Jeho zvláštnosťou je, že zariadenie je vyrobené vo forme rukavice, je tu elektronická časť aj vyhľadávacia cievka. Detektor kovov bol vytvorený, aby v dome hľadal stratené drobné kovové predmety, napríklad náušnice, prstene a iné veci. Na základe tejto schémy si však môžete vyrobiť klasický detektor kovov pre prácu vonku. Na výrobu zariadenia budete potrebovať minimum materiálov, leví podiel úloh rieši mikrokontrolér Arduino.
Výkon detektora kovov je malý, ale na domáce účely úplne postačuje.
Materiály a nástroje na výrobu:
- Arduino UNO mikrokontrolér;
- drôt 28 gauge (priemer 0,32 mm);
- jeden spínač;
- piezo bzučiak;
- dva odpory 10K;
- jeden odpor 1,2K;
- dva 100n kondenzátory;
- dva 22n kondenzátory;
- jeden tranzistor typu BC547;
- 9V batéria;
- stavebné rukavice.
Budete tiež potrebovať preglejku, lepidlo na drevo, spájkovačku s spájkou, lankový drôt, doštičku a ďalšie drobnosti.
Proces výroby detektora kovov:
Krok jedna. Vytvorenie cievky
Ak chcete vyrobiť kotúč, musíte vystrihnúť základňu, telo. Autor reže na stroji zvitok preglejky, jeho priemer je 6 palcov. Výsledkom sú dva krúžky, ktoré sa následne zlepia lepidlom na drevo. Po vysušení sa cievka opatrne ošetrí brúsnym papierom, aby bola hladká. Po vytvorení základne je možné na ňu navinúť drôt. Celkovo musíte urobiť 30 otáčok drôtu, pričom ponechajte koniec dlhý najmenej 5 palcov na pripojenie. Drôt musíte pevne navinúť, čím sa zabezpečí kvalitná prevádzka cievky. Cievka môže byť obalená elektrickou páskou alebo páskou cez drôt pre lepšiu fixáciu.
Krok dva. Zostavenie obvodu na doštičku
Aby ste sa uistili, že je cievka správne zostavená a celý systém funguje správne, musíte ju najskôr zložiť na doštičku a až potom prispájkovať. Poradie zapojenia nie je dôležité, autor začal tranzistorom, potom prišli odpory a kondenzátory. Potom boli pripojené „samce a samice“ konektory na doske Arduino.
Potom môžete pripojiť cievku. Keďže drôt je pokrytý lakom, musí sa na koncoch zoškrabať brúsnym papierom alebo ostrým nožom. Musíte dosiahnuť dobrý kontakt. Cievka sa pripája pomocou konektorov „samec a samica“. Po zložení všetkých prvkov do ovládača si môžete stiahnuť firmvér a skontrolovať, ako všetko funguje v praxi.
Krok tri. Inštalácia firmvéru a kontrola systému
Ďalej je potrebné stiahnuť firmvér do ovládača. Aby detektor kovov správne fungoval, možno budete musieť vykonať aj nejaké úpravy v kóde. Po nahraní kódu môžete začať testovať. K systému musíte pripojiť 9V zdroj a vypnúť vypínač. Ak detektor kovov funguje, môžete začať spájkovať všetky prvky na doske.
Krok štyri. Spájkovanie obvodov
Všetko je zmontované na kuse DPS, kontakty sú spájkované pomocou kúskov drôtu. V prípade potreby môžete pomocou leptania vyrobiť špeciálnu dosku pre zariadenie. Na fotografii môžete podrobnejšie vidieť, ako je obvod zostavený.
Krok päť. Záverečná fáza montáže
Na upevnenie dosky autor používa kus preglejky. Veľkosť by mala zodpovedať ovládaču Arduino a doske plošných spojov. Okraje je potrebné obrúsiť, aby boli hladké. Na prilepenie prvkov na preglejku môžete použiť obojstrannú pásku. Lepidlo a akékoľvek iné spôsoby upevnenia budú tiež fungovať.
Detektor kovov je zariadenie používané na detekciu prítomnosti kovu v určitej blízkosti tohto detektora kovov bez toho, aby sa dotkol samotného kovu. Takéto zariadenia sa široko používajú na vyhľadávanie kovových predmetov v zemi, napríklad baní, pokladov s drahými kovmi, starožitností a iných vecí. Proces bezkontaktnej detekcie používaný v detektore kovov je vysvetlený pomocou metódy indukčného snímania. Základnou koncepciou je, že prítomnosť kovu môže zmeniť indukčnosť induktora (cievky). Elektronická náplň detektora kovov teda jednoducho určí indukčnosť cievky, ktorá sonduje skúmaný povrch, a vďaka reproduktoru alebo inému interfejsu upozorní používateľa na kovový predmet v blízkosti.
Detektory kovov na oficiálnych predajných miestach nie sú také lacné, ako by sme chceli. Ale dnes, vďaka rozvoju amatérskej rádiovej technológie, si môžete pomocou Arduina vyrobiť detektor kovov sami.
V podstate pomocou Arduina môžete vytvoriť jednoduchý merač indukčnosti, teda zariadenie, ktoré možno použiť na meranie neznámej indukčnosti cievky. Tento projekt využíva konvenčný rezonančný obvod, v ktorom sú kondenzátor a induktor zapojené paralelne. Vlastná rezonančná frekvencia LC obvodu sa mení v závislosti od prítomnosti kovu v blízkosti cievky. Na získanie signálu prijateľného na čítanie z rezonančného obvodu sa používa komparátor LM339. Pretože oscilácia z LC obvodu bude vždy vo forme sínusovej vlny, tento projekt používa komparátorový detektor prechodu nulou na konverziu sínusovej vlny na frekvenčné impulzy so štvorcovými vlnami, takže doska Arduino môže merať periódu týchto impulzov, a na základe získaných údajov lehota na oznámenie prítomnosti kovu v blízkosti zariadenia. Vďaka funkcii pulseIn() zabudovanej do Arduino IDE môžete merať časové obdobie impulzu. Napríklad pulz = pulseIn(11, HIGH, 5000). V tomto prípade funkcia vráti časový úsek, počas ktorého bol impulz vysoký na riadku 11. Tretí parameter je voliteľný, nastavuje čas čakania, kým sa impulz objaví na špecifikovanom riadku.
Obvod detektora kovov na báze Arduina je zobrazený nižšie.
dvojitý pulz; void setup() ( pinMode(11,INPUT); pinMode(13,OUTPUT); pinMode(8,OUTPUT); ) void loop() ( digitalWrite(13,HIGH); delayMicroseconds(5000); digitalWrite(13,LOW) ; oneskorenieMikrosekundy(100) pulz = pulzIn(11,VYSOKY,5000) if(pulz > 920) (ton(8, 1); oneskorenie(3000); noTone(8); );
Informácie sú poskytované len na vzdelávacie účely.
Správca stránky nezodpovedá za možné následky použitia poskytnutých informácií.
Poplatok Arduino možno použiť v pulznom detektore kovov ( Pulzný indukčný detektor kovov (PI)) ako generátor impulzov a na spracovanie a zobrazenie výsledkov.
Môžete si prečítať viac o princípoch fungovania analógového pulzného detektora kovov.
Môj pulzný detektor kovov na Arduino - projekt FoxyPI
verzia 1 (FoxyPI v1) (zastaraná)
Čo je nové: prvá verzia.
GNU General Public License v3.0, dostupný v Github v úložisku https://github.com/Dreamy16101976/foxyPIv1.
Video testovania prototypu:
https://youtu.be/VWCA6jYK5tY
verzia 2 (FoxyPI v2) (zastaraná)
Čo je nové:
- pridané spriemerovanie trvania analyzovaného trvania impulzu cievky pomocou algoritmu „kĺzavého priemeru“ ( kĺzavý priemer, M.A.);
- pridaná možnosť konfigurovať trvanie impulzov, intervaly medzi nimi, čas oneskorenia a šírku okna kĺzavého priemeru pomocou ponuky, ako aj ukladanie nastavení v EEPROM;
- pridaná zmena tónu signálu pri zmene trvania impulzu cievky;
- pridaný dynamický režim činnosti detektora kovov;
- ovládač upravený MOSFET;
- Prepínače „+5 V“ a „+12 V“ sú kombinované a voľný prepínač sa používa na ovládanie podsvietenia LCD-obrazovka;
- Boli pridané LED diódy, ktoré indikujú silu signálu.
Licencia zdrojového kódu náčrtu:vlastnícky .
Hex- súbor firmvéru FoxyPI(verzia 2.11) pre -
.
Ako blikať hex- súbor na palubu Arduino, opísal som.
