25 g súlyú tekercsben)
20. NYÁK -ra szerelt nyomógombos kapcsoló
21. Ragasztópisztoly
22. 10 mm -es fúrószár
23. Kézi fúrógép
24. Címkepisztoly vagy ragasztószalag, amely alkalmas 16 külön vezeték csatlakoztatására
25. Hozzáférés egy 3D nyomtatóhoz

3. Összehasonlító működés

Számos kérdésem volt az LM339 működésével kapcsolatban, ezért úgy gondoltam, hogy világosabb magyarázatot adok.

Az LM339 kizárólag feszültség -összehasonlító eszközként működik, összehasonlítva a pozitív és a negatív érintkezők közötti feszültségkülönbséget, és a bemeneti differenciális polaritás alapján logikai alacsony vagy magas impedanciát (logika magas húzással) ad ki.

Ebben az áramkörben az összehasonlító pozitív bemenete csatlakozik a Vcc vezetékhez, és egy felhúzó ellenállás a Vcc-hez a komparátor kimenetére. Ebben a konfigurációban a gyakorlatban az összehasonlító kimeneti feszültsége magas marad, amíg a negatív bemenet bemeneti feszültsége meg nem haladja a 3,5 V -ot

A művelet megmagyarázható az LM339 adatlapjáról, amely a „bemeneti feszültségtartományt” 0 V és V – 1,5 V között határozza meg.

Ha mind az IN–, mind az IN+ a közös mód tartományán belül van, ha az IN– alacsonyabb, mint az IN+ és az eltolt feszültség, akkor a kimenet nagy impedanciájú, és a kimeneti tranzisztor nem vezet

Ha az IN– magasabb, mint a közös mód, és az IN+ a közös módban van, akkor a kimenet alacsony, és a kimeneti tranzisztor süllyedő árammal rendelkezik. Link az adatlaphoz és magyarázat az alábbiakban:

2. lépés: Nyomtassa ki a tokot

A 3D nyomtatott tok 5 különálló nyomat segítségével készült. A méretek és a 3D fájlok itt találhatók a Thingiverse -n. A tervezés középpontjában az állt, hogy a készüléket könnyen tartsák, miközben biztosították, hogy a keresőtekercsek olyan közel legyenek a keresett területhez.

Óvatosan nyomtassa ki a tokot, és távolítsa el a felesleges műanyagot. Fontos, hogy ezt a lépést most tegye meg, hogy az elektronikus alkatrészek a végső bekötés és tesztelés előtt illeszkedjenek a tokba.

Mellékeltem egy képet több különböző tok -kivitelről, amelyeket teszteltem, mielőtt a végleges kialakításra szántam volna, amely kompaktabb és ergonómikusabb volt.

3. lépés: A keresőtekercsek felépítése és felszerelése

Vegye ki a nyomtatott tekercsformázókat, és tekerjen mindegyikre 25 fordulatot rézhuzalból. Ügyeljen arra, hogy jó 20 cm -es extra rézhuzalt hagyjon a főegység csatlakoztatásához.

Használja a formázógépbe nyomtatott lyukakat, hogy egyenletes széllel és tekercsekkel támogassa az egyes formázókat. Eközben fordítsa fejjel lefelé az előbbit, és fokozatosan ragassza be az előbbit az alapegységbe.

Kövesse a fényképszerelést a mellékelt módon, az eredmény 8 tekercs, amelyek a tekercsszerelvénybe vannak szerelve, minden vezeték következetesen tájolva, és elég hosszú ahhoz, hogy csatlakozzon a felső burkolat alaplapi egységéhez.

Az egyes tekercsek nyomon követéséhez használja a két huzalvezető blokkot, amelyeken lyukak vannak a nyomtatott alap minden tekercséhez.

A belső tekercsek vezetékeit a huzalblokk tetején és a külső tekercseket a huzalblokk mentén helyeztem el, hogy nyomon követhessem az egyes tekercseket, ami megkönnyíti a csatlakozást az alaplaphoz.

4. lépés: Építse fel az áramkört

Az egység négy kulcsáramkörrel rendelkezik, amelyeket önállóan fel lehet építeni - meghajtó tábla, alaplap, LED szerelvény és újratölthető tápegység. Ebben a lépésben felépítjük a Vezetőtáblát és a Főlapot.

1. Vezetőtábla

Kézműves késsel vágjon egy darab Vero táblát a 22x11 lyukak mentén, ennek eredményeként egy darab Vero táblát talál, amely 20x9 lyukú, a mellékelt kép szerint. A legjobb, ha többször átléped a tábla mindkét oldalán lévő lyukakat, majd óvatosan lekapaszkodod a felesleges táblát. Ellenőrizze, hogy a tábla a ház aljában helyezkedik el, és mindkét oldalon elegendő szabad hely van.

A fényképek és a 10 mm -es fúró segítségével kézzel óvatosan szakítsa meg a Vero Board alján látható csavarokat. Kövesse az áramköri diagramot és az alkatrészek fotóelrendezését az áramköri lap összeszereléséhez, ügyelve arra, hogy ne legyenek rövidzárlatos nyomok.

