Pocket Metal Locator - آردوینو: 8 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

توسط TechKiwiGadgetsTechKiwiGadgets در اینستاگرام بیشتر توسط نویسنده دنبال کنید:

درباره: دیوانه تکنولوژی و امکاناتی که می تواند به همراه داشته باشد. من چالش ساختن چیزهای منحصر به فرد را دوست دارم. هدف من این است که فناوری را سرگرم کننده ، مرتبط با زندگی روزمره و کمک به مردم در ساختن وسایل خنک کنم … بیشتر درباره TechKiwiGadgets »

این فلز یاب کوچک جیبی به اندازه کافی حساس است که میخ و چوب های چوبی را تشخیص می دهد و به اندازه کافی جمع و جور است تا در فضاهای نامناسب جا بگیرد و حمل و استفاده از آن را برای مکان یابی فلزی راحت کند.

این واحد دارای چهار کویل جستجوی مستقل و نشانگرهای LED رنگی است که باعث می شود بتوانید یک منطقه بزرگتر را سریع جستجو کنید ، در حالی که قادر به شناسایی دقیق هدف هستید.

این دستگاه کوچک و مرتب با یک دکمه قابل کالیبره شدن است ، از طریق پورت USB قابل شارژ است و از LED های رنگی ، صدا و ارتعاش برای نشان دادن قدرت هدف استفاده می کند.

شامل همه طرح ها ، آزمایش ها ، کد و فایل های سه بعدی مورد نیاز برای ساختن خود شما در دستورالعمل است. امیدوارم از ساختن و استفاده از آن به اندازه من لذت ببرید !!

مرحله 1: فهرست مواد و نحوه کار آن

1. چگونه کار می کند

Pocket Metal Locator از چهار کویل جستجوی القایی پالس مستقل استفاده می کند که توسط Arduino Pro Mini طراحی شده است. هر کویل جستجو از یک سیم پیچ جداگانه TX و RX تشکیل شده است که در آن یک پالس به سیم پیچ TX القا می شود که یک میدان الکترومغناطیسی در اطراف سیم پیچ RX ایجاد می کند. میدان در حال تغییر ولتاژی را به سیم پیچ RX القا می کند که قبل از خواندن عرض پالس سیگنال توسط آردوینو ، شناسایی و تقویت می شود.

یک الگوریتم هموارسازی در کد آردوینو برای حذف نویز از پالس های معتبر استفاده می شود و آن را بسیار پایدار می کند.

یک الگوریتم کالیبراسیون در کد به طور متوسط در یک دوره کوتاه راه اندازی طول می کشد و مجموعه ای از آستانه ها را برای مقایسه سیگنال در مقابل تعیین می کند.

هنگامی که یک جسم فلزی در محدوده میدان الکترومغناطیسی قرار می گیرد ، میدان مختل می شود و بخشی از انرژی از سیم پیچ RX به "جریان های ادی" که در جسم مورد نظر شکل می گیرد ، هدایت می شود. این اثر انگلی از شی هدف باعث کاهش عرض پالس در سیم پیچ RX می شود. در اصل ما در حال اندازه گیری از دست دادن قدرت در شی هدف هستیم.

هنگامی که عرض پالس تشخیص داده شده در سیم پیچ RX به زیر آستانه کاهش می یابد ، LED ها روشن می شوند ، زنگ صدا به صدا در می آید و موتور بازخورد Haptic فعال می شود - بستگی به اندازه از پیش تعیین شده سیگنال مورد نظر دارد.

مدار این امر طی یک سال گذشته به یک آشکارساز بسیار پایدار و قابل اطمینان تبدیل شده است. پیکربندی و جهت سیم پیچ عمداً برای حداکثر پایداری و تشخیص عمق طراحی شده است.