Testovanie a vyhľadávanie v teréne(26.03.2016) - https://youtu.be/Xk4X6O1646M
Testovanie prototypov(4.01.2016) - https://youtu.be/ikJbqUCbyvw
Obvod detektora kovov (verzia 2):
verzia 3 (FoxyPI v3)
Čo je nové:
- na určenie úrovne signálu sa nepoužíva komparátor, ako v predchádzajúcej verzii, ale ADC Arduino;
- dva režimy vyhľadávania – dynamický a statický (prepínanie medzi režimami dlhým stlačením tlačidla);
- integrácia signálu sa používa na zvýšenie stability;
- integrátor a hornopriepustný filter sú emulované;
- položky menu zmenené;
- podržaním tlačidla pri jeho zapnutí sa dostanete do ponuky nastavení;
- stlačením tlačidla sa spustí/zastaví vyvažovanie;
- namiesto štyroch sa používajú dve úrovne zvukovej a vizuálnej indikácie.
V tejto verzii nie je žiadna cieľová diskriminácia.
Obvod detektora kovov (verzia 3): 
- prvky spojené s použitím porovnávača sú vylúčené - R5, R6;
- Na zvýšenie zisku operačného zosilňovača sa zmenila hodnota odporu R3 pri 320 kOhm (zložený z dvoch rezistorov s menovitými hodnotami 220 kOhm a 100 kOhm);
- Napájací obvod mikrokontroléra bol zmenený.
V obvode detektora kovov dve „krajiny“ od seba izolované - analógové (ikona zeme) a digitálne (ikona bývania).
Licencia zdrojového kódu náčrtu : vlastnícky.
Hex- súbor firmvéru FoxyPI -
Elf- súbor firmvéru FoxyPI(verzia 3.3 zo 16. 4. 2019, prvá dostupná verzia firmvéru 3.3) pre -
Ako blikať hex- súbor na palubu Arduino, opísal som.
Video „vzduchových“ testov v dynamickom režime (04/07/2019, verzia 3.2) - https://youtu.be/HzIiA9ws0Ak
Video z „leteckých“ a „podzemných“ testov v dynamickom režime (11.04.2019, verzia 3.3) - https://youtu.be/GwRvhjCmOE4
Video "vzduchových" testov v statickom režime (13.04.2019, verzia 3.3) - https://youtu.be/1ulevNWBZ9A
Vzhľad elektronickej jednotky:
pohľad zhora:
1 - LCD-obrazovka
2 - LED
3 - piezodynamický
4 - ovládacie tlačidlo
5 - Prepínač podsvietenia LCD obrazovky
6 - vypínač napájania
7 - LED indikujúce úroveň signálu
Detektor kovov sa prepravuje v demonte na tri časti - elektronika a pohonné jednotky s rukoväťou, tyč, navijak s drôtom: 
Vzhľad zostaveného detektora kovov:
Obsluha detektora kovov
Zapnutie a spustenie detektora kovov
Keď zapnete napájanie detektora kovov (spínač 6), najskôr sa spustí odpočítavanie: 
Na navigáciu medzi položkami ponuky je potrebné krátke stlačenie tlačidla (4) (rozsvieti sa zelená LED) a na výber položky ponuky je potrebné dlhé stlačenie tlačidla (4) (rozsvieti sa červená LED). : 
Na pohyb medzi hodnotami parametrov pre zvolenú položku ponuky je potrebné krátke stlačenie tlačidla (4) (rozsvieti sa zelená LED) a na výber hodnoty parametra je potrebné dlhé stlačenie tlačidla (4). (rozsvieti sa červená LED): 
Ak chcete opustiť ponuku, vyberte „ VÝCHOD":
Po dokončení odpočítavania sa na displeji (1) zobrazí správa s označením zariadenia a číslom verzie softvéru („FoxyPI v3.x“), logom a z piezo reproduktora zaznie zvukový signál s meniacim sa tónom ( 3), ktoré zodpovedajú rôznym úrovniam signálu a sú sprevádzané blikajúcimi LED diódami: 
Detekcia cieľov pomocou detektora kovov
Potom, ak nie je vybratá žiadna položka ponuky, zobrazia sa aktuálne nastavenia zariadenia: 
L
- trvanie impulzu (μs, nás)
R
- frekvencia opakovania pulzu (pulz/s, pps)
ja
- koeficient integrátora
F
- koeficient filtra
S
- zvuk (zapnutie/vypnutie, ON
/VYPNUTÉ
)
Potom sa vykoná vyváženie ( nulovanie) v statickom režime: 
Detektor kovov pracuje v dvoch režimoch:
- statický režim (statický/nepohybový režim) (predvolené) - berie sa do úvahy úroveň signálu, nevyžaduje neustály pohyb cievky (možno použiť na objasnenie polohy cieľa ( presné určenie) a ako hlavný režim vyhľadávania);
- dynamický režim(dynamický/pohybový režim) - pri procese vyhľadávania sa berie do úvahy dynamika zmien signálu, cievka musí byť pohybovať sa nad povrchom zeme
Pri vyvážení je vhodné pohybovať sa cievka (podobné akciám pri vyhľadávaní – to je dôležité najmä pri vyvažovaní v dynamickom režime). Vyžaduje sa automatické vyváženie na čistej ploche pôdy(nie nad cieľ) a neobsahuje minerály. Môžete si prečítať o rušivom vplyve pôdy na pulzný detektor kovov.
Je dôležité snažiť sa pohybovať ( pozametať) cievka rovnobežná s povrchom zeme, inak sa vplyvom zemského magnetického poľa na cievke indukuje určité napätie ( EFE -efekt zemského poľa), čo môže spôsobiť falošné signály: dokonca aj pohyb cievky nad zemou: 
Ak sa hľadacia cievka posunie nesprávne, magnetický tok $\Phi$ cez ňu sa zmení:
Vysvetľuje to skutočnosť, že magnetický tok je určený výrazom:
$\Phi = (B\, S\, sin\, \alpha)$, kde $B$ je indukcia magnetického poľa Zeme, $S$ je plocha prierezu cievky, $\alpha $ je uhol medzi rovinou cievky a smerom siločiar magnetického poľa Zeme.
Na obrázku vyššie je v prvej polohe cievky magnetický tok nulový a pri pohybe nadobúda nenulovú hodnotu. V dôsledku zmeny magnetického toku cievkou sa v nej podľa zákona elektromagnetickej indukcie indukuje EMF, ktorá skresľuje prijímaný signál.
Nepresný pohyb cievky zvyšuje úroveň signálu o 4000...5000 a prudký pohyb cievky z horizontálnej do vertikálnej polohy - o 15000...20000.
Počas procesu automatického vyvažovania sa nastaví optimálne počiatočné oneskorenie a trvanie analyzovaného signálu a vyhodnotí sa dynamika signálu (v dynamickom režime) alebo úroveň signálu (v statickom režime), pričom sa aktualizuje „nulová“ úroveň. je sprevádzané krátkym zvukovým signálom. Keď je aktualizácia zastavená, vyvažovanie je možné zastaviť stlačením tlačidla (4). Vyvažovanie môžete spustiť/zastaviť aj počas prevádzky stlačením tlačidla (4). Po dokončení automatického vyváženia zaznie krátky zvukový signál a zobrazí sa „nulová“ hodnota (maximum, v konvenčných jednotkách).
Potom sa spustí hlavný cyklus činnosti detektora kovov a na obrazovke sa zobrazí aktuálny režim ( MODE
) obsluha detektora, NULA
- hodnota „nulovej“ úrovne špecifikovaná počas vyvažovania (pre statický režim typické hodnoty 120 000 - 125 000
, keď sa trvanie impulzu zmení zo 150 na 250 μs, mierne sa zmení), a RX
- počiatočné a koncové body (rozsah) analyzovaného signálu (typické hodnoty - 16...43,
, pri zmene trvania impulzu zo 150 na 250 μs sa mierne zmenia) pri trvaní impulzu 150 μs) (prepínanie medzi režimami sa vykonáva dlhým stlačením tlačidla (4)): 
Známky problémov(nulová úroveň/rozsah)
- zlom v cievke - 12250 / 3...4 alebo 23000 / 2...4
- neindukčná cievka (náhrada za odpor 10 Ohm) - 23000 / 0...2 alebo 1...3
Príklad šírenia počiatočných „nulových“ úrovní:
| 111289 | 111701 | 111762 | 111819 | 112029 |
| 111907 | 112067 | 111871 | 111827 | 111625 |
Keď je detekovaný kovový „cieľový“ predmet, zaznie zvukový signál zmeny tónu a rozsvieti sa zelená LED dióda (2), ako aj zelená alebo červená LED dióda (7). Povaha audiovizuálnej indikácie sa mení v súlade s dynamikou (v dynamickom režime) alebo úrovňou (v statickom režime) zaznamenaného RX- impulz:
| LED diódy | Statický režim | Dynamický režim |
| žiadny cieľ | žiadny cieľ | |
| slabá úroveň signálu | úroveň signálu klesá | |
| priemerná úroveň signálu | úroveň signálu sa zvyšuje | |
| silná úroveň signálu | - |
Elektronické zariadenia fungujúce v blízkosti môžu rušiť činnosť detektora kovov:
rušenie od LCD-TV (pocit vo vzdialenosti do jedného metra): 
Rušenie z CFL (pocit v blízkosti lampy): 
Rušenie magnetického poľa transformátora pripojeného k sieti sa prejavuje vo forme trylkovania - veľmi časté operácie: 
Počas prevádzky musí byť zariadenie umiestnené v dostatočnej vzdialenosti od fungujúcich televízorov, počítačov, výkonových transformátorov, CFL!
