সহজ Arduino মেটাল ডিটেক্টর: 8 টি ধাপ (ছবি সহ)

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 07:56

*** একটি নতুন সংস্করণ পোস্ট করা হয়েছে যা আরও সহজ: https://www.instructables.com/Minimal-Arduino-Metal-Detector/ ***

ধাতু শনাক্তকরণ একটি অতীত সময় যা আপনাকে বাইরে নিয়ে যায়, নতুন জায়গা আবিষ্কার করে এবং হয়ত আকর্ষণীয় কিছু খুঁজে পায়। বিশেষ করে বিপজ্জনক বস্তু, প্রত্নতাত্ত্বিক ধ্বংসাবশেষ বা উল্লেখযোগ্য অর্থনৈতিক বা মানসিক মূল্যের বস্তুর ক্ষেত্রে, কীভাবে একটি চূড়ান্ত সন্ধানের ক্ষেত্রে কাজ করতে হয় সে সম্পর্কে আপনার স্থানীয় নিয়মগুলি পরীক্ষা করুন।

DIY মেটাল ডিটেক্টরগুলির জন্য নির্দেশনা প্রচুর, কিন্তু এই রেসিপিটি এই অর্থে বিশেষ যে এটি একটি Arduino মাইক্রোকন্ট্রোলার ছাড়াও খুব কম উপাদান প্রয়োজন: একটি সাধারণ ক্যাপাসিটর, প্রতিরোধক এবং ডায়োড কোর গঠন করে, একসঙ্গে সার্চ কয়েল যা প্রায় 20 বৈদ্যুতিকভাবে পরিচালিত তারের windings। LED, একটি স্পিকার এবং/অথবা হেডফোন তারপর সার্চ কয়েলের কাছে ধাতুর উপস্থিতি সংকেত দেওয়ার জন্য যুক্ত করা হয়। একটি অতিরিক্ত সুবিধা হল যে সমস্ত একটি একক 5V শক্তি থেকে চালিত হতে পারে, যার জন্য একটি সাধারণ 2000mAh ইউএসবি শক্তি যথেষ্ট এবং অনেক ঘন্টা চলবে।

সিগন্যালগুলি ব্যাখ্যা করতে এবং কোন উপাদান এবং আকৃতি ডিটেক্টর সংবেদনশীল তা বোঝার জন্য, এটি সত্যিই পদার্থবিজ্ঞান বুঝতে সাহায্য করে। একটি নিয়ম হিসাবে, সনাক্তকারী কুণ্ডলীর ব্যাসার্ধ পর্যন্ত দূরত্ব বা গভীরতার বস্তুর প্রতি সংবেদনশীল। এটি এমন বস্তুর প্রতি সবচেয়ে সংবেদনশীল যেখানে কয়েলের সমতলে একটি কারেন্ট প্রবাহিত হতে পারে, এবং প্রতিক্রিয়া সেই বস্তুর বর্তমান লুপের ক্ষেত্রের সাথে মিলবে। সুতরাং কুণ্ডলীর সমতলে একটি ধাতব ডিস্ক কুণ্ডলীর লম্বা একই ধাতব ডিস্কের তুলনায় অনেক শক্তিশালী প্রতিক্রিয়া দেবে। বস্তুর ওজন খুব একটা যায় আসে না। একটি কুণ্ডলী সমতল ভিত্তিক অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল একটি পাতলা টুকরা একটি ভারী ধাতু বল্টু তুলনায় অনেক শক্তিশালী প্রতিক্রিয়া দেবে।

ধাপ 1: কাজের নীতি

যখন একটি কুণ্ডলী দিয়ে বিদ্যুৎ প্রবাহিত হয়, এটি একটি চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে। ফ্যারাডে ইনডাকশন আইন অনুসারে, একটি পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্রের ফলে একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র হবে যা চৌম্বকীয় ক্ষেত্রের পরিবর্তনের বিরোধিতা করে। সুতরাং, কুণ্ডলী জুড়ে একটি ভোল্টেজ বিকশিত হবে যা বর্তমান বৃদ্ধির বিরোধিতা করে। এই প্রভাবটিকে স্ব-প্রবর্তন বলা হয়, এবং প্রবর্তনের একক হেনরি, যেখানে 1 হেনরির একটি কুণ্ডলী 1V এর সম্ভাব্য পার্থক্য বিকাশ করে যখন বর্তমান প্রতি সেকেন্ডে 1 অ্যাম্পিয়ার দ্বারা পরিবর্তিত হয়। N windings এবং একটি ব্যাসার্ধ R সহ একটি কুণ্ডলীর প্রবর্তন আনুমানিক 5µH x N^2 x R, মিটারে R সহ।

