простейший металлоискатель на ардуино

ferot7a37
Offline
Зарегистрирован: 25.03.2018

Всем привет, извиняюсь если не в эту тему влез (не знаю в какую). Вот такая задача, как мне сделать металлоискатель с минимальным количеством деталей только мини катушка, это даже сложно назвать металлоискателем, он должен выполнять только одну задачу - хатябы на расстоянии 1 - 3 см замечать металл , может даже если впритык (пол см). я не знаю как это прописать , желательно чтобы в сериал порт он выводил значение хотябы в диапазоне от 0 до 10. Заранее спасибо)

ua6em
ua6em аватар
Онлайн
Зарегистрирован: 17.08.2016
ferot7a37
Offline
Зарегистрирован: 25.03.2018

мне эти варианты не подходят. Нужно сделать так чтобы не использовать ничего кроме резисторов и самой намотки, в основном это должно быть программно. ^_^

sadman41
Онлайн
Зарегистрирован: 19.10.2016

Может просто индуктивный датчик для ардуины взять?

Ворота
Ворота аватар
Offline
Зарегистрирован: 10.01.2016

ferot7a37 пишет:

хатябы на расстоянии 1 - 3 см замечать металл 

Какой металл? Если ферромагнитный, то ничего, кроме катушки, намотанной на магните и не надо. Тут где-то было про такой датчик, поищи, или могу так рассказать.

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

Если нужен просто металлоискатель - купите детектор проводки. У меня дома лежит подобная штуковина, которая иногда пригождается при домашних работах (подстраховаться при бурении стен, чтобы в проводку не попасть). У него есть режимы: обнаружение поля тока, протекающего по проводам, обнаружение металлов (например арматуру в стене найти) и еще как электрический "пробник" работает. Еще чувствительность регулируется. По стоимости - мне обошелся рублей в 100-150 (правда это было несколько лет назад). На Али сейчас бакса 4-5 стоят.

Но если надо в монитор порта что-то выдавать, то увы, этот вариант не подойдет. Разве что разобрать его и параллельно "пищалке" подсоединиться.

ferot7a37
Offline
Зарегистрирован: 25.03.2018

цель немного другая, придётся рассказывать все...
я делаю небольшой проект - треножор на реакцию, как он работает - есть чтот типа штатива на нем есть электро магнит на 6 в , покупал на али, эсть мячик на котором приклеена монетка например, электро магнит держит этот мячик, твоя задача словить его когда он его скинет (рандомно). Была ище одна проблема - каждый раз когда я подносил мячик к магниту мне приходилось нажимать кнопку чтобы он включался, это было очень неудобно, было решено поставить ик датчик расстояния возле магнита чтобы он знал когда ему включаться. Теперь я думаю убрать ик датчик и сделать чтобы мячик определятся с помощью металлоискателя.

ferot7a37
Offline
Зарегистрирован: 25.03.2018

хотелось бы что электро магнит служил как намоткой для металлоискателя, это вообще возможно?

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

ИМХО - самое простое - приклеить электромагнит к кнопке, чтобы при легком нажатии на магнит замыкался контакт и магнит "подхватывал" мячик.

Второй вариант - замерять ток в обмотке магнита, думаю он будет меняться при поднесении к нему железяки.

Третий вариант - датчик Холла поставить. 

ua6em
ua6em аватар
Онлайн
Зарегистрирован: 17.08.2016

kost82 пишет:

Если нужен просто металлоискатель - купите детектор проводки. У меня дома лежит подобная штуковина, которая иногда пригождается при домашних работах (подстраховаться при бурении стен, чтобы в проводку не попасть). У него есть режимы: обнаружение поля тока, протекающего по проводам, обнаружение металлов (например арматуру в стене найти) и еще как электрический "пробник" работает. Еще чувствительность регулируется. По стоимости - мне обошелся рублей в 100-150 (правда это было несколько лет назад). На Али сейчас бакса 4-5 стоят.

Но если надо в монитор порта что-то выдавать, то увы, этот вариант не подойдет. Разве что разобрать его и параллельно "пищалке" подсоединиться.

и через "жидкие обои" работает?