Nastavenie detektora kovov
Ak pri zapínaní podržíte stlačené tlačidlo (4), kým nezačne odpočítavanie, vstúpite do ponuky, ktorá vám umožní zmeniť nastavenia detektora kovov.
Štruktúra ponuky (predvolené nastavenia sú zvýraznené):
- PULSE LEN- dĺžka impulzu (100/ 150 /200/250 us)
- PULZNÁ FREKVENCIA- frekvencia opakovania pulzu (10/20/30/40/50/60/70/ 80 /90/100 str./s)
- INTEGRÁTOR K- koeficient integrátora (5/ 10 /20/30/40/50)
- FILTER K- koeficient filtra (10/20/30/40/50/60/70/ 80 /90/100/110/120/130/140/150/160/170/180 /190/200)
- ZVUK- zvuk ( ON/VYP.)
- VÝCHOD- opustiť menu
Krátkym stlačením tlačidla (4) prejdete na ďalšiu položku ponuky a dlhým stlačením na hodnoty zvoleného nastavenia.
Krátkym stlačením sa presuniete na ďalšiu možnú hodnotu a dlhým stlačením uložíte aktuálnu hodnotu a prejdete na najvyššiu úroveň menu (do zoznamu nastavení).
Po výbere VÝCHOD opustí menu a uloží nastavenia EEPROM.
Testovanie detektorom kovov
Ak chcete otestovať detektor kovov počas montáže, môžete načítať Arduino test firmvéru (pre verziu 3):
Hex- súbor test firmvéru FoxyPI -
Elf- súbor test firmvéru FoxyPI(verzia 3.T zo dňa 24.04.2019) pre -
V testovacom režime detektor kovov po zapnutí generuje vo vyhľadávacej cievke prúdový impulz s trvaním 150 μs a následne zaregistruje a zobrazí prijatý signál na obrazovke. Po stlačení tlačidla sa vygeneruje nový impulz atď.
Príklady signálov:
1 - bez terča, 2 - s terčom: 
Testy detektorov kovov
Vykonávam testy detektorov kovov na vyčistenej hlinenej ploche: 
Ciele
Na testovanie sa používajú rôzne ciele: 
1 - hliníkový plech z pevného disku (hrúbka 1,3 mm, vonkajší priemer 3,75 palca, priemer otvoru 1 palec)
2 - Ruská minca 5 rubľov vyrobená z medi plátovanej kupronickelom (priemer 25 mm, hmotnosť 6,45 gramov)
3 - zlatý prsteň
Dosahy detekcie cieľa „vo vzduchu“:
Je zvláštne, že keď sú dve dosky (ciele 1) navrstvené na seba, dosah detekcie klesá!
Keď sa napätie batérie zníži, rozsah detekcie sa výrazne zníži:
V zahraničných detektoroch kovov sa ako testovací cieľ často používa britská 10-centová minca - 10p s priemerom 24,5 mm, ktorý bol predtým (do januára 2012) vyrobený zo zliatiny medi a niklu (meď 75 %, nikel 25 %):
Analógom takejto mince je americká 25 centová minca. - 25 amerických centov ( U.S. štvrťroku)
priemer 24,26 mm hrúbka 1,75 mm váha 5,67 gramov:
Deklarovaná hĺbka detekcie takýchto mincí pre rôzne detektory kovov ( max. hĺbka za štvrťrok v USA):
Hobby detektor kovov Altai Treasure Seeker 2- 15 cm;
Prestige detektor kovov- 16 cm;
Detektor kovov Supereye S3000- 18 cm;
EE Lovec pokladov- 20 cm.
Rozsahy detekcie masívnych cieľov v statickom režime:
Výrobky vyrobené z práškového železa a mnohé feritové časti (1) nie sú detekované detektorom kovov, ale niektoré feritové výrobky (2) sú detekované vo vnútri cievky vo vzdialenosti niekoľkých cm od vinutia: 
Keď sa feritový magnet rýchlo pohybuje vo vnútri cievky, dochádza k falošným poplachom: 
Výsledok prvého hľadania v záhrade s FoxyPI v3.3 (21. 4. 2019): 
Výsledok druhého hľadania v záhrade s FoxyPI v3.3 (27. 4. 2019): 
A tu sú ďalšie nálezy, ale po elektrolytickom čistení (viac o tom nižšie): 
Môžete si prečítať o niektorých zaujímavých nálezoch.
Čistenie nálezov od hrdze
Nájdené nálezy sú často pokryté vrstvou hrdze (oxid železa Fe 2 O 3).
Na čistenie hrdze z nálezov možno použiť niekoľko metód:
chemická metóda- použitie chemikálie, ktorá premieňa hrdzu na ľahko odstrániteľný (voľný) stav:
- kyselina šťaveľová;
- kyselina ortofosforečná.
elektrolytická metóda - najúčinnejší, používa sa na odstraňovanie nečistôt a koróznych produktov, a to aj v archeológii:
Možné sú dva režimy čistenia - anodický(čistený predmet je anóda, čistenie prebieha pomocou kyslíkových bublín) a katóda(čistený predmet je katóda a čistiaci efekt zabezpečujú vodíkové bubliny, ktorých sa pri anodickom procese uvoľňuje dvakrát viac ako kyslíka - podobný proces sa používa na výrobu vodíka)
Nižšie popíšem metódu katodického čistenia, ktorú používam.
Plastová alebo sklenená (nekorózna) nádoba je naplnená:
2% (podľa iných zdrojov 5 - 10%) vodný roztok alkálie - hydroxid sodný NaOH;
vodný roztok sódy Na2C03(1 polievková lyžica na tri litre vody, ale používam nasýtenejší roztok): 
Jedna elektróda (anóda) je doska vyrobená z ocele, vrátane nehrdzavejúcej ocele, plechu, hliníka alebo mosadze, niekedy sa používajú aj uhlíkové elektródy. Používam nerezovú oceľ: 
Poznámka.
Anóda z nehrdzavejúcej ocele uvoľňuje toxické látky, mosadz podporuje uvoľňovanie medi na katóde a hliníková anóda sa rýchlo opotrebováva.
Anóda a katóda sa spustia do roztoku, „+“ zdroja energie sa pripojí k anóde a „-“ sa pripojí k časti, ktorá sa má čistiť (čistený predmet obalím medeným drôtom). Začína proces elektrolýzy vody sprevádzaný uvoľňovaním plynových bublín a tvorbou vločiek hrdze (na katóde - čistenom objekte - sa uvoľňujú vodíkové bubliny, ktoré ničia hrdzu: 4H 2 0 + 4e - = 4OH + 2H 2 ).
Existuje aj alternatívny popis reakcie počas katódového čistenia:
4H + + 4e - = 2H 2 (v tomto prípade je však potrebné kyslé prostredie na vytvorenie dostatočného počtu vodíkových iónov).
Počas procesu sa hrdza začne hromadiť v blízkosti anódy: 
Na konci procesu je celá nádoba naplnená časticami hrdze: 
Hrdza pokrýva anódu počas procesu elektrolýzy: 
Lakmusový papierik ponorený do roztoku ukazuje reakciu na alkalické prostredie: 
Po dokončení procesu čistenia sa čistený diel pokryje voľnou vrstvou kontaminácie, ktorá sa odstráni kovovou kefou: 
Po elektrolytickom čistení vyzerá nález takto: 
Oscilogramy
Pomocou laboratórneho stola ako digitálneho osciloskopu som urobil sériu oscilogramov:
laboratórny stojan -
napätie hľadacej cievky -
Zariadenie na detekciu kovov
Dizajn
Činka
Na tyč detektora kovov som použil PVC rúrku s priemerom 25 mm a hrúbkou steny 1,6 mm ( PN16):
Páka
Rukoväť detektora kovov je pripevnená k potrubiu, na ktorom je namontovaná elektronická jednotka a napájací zdroj, pomocou kompresnej spojky: 
Elektronická jednotka
Ako puzdro pre elektronickú jednotku detektora kovov som použil spojovaciu skrinku. Tyco so stupňom ochrany IP55(od vody a prachu) z PVC s desiatimi vstupmi s priemerom 30 mm.