একটি কুণ্ডলীর কাছে একটি ধাতব বস্তুর উপস্থিতি তার প্রবর্তনকে পরিবর্তন করবে। ধাতুর ধরণের উপর নির্ভর করে, ইন্ডাক্ট্যান্স বৃদ্ধি বা হ্রাস করতে পারে। একটি কুণ্ডলীর কাছে তামা এবং অ্যালুমিনিয়ামের মতো অ-চুম্বকীয় ধাতুগুলি আনয়নকে হ্রাস করে, কারণ একটি পরিবর্তনশীল চৌম্বকীয় ক্ষেত্র বস্তুর মধ্যে এডি স্রোতকে প্ররোচিত করবে যা স্থানীয় চৌম্বক ক্ষেত্রের তীব্রতা হ্রাস করে। লোহার মতো লোহা, একটি কুণ্ডলীর কাছাকাছি ফেরোম্যাগনেটিক উপকরণ তার প্রবর্তন বৃদ্ধি করে কারণ প্ররোচিত চৌম্বকীয় ক্ষেত্রগুলি বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্রের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।

একটি কুণ্ডলীর প্রবর্তনের পরিমাপ এইভাবে কাছাকাছি ধাতুর উপস্থিতি প্রকাশ করতে পারে। একটি Arduino, একটি ক্যাপাসিটর, একটি ডায়োড এবং একটি প্রতিরোধক দিয়ে একটি কুণ্ডলীর ইন্ডাক্টেন্স পরিমাপ করা সম্ভব: একটি উচ্চ-পাস LR ফিল্টারের কুণ্ডলী তৈরি করা এবং এটি একটি ব্লক-ওয়েভ দিয়ে খাওয়ানো, ছোট ছোট স্পাইক তৈরি করা হবে স্থানান্তর এই স্পাইকগুলির নাড়ির দৈর্ঘ্য কুণ্ডলীর প্রবর্তনের সমানুপাতিক। আসলে, একটি এলআর ফিল্টারের বৈশিষ্ট্যগত সময় হল টাউ = এল/আর। 20 উইন্ডিংয়ের একটি কুণ্ডলী এবং 10 সেমি ব্যাসের জন্য, L ~ 5µH x 20^2 x 0.05 = 100µH। আরডুইনোকে অতিরিক্ত চাপ থেকে রক্ষা করার জন্য, সর্বনিম্ন প্রতিরোধ ক্ষমতা 200Ohm। আমরা এইভাবে প্রায় 0.5 মাইক্রোসেকেন্ড দৈর্ঘ্যের ডাল আশা করি। এগুলি উচ্চ নির্ভুলতার সাথে সরাসরি পরিমাপ করা কঠিন, কারণ Arduino এর ঘড়ির ফ্রিকোয়েন্সি 16MHz।

পরিবর্তে, ক্রমবর্ধমান পালস একটি ক্যাপাসিটরের চার্জ করার জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে, যা পরে Arduino এনালগ থেকে ডিজিটাল রূপান্তরিত (ADC) তে পড়তে পারে। 25mA এর 0.5 মাইক্রোসেকেন্ড পালস থেকে প্রত্যাশিত চার্জ 12.5nC, যা 10nF ক্যাপাসিটরের 1.25V দেবে। ডায়োডের উপর ভোল্টেজ ড্রপ এটি হ্রাস করবে। যদি নাড়ি কয়েকবার পুনরাবৃত্তি করা হয়, ক্যাপাসিটরের চার্জ ~ 2V তে উঠে যায়। এটি এনালগ রিড () ব্যবহার করে আরডুইনো এডিসির সাথে পড়া যেতে পারে। ক্যাপাসিটরটি তখন রিডআউট পিনকে আউটপুটে পরিবর্তন করে এবং কয়েক মাইক্রোসেকেন্ডের জন্য 0V এ সেট করে দ্রুত ডিসচার্জ করা যেতে পারে। পুরো পরিমাপের জন্য প্রায় 200 মাইক্রোসেকেন্ড লাগে, ক্যাপাসিটরের চার্জিং এবং রিসেট করার জন্য 100 এবং ADC রূপান্তরের জন্য 100। পরিমাপের পুনরাবৃত্তি এবং ফলাফলের গড়পড়তা দ্বারা নির্ভুলতা ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি করা যেতে পারে: 256 পরিমাপের গড় 50ms লাগে এবং একটি ফ্যাক্টর 16 দ্বারা নির্ভুলতা উন্নত করে। 10-বিট ADC এইভাবে 14-বিট ADC এর নির্ভুলতা অর্জন করে।