Tegye félre ezt a táblát a későbbi teszteléshez.

2. Főtábla

Vágjon egy kézműves kést egy darab Vero Board -ból a 36x11 -es lyukak mentén, ennek eredményeként egy darab Vero Board -ot, 34x9 -es lyukakkal a mellékelt kép szerint. A legjobb, ha többször átléped a tábla mindkét oldalán lévő lyukakat, majd óvatosan lekapaszkodod a felesleges táblát. Ellenőrizze, hogy a tábla a ház aljában helyezkedik el, és mindkét oldalon elegendő szabad hely van.

A fényképek és a 10 mm -es fúró segítségével kézzel óvatosan törje le a Vero Board alján látható csavarokat.

Kövesse az áramkör diagramját és az Arduino és az LM339 IC, valamint más alkatrészek fotóelrendezését az áramköri lap összeszereléséhez, ügyelve arra, hogy ne legyenek rövidre zárva.

Tegye félre ezt a táblát a későbbi teszteléshez.

5. lépés: Adjon hozzá LED -es jelzőket

WS2182 LED-eket használtam, amelyek beépített IC-vel rendelkeznek, és lehetővé teszik számukra, hogy az Arduino három külön vezetékkel kezelje őket, azonban a színek és a fényerő széles tartománya létrehozható, ha parancsot küld a LED-nek. Ez egy speciális könyvtáron keresztül történik, amely a tesztelési részben leírt Arduino IDE -be van betöltve.

1. A LED -ek felszerelése a tekercsház fedelébe

Óvatosan helyezze el a négy LED -et úgy, hogy helyesen legyenek beállítva, hogy a VCC és a GND csatlakozások illeszkedjenek, és a lyukak közepén üljenek.

Forró ragasztóval rögzítse a LED -eket a helyükre.

2. A LED -ek bekötése

Óvatosan csíkozza le és helyezze el a 25 cm hosszú egymagos bekötővezetéket a LED -ek érintkezőin.

Forrasztja ezeket a helyükre, és győződjön meg arról, hogy a középső adatkábel az IN és OUT érintkezőkhöz van csatlakoztatva a fénykép szerint.

3. Esetigazítás ellenőrzése

Ellenőrizze, hogy a tok fedele egy vonalban van -e a tekercsházzal, majd használjon forró ragasztót, hogy a huzalokat a helyén tartsa a fedél alsó végén.

Ezt tegye félre későbbi tesztelésre.

6. lépés: Az egység összeszerelése és tesztelése

1. Felkészülés a szerelésre

Összeszerelés előtt minden táblát fokozatosan tesztelünk, hogy megkönnyítsük a problémák elhárítását.

Az Arduino Pro Mini USB soros kártyát igényel ahhoz, hogy a számítógép programozhassa. Ez lehetővé teszi, hogy a tábla kisebb méretű legyen, mivel nincs rajta soros interfész. Ezeknek a tábláknak a programozásához be kell fektetnie abba, hogy beszerezzen egyet az alkatrészlistában leírtak szerint.

Mielőtt betöltené az Arduino kódot, hozzá kell adnia a "FastLED.h" könyvtárat könyvtárként a WS2182 LED -ek meghajtásához. Probléma esetén az oszcilloszkóp nyomok sorozatát biztosítják a hibaelhárításhoz.

Van egy képernyőkép is az IDE soros adatkimenetről a Graph Plot funkció segítségével, amely az egyes csatornák impulzusszélesség -kimenetét és a küszöbértéket mutatja. Ez hasznos a tesztelés során, mivel láthatja, hogy az egyes csatornák hasonló érzékenységi szintet mutatnak -e.

A kód két példányát mellékeltem. Az egyik teszt soros adatfolyamot tartalmaz hibaelhárítási célokra.

MEGJEGYZÉS: Ne csatlakoztassa a LiPo akkumulátor egységet az utolsó lépésig, mivel a véletlen rövidzárlat az összeszerelés során túlmelegedést vagy akár tüzet okozhat.

2. Tesztelje az alaplapot

Mielőtt bármihez csatlakoztatná az alaplapot, ajánlatos csatlakoztatni az Arduino soros kábelt, és ellenőrizni, hogy a kód betöltődik -e.

Ez egyszerűen azt fogja tesztelni, hogy az Arduino fizikailag megfelelően van -e bekötve, és betöltődött -e az IDE és a könyvtárak. Töltse be a kódot az IDE -n keresztül, amely hibamentesen töltődjön be, és egyetlen alkatrészből sem szabad füstölni !!

3. Csatlakoztassa a Vezetőtáblát

Kövesse az áramköri diagramot, és csatlakoztassa a meghajtó táblát az alaplaphoz, és fizikailag helyezze el a készüléket a tokban, hogy biztosítsa az elemek illeszkedését a házba. Ez próba és hiba esete, és kitartást igényel.