Pohľad do vnútra elektronickej jednotky:
Elektronická jednotka je pripevnená k PVC rúre pomocou U-tvarované držiaky, ktoré sú upevnené nylonovými spojkami: 
pohonná jednotka
Na umiestnenie batérií používam rozvodnú skriňu. Napájanie je zaistené pomocou PVC potrubia U-tvarované držiaky, ktoré sa upevňujú pomocou nylonových pások.
Elektronika
Mikrokontrolér
Používam dosku Arduino Nano 3.0.
Verzia 3 je založená na 8-bit AVR mikrokontrolér ATmega328P(32 kB Flash, 2 kByte SRAM, 1 kByte EEPROM, 3 časovače) (2. verzia - zap ATmega168), a písmeno " P"označuje" picoPower".
Arduino kolíky:
| záver Arduino | vymenovanie |
| D08 | výstup signálu generátora impulzov cievky |
| D13 | LED výstup |
| D11 | výstup pre pripojenie piezo reproduktora |
| A00 | Vstup ADC - pre obmedzený a zosilnený signál z vyhľadávacej cievky |
| A01 | výstup pre pripojenie zelenej LED |
| A02 | výstup pre pripojenie červenej LED |
| D02 | vstup pre pripojenie tlačidla |
| REF | vstup referenčného napätia pre ADC |
Arduino zdroje:
Spárovať s USB-port na mojej palube Arduino je použitý konvertorový čip CH340G.
Napájacie zdroje
Napájanie mikrokontroléra
Pre jedlo Arduino Používam dve lítium-iónové batérie zapojené do série UltraFire ZX 18650 kapacita 4200 mAh každý: 
Napätie naprázdno takto plne nabitej batérie je 4,21 V a pri zaťažení 10 Ohmov po 1 minúte prevádzky je to 3,61 V.
Menovité napätie takejto batérie je 7,4 V.
Napätie 7,4V batérie je prevedené na 5V pre napájanie dosky Arduino používaním
integrálny stabilizátor 78L05(uvedené v diagrame VR1):
Zdroj
Ako zdroj energie pre výkonovú časť používam 10 alkalických batérií veľkosti. A.A. (LR6).
Hodnotil som niektoré batérie, ktoré som použil:
| Typ batérie | Napätie naprázdno, V | Napätie pri zaťažení (po 1 minúte prevádzky), V |
Camelion Plus Alkaline 1  |
... | ... (10 ohmov) |
 |
... | ... (10 ohmov) |
Duracell Duralock (alkalický) 2  |
1,54 | 1,47 (10 ohmov) |
Ermak (alkalický) 
|
1,62 | 1,43 (10 ohmov) |
Energizer Max (alkalické) 3
 |
1,62 | 1,51 (10 ohmov) |
Energia(alkalické)  |
1,62 | 1,48 (10 ohmov) |
1 - nominálna kapacita je 2700 mAh (s trvalým vybíjaním do 0,8 V s prúdom 25 mA)
2 - technológia umožňuje zachovať nabitie počas skladovania až 10 rokov,
Na batériách je nápis " ":
1 - batérie Duracell, vyrobené pomocou technológie
2 - bežné batérie Duracell
3 - podľa výrobcu:
menovitý vnútorný odpor ( Nominálne IR) - 150...300 mOhm;
diagram kapacity proti vybíjaciemu prúdu: 
Na umiestnenie batérií veľkosti A.A. Používam priehradku na 10 článkovú batériu: 
Menovité napätie takejto batérie je 15 V.
Cievka L2 Navrhnuté na zníženie rušenia spôsobeného prúdovými impulzmi vyhľadávacej cievky. Dióda VD3 Obchádza batériu pre záporné napäťové rázy, ku ktorým dochádza naprieč indukčnosťou vyhľadávacej cievky, a chráni pred prepólovaním batérie. Kondenzátor C1 veľká kapacita je zariadenie na ukladanie energie - hrá dôležitú úlohu pri generovaní prúdových impulzov v cievke.
Na pripojenie napájacích zdrojov použite štvorkolíkový konektor na boku krytu elektronickej jednotky: 
1 - "+" batérie 15 V
2 - "-" batérie 15 V
3 - "-" batérie 7,4 V
4 - "+" batérie 7,4 V
Cievka
Parametre cievky
Vyhľadávacia cievka s priemerným priemerom $D$ = 25 cm (priemerný polomer $R$ = 12,5 cm) a polomerom prierezu cievky $a$ = 0,29 cm obsahuje $w$ = 27 závitov smaltovanej medi (odpor $\ rho $ = 0,0175 Ohm mm 2 /m) drôty s priemerom $d$ = 0,7 mm (polomer drôtu $r$ = 0,35 mm, plocha prierezu drôtu $S$ = 0,385 mm 2): 
Odhadovaný odpor cievky bol $R = (\rho ((\pi D w) \over (S)))$ = 0,964 Ohm a nameraný odpor bol $R$ = 1,3 Ohm: 
Existuje niekoľko vzorcov na výpočet indukčnosti takejto cievky.
približný vzorec:
$L = ((w^2)((\mu)_0)R[(ln(((8R) \over a)))-2])$ ,
kde $a$ je polomer sekcie cievky.
Tento vzorec je uvedený v knihe [ F. W. Grover, Výpočty indukčnosti: Pracovné vzorce a tabuľky, New York: Dover, 1946].
Pre môj kotúč:
$L$ = 440 uH
.
presnejší vzorec:
$L = (((\mu)_0) \over (4 \pi)) (w^2) D \Phi $, kde $\Phi$ je pomocný koeficient:
$\Phi = (2 \pi [(1 + (((\gamma)^2) \over 2))) (ln ((4 \over \gamma))) - 1,75 + (((\gamma ) ^ 2) \over 6) ] ) $, kde $\gamma = (a \over D)$, $a$ je polomer sekcie cievky
Tento vzorec sa používa v doplnku multiloop pre program Cievka32(http://coil32.net/multi-winding-round-loop.html) na výpočet indukčnosti viacotáčkovej okrúhlej cievky s kruhovým prierezom (angl. viacvinutá okrúhla slučka s okrúhlym prierezom).
Pre môj kotúč:
$\gama$ = 0,0116;
$\Phi$ = 25,7;
$L$ = 468 uH
.
integrálny vzorec:
$L = ((\mu)_0) (w^2) (\pi) R ((\int_0^(1-(a \over R))) B_(rel)((\rho)) (\rho) \, (d(\rho)) ) $,
kde $B_(rel)((\rho)) = ( (1 \over \pi) (\int_0^(\pi)) ((1 - ((\rho) cos (\phi) )) \over (( (1+((\rho)^2)-2(\rho)cos(\phi)))^(3 \over 2))) \, d(\phi) )$ - relatívna magnetická indukcia v rovine cievka vo vzdialenosti $(\rho) \over R$ v porovnaní s indukciou v strede cievky, $a$ je polomer prierezu cievky
Magnetické pole cievky
Keď takouto cievkou preteká prúd $I$ v bode osi cievky umiestnenom vo vzdialenosti $z$ od roviny cievky, vytvorí sa magnetické pole, ktorého sila je určená známym výrazom:
$H = (w (I \over 2) ((R^2) \over (((R^2 + z^2))^(3 \over 2)))))$
Ak vezmeme vnútorný odpor jednej batérie ako 0,3 Ohm, emf ako 1,45 V, potom pre desať batérií bude celkové emf $E$ 14,5 V a celkový odpor $R$ obvodu, berúc do úvahy odpor hľadacej cievky 1 Ohm, bude 4 Ohm. Ak vezmeme indukčnosť cievky rovnú 450 μH, zistíme, že pri trvaní impulzu $T$ rovnej 150 μs dosiahne prúd v cievke hodnotu $(E \over R) (1 - e^(- (TR)\nad L)) = 2,7 A$.
Dizajn cievky
Na ochranu cievky môžete použiť vlnitú hadicu na elektrické vedenie (zvyčajne sivú), ktorá je prerezaná pozdĺž: 
Do nej je vložená cievka a potom je držaná spolu s izolačnou páskou. Cievka je upevnená v montážnej krabici pomocou tavného lepidla a nylonových spojok.
Cievka je pripevnená k tyči pomocou kompresného fitingu, ktorého závitová časť je naskrutkovaná do polypropylénovej trubice s priemerom 26 mm, pripevnenej k krytu inštalačnej krabice pomocou nylonovej pásky a horúceho lepidla: 
Na pripojenie cievky použite dvojkolíkový konektor na boku puzdra: 
Generátor
Na výstup impulzov používam digitálny výstup D08, nastavte ho ako „výstup“ (digitálny výstup D08 zodpovedá výstupu PB0 mikrokontrolér ATmega) .
Aby som veci urýchlil, príkaz nepoužívam digitalWrite a priame nahrávanie do portu, čo je približne rýchlejšie 10 krát!