2. فهرست مواد

1. 3.7v 350mAh LiPo اندازه باتری: 38mm x 20mm x 7.5mm
2. TP4056 USB LiPo Battery ChargerData Sheet
3. مقاومت 4.7K برای محدود کردن جریان شارژ باتری LiPo به زیر 300mA
4. آردوینو پرو مینی
5. FTDI USB به سریال ماژول برای برنامه نویسی Mini Pro
6. LM339 مدار مجتمع چهار دیفرانسیل مقایسه کننده
7. تخته Vero - 2 قطعه برش به سوراخ 20x9 و 34x9 (جهت جهت صحیح به عکس مراجعه کنید)
8. BC548 NPN ترانزیستور x 4
9. سوئیچ 2N7000 MOSFET x 5
10. Piezo Buzzer
11. موتور ارتعاشی سکه برای بازخورد هپتیک
12. WS2812 RGB ماژول LED x 4
13. مقاومت 1k x 4
14. مقاومت 10k x 4
15. مقاومت 47 اهم x 4
16. مقاومت 2.2K x 4
17. خازن سرامیکی 150pf x 8
18. 0.18uF خازن پلی استر x 4
19. رول سیم مسی مینا 0.3 میلیمتری (معمولاً به صورت رول تقریباً 25 گرم وزن)
20. سوئیچ دکمه ای با مدار چاپی
21. چسب حرارتی تفنگی
22. مته 10 میلی متری
23. مته دستی
24. برچسب تفنگ یا نوار چسب مناسب برای برچسب زدن به 16 سیم جداگانه سیم اتصال
25. دسترسی به پرینتر سه بعدی

3. عملیات مقایسه کننده

من تعدادی س questionsال در مورد عملکرد LM339 داشتم ، بنابراین فکر کردم توضیح واضح تری بدهم.

LM339 تنها به عنوان یک مقایسه کننده ولتاژ عمل می کند و ولتاژ دیفرانسیل بین پین های مثبت و منفی را مقایسه می کند و بر اساس قطبیت دیفرانسیل دیفرانسیل یک امپدانس منطقی کم یا زیاد (منطقی بالا با کشش) خروجی می دهد.

در این مدار ، ورودی مثبت مقایسه کننده به خط Vcc متصل می شود و یک مقاومت کششی به Vcc روی خروجی مقایسه کننده اعمال می شود. در این پیکربندی ، در عمل ، ولتاژ خروجی مقایسه کننده بالا می ماند ، تا زمانی که ولتاژ ورودی روی ورودی منفی از 3.5 ولت فراتر رود.

عملیات را می توان از برگه اطلاعات LM339 توضیح داد که "محدوده ولتاژ ورودی" بین 0 ولت تا Vsup-1.5 ولت را مشخص می کند.

هنگامی که هر دو IN– و IN+ هر دو در محدوده حالت مشترک باشند ، اگر IN– کمتر از IN+ و ولتاژ آفست باشد ، خروجی امپدانس بالایی دارد و ترانزیستور خروجی رسانایی ندارد

وقتی IN– بیشتر از حالت معمولی باشد و IN+ در حالت معمولی باشد ، خروجی کم است و ترانزیستور خروجی در حال غرق شدن است. پیوند به برگه اطلاعات و توضیحات زیر

مرحله 2: مورد را چاپ کنید

مورد چاپ سه بعدی با استفاده از 5 چاپ جداگانه انجام شد. ابعاد و فایل های سه بعدی را می توانید در Thingiverse پیدا کنید. طراحی بر این بوده است که بتوان دستگاه را راحت نگه داشت در حالی که اطمینان حاصل کرد که سیم پیچ های جستجو به منطقه مورد جستجو نزدیک هستند.

بدنه را با دقت چاپ کنید و پلاستیک اضافی را بردارید. مهم است که این مرحله را در حال حاضر انجام دهید تا قطعات الکترونیکی بتوانند در مورد قبل از اتصال و آزمایش نهایی تراز شوند.

من تصویری از چندین طرح مختلف مورد را که قبل از استقرار بر روی طرح نهایی که جمع و جورتر و از نظر ارگونومیکی خوشایند بود ، آزمایش کردم.

مرحله 3: کویل های جستجو را بسازید و نصب کنید

قالب های سیم پیچ چاپ شده را بردارید و 25 دور سیم مسی را روی هر یک از آنها بپیچید. اطمینان حاصل کنید که 20 سانتی متر سیم مسی اضافی برای اتصال به واحد اصلی بگذارید.