প্রাপ্ত এই পরিমাপটি কুণ্ডলীর প্রবর্তনের সাথে অত্যন্ত অ -রৈখিক এবং অতএব আনয়নটির পরম মান পরিমাপের জন্য উপযুক্ত নয়। যাইহোক, ধাতু সনাক্তকরণের জন্য আমরা শুধুমাত্র কাছাকাছি ধাতুগুলির উপস্থিতির কারণে কুণ্ডলী সংযোজনের ক্ষুদ্র আপেক্ষিক পরিবর্তনগুলিতে আগ্রহী, এবং এর জন্য এই পদ্ধতিটি পুরোপুরি উপযুক্ত।

পরিমাপের ক্রমাঙ্কন সফটওয়্যারে স্বয়ংক্রিয়ভাবে করা যায়। যদি কেউ ধরে নিতে পারে যে বেশিরভাগ সময় কয়েলের কাছাকাছি কোন ধাতু নেই, গড় থেকে একটি বিচ্যুতি হল একটি সংকেত যে ধাতু কুণ্ডলীর কাছাকাছি চলে এসেছে। বিভিন্ন রং বা বিভিন্ন টোন ব্যবহার করে হঠাৎ বৃদ্ধি বা ইনডাক্টেন্সে হঠাৎ হ্রাসের মধ্যে পার্থক্য করা যায়।

পদক্ষেপ 2: প্রয়োজনীয় উপাদান

ইলেকট্রনিক কোর:

Arduino UNO R3 + প্রোটোটাইপ ieldাল বা 5x7cm প্রোটোটাইপ বোর্ড সহ Arduino ন্যানো

10nF ক্যাপাসিটর

ছোট সংকেত ডায়োড, যেমন 1N4148

220-ওহম প্রতিরোধক

ক্ষমতার জন্য:

তারের সাথে ইউএসবি পাওয়ার ব্যাংক

চাক্ষুষ আউটপুট জন্য:

বিভিন্ন রঙের 2 টি LEDs যেমন নীল এবং সবুজ

2 220 ওহম প্রতিরোধক স্রোত সীমাবদ্ধ

শব্দ আউটপুট জন্য:

প্যাসিভ বুজার

শব্দ নিষ্ক্রিয় করতে মাইক্রোসুইচ

ইয়ারফোন আউটপুট জন্য:

ইয়ারফোন সংযোগকারী

1kOhm প্রতিরোধক

ইয়ারফোন

সার্চ কয়েল সহজে সংযোগ/সংযোগ বিচ্ছিন্ন করতে:

2-পিন স্ক্রু টার্মিনাল

অনুসন্ধান কুণ্ডলী জন্য:

Thin পাতলা বৈদ্যুতিক তারের 5 মিটার

কুণ্ডলী ধরে রাখার গঠন। শক্ত হতে হবে কিন্তু বৃত্তাকার হওয়ার দরকার নেই।

কাঠামোর জন্য:

1 মিটার স্টিক, যেমন কাঠ, প্লাস্টিক বা সেলফি স্টিক।

ধাপ 3: সার্চ কয়েল

সার্চ কয়েলের জন্য, আমি cm সেমি ব্যাস বিশিষ্ট একটি কার্ডবোর্ড সিলিন্ডারের চারপাশে আটকে থাকা তারের wound 4m ক্ষত করেছি, যার ফলে প্রায় 18 টি উইন্ডিং হয়েছে। তারের ধরন অপ্রাসঙ্গিক, যতক্ষণ না ওহমিক রেজিস্ট্যান্স আরএল ফিল্টারে R এর মান থেকে কমপক্ষে দশগুণ ছোট, তাই 20 ওহমের নিচে থাকতে ভুলবেন না। আমি 1 ওহম পরিমাপ করেছি, তাই এটি নিরাপদ। শুধু অর্ধ-সমাপ্ত 10 মিটারের হুকআপ ওয়্যার নেওয়াও কাজ করে!

