Главная » Металлоискатели
Призовой фонд
на сентябрь 2020 г.
1. 1500 руб
Сайт Паяльник
2. Осциллограф DSO138
Сайт Паяльник
3. 50 руб.

Похожие статьи:


Импульсный металлоискатель PI-AR

Импульсный металлоискатель PI-AR на микроконтроллере stm32f103c8t6. Название взято то слов PI - импульсный принцип работы, AR - сокращенно от ARM микроконтроллер. Программное обеспечение разработано в среде Arduino. Параметры металлоискателя, обнаружение монеты,по воздуху, 25 мм до 25 см,крупные предметы до 200 см. Принципиальная схема представлена на рис.

Принцип работы как и у всех импульсных металлоискателей. На поисковую катушку L1 подается короткий импульс тока,(120 мкс в данном случае)наводящий в мишени вихревые токи. При резком прерывании импульса в катушке возникает ЭДС самоиндукции и эти вихревые токи увеличивают время затухания импульса самоиндукции, затем сигнал усиливается аналоговой частью и фиксируется микроконтроллером.На рисунках представлены осциллограммы,первая без металла в зоне видимости катушки,вторая с металлом. Первый канал осциллографа, выход с катушки через ограничительную цепь R5,D1,D2. Второй канал вход на контакт микроконтроллера ( А0).

осциллограмма без металла

осциллограмма с металлом

Импульс на катушку L1 подается через транзистор Т1 который управляется цепочкой В9 (контакт платы STM32),R6,T2,R1,R2.Резистор R5 и диоды D1,D2 ограничивают напряжение самоиндукции катушки L1 до 2 вольт. Аналоговая часть выполнена на операционном усилителе DA1 (TL072) и транзисторе Т3, последний служит для усиления и согласования уровней с микроконтроллером на 3.3 вольта. Далее сигнал поступает на вход (А0) микроконтроллера STM32F103C8T6,где происходит захват по таймеру от (1) до (0) и после обработки сигнала, значение выводится на индикатор. Этот микроконтроллер выбран из-за своего быстродействия что в данном случае очень важно(не хотелось усложнять аналоговую часть, когда можно обработать цифровым методом),ну и поддержка этой платы в ARDUINO. Индикация выполнена на готовом модуле WS2812В из восьми светодиодов и зуммере с напряжением питания 5 вольт. Управление осуществляется с помощью энкодера (настройка чувствительности, яркости, отключение и включение зуммера, увеличение, уменьшение глубины обнаружения и расширение шкалы индикации.)

Изготовление катушки

Катушка намотана проводом 0.7 мм, на оправке 200 мм, 25 витков, затем плотно скручена ниткой. Корпус катушки изготовлен из листа ПВХ, толщиной 5 мм и склеен клеем для PVC труб. 

  изготовление корпуса катушки

 изготовление катушки

  

Штанга 

Штанга изготовлена из PVC труб соединенных клеем. Эти трубы имеют хорошую жесткость по сравнению с теми которые спаиваются, ну и по весу легче.

   штанга   

Программное обеспечение

В среде ARDUINO нужно скачать библиотеку для плат STM32, затем установить в менеджере плат поддержку 32 битных плат CORTEX M3. Затем выбрать  плату Generic STM32F103C series. Выбрать программатор (я использовал программатор ST-LINK ). Скетч для прошивки прилагается в архиве.В скетче все прокомментировано так что должно быть все понятно.

Источник питания

В качестве источника питания я использовал POWER-BANK 10 Аh и DC-DC повышающий преобразователь.Так как POWER-BANK не хотел с ним работать,(срабатывала защита) припаял провода напрямую к аккумуляторам,на выходе получилось 3.7 - 4.2 вольта.В таком случае надо пользоваться КРАЙНЕ ОСТОРОЖНО!!!  от короткого замыкания могут взорваться аккумуляторы и не допускать разряда ниже 2.7 вольт (так делать нельзя!!!,надо ставить дополнительную защиту).Далее на выходе DC преобразователя выставляем напряжение 12 вольт. В момент включения питания (пока инициализируется микроконтроллер) транзистор Т1 был открыт и DC преобразователь не запускался, для этого был добавлен резистор R4.