Korešpondencia medzi digitálnymi kolíkmi Arduino a kolíkmi portu ATmega
| digitálny výstup Arduino | portový kolík ATmega |
| D00 | PD0 |
| D01 | PD1 |
| D02 | PD2 |
| D03 | PD3 |
| D04 | PD4 |
| D05 | PD5 |
| D06 | PD6 |
| D07 | PD7 |
| D08 | PB0 |
| D09 | PB1 |
| D10 | PB2 |
| D11 | PB3 |
| D12 | PB4 |
| D13 | PB5 |
Parametre časovania generátora sa nastavujú prostredníctvom ponuky nastavení, keď je zariadenie zapnuté.
Výkonová časť
Keďže napätie je MOSFET-e sa prudko zvyšuje, keď je vypnutý (v dôsledku indukčnosti cievky), potom môže tranzistor prejsť do režimu lavínového rozpadu (“ lavínový rozpad Toto nastane, ak je napätie zdroja kolektora $V_(DS)$ pri MOSFET-e prekračuje svoje prierazné napätie $V_(DS (BR))$.
Pre moderné tranzistory je prevádzka v tomto režime štandardná (sú označené ako " Repetitive Avalanche Rated"alebo" 100% AVALANCE TESTOVANÉ"). V tomto prípade je dôležité vziať do úvahy také lavínové charakteristiky tranzistora, ako je maximálny opakujúci sa lavínový prúd $I_(AR)$ a maximálna energia opakujúceho sa lavínového rozpadu $E_(AR)$.
Je potrebné, aby maximálny prúd v cievke pred vypnutím neprekročil hodnotu $I_(AR)$ a maximálna uložená energia v cievke nepresiahla hodnotu $E_(AR)$. Energia magnetického poľa cievky je definovaná ako $(E_M) = (((L (I^2)) \over (2)))$ (napríklad pre cievku s indukčnosťou $L$ = 700 μH s prúdom $I$ = 3 A energia bude 3,2 mJ).
Parametre niektorých MOSFET:
| názov | $V_(DS (BR))$, V | $I_(AR)$, A | $E_(AR)$, mJ |
| IRF540 | 100 | 28 | 15 |
| IRF740 | 400 | 10 | 13 |
| IRF840 | 500 | 8 | 13 |
| FQP12N60C | 600 | 12 | 22,5 |
používam MOSFET IRF840 s vhodnými vlastnosťami: 
Tsokolevka IRF840:
G- uzávierka, D- zásoby, S- zdroj
Počas lavínového rozpadu tranzistora prechádza tlmený prúd cievky cez sekciu kolektor-zdroj MOSFET-a - power battery”, ktorá má nízky odpor, čo vedie k pomalšiemu útlmu prúdu.
MOSFET ovládač
Kontrola MOSFET realizované pomocou optočlena PC817C(má rýchlosť 3...4 μs, odolá výstupnému prúdu 50 mA a napätiu v uzavretom stave až 35 V) a diskrétny tranzistorový obvod:
pinout PC817:
pinout BC547/BC557:
C- zberateľ, B- základňa, E- žiarič
Podobný ovládač je popísaný v článku http://radiohlam.ru/raznoe/driver_polevikov.htm.
Skúmal som vlastnosti takéhoto ovládača (keď sa na LED optofrekvenčného ovládača aplikuje napätie 5 V cez odpor 470 Ohm):
prúdová spotreba v stave „zapnuté“ ( MOSFET otvorený) je veľmi malý, vo vypnutom stave ( MOSFET zatvorené) - zmení sa z 5,8 na 12 mA, keď sa napájacie napätie zvýši zo 7 na 15 V; Výstupné napätie budiča je 12,15 / 1,83 V (zapnuté/vypnuté) s napájacím napätím 13 V.
Detektor
Činnosť pulzného detektora kovov je založená na princípe elektromagnetickej indukcie - Indukcia elektromagnetických impulzov (EMI).
Schéma detektora môjho detektora kovov:
Signál z hľadacej cievky $L1$ sa privádza cez odpor obmedzujúci prúd $R2$ do diód $VD1$ a sú zapojené v paralelnom režime back-to-back.
$VD2$, ktoré obmedzuje hodnotu signálu na ~ 1 V. Toto obmedzenie nezavádza viditeľnú chybu, pretože na detekciu „cieľa“ je dôležitý „chvost“ signálu, na ktorom je napätie malé zlomky voltu ( do milivoltov) - potvrdené modelovaním: 
Takto slabý signál je potrebné pre spoľahlivú detekciu zosilniť, na čo som použil operačný zosilňovač $OP1$ LM358N, zapojený podľa tradičného neinvertujúceho obvodu zosilňovača. Zisk je určený výrazom $1+ (R3 \over R4)$, s uvedenými hodnotami prvkov je to 570 .
Funkcia operačného zosilňovača LMx58 je možnosť unipolárneho napájania ( jediná dodávka) - na rozdiel napr. LM318, LF356, LF357 nie je potrebný zdroj záporného napätia.
Tsokolevka LM358N (N
- V DIP-telo): 
Typ signálu na výstupe operačného zosilňovača: 
Na spracovanie signálu z vyhľadávacej cievky používam vstavaný mikrokontrolér ATmega analógovo-digitálny prevodník.
Na referenčný vstup ADC VREF je použité referenčné napätie u ref, rovné 1,235 V, ktoré je prevzaté z referenčného zdroja LM385Z-1.2(používa sa prevádzkový režim ADC EXTERNAL).
Tsokolevka LM385Z:
Na vstup signálu ADC ADC In je privádzané napätie signálu zosilneného operačným zosilňovačom z vyhľadávacej cievky, obmedzené diódami VD1 A VD2. ADC vzorkuje signál z cievky ako postupnosť čísel ( rýchly signál) s hodnotami 0 (minimálna úroveň, 0 V)...1023 (maximálna úroveň u ref).
Prítomnosť cieľa v blízkosti cievky sa prejavuje takto:
(1023 - úroveň signálu zodpovedajúca preťaženiu ADC) 
- posun bodu A správny;
- zvyšujúci sa interval A-B;
- posun krivky nahor.
Porovnajte tento graf signálu s vyššie uvedeným: 
Na určenie prítomnosti cieľa sa použije súčet ( signál pomalého času) daný počet vzorkovaných úrovní signálu umiestnených v rovnakých intervaloch od seba v časovom „okne“ ( hodnotiace okno). V tomto prípade sa nezohľadňujú hodnoty nachádzajúce sa skôr ako začiatočný bod špecifikovaný počas vyvažovania (na zvýšenie citlivosť).
Potom sa integruje postupnosť výsledných celkových hodnôt (integrátor je softvérovo emulovaný). Parametrom filtra je koeficient $K$, ktorý sa rovná počtu impulzov na časovú konštantu integrátora.
Úroveň signálu na výstupe integrátora sa analyzuje v statickom prevádzkovom režime detektora kovov.
Keď detektor kovov pracuje v dynamickom režime, výsledky integrácie navyše prechádzajú cez hornopriepustný filter ( hornopriepustný filter, HPF), ktorý je softvérovo emulovaný. Parametrom filtra je koeficient $K$, ktorý ukazuje, koľkokrát je frekvencia opakovania impulzov väčšia ako medzná frekvencia filtra.
Výstup filtra vytvára signál charakterizujúci dynamiku zmien RX-signál.
Keď výstupný signál prekročí prahovú hodnotu – „nulovú“ úroveň určenú pri vyvažovaní, aktivuje sa spúšťač – cieľ sa považuje za detekovaný a je implementovaná audiovizuálna indikácia.
Zvuková indikácia
Na zvukovú signalizáciu používam piezoelektrický prvok z autonómneho hlásiča požiaru. Hlasitosť zvuku piezoelektrického prvku závisí veľmi bizarným spôsobom od frekvencie signálu. Podarilo sa mi nájsť sadu frekvencií 900 (najslabší signál) - 1000 - 1100 (najsilnejší signál), pre ktoré sa zvyšuje hlasitosť zvuku. Na ovládanie zvuku piezoelektrického prvku pripojeného na kolík 11 dosky používam časovač Arduino 2.
Tichý režim (len LED indikácia) je možné aktivovať cez ponuku nastavení, keď je zariadenie zapnuté.
Vizuálna indikácia
Pre indikáciu používam LCD- displej z mobilného telefónu :
Displej tohto telefónu je monochromatický s rozlíšením 84×48: 
Ovládač displeja - Philips PCD8544.