ধাপ 4: একটি প্রোটোটাইপ সংস্করণ

বহিরাগত উপাদানগুলির সংখ্যার পরিপ্রেক্ষিতে, একটি প্রোটোটাইপ ieldালের ছোট ব্রেডবোর্ডে সার্কিট্রি ফিট করা পুরোপুরি সম্ভব। যাইহোক, চূড়ান্ত ফলাফল বরং ভারী এবং খুব শক্তিশালী নয়। একটি Arduino ন্যানো ব্যবহার করা এবং 5x7cm প্রোটোটাইপ বোর্ডে অতিরিক্ত উপাদানগুলির সাথে এটি বিক্রি করা ভাল, (পরবর্তী ধাপ দেখুন)

প্রকৃত ধাতু সনাক্তকরণের জন্য মাত্র 2 টি আরডুইনো পিন ব্যবহার করা হয়, একটি এলআর ফিল্টারে ডাল সরবরাহের জন্য এবং একটি ক্যাপাসিটরের ভোল্টেজ পড়ার জন্য। পালসিং যে কোন আউটপুট পিন থেকে করা যেতে পারে কিন্তু রিডআউট অবশ্যই একটি এনালগ পিন A0-A5 দিয়ে করতে হবে। আরও 3 টি পিন 2 LEDs এবং সাউন্ড আউটপুটের জন্য ব্যবহৃত হয়।

এখানে রেসিপি:

1. ব্রেডবোর্ডে, 220Ohm রোধকারী, ডায়োড এবং 10nF ধারাবাহিকভাবে ক্যাপাসিটরের দিকে ডায়োডের নেতিবাচক টার্মিনাল (কালো রেখা) সংযুক্ত করুন।
2. A0 কে প্রতিরোধকের সাথে সংযুক্ত করুন (শেষটি ডায়োডের সাথে সংযুক্ত নয়)
3. A1 কে ডায়োডের ক্রস-পয়েন্ট এবং ক্যাপাসিটরের সাথে সংযুক্ত করুন
4. ক্যাপাসিটরের নন-সংযুক্ত টার্মিনালকে মাটিতে সংযুক্ত করুন
5. কয়েলের এক প্রান্তকে রোধকারী-ডায়োড ক্রস-পয়েন্টে সংযুক্ত করুন
6. কুণ্ডলীর অন্য প্রান্তটি মাটিতে সংযুক্ত করুন
7. একটি LED তার পজিটিভ টার্মিনালের সাথে D12 পিন করতে এবং তার নেগেটিভ টার্মিনালকে 220Ohm রোধের মাধ্যমে মাটিতে সংযুক্ত করুন
8. অন্য LED কে তার ধনাত্মক টার্মিনালের সাথে D11 এবং তার নেগেটিভ টার্মিনালকে 220Ohm রোধের মাধ্যমে মাটিতে সংযুক্ত করুন
9. Allyচ্ছিকভাবে, পিন 10 এবং গ্রাউন্ডের মধ্যে একটি প্যাসিভ বজার হেডফোন বা স্পিকার সংযুক্ত করুন। ভলিউম কমাতে ধারাবাহিকভাবে একটি ক্যাপাসিটর বা রোধকারী যুক্ত করা যেতে পারে

এখানেই শেষ!