از سوراخ های چاپ شده در قالب سازها برای فعال کردن باد و جهت گیری سیم پیچ ها برای هر یک از آنها استفاده کنید. هنگام انجام این کار ، قسمت قبلی را وارونه کرده و به تدریج قسمت قبلی را به واحد پایه بچسبانید.

مطابق تصویر ، مجموعه عکس را دنبال کنید ، نتیجه این است که 8 سیم پیچ در مجموعه سیم پیچ نصب شده و همه سیم ها به طور مداوم جهت گیری شده اند و به اندازه کافی طولانی برای اتصال به واحد اصلی صفحه در محفظه بالا.

از دو بلوک راهنمای سیم که دارای سوراخ برای هر سیم پیچ پایه چاپ شده هستند استفاده کنید تا هر سیم پیچ خاص را ردیابی کنید.

سیمهای کویلهای داخلی را در قسمت بالا و سیم پیچهای بیرونی را در انتهای بلوک سیم قرار دادم تا بتوانم هر سیم پیچ خاصی را پیگیری کنم که اتصال به صفحه اصلی را آسانتر می کند.

مرحله 4: ساختن مدار

این واحد دارای چهار مدار کلیدی برای ساخت مستقل است - درایور برد ، برد اصلی ، مونتاژ LED و منبع تغذیه قابل شارژ. در این مرحله ، ما Driver Board و Main Board را خواهیم ساخت.

1. درایور برد

از یک چاقوی کاردستی برای بریدن تکه ای از تخته Vero در امتداد سوراخ های 22x11 استفاده کنید ، در نتیجه قطعه ای از تخته Vero با سوراخ های 20x9 مطابق تصویر موجود است. بهتر است چندین بار در حفره های دو طرف تخته گل بزنید و سپس تخته اضافی را به آرامی بردارید. بررسی کنید که تخته در پایه محفظه با فاصله کافی در هر دو طرف قرار گیرد.

با استفاده از عکس ها و مته 10 میلی متری با دست ، گیره هایی را که در پایین تخته Vero نشان داده شده است ، با دقت بشکنید. برای مونتاژ برد مدار مدار دیاگرام مدار و چیدمان عکس قطعات را دنبال کنید تا مطمئن شوید که مسیرهای کوتاه نشده وجود دارد.

این تخته را برای آزمایش بعداً کنار بگذارید.

2. صفحه اصلی

از یک چاقوی کاردستی برای برش تکه ای از تخته Vero در امتداد سوراخ های 36x11 استفاده کنید ، در نتیجه یک تکه Vero Board با سوراخ های 34x9 مطابق تصویر موجود است. بهتر است چندین بار در حفره های دو طرف تخته گل بزنید و سپس تخته اضافی را به آرامی بردارید. بررسی کنید که تخته در پایه محفظه با فاصله کافی در هر دو طرف قرار گیرد.

با استفاده از عکس ها و مته 10 میلی متری با دست ، گیره هایی را که در پایین تخته Vero نشان داده شده است ، با دقت بشکنید.

برای مونتاژ برد مدار ، دقت کنید تا مدارها کوتاه نشده باشند.

این تخته را برای آزمایش بعداً کنار بگذارید.

مرحله 5: نشانگرهای LED را اضافه کنید

من از LED های WS2182 استفاده کرده ام که دارای IC داخلی هستند که به آنها امکان می دهد با استفاده از سه سیم جداگانه توسط Arduino مورد بررسی قرار گیرند ، اما با ارسال یک فرمان به LED ، طیف وسیعی از رنگ ها و رنگ روشنایی ایجاد می شود. این کار از طریق یک کتابخانه ویژه بارگذاری شده در Arduino IDE که در بخش آزمایش قرار دارد انجام می شود.

1. نصب LED ها در درپوش محفظه سیم پیچ

چهار LED را با دقت قرار دهید تا به طور صحیح جهت گیری شوند تا اتصالات VCC و GND در یک راستا قرار گرفته و در مرکز سوراخ ها نشسته باشند.

از چسب داغ برای محکم کردن LED ها در موقعیت خود استفاده کنید.

2. سیم کشی LED ها

سه سیم 25 سانتیمتری سیم اتصال تک هسته ای را با دقت بر روی کنتاکت های LED ها بکشید و قرار دهید.