Pripojenie displeja:
| Zobraziť výstup | Záver Arduino | Zobraziť priradenie pinov |
|---|---|---|
| RST | D10 | reset ovládača displeja |
| CE (alebo CS) | D09 | Povolenie vstupu údajov do ovládača displeja |
| DC | D05 | vstupný režim - dáta/príkazy |
| Din | D04 | zbernicové dáta SPI |
| CLK (alebo SCLK) | D03 | príkazy zbernice SPI |
| VCC | * | napájacie napätie (2,7 ... 3,3 V) |
| B.L. | ** | podsvietenie |
| GND | GND | "Zem" |
K dispozícii sú dve možnosti zobrazenia LCD 5110- s modrým (presne to používam) alebo červeným textolitom:
* napájacie napätie regulátora -
Modrá - presne 3,3 V(možno pripojiť k výstupu 3V3 Arduino)
červená- podľa niektorých neoverené Podľa informácií odolá napájaciemu napätiu 5V (možno napájať z pinov 5V alebo 3V3 Arduino)
** napájacie napätie podsvietenia -
Modrá- kolík podsvietenia môže byť napájaný napätím 3,3 alebo 5 V
červená- uzemnenie je pripojené na kolík podsvietenia (?)
Problémom takéhoto displeja je nespoľahlivý kontakt LCD panela s plošným spojom cez konektor ZEBRA, čo sa dá eliminovať napríklad prispájkovaním vodiča, ktorý pritláča panel k doske - podľa odporúčania:
Ak sa tento problém nevyrieši, obrazovka stmavne, čo si vyžaduje opätovnú inicializáciu.
Na prácu s takýmto displejom v Arduino Používam knižnicu Adafruit-PCD8544 od Adafruit Industries.
Prepínač (5) ovláda podsvietenie obrazovky. Pri dobrom okolitom osvetlení možno podsvietenie displeja vynechať, pretože spotrebúva citeľnú energiu.
Cieľová diskriminácia
Vírivé prúdy sú zoslabené v dôsledku prítomnosti elektrického odporu v „cieli“. Tento rozpad je opísaný exponenciálnym zákonom $i = k H_0 (e^( (-t) \over \tau))$. Koeficient $k$ je určený tvarom a veľkosťou „cieľa“. Časová konštanta $\tau = (L G) = (L \over R)$, ktorá určuje dobu trvania toku vírivých prúdov, je určená elektrickou vodivosťou materiálu terča $G$ (alebo odporom $R$) a jeho indukčnosť $L$.
V tabuľke som uviedol relatívnu elektrickú vodivosť rôznych materiálov vo vzťahu k zlatu:
Vírivé prúdy sa používajú na štúdium vlastností materiálov meraním elektrickej vodivosti, pretože materiály majú jedinečné hodnoty vodivosti v závislosti od ich zloženia a spôsobu výroby. Ako štandard sa používa hodnota vodivosti chemicky čistej medi pri teplote 20ºC Medzinárodný štandard žíhanej medi (IACS) - rezistivita 1,7241 x 10 -8 Ohm m alebo 5,8001 x 10 7 S/m (100 % IACS). Železo má napríklad hodnotu vodivosti rovnajúcu sa 18 % vodivosti medi.
Ako je uvedené (napríklad v článku výskumníka Reg Sniff), terče zo zlata alebo tenkej fólie majú veľmi krátku časovú konštantu a vírivé prúdy sa v nich rýchlo rozpadajú, na rozdiel od terčov zo železa, medi alebo striebra.
Počiatočná sila magnetického poľa $H_0$ je určená počiatočným prúdom v cievke a klesá podľa kubického zákona $1 \over (h^3)$ so vzdialenosťou od cievky. Veľkosť intenzity magnetického poľa $H_0$ pozdĺž osi cievky vo vzdialenosti $z$ od jej stredu, vytvoreného prúdom $I_0$, je určená výrazom: $(H_0) = (w (R ^2) (I_0)) \over (2 (((R^2)+(z^2)))^(3 \over 2) ) ) )$.
Vírivé prúdy vytvárajú vlastné doznievajúce magnetické pole, ktoré indukuje exponenciálne klesajúce (s rovnakou časovou konštantou $\tau$) napätie vo vyhľadávacej cievke. Veľkosť tohto napätia klesá ako šiesta mocnina vzdialenosti $1 \over (h^6)$, keď sa „cieľ“ vzďaľuje od cievky. To vedie k predĺženiu napäťového impulzu na hľadacej cievke, ktorý je zaznamenaný detektorom kovov.
Na rozlíšenie (výber rôznych typov) cieľov je možné vykonať dodatočnú analýzu krivky signálu (napätie cez vyhľadávaciu cievku).Sklon krivky na jej začiatku možno odhadnúť pomerom $K = ((x_t) \over (x_(t+(\Delta)t)))$ hodnôt vzorky oddelených napríklad piatimi intervalmi ( $(\Delta)t=5$) . V tomto prípade je časová konštanta určená výrazom: $(\tau) = (((\Delta)t) \over (ln K))$
Na štúdium vírivých prúdov možno použiť softvérové balíky na modelovanie elektromagnetických procesov. Príkladom je simulácia elektromagnetickej brzdy pomocou vírivých prúdov v balíku COMSOL Multiphysics (popis - https://www.comsol.com/blogs/simulating-eddy-current-brakes/):
Existujú negatívne názory na možnosť efektívnej diskriminácie pre pulzné detektory kovov.
"Najspoľahlivejším diskriminátorom ste vy, kopaním cieľa!" (http://www.gold-prospecting-wa.com) – „Najspoľahlivejším diskriminátorom ste pri vykopávaní cieľa“.
V knihe " “ autori Ahmet S. Turk, Koksal A. Hocaoglu, Alexey A. Vertiy
Uvádzajú sa tieto vyhlásenia:
„Najdôležitejšou nevýhodou pulzných detektorov kovov je neschopnosť ľahko rozlíšiť medzi rôznymi druhmi kovov... Ak sú veľkosť a hĺbka detekovaných kovových predmetov rôzne a neznáme, potom vo všeobecnosti nemožné určiť druh kovu“.
Ako príklad pulzného detektora kovov, ktorého schopnosť rozlišovať (feromagnetické ( ŽELEZNÝ)/neferomagnetické ( N-ŽELEZNÝ) materiály), môžete uviesť model PULSE STAR II.
Vlastnosti diskriminácie v takomto detektore:
- možné len pre terče s priemerom minimálne 10 cm (na rozdiel od VLF/TR-detektory, ktoré majú schopnosť rozlišovať aj malé predmety);
- menšie predmety sú zobrazené ako feromagnetické;
- Niekoľko malých neferomagnetických objektov sa javí ako jeden veľký feromagnetický objekt.
Môj článok o Habrém o použití neurónovej siete na diskrimináciu v pulznom detektore kovov - https://habr.com/ru/post/435884/
Práce na projekte pokračujú
Bol vyvinutý na základe už známeho zariadenia „Terminator Pro“. Jeho hlavnou výhodou je kvalitná diskriminácia, ako aj nízka spotreba prúdu. Zostavenie zariadenia tiež nebude drahé a môže pracovať na akomkoľvek type pôdy.
Tu sú stručné charakteristiky zariadenia
Podľa princípu činnosti je detektor kovov tiež pulzne vyvážený.
Pracovná frekvencia je 8-15 kHz.
Pokiaľ ide o režim diskriminácie, využíva dvojtónové hlasové ovládanie. Keď je detekované železo, zariadenie vydáva nízky tón a ak je detekovaný neželezný kov, tón bude vysoký.
Zariadenie je napájané zo zdroja 9-12V.
Nechýba ani možnosť nastavenia citlivosti a manuálne nastavenie zeme.
No, teraz o hlavnej veci, o hĺbke detekcie detektora kovov. Prístroj je schopný detekovať mince s priemerom 25 mm na vzdialenosť 35 cm vo vzduchu. Zlatý prsteň je možné zachytiť na vzdialenosť 30 cm Zariadenie detekuje prilbu na vzdialenosť asi 1 metra. Maximálna hĺbka detekcie je 150 cm Čo sa týka spotreby, bez zvuku je to cca 35 mA.
Materiály a nástroje na montáž:
- mini vŕtačka (autor má domácu z motora);
- drôt na navíjanie cievky;
- štvoržilový tienený kábel;
- spájkovačka s spájkou;
- materiály na výrobu tela;
- vytlačená obvodová doska;
- všetky potrebné rádiové komponenty a ich hodnotenie je možné vidieť na fotografii schémy.
Proces výroby detektora kovov:
Krok jedna. Výroba dosiek
Doska je vyrobená leptaním. Ďalej môžete vyvŕtať otvory s priemerom 0,8 mm. Na tieto účely autor používa malý motor s nainštalovanou vŕtačkou.
Krok dva. Montáž dosky
Montáž musí začať spájkovaním prepojok. Potom môžete nainštalovať panely pod mikroobvody a spájkovať ďalšie prvky. Pre kvalitnú montáž je veľmi dôležité mať tester, ktorý dokáže zmerať kapacitu kondenzátorov. Pretože zariadenie používa dva identické zosilňovacie kanály, zisk pozdĺž nich by mal byť čo najbližšie k rovnakej hodnote, to znamená byť rovnaký. Oba kanály tej istej kaskády musia mať pri meraní testerom rovnaké hodnoty.