ধাপ 5: একটি বিক্রিত সংস্করণ

মেটাল ডিটেক্টরকে বাইরে নেওয়ার জন্য, এটি সোল্ডার করা প্রয়োজন। একটি সাধারণ 7x5 সেমি প্রোটোটাইপ বোর্ড আরডুইনো ন্যানো এবং সমস্ত প্রয়োজনীয় উপাদানগুলির সাথে আরামদায়ক। আগের ধাপের মতো একই স্কিম্যাটিক্স ব্যবহার করুন। আমি প্রয়োজনের সময় সাউন্ড বন্ধ করার জন্য বাজারের সাথে সিরিজের একটি সুইচ যোগ করা দরকারী বলে মনে করেছি। একটি স্ক্রু টার্মিনাল সোল্ডার না করে বিভিন্ন কয়েল ব্যবহার করার অনুমতি দেয়। আরডুইনো ন্যানোর (মিনি- বা মাইক্রো-ইউএসবি) পোর্টে সরবরাহ করা 5V এর মাধ্যমে সবকিছু চালিত হয়।

ধাপ 6: সফটওয়্যার

ব্যবহৃত Arduino স্কেচ এখানে সংযুক্ত করা হয়েছে। আপলোড করে চালান। আমি Arduino 1.6.12 IDE ব্যবহার করেছি। প্রতি পরিমাপে ডালের সংখ্যা টিউন করার জন্য এটি শুরুতে ডিবাগ = সত্য দিয়ে চালানোর পরামর্শ দেওয়া হয়। 200 থেকে 300 এর মধ্যে একটি এডিসি পড়া সবচেয়ে ভাল। যদি আপনার কুণ্ডলী একেবারে ভিন্ন রিডিং দেয় তবে ডালের সংখ্যা বৃদ্ধি বা হ্রাস করুন।

স্কেচ কিছু ধরণের স্ব-ক্রমাঙ্কন করে। কুণ্ডলীকে ধাতু থেকে চুপচাপ রেখে যাওয়ার জন্য এটি যথেষ্ট। ইন্ডাক্টেন্সে ধীর গতিতে চলবে, কিন্তু হঠাৎ বড় পরিবর্তনগুলি দীর্ঘমেয়াদী গড়কে প্রভাবিত করবে না।

ধাপ 7: এটি একটি লাঠিতে মাউন্ট করা

যেহেতু আপনি মেঝেতে ক্রলিং করে আপনার ট্রেজার হান্ট করতে চান না, তাই তিনটি বোর্ড, কয়েল এবং ব্যাটারি একটি লাঠির শেষে লাগানো উচিত। একটি সেলফি-স্টিক এর জন্য আদর্শ, যেহেতু এটি হালকা, সংকোচনযোগ্য এবং সামঞ্জস্যযোগ্য। আমার ৫০০০ এমএএইচ পাওয়ারব্যাঙ্ক সেলফি স্টিকে ফিট হয়ে গেছে। বোর্ড তারপর তারের বন্ধন বা ইলাস্টিকস সঙ্গে সংযুক্ত করা যেতে পারে এবং কুণ্ডলী একইভাবে ব্যাটারি বা লাঠি হতে পারে।

ধাপ 8: এটি কীভাবে ব্যবহার করবেন

রেফারেন্স প্রতিষ্ঠা করার জন্য, ধাতু থেকে কয়েল ~ 5s দূরে রাখা যথেষ্ট। তারপর, যখন কুণ্ডলী একটি ধাতুর কাছাকাছি আসে, সবুজ বা নীল LED ঝলকানো শুরু করবে এবং বাজ এবং/অথবা হেডফোনগুলিতে বীপ তৈরি হবে। নীল ঝলকানি এবং লো-পিচ বীপগুলি অ-ফেরোম্যাগনেটিক ধাতুর উপস্থিতি নির্দেশ করে। সবুজ ঝলকানি এবং উচ্চ-পিচ বীপগুলি ফেরোম্যাগনেটিক ধাতুর উপস্থিতি নির্দেশ করে। সতর্ক থাকুন যে যখন কয়েলটি ধাতুর কাছে ৫ সেকেন্ডের বেশি সময় ধরে রাখা হয়, তখন সেই পড়াটাকে রেফারেন্স হিসেবে নেবে, এবং যখন ডিটেক্টরটি ধাতু থেকে দূরে নিয়ে যাবে তখন বীপিং শুরু করবে। বাতাসে কয়েক সেকেন্ড বীপ করার পরে, এটি আবার শান্ত হয়ে যাবে। ফ্ল্যাশ এবং বীপের ফ্রিকোয়েন্সি সিগন্যালের শক্তি নির্দেশ করে। শুভ শিকার!