آنها را در جای خود لحیم کنید و مطمئن شوید که سیم داده مرکزی با مخاطبین IN و OUT مطابق عکس متصل شده است.

3. بررسی تراز موردی

بررسی کنید که درب کیس هم تراز با کویل محفظه قرار بگیرد و سپس با استفاده از چسب داغ سیم ها را در انتهای پایه درب ثابت نگه دارید.

این را برای آزمایش بعداً کنار بگذارید.

مرحله 6: مونتاژ و آزمایش واحد

1. آماده سازی برای مونتاژ

قبل از مونتاژ ، ما هر تخته را به تدریج آزمایش می کنیم تا عیب یابی مسائل را آسان تر کنیم.

Arduino Pro Mini برای برنامه ریزی توسط رایانه شما به یک برد سریال USB نیاز دارد. این باعث می شود که برد بزرگتر باشد زیرا رابط سریال روی آن وجود ندارد. برای برنامه ریزی این تابلوها باید در تهیه یکی از آنها مانند فهرست قسمت ها سرمایه گذاری کنید.

قبل از بارگذاری کد آردوینو ، باید کتابخانه "FastLED.h" را به عنوان کتابخانه برای رانندگی LED های WS2182 اضافه کنید. در صورت وجود مشکل ، مجموعه ای از آثار اسیلوسکوپ برای عیب یابی ارائه شده است.

همچنین یک تصویر از خروجی داده های سریال IDE با استفاده از تابع Graph Plot وجود دارد که خروجی عرض پالس هر یک از کانال ها و همچنین مقدار آستانه را نشان می دهد. این در حین آزمایش مفید است زیرا می توانید ببینید آیا هر کانال دارای سطوح حساسیت مشابه است.

من دو نسخه از کد را وارد کرده ام. یکی جریانهای داده آزمایشی را برای اهداف عیب یابی آزمایش کرده است.

توجه: واحد باتری LiPo را تا آخرین مرحله متصل نکنید زیرا کوتاه شدن تصادفی این قطعه در حین مونتاژ می تواند باعث گرم شدن بیش از حد دستگاه یا حتی آتش سوزی شود.

2. صفحه اصلی را آزمایش کنید

قبل از اتصال برد اصلی به هر چیزی ، توصیه می شود کابل سریال Arduino را متصل کرده و بارگذاری کد را بررسی کنید.

با این کار به سادگی مشخص می شود که آردوینو از نظر فیزیکی به درستی وصل شده است و IDE و کتابخانه ها بارگیری شده اند. کد را از طریق IDE بارگذاری کنید که باید بدون خطا بارگیری شود و هیچ دودی از اجزای آن خارج نشود !!

3. درایور برد را وصل کنید

برای اتصال درایور برد به صفحه اصلی ، مدار مدار را دنبال کنید و از نظر فیزیکی دستگاه را در کیس قرار دهید تا از قرارگیری موارد داخل محفظه اطمینان حاصل شود. این یک مورد آزمایش و خطا است و نیاز به پشتکار دارد.

کد را از طریق IDE بارگذاری کنید که باید بدون خطا بارگیری شود و هیچ دودی از اجزای آن خارج نشود !!

4. اتصال سیم پیچ ها برای اتصال سیم پیچ ها به صفحه اصلی ، نمودار مدار را دنبال کنید و از نظر فیزیکی دستگاه را در کیس قرار دهید تا از مناسب بودن اجسام اطمینان حاصل شود. مطابق نمودار مدار ، سیم پیچ ها با ورودی های Driver Board و Main Board مطابقت داشته باشند.

با بارگذاری کد آزمون ، پورت سریال عرض پالس را روی سیم پیچ دریافت کننده بین 5000 - 7000uS نشان می دهد. همچنین می توانید با استفاده از IDE Graph Plotter مشاهده کنید.

این به شما این امکان را می دهد که هر یک از کانال ها را عیب یابی کنید و همچنین تأثیر حرکت یک سکه در نزدیکی سیم پیچ جستجو را مشاهده می کنید که با نزدیک شدن هدف به سیم پیچ جستجو ، باید عرض نبض را کاهش دهد.

اگر اسیلوسکوپ دارید ، می توانید شکل موج را در مراحل مختلف مدار بررسی کنید تا مشکلات را تشخیص دهید.

هنگامی که همه کانالها مطابق موقعیت مورد انتظار سیمها را اجرا می کنند تا محفظه کیس به درستی جمع شده و بسته شود.

5. LED ها را وصل کنید

سه سیم را از LED های Coil Enclosure با دقت برداشته و به برد اصلی وصل کنید. کد را بارگذاری کرده و مطمئن شوید که LED ها به درستی کار می کنند. از چسب برای محکم کردن درپوش محفظه سیم پیچ در محل خود استفاده کنید.

مرحله 7: اتصال باتری قابل شارژ

توجه داشته باشید:

1. واحد باتری LiPo را تا آخرین مرحله متصل نکنید زیرا کوتاه شدن تصادفی این قطعه در حین مونتاژ می تواند باعث گرم شدن بیش از حد دستگاه یا حتی آتش سوزی شود.

2. هنگام استفاده از باتری و شارژر اطمینان حاصل کنید که اتصالات باتری را کوتاه نکنید.

3. باتری های LiPo برخلاف سایر قابلیت های شارژی نیستند و شارژ بیش از حد می تواند خطرناک باشد ، بنابراین مطمئن شوید که مدار شارژ را به درستی پیکربندی کرده اید.

4. هنگامی که دکمه پاور فشار داده است کابل سریال آردوینو را به دستگاه وصل نکنید در غیر این صورت ممکن است باتری آسیب ببیند.

1. حد مجاز شارژر را تغییر دهید

Pocket Metal Locator از باتری LiPo استفاده می کند که می تواند با استفاده از شارژر تلفن Micro USB شارژ شود. TP4056 USB LiPo Batt Charger Board برای اولین بار با مقاومت 4.7K تغییر یافته است تا جریان شارژ را به کمتر از 300mA محدود کند. راهنمای نحوه انجام این کار را می توانید در اینجا پیدا کنید.

این امر مستلزم این است که مقاومت موجود روی سطح را برداشته و مقاومتی را که در عکس نشان داده شده جایگزین کنید. هنگامی که در محل قرار گرفتید ، هرگونه حرکت بدون برنامه ریزی مقاومت را با استفاده از تفنگ چسب حرارتی محافظت کنید.

قبل از اتصال به برد اصلی ، عملکرد صحیح شارژر را با اتصال شارژر تلفن همراه با درگاه Micro USB بررسی کنید. هنگام کار صحیح چراغ قرمز شارژ باید روشن شود.

2. کلید قدرت Push Button را نصب کنید

اطمینان حاصل کنید که دکمه فشار در موقعیت صحیح نصب شده است به طوری که از مرکز درب محفظه بیرون زده و سپس دکمه فشاری را در جای خود لحیم کنید. مطابق نمودار مدار ، سیم ها را بین کلید فشار و خروجی شارژر و خط VCC روی آردوینو نصب کنید.

هنگامی که سوئیچ را به درستی نصب کنید ، دستگاه فعال می شود.

با استفاده از چسب حرارتی ، باتری را در موقعیت خود قرار دهید و مطمئن شوید که سوکت Micro USB با سوراخ درپوش قاب تراز شده است تا بتوان آن را شارژ کرد.

مرحله 8: آزمایش و عملیات نهایی

1. مونتاژ فیزیکی

آخرین مرحله این است که سیم ها را با دقت تنظیم مجدد کنید تا بدنه به درستی بسته شود. از چسب داغ برای بستن صفحه اصلی به درب و سپس بستن درپوش در موقعیت خود استفاده کنید.

2. بهره برداری از واحد

دستگاه با کالیبراسیون پس از فشار دادن و نگه داشتن دکمه پاور کار می کند. هنگامی که دستگاه آماده به کار است ، همه LED ها چشمک می زنند. هنگام جستجو دکمه را پایین نگه دارید. LED ها بر اساس قدرت جسم مورد نظر از آبی-سبز ، قرمز ، بنفش تغییر می کنند. بازخورد لمسی زمانی رخ می دهد که LED ها بنفش می شوند.

شما آمادگی رفتن و استفاده برای کاربردهای کاربردی را ندارید !!