Töltse be a kódot az IDE -n keresztül, amely hibamentesen töltődjön be, és egyetlen alkatrészből sem szabad füstölni !!

4. Csatlakoztassa a tekercseket Kövesse az áramköri rajzot, hogy a tekercseket az alaplaphoz csatlakoztassa, és fizikailag pozícionálja a készüléket a tokba, hogy biztosítsa az elemek megfelelő illeszkedését. Óvatosan győződjön meg arról, hogy a tekercsek a kapcsolási rajzon látható módon illeszkednek a Vezetőtábla és az Alaplap bemeneteihez.

A tesztkód betöltésével a soros port megjeleníti az impulzusszélességet a fogadótekercsen valahol 5000 - 7000uS között. Ez az IDE Graph Plotter segítségével is megtekinthető.

Ez lehetővé teszi az egyes csatornák hibaelhárítását, és azt is látni fogja, hogy egy érme a keresőtekercs közelében mozog, ami csökkenti az impulzus szélességét, amint a cél közelebb kerül a keresési tekercshez.

Ha van oszcilloszkópja, akkor ellenőrizheti a hullámformákat az áramkör különböző szakaszaiban a problémák diagnosztizálásához.

Miután minden csatorna a várt pozíciónak megfelelően működik, a vezetékeket úgy, hogy a ház burkolata megfelelően összeálljon és bezáródjon.

5. Csatlakoztassa a LED -eket

Óvatosan vegye le a három vezetéket a tekercsburkolat LED -eiről, és csatlakoztassa az alaplaphoz. Töltse be a kódot, és ellenőrizze, hogy a LED -ek megfelelően működnek -e. Ragasztóval rögzítse a tekercsház fedelét a helyére.

7. lépés: Az újratölthető akkumulátor csatlakoztatása

JEGYZET:

1. Ne csatlakoztassa a LiPo akkumulátor egységet az utolsó lépésig, mert a véletlen rövidzárlat az összeszerelés során túlmelegedést vagy akár tüzet okozhat.

2. Az akkumulátor és a töltő kezelésekor ügyeljen arra, hogy ne zárja rövidre az akkumulátor csatlakozóit.

3. A LiPo akkumulátorok eltérnek a többi újratölthető elemtől, és a túláramú töltés veszélyes lehet, ezért győződjön meg arról, hogy megfelelően konfigurálta a töltőáramkört.

4. Ne csatlakoztassa az Arduino soros kábelt a készülékhez, amikor a bekapcsológomb le van nyomva, különben az akkumulátor megsérülhet.

1. Módosítsa a töltő áramkorlátját

A Pocket Metal Locator LiPo akkumulátort használ, amely Micro USB telefon töltővel tölthető. A TP4056 USB LiPo Batt Charger Board kártyát először 4.7K ellenállással módosítják, hogy a töltési áram 300 mA alá csökkenjen. Ennek módjáról itt talál útmutatást.

Ehhez el kell távolítania a meglévő felületre szerelt ellenállást, és cserélnie kell egy ellenállásra, amint az a képen látható. Ha a helyén van, védje az ellenállás nem tervezett mozgását valamilyen forró ragasztópisztollyal.

Mielőtt az alaplaphoz csatlakoztatná, ellenőrizze, hogy a töltő megfelelően működik -e, ha csatlakoztat egy mobiltelefon -töltőt Micro USB -porttal. A piros töltésjelző lámpának világítania kell, ha megfelelően működik.

2. Szerelje be a nyomógombos tápkapcsolót

Győződjön meg arról, hogy a nyomógomb a megfelelő helyzetben van felszerelve úgy, hogy kiálljon a szekrény fedelének közepén, majd forrasztja be a nyomógombot a helyére. Szerelje be a vezetékeket a nyomógombos kapcsoló és a töltőkimenet, valamint az Arduino VCC vonal közé az áramköri rajz szerint.

Ha helyesen van felszerelve, akkor a kapcsoló aktiválódik.

Rögzítse az akkumulátort a helyén forró ragasztóval, és győződjön meg arról, hogy a Micro USB -csatlakozó a tok fedelén lévő lyukhoz igazodik, hogy fel lehessen tölteni.

8. lépés: Végső tesztelés és működés

1. Fizikai összeszerelés

Az utolsó lépés a vezetékek óvatos átrendezése, hogy a tok megfelelően záródjon. Forró ragasztóval rögzítse az alaplapot a fedélbe, majd zárja be a fedelet.

2. Az egység kezelése

A készülék a bekapcsológomb lenyomása és lenyomása után kalibrálással működik. Az összes LED villog, ha a készülék használatra kész. Keresés közben tartsa lenyomva a nyomógombot. A LED-ek kék-zöld, piros, lila színűek a céltárgy erőssége alapján. A haptikus visszajelzés akkor következik be, amikor a LED -ek lilára világítanak.

Nem áll készen arra, hogy gyakorlati alkalmazásokhoz használja !!