Wie erstelle ich eine Metalldetektorschaltung?


Ein Metalldetektor ist ein normales Gerät, mit dem Personen, Gepäck oder Säcke in Einkaufszentren, Unterkünften, Filmkorridoren usw. überprüft werden, um sicherzustellen, dass keine Person Metalle oder illegale Gegenstände wie Waffen, Bomben usw. befördert. Metalldetektoren identifizieren die Nähe von Metallen. Auf dem Markt sind viele Arten von Metalldetektoren zu sehen. Dazu gehören handgehaltene Metalldetektoren, begehbare Metalldetektoren, Metalldetektoren für die Bodensuche usw.

Metalldetektorschaltung

Eine einfache Metalldetektorschaltung kann in kleinem Maßstab zu Hause hergestellt werden. In diesem Projekt werden wir eine einfache Metalldetektorschaltung unter Verwendung eines Näherungssensors herstellen. Alle verwendeten Komponenten sind sehr einfach und auf dem Markt leicht verfügbar.

Wie entwerfe ich eine Metalldetektorschaltung mit TDA0161?

Nachdem wir nun wissen, was wir in diesem Projekt tun werden, können wir weitere Informationen sammeln, indem wir eine vollständige Liste der Komponenten erstellen und zunächst eine kurze Studie durchführen.

Schritt 1: Sammeln der Komponenten

Der beste Ansatz, um ein Projekt zu starten, besteht darin, eine Liste der Komponenten zu erstellen und eine kurze Untersuchung dieser Komponenten durchzuführen, da niemand nur wegen einer fehlenden Komponente in der Mitte eines Projekts bleiben möchte. Eine Liste der Komponenten, die wir in diesem Projekt verwenden werden, finden Sie unten:

Schritt 2: Studieren der Komponenten

Da wir jetzt das Hauptkonzept hinter diesem Projekt kennen und auch eine vollständige Liste der Komponenten haben, gehen wir einen Schritt voraus und gehen eine kurze Studie einiger Hauptkomponenten durch, die bei der Herstellung der Schaltung verwendet werden.

TDA0161 Proximity Detector IC ist ein Proximity Detector Ic. Es wird von STMicroelectronics hergestellt. Es wird verwendet, um Metallgegenstände zu erkennen. Es führt diese Aufgabe aus, indem es geringfügige Änderungen der hochfrequenten Wirbelstromverluste erfasst. Mit Hilfe einer ewig abgestimmten Schaltung fungiert der IC TDA0161 als Oszillator. Das Ausgangssignal wird durch die Änderung des Versorgungsstroms bestimmt. Dies bedeutet, dass der Strom hoch ist, wenn sich ein Metallgegenstand in der Nähe der Spule befindet, und der Strom niedrig ist, wenn sich kein Metallgegenstand in der Nähe der Spule befindet. TDA0161 IC besteht aus 8 Pins. Dieser IC wird in Dual-Inline-Paketen geliefert.

TDA0161

2N2222 Transistor: Dies ist der bekannteste NPN-Bipolartransistor. Dieser Transistor wird hauptsächlich zu Schalt- und Verstärkungszwecken verwendet. Der Hauptgrund für seinen Ruhm ist, dass es kostengünstig und klein ist und im Vergleich zu ähnlichen kleinen Transistoren einen hohen Stromwert verarbeiten kann. Normalerweise kann dieser Transistor eine hohe Nennstromstärke von bis zu 800 mA verarbeiten. Dieser Transistor besteht aus Silizium- oder Germaniummaterial. Während des Verstärkungsprozesses wird das analoge Eingangssignal an seinen Kollektor angelegt und das verstärkte Ausgangssignal an die Basis gesendet. Dieses analoge Signal könnte ein Sprachsignal sein.

2N2222

Veroboard ist eine gute Wahl, um eine Schaltung herzustellen, da das einzige Problem darin besteht, Komponenten auf der Vero-Platine zu platzieren und sie einfach zu löten und den Durchgang mit dem Digital Multi Meter zu überprüfen. Sobald das Schaltungslayout bekannt ist, schneiden Sie die Platine auf eine angemessene Größe. Zu diesem Zweck legen Sie die Platte auf die Schneidematte und verwenden Sie eine scharfe Klinge (sicher) und treffen Sie alle Sicherheitsvorkehrungen, um die Last mehr als einmal oben und unten entlang der geraden Kante (5 oder mehrmals) zu überfahren die Öffnungen. Legen Sie anschließend die Komponenten eng auf die Platine, um eine kompakte Schaltung zu bilden, und löten Sie die Stifte entsprechend den Schaltungsverbindungen. Versuchen Sie im Fehlerfall, die Verbindungen zu entlöten und erneut zu löten. Überprüfen Sie abschließend die Kontinuität. Führen Sie die folgenden Schritte aus, um eine gute Schaltung auf einem Veroboard zu erstellen.

Veroboard

Der Summer ist eine Art elektronischer Tonsammler mit koordinierter Struktur. Es wird im