DC - DC повышающий преобразователь MT3608.

Здесь поставил фильтр по питанию (на всякий случай).

Потребление тока в момент работы 80 миллиампер.

Изготовление блока 

Для изготовления самого блока нам понадобится готовая плата с микроконтроллером STM32F103C8T6, энкодер , зуммер на 5 вольт,светодиодный модуль из 8-ми светодиодов WS2812В в виде полоски или круга и радиоэлементы указанные в списке.

Печатная плата выполнена в программе Sprint-Layout.

В собранном виде. Здесь вместо R7,R8 и R10,R11 ставил подстроечные резисторы для настройки на максимальную чувствительность.

блок в сборе

Настройка

Правильно собранная схема в настройке не нуждается. Вместо R10, R11 ставил подстроечный резистор на 10 кОм , самый оптимальный вариант это R10 - 3 кОм , R11 - 7 кОм. Вместо R7 и R8 тоже ставил подстроечный резистор на 100 кОм. Самый лучший вариант это R7 - 18 кОм , R8 - 82 кОм. Все настройки производились при напряжении питания 12 вольт. Коннекторы для подключения катушки и питания надо ставить мощнее такие как на фото не пойдут (влияет на чувствительность и ложные срабатывания) а лучше припаять на прямую. Вот на этом фото переделал.

плата в собранном виде

Работа с металлоискателем

При включении питания поисковую катушку нужно отвести подальше от металлических предметов так как происходит автоподстройка чувствительности. Далее настройка чувствительности металлоискателя осуществляется вручную, вращением ручки энкодера. Так же есть режим меню. Первое нажатие на ручку энкодера, входим в режим регулировки яркости светодиодов. Второе нажатие, режим включения, отключения зуммера.Третье нажатие,режим регулировки глубины обнаружения мишени,уменьшаем или увеличиваем длительность импульса на катушку, от 120 до 50 мкс (по умолчанию 120 мкс). Четвёртое нажатие, входим в режим регулировки на крупные или мелкие объекты, расширяем шкалу индикации (по умолчанию на минимуме,более чувствительна).Пятое нажатие, выход из режима меню и автоподстройка чувствительности (отвести подальше от металла). 

Металлоискатель в сборе.

металлоискатель в сборе

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
T1 MOSFET-транзистор
IRF740
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
T2, T3, T4 Биполярный транзистор
BC547
3 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VR1 Линейный регулятор
L7805AB
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
IC1 МК STM32
STM32F103C8
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R1 Резистор6,8 кОм1 smd 1206Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R2 Резистор
20 Ом
1 smd 1206Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R3 Резистор
390 Ом
1 2WПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R4 Резистор
10 кОм
1 smd 1206Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R5 Резистор
620 Ом
2 1WПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R6, R13 Резистор3,9 kОм1 smd 1206Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R7 Резистор
18 кОм
1 smd 1206Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R8 Резистор
82 кОм
1 smd 1206Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R9 Резистор
1 мОм
1 smd 1206Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R10 Резистор3,6 кОм1 smd 1206Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R11 Резистор7,5 кОм1 smd 1206Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R12 Резистор
1 кОм
2 smd 1206Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R14 Резистор1001 smd 1206Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C1, C5, C6 Конденсатор100n3 smd 1206Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C2 Конденсатор3300 мкф1 25 вПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C3 Конденсатор1 мкф1 16 вПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C4 Конденсатор10 мкф1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C7 Конденсатор2200 мкф1 10 вПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C8 Конденсатор1000 мкф1 10 вПоиск в магазине ОтронВ блокнот
VD1, VD2 Диод1N48412 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
DA1 Операционный усилительTL 0721 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 2
Я собрал 0 3
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 5 Проголосовало: 3 чел.