Ako vyzerá už zostavený obvod, môžete vidieť na fotografii. Autor nenainštaloval jednotku, ktorá určuje stupeň vybitia batérie.
Po montáži je potrebné dosku skontrolovať testerom. Musíte k nemu pripojiť napájanie a skontrolovať všetky strategicky dôležité vstupy a výstupy. Všade musí byť napájanie presne také isté ako na schéme.
Krok tri. Zostavenie cievky
Snímač DD je zostavený podľa rovnakého princípu ako u všetkých podobných balancerov. Vysielacia cievka je označená písmenami TX a prijímacia cievka RX. Celkovo musíte urobiť 30 otáčok drôtu zloženého na polovicu. Použitý drôt je smaltovaný, s priemerom 0,4 mm. Prijímacia aj vysielacia cievka sú tvorené dvojitými vodičmi, výsledkom čoho sú štyri vodiče na výstupe. Ďalej musí tester určiť ramená vinutia a pripojiť začiatok jedného ramena ku koncu druhého, v dôsledku čoho sa vytvorí stredná svorka cievky.
Na upevnenie cievky po navíjaní je potrebné ju dobre zabaliť niťou a potom ju namočiť lakom. Po vysušení laku sú cievky zabalené elektrickou páskou.
Následne sa na vrchu urobí clona fólie, medzi začiatkom a koncom je potrebné urobiť medzeru asi 1 mm, aby nedošlo k skratu.
Stredný TX pin musí byť pripojený k zemi dosky, inak sa generátor nespustí. Pokiaľ ide o priemerný výstup RX, je potrebný na úpravu frekvencie. Po úprave rezonancie ju treba zaizolovať a prijímacia cievka sa zmení na bežnú, teda bez vývodu. Čo sa týka prijímacej cievky, tá sa pripája namiesto vysielacej cievky a je nastavená o 100-150 Hz nižšie ako vysielacia cievka. Každá cievka musí byť nakonfigurovaná samostatne pri ladení by nemali byť v blízkosti cievky žiadne kovové predmety.
Pre vyváženie sú cievky posunuté, ako je vidieť na fotke. Zostatok by mal byť v rozmedzí 20-30 mV, ale nie viac ako 100 mV.
Pracovné frekvencie zariadenia sa pohybujú od 7 kHz do 20 kHz. Čím nižšia je frekvencia, tým hlbšie zariadenie pôjde, ale pri nízkych frekvenciách sa diskriminácia zhoršuje. Naopak, čím vyššia frekvencia, tým lepšia diskriminácia, ale menšia hĺbka detekcie. Za zlatý stred možno považovať frekvenciu 10-14 kHz.
Na pripojenie cievky sa používa štvoržilový tienený vodič. obrazovka je pripojená k telu, dva vodiče idú do vysielacej cievky a dva do prijímacej cievky.
Kedysi, keď som vlastnými rukami postavil niekoľko detektorov kovov rôzneho stupňa výkonu, chcel som študovať, ako obvod Arduino funguje v tomto smere.
Existuje niekoľko dobrých príkladov, ako zostaviť detektor kovov vlastnými rukami. Zvyčajne však vyžadujú pomerne veľa externých komponentov na spracovanie analógového signálu, alebo je výstupná citlivosť dosť slabá.
Keď premýšľame o pulzných detektoroch kovov, hlavnou témou je, ako zistiť malé zmeny napätia v signáloch spojených s vyhľadávacou cievkou. Tieto zmeny sú zvyčajne veľmi malé. Najzrejmejším prístupom je použitie analógových vstupov ATmega328. Pri pohľade na špecifikácie však existujú dva hlavné problémy: sú väčšinou pomalé a rozlíšenie je (vo väčšine prípadov) nízke.
Na druhej strane detektor kovov na báze mikrokontroléra pracuje na frekvencii 16 MHz a má celkom dobré možnosti časovania, konkrétne rozlíšenie 0,0625 µs pri použití taktovacej frekvencie. Takže namiesto použitia analógového vstupu na odčítanie je najjednoduchším spôsobom snímania malých dynamických zmien napätia porovnanie zmeny poklesu napätia v čase pri pevnom referenčnom napätí.
Na tento účel má ATmega328 vhodné funkcie interného komparátora medzi D6 a D7. Tento komparátor je schopný spustiť prerušenie, čo umožňuje presné spracovanie udalostí. Použitím tohto spolu s úhľadne kódovanými rutinami časovania ako millis() a micos() a použitím interného časovača ATmega328 s oveľa vyšším rozlíšením je Arduino vynikajúcim základom pre tento druh detektora kovov.
Takže ak hovoríme o zdrojovom kóde - dobrým začiatkom by bolo naprogramovať interný komparátor na "preklopenie" polarity vstupov a pomocou interného počítadla čo najrýchlejšie meniť frekvenciu zmien.
Konečný kód pre Arduino:
// Definovanie všetkých požadovaných premenných atď. a nastavenie registrov unsigned char clockSelectBits = _BV(CS10); // žiadna predškála, úplné nastavenie xtal void () ( pinMode(6,INPUT); // + komparátora - nastavením ako INPUT sa // nastavia na vysokú impedanciu pinMode(7,INPUT); // - komparátora - nastavením ako INPUT sa // nastavia na vysokú impedanciu cli(); // zastavenie prerušení TCCR1A = 0 // nastavenie celého registra TCCR1A na 0 TCCR1B = 0; ; // inicializuje hodnotu počítadla na 0;= clockSelectBits; // nastaví preddeličku a spustí hodiny TIMSK1 = _BV(TOIE1) // nastaví bit povolenie pretečenia časovača sei();<< ACD) | // Analog Comparator: Enabled (0 << ACBG) | // Analog Comparator Bandgap Select: AIN0 is applied to the positive input (0 << ACO) | // Analog Comparator Output: Off (1 << ACI) | // Analog Comparator Interrupt Flag: Clear Pending Interrupt (1 << ACIE) | // Analog Comparator Interrupt: Enabled (0 << ACIC) | // Analog Comparator Input Capture: Disabled (0 << ACIS1 | 0 << ACIS0 // interrupt on output toggle // (0 << ACIS1 | 1 << ACIS0 // reserved // (1 << ACIS1 | 0 << ACIS0 // interrupt on falling output edge // (1 << ACIS1 | 1 << ACIS0 // interrupt on rising input edge ; } // this routine is called every time the comparator creates an interrupt ISR(ANALOG_COMP_vect) { oldSREG=SREG; cli(); timeStamp=TCNT1; SREG = oldSREG; } // this routine is called every time there is an overflow in internal counter ISR(TIMER1_OVF_vect){ timer1_overflow_count++; } // this routine is used to reset the timer to 0 void resetTimer(void){ oldSREG = SREG; cli(); // Disable interrupts TCNT1 = 0; //initialize counter value to 0 SREG = oldSREG; // Restore status register TCCR1B |= clockSelectBits; // sets prescaler and starts the clock timer1_overflow_count=0; // resets overflow counter }
Samozrejme, táto myšlienka nie je úplne nová. Väčšina tohto kódu môže byť odlišná. Skúste vyhľadať iné zdroje, napríklad TPIMD.
Krok 1: Myšlienka indukčného detektora Arduino - Flip Coil
Myšlienkou je použiť Arduino ako pulzný indukčný detektor, rovnako ako TPIMD, pretože myšlienka krivky rozpadu funguje veľmi dobre. Problém s pulznými indukčnými detektormi je v tom, že na svoju činnosť zvyčajne vyžadujú rôzne napätia. Jedno napätie na napájanie cievky a samostatné napätie na spracovanie krivky útlmu. Tieto dva zdroje napätia vždy komplikujú proces stavby impulzných indukčných detektorov.
Pri zohľadnení napätia cievky v PI detektore možno výslednú krivku rozdeliť do dvoch rôznych stupňov. Prvým stupňom je samotný impulz, ktorý napája cievku a vytvára magnetické pole (1). Druhým stupňom je krivka poklesu napätia, ktorá začína napäťovou špičkou a potom sa rýchlo mení na napätie cievky bez napájania (2).
Problém je v tom, že cievka po impulze zmení svoju polaritu. Ak je impulz pozitívny (Var 1. na priloženom obrázku), krivka poklesu je negatívna. Ak je impulz negatívny, krivka poklesu bude pozitívna (Var 2. na priloženom obrázku).
Na vyriešenie tohto základného problému je potrebné cievku po impulze elektronicky „preklopiť“. V tomto prípade môže byť pulz pozitívny a krivka rozpadu tiež zostane pozitívna.