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

Не знаю, у меня нет жидких обоев. Чем они отличаются от обычных? Толщиной или наличием металлических частиц? Если только толщиной - то должно работать, чувствительность там можно выставить адскую. По крайней мере у моего прибора так.

ferot7a37
Offline
Зарегистрирован: 25.03.2018

меня заинтересовал второй вариант, как мне замерять?

ferot7a37
Offline
Зарегистрирован: 25.03.2018

хотелось бы обойтись вообще без датчиков

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

Самый ненадежный вариант, мне кажется. Нужно после отпускания мячика - подавать ток в катушку и измерять его. При поднесении металла к сердечнику скорей всего ток будет меняться. Вот за счёт этих изменений и отслеживать приближение мячика. Возможно нужно монетку потолще надо будет взять или магнит. Короче надо экспериментировать.

Ворота
Ворота аватар
Offline
Зарегистрирован: 10.01.2016

ferot7a37 пишет:
хотелось бы что электро магнит служил как намоткой для металлоискателя, это вообще возможно?
Возможно, только если использовать "монетку", которая магнитится. Я не зря про феромагнитность говорил.

ЕвгенийП
ЕвгенийП аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.05.2015

ferot7a37 пишет:
хотелось бы обойтись вообще без датчиков

Вы бы поточнее поняли для себя чего Вам надо. Да и что такое датчик?

Вот у меня есть такая система (могу дать фото и все подробности).

1. Электромагнит, намотанный продводом 0,56 на длинный болт.
2. Катушка примерно 12 тыс. витков провода 0,1. Катушка надета на тот же болт (на электромагнит). Электрического контакта между магнитом и катушкой нет. Общего у них только болт на который они надеты.

Если подать напряжение на магнит, то при приближении/удалении металлического шара в катушке возникает вот такой сигнал

Резкий подъём - приближение, потом провал вниз и подъём до нуля - удаление шарика.

Это сигнал отлично обрабатывается ардуиной.

ferot7a37
Offline
Зарегистрирован: 25.03.2018

мой магнит -https://s.click.aliexpress.com/e/bKAweRFa
да , давай подробнее

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

ЕвгенийП пишет:

Вот у меня есть такая система (могу дать фото и все подробности).


Можно мне тоже подробности? Интересует схема соединения с ардуино.
Срабатывание отлавливает по прерываниям?
Это датчик для математического маятника?

ЕвгенийП
ЕвгенийП аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.05.2015

Нет, не по прерыванию, я читаю аналоговый сигнал потому, что мне нужно знать скорость шарика (амплитуду маятника), а её можно определить по крутизне нарастания/спада сигнала, так что сигнал мне нужен в аналоговом виде. Это система для маятника Фуко. Нужно чтобы он не останавливался от трения. Вот я его магнитом и подгоняю, поддерживая амплитуду постоянной.

Подробности уже завтра.

ЕвгенийП
ЕвгенийП аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.05.2015

Обещанные подробности.

У меня катушки все самомотные, причём делалось с целью проверки «работает ли», потому по-быстрому, на коленке, из картона, соплей и синей изоленты. Только сейчас, когда убедился, что всё работает отлично, собираюсь напечатать нормальные каркасы и сделать по уму.

Длину катушек Вы видите на фото. Диаметр болта, на который они надеты – 10мм. Внешний диаметр – 30 мм.

Электромагнит (нижняя катушка) намотан проводом d=0,56мм. Приблизительно 4,7  тыс. витков (у меня по пути намотчик сломался, так что доматывал, считая вручную). Сопротивление (активное)  6,8 Ома. Если подать 5В, ток получается 735 мА.

Датчик (верхняя катушка) намотан проводом d=0.1мм. Внутренний диаметр 11,5мм, внешний – 30мм, длина – 25 мм (это на картинке видно). Моталась до полного заполнения. Это примерно 12-14 тыс. витков.

Если подать на магнит 6 вольт, и начать качать железный шар над болтом, то с катушки снимается сигнал, как на осциллограмме выше. Только одно уточнение, я когда эту картинку с осциллографа снимал, там ошибка была. На щупе был установлен делитель x10, а осциллографу я забыл про это сказать. Так что амплитуда сигнала не 15 вольт, как на рисунке, а только 1,5 вольта.