Комментарии (34) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
0
Klepko #
А что за PVC трубы, где они продаются и применяются?
Ответить
0

[Автор]
alexei_73 #
PVC - ПВХ трубы применяются для подключения воды в бассейнах, они склеиваются специальным клеем. У нас в городе продают, фирма ERA.
Ответить
+1
Kuzmich #
Вопрос один: чем он отличается от других десятков подобных?
ЗЫ: ну и второй, риторический: не слишком ли жирно stm32 и WS2812В?
Ответить
+1

[Автор]
alexei_73 #
stm32 конечно жирно по ресурсам но по цене совсем не жирно. Нужно было быстродействие, на AVR это проблематично, с PIC не дружу. WS2812B у китайцев стоит дешевле чем у нас в городе обычные 8 светодиодов. Отличается простой схемой, наличием исходника ПО что для начинающих самое то, есть поле для эксперементов, а по параметрам впринципе ничем.
Ответить
0
AMatroskin #
Спасибо за работу, хотелось бы по подробней про сам принцип работы, исходя из каких параметров выбирается длительность импульса? как влияют разные металлы на нее и есть ли вообще возможности дискриминации металла?
Ответить
0

[Автор]
alexei_73 #
Дискриминации нет, это импульсный принцип работы, на все металлы реагирует прмерно одинаково. Длительность импульса на катушку подбиралась эксперементальным путем,120 - 130 мкс оптимальный вариант. Если импульс короче, снижается чувствительность, если длинее, на чувствительность не влияет, только повышаеться потребление тока. Все эксперементы проводились на катушках диаметром 200 и 250 мм и напряжении питания 12 вольт.
Ответить
0
andro #
А на сколько реально построить такой на AVR?
Ответить
0

[Автор]
alexei_73 #
Изначально делал на AVR, отслеживал сигнал по АЦП максимальная чувствительность 5 см на монету 25мм, потом считывал по состоянию порта тоже очень медленно. Можно попробовать по внешнему прерыванию и отслеживанию по счетчику, то может что нибудь и получится, вообщем не стал заморачиваться, тем более сейчас дорабатываю, запустил на одном таймере подачу импульсов на другом таймере отслеживаем сигнал, а на третьем звук, на AVR-е такого не сделаешь.
Ответить
0
andro #
У Атмег тоже вроде по три таймера есть, или там ещё что-то надо?
Ответить
0

[Автор]
alexei_73 #
У Атмеги 32-ой или 16-ой 2-ой таймер медленный TMR1 при 16мгц и делителе 1:1 всего 244 гц(во всяком случае у меня во flowcode выдаёт,если я не прав). Но суть вопроса не в этом, в принципе при частоте 16мгц и пред делителе 1:1 можно отследить сигнал,но обычными Ардуиновскими функциями это не реально(ассемблер рулит). Суть вопроса нужно отследить изменение длительности сигнала на 50 наносекунд,это одно деление шкалы.(именно в этой схеме).
Ответить
0
andro #
Нет, Ардуино здесь недостаточно, нужно будет как минимум чистый "C"
Ответить
0

[Автор]
alexei_73 #
Вот обновленная версия с доработанным звуком на динамике от наушников, с сопротивлением 32 Ом.В схеме выше конденсатор С5 не ставить, резистор R6 1 кОм.
Прикрепленный файл: metallodetector_v2.rar
Ответить
0
Андрей #
Добрый день, хочу повторить вашу разработку, но буду использовать в качестве ключа IRFP460 и опто-драйвер HCPL3120, что в самом скетче изменить чтобы контроллер работал на открытие, а не закрытия?
Ответить
0

[Автор]
alexei_73 #
Если в первом варианте то в setup, digitalWrite(pulse,1); 1 меняем на 0, и во вкладке pulse тоже самое , 0 на 1 и 1 на 0. Во втором варианте переменную, uint16_t pulse = 8000; меняем на 130 и во вкладке setup_pulse вместо period = period - 10; и period = period + 10; пишем pulse = pulse - 10; и pulse = pulse + 10; далее в этой же вкладке заменить строчку Timer4.setOverflow(period); на Timer4.setCompare(TIMER_CH3, pulse);
Ответить
0
Андрей #
Большое спасибо за ответ, и еще одно, буду использовать 4 высокотоковых аккумулятора 18650, во вором варианте нужны будет подстроечники R7 R8 R10 R11? или достаточно будет одного R11? (вы меня конечно извините я в этом не оч компетентен)
Ответить
0