K tomu musí byť cievka po impulze izolovaná od Vcc a GND. V tomto bode cez tlmiaci odpor preteká iba prúd. Tento izolovaný systém cievky a tlmiaceho odporu môže byť "cielený" na akékoľvek referenčné napätie. Tým sa teoreticky vytvorí kombinovaná kladná krivka (pozri spodnú časť výkresu).
Túto pozitívnu krivku môže komparátor použiť na určenie časového bodu, v ktorom poklesové napätie "pretína" referenčné napätie. V prípade, že je poklad blízko cievky, zmení sa krivka útlmu a časový úsek zmeny referenčného napätia. Táto zmena sa dá zistiť.
Po nejakom experimentovaní som sa rozhodol pre nasledujúcu schému:
Obvod pozostáva z modulu Arduino Nano. Tento modul ovláda dva MOSFETy, ktoré napájajú cievku (na SV3) cez D10. Keď impulz na konci D10 skončí, oba MOSFETy izolujú cievku od 12V a GND.
Energia uložená v cievke sa uvoľňuje cez odpor R2 (220 ohmov). Súčasne odpor R1 (560 ohmov) spája prvú kladnú stranu cievky s GND. Tým sa zmení negatívna krivka útlmu cez odpor R5 (330 ohmov) na pozitívnu krivku. Diódy chránia vstupný kolík Arduina.
R7 je delič napätia asi 0,04 V. Teraz je krivka poklesu na D7 negatívnejšia ako 0,04 na D6, spustí sa prerušenie a doba trvania po skončení impulzu sa zachová.
V prípade kovu v blízkosti cievky trvá krivka rozpadu dlhšie a čas medzi koncom impulzu a prerušením sa zvyšuje.
Krok 2: Vytvorenie detektora (rozloženie)
Proces zostavovania detektora je pomerne jednoduchý. Dá sa to urobiť buď na doske na krájanie (pri dodržaní pôvodnej schémy) alebo spájkovaním častí na doske s plošnými spojmi.
Ako kovový indikátor sa používa LED D13 na doske Arduino Nano.
Použitie doštičky je najrýchlejší spôsob, ako vytvoriť funkčný detektor. Je potrebné vykonať určité zapojenie, ale dá sa to urobiť na samostatnej malej doske. Obrázky to ukazujú v 3 fázach, pretože Arduino a MOSFET skrývajú niektoré káble. Počas testovania som omylom vypol diódy bez toho, aby som si to okamžite všimol. To nijak zvlášť neovplyvnilo správanie detektora. Nechal som ich vo verzii PCB.
Obrázky nezobrazujú pripojenie k 0,96 OLED displeju. Tento displej je pripojený takto:
Vcc - 5V (na kolíku Arduino, nie na napájacom zdroji!)
GND - GND
SCL - A5
SDA-A4
Tento OLED displej je potrebný na úvodnú kalibráciu detektora. To sa dosiahne nastavením správneho napätia na PIN6 Arduina. Toto napätie by malo byť okolo 0,04 V. Displej vám pomôže nastaviť správne napätie.
Prototypová verzia funguje veľmi dobre, aj keď pravdepodobne nie je vhodná na použitie v teréne.
Krok 3: Návrh PCB
Čo sa týka spájkovania, nepáči sa mi obojstranná high-endová doska plošných spojov, takže som obvod upravil na jednostrannú.
Boli vykonané nasledujúce zmeny:
- Diódy boli vylúčené.
- Ku kontaktom tranzistora MOS bol pridaný odpor 10 Ohm.
- Napájacie napätie deliča napätia na D6 je nastavené signálom vysokej úrovne na D8
- Kolík ovládača pre MOSFET bol zmenený.
Týmto spôsobom možno vytvoriť jednostrannú DPS, ktorá sa dá prispájkovať na univerzálnu DPS. Pomocou tohto obvodu získate funkčný PI detektor s 8-10 externými komponentmi (podľa toho, či je použitý OLED displej a/alebo reproduktor).
Krok 4: Nastavte a používajte detektor
Ak je detektor správne zostavený a program je napísaný v Arduine, najjednoduchší (ak nie jediný) spôsob, ako nakonfigurovať zariadenie, je použiť OLED displej. Displej je pripojený na 5V, GND, A4, A5. Po zapnutí zariadenia by sa na displeji malo zobraziť „kalibrácia“. Po niekoľkých sekundách by sa malo zobraziť „kalibrácia dokončená“ a na displeji by sa mali zobraziť tri čísla.
Prvé číslo je „referenčná hodnota“ špecifikovaná počas kalibrácie. Druhá hodnota je posledná nameraná hodnota a tretia hodnota je priemer posledných 32 meraní.
Tieto tri hodnoty by mali byť viac-menej rovnaké (do 1000 v mojich testoch). Priemer by mal byť viac-menej stabilný.
Na začatie počiatočného nastavenia by v blízkosti cievky nemal byť žiadny kov.
Teraz by mal byť delič napätia (ladiaci odpor) nastavený tak, aby spodné dve hodnoty boli nastavené na maximum pri zachovaní stabilného čítania. Existuje kritické nastavenie, pri ktorom priemer začína dávať zvláštne hodnoty. Otočte trimrom, aby ste opäť získali stabilné hodnoty.
Môže sa stať, že displej zamrzne. Stačí stlačiť tlačidlo reset a začať znova.
Pre moju konfiguráciu (cievka: 18 otáčok\20 cm) je stabilná hodnota asi 630-650. Po inštalácii stlačte tlačidlo reset, zariadenie sa znova nakalibruje a všetky tri hodnoty budú v rovnakom rozsahu. Ak sa kov teraz priblíži k cievke, LED na doske Arduino (D13) by sa mala rozsvietiť. Priložený reproduktor vykoná pár kliknutí (v zdrojovom kóde je priestor na zlepšenie).
Aby ste sa vyhli vysokým očakávaniam:
Detektor detekuje niektoré veci, ale zostáva veľmi jednoduchý a obmedzený.
Pre predstavu o možnostiach som porovnal niektoré iné detektory s mojimi. Výsledky sú stále dosť pôsobivé pre detektor s 8 externými prvkami, ale nie sú na úrovni profesionálneho vybavenia.
Pri pohľade na schému a program vidím veľký priestor na zlepšenie. Hodnoty rezistorov boli vybrané na základe skúseností, čas impulzu 250 ms bol zvolený náhodne, rovnako ako parametre cievky.
Súbory
Krok 5: Pripojenie displeja 16x2
Počas testovania som si uvedomil, že knižnica I2C OLED displejov spotrebováva príliš veľa zdrojov, a tak som sa rozhodol použiť displej 16x2 s I2C prevodníkom.
Prispôsobil som program pre LCD displej a pridal som niekoľko užitočných funkcií. Prvý riadok displeja teraz zobrazuje úroveň signálu možnej indikácie. Druhý riadok teraz zobrazuje dve hodnoty. Prvý udáva odchýlku aktuálneho signálu v porovnaní s kalibračnou hodnotou. Táto hodnota by mala byť "0". Ak je táto hodnota trvalo záporná alebo kladná, detektor sa musí kalibrovať stlačením tlačidla reset. Kladné hodnoty označujú kov v blízkosti cievky.
Druhá hodnota zobrazuje skutočnú hodnotu oneskorenia krivky poklesu. Táto hodnota väčšinou nie je až taká zaujímavá, ale je potrebná pre prvotné nastavenie detektora.
Program teraz umožňuje sledovať viacnásobné trvanie impulzov v sekvencii (prostriedok na experimentovanie/zlepšenie výkonu). Nedostal som sa však k žiadnemu prelomu, takže štandardne je nastavená jedna šírka impulzu.
Počiatočné nastavenie detektora
Pri nastavovaní detektora je dôležitá druhá hodnota druhého riadku (prvú možno ignorovať). Na začiatku môže byť hodnota "nestabilná" (pozri obrázok). Otáčajte trimovacím odporom, kým hodnota nedosiahne stabilnú hodnotu. Potom ho otáčajte, aby ste zvýšili hodnotu na maximálnu stabilnú hodnotu. Stlačte tlačidlo reset, aby ste prekalibrovali a detektor je pripravený na použitie.
Nadobudol som dojem, že po nastavení maximálnej stabilnej hodnoty som stratil citlivosť na neželezné kovy. Možno by stálo za to experimentovať s nastaveniami, aby ste to vyriešili.
Navijaky
Na ďalšie testovanie obvodu impulzného detektora kovov som vyrobil 3 cievky:
- 1 -> 18 otáčok/ 200 mm
- 2 -> 25 otáčok/100 mm
- 3 -> 48 otáčok/100 mm
Zaujímavé je, že všetky cievky fungovali celkom dobre, s takmer rovnakým výkonom (rubeľová minca pri 40-50 mm vo vzduchu). Toto môže byť veľmi subjektívne pozorovanie.
