Главная » Металлоискатели
Призовой фонд
на апрель 2020 г.

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 Utsource В блокнот
T2, T3, T4 Биполярный транзистор
BC547
3 Поиск в Utsource В блокнот
VR1 Линейный регулятор
L7805AB
1 Поиск в Utsource В блокнот
IC1 МК STM32
STM32F103C8
1 Поиск в Utsource В блокнот
R1 Резистор6,8 кОм1 smd 1206Поиск в Utsource В блокнот
R2 Резистор
20 Ом
1 smd 1206Поиск в Utsource В блокнот
R3 Резистор
390 Ом
1 2WПоиск в Utsource В блокнот
R4 Резистор
10 кОм
1 smd 1206Поиск в Utsource В блокнот
R5 Резистор
620 Ом
2 1WПоиск в Utsource В блокнот
R6, R13 Резистор3,9 kОм1 smd 1206Поиск в Utsource В блокнот
R7 Резистор
18 кОм
1 smd 1206Поиск в Utsource В блокнот
R8 Резистор
82 кОм
1 smd 1206Поиск в Utsource В блокнот
R9 Резистор
1 мОм
1 smd 1206Поиск в Utsource В блокнот
R10 Резистор3,6 кОм1 smd 1206Поиск в Utsource В блокнот
R11 Резистор7,5 кОм1 smd 1206Поиск в Utsource В блокнот
R12 Резистор
1 кОм
2 smd 1206Поиск в Utsource В блокнот
R14 Резистор1001 smd 1206Поиск в Utsource В блокнот
C1, C5, C6 Конденсатор100n3 smd 1206Поиск в Utsource В блокнот
C2 Конденсатор3300 мкф1 25 вПоиск в Utsource В блокнот
C3 Конденсатор1 мкф1 16 вПоиск в Utsource В блокнот
C4 Конденсатор10 мкф1 Поиск в Utsource В блокнот
C7 Конденсатор2200 мкф1 10 вПоиск в Utsource В блокнот
C8 Конденсатор1000 мкф1 10 вПоиск в Utsource В блокнот
VD1, VD2 Диод1N48412 Поиск в Utsource В блокнот
DA1 Операционный усилительTL 0721 Поиск в Utsource В 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 (7) | 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
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется напряжение?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Металлоискатель MD3010II
Металлоискатель MD3010II
Модуль радиореле на 4 канала Arduino UNO
вверх