[Автор]
alexei_73 #
И ещё во вкладке pulse в строчке while(Timer4.getCount()!= period); period меняем на pulse.
Ответить
0
Romshteks #
Хотел бы повторить ваш проект. Плату решил разработать и заказать у китайцев. По схеме наткнулся на ТЛку с выходом посаженым на землю. По моему так не должно быть. И ещё вопросик, в чём отличие одного и двух ключей, есть различие по дальности, чуйке? Можете ли вы выложить рабочую схему с актуальными на данный момент номиналами деталей. Заранее спасибо.
Ответить
0

[Автор]
alexei_73 #
Второй ключ можно не ставить, на чуйку не влияет, единственно что при включении,идёт небольшой нагрев ключа (в течении нескольких минут) вследствии чего " уплывает" настройка по чувствительности, можно попробовать irf 640 поставить. А так обе схемы рабочии, все исправления написал выше. И во втором варианте, кратковременное нажатие на энкодер происходит авто настройка чувствительности, более длительное нажатие ( в течении секунды), вход в меню.
Ответить
0

[Автор]
alexei_73 #
Да выход тл 072 не должен сидеть на земле, здесь ошибка, извиняюсь, вот исправил.
Прикрепленный файл: metallodetector_v2.rar
Ответить
0

[Автор]
alexei_73 #
Подстроечные резисторы ставить не нужно, все по схеме. И ещё в схеме ошибка, управление транзистором Т1, контакт В8 а не В9, на печатной плате все правильно.
Ответить
0
Андрей #
Сделал, все получилось, но как увеличить глубину обнаружения больших предметов, возможно намотать катушку проводом потолще, или увеличить ее диаметр? А может и вовсе изменить способ намотки?
Ответить
0

[Автор]
alexei_73 #
Глубинную катушку надо делать с большим диаметром, с такими катушками не экспериментировал.
Ответить
0
Pinec #
Может и ошибаюсь. Вроде как схема для ленивых и не более того.
Клон пи-ви и не более того. Клон пи-авр куда по-круче будит и гибче в настройках.
Ответить
0
fva #
Хочу попробовать применить ваше по, контролер, индикатор на своем мд. Вопрос: Назначение конденсатора с5 на базе транзистора т3? Затягиваете передний фронт импульса или борьба с шумами?
Ответить
0

[Автор]
alexei_73 #
Изначально измерял сигнал по АЦП поэтому С5 остался в схеме а c данной прошивкой он не нужен. Выше в комментариях писал С5 не ставим , R6 - 1K.
Ответить
0
Linkov #
Спасибо, буду делать. Поиграюсь с исходниками, хоть на что-то ардуино пригодится, а то уже хотел сносить, перешел на микроЕ.
Ответить
0
fmh #
А не могли бы вы выложить .hex или .bin файл для зашивки микроконтроллера? Никак не получается среду разработки настроить.
Ответить
0

[Автор]
alexei_73 #
Вот
Прикрепленный файл: metalloiskatel_4.ino.generic_stm32f103c.bin
Ответить
0
Linkov #
Изначально делал на AVR, отслеживал сигнал по АЦП максимальная чувствительность 5 см
На STM32 пробовали АЦП? Жалко, что такое добро будет пропадать.
Ответить
0

[Автор]
alexei_73 #
Пробовал, но по таймеру лучше.
Ответить
0
Linkov #
Прошил проц, на B8 сигнал 130мкс. Подключил диоды, при загрузке моргают. Подключил енкодер, не работает, но схему пока не собирал.
Ответить
0

[Автор]
alexei_73 #
И не будет работать пока на А0 не появится сигнал. В ПО так, виснет в цикле пока не появится сигнал даже в собранном виде и при отключенной катушке.
Ответить
0
Linkov #
Мне сначала не понравилось решение на WS2812В, хотел перекодировать на обычные диоды, но потом вошел во вкус и вполне освоил такую полезную штучку. На местом рынке по 2грн . Вышел не только прибор, но и учебное пособие!
Отредактирован 21.09.2020 13:34
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическая мощность?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Металлоискатель MD3010II
Металлоискатель MD3010II
Печатная плата для усилителя "LM3886 + AD825" Регулятор мощности 2 кВт
вверх