Вообще, амплитуда сигнала зависит от скорости приближения металла (от амплитуды маятника). Это факт я использую для регулировки амплитуды маятника – подаю на магнит напряжение поменьше, если надо слегка уменьшить и побольше, если надо увеличить.

Ну, про катушки всё. Теперь о подключении. Не думаю, что моё Вам пригодится – у меня задача специфическая. Но мне не жалко. Только я сначала задачу опишу, чтобы вы понимали для чего я так мудрил.

Задача – подпитывать энергией маятник, чтобы он не останавливался.

Делается так:

  1. Изначально маятник в самой дальней позиции неподвижен (притянут другим – стартовым электромагнитом)
  2. По команде «старт», стартовый электромагнит выключается (и больше никогда никак не используется, забудьте о нём), маятник пошёл;
  3. Начинается основной цикл работы
    1. основной электромагнит включается;
    2. засекается время
    3. после некоторой паузы (чтобы переходные процессы от включения магнита успокоились) скетч начинает читать сигнал с катушки и ждёт всплеска.
  4. Когда появился «всплеск» - шарик дошёл до центра (оказался над моим болтом)
    1. Запоминается время прохождения маятника из крайней точки до центра (это ¼ периода)
    2. Электромагнит выключается
    3. Запоминаем амплитуду всплеска (по сути - скорость маятника)
  5. Ждём, пока истечёт измеренное ранее время ¼ периода (полагаем, что к тому времени маятник окажется в дальней точке, противоположной исходной)
  6. Переходим к п. №3

Осталось пояснить, что измеренная в п. 4 величина используется для корректировки амплитуды маятника. Чем выше скорость (круче всплеск), тем амплитуда больше. Для поддержания постоянной амплитуды изменяем напряжение включения электромагнита – делаем его меньше, чтобы уменьшить амплитуду или больше, чтобы увеличить.

Заметьте, сила магнита управляется именно напряжением. Никакой ШИМ тут не прокатит. Прикиньте, что будет на моей осциллограмме, если магнит ШИМом питать – я так засру сигнал, что в жизни его не прочитаю.

Ну и последнее. Если долго эксплуатировать маятник, то в болте накапливается остаточная намагниченность. Сигнал становится «кособоким». Чтобы этого не допускать, магнит каждый раз включается в противоположной полярности! При этом сигнал перевернётся (будет сначала вниз, потом вверх) - это я отрабатываю программно.

Ну, вот такие требования.

Для включения магнита в разных полярностях с управлением напряжением, используется микросхема TA7291P. Магнит подключается к ней точно по даташиту (схему рисовать не буду – она там есть). Никаких фокусов. Сама микросхема стоит на радиаторе HS 107-30 – греется очень по-божески (ещё бы, она ж половину времени «отдыхает»). Параллельно магниту включены два светодиода в разных направлениях. Один светится, когда одна полярность включения, другой – когда другая, и никто не светится, когда магнит выключен.

На пин Vref  микросхемы TA7291P напряжение подаётся с ШИМ пина через ФНЧ (4.7kOhm / 10uF) и операционный усилитель (LM358). На выходе усилителя 6В при «полном» ШИМ и 0 – при нулевом. Схема вот такая:

Датчик подключён таким образом: напряжение смещено в центр, т.е. в покое он буден не на нуле, а на 2,5В и всплески будут не от -1,5В до 1,5В (как на осциллограмме), а от 1В до 4В. И всё это добро, через повторитель напряжения заводится на аналоговый пин, где я его и читаю. Питание усилителя – 6 вольт (или райл-ту-райл ставьте) !!! 

Ну, вот, как-то так.

Да, чуть не забыл. Схемы именно "принципиальные". Обще-обязательные вещи, типа "конденсаторы по питанию микросхем" не показаны, дабы не забивать мелкими подробностями суть дела.

ferot7a37
Offline
Зарегистрирован: 25.03.2018

спасибо буду пробовать, после напишу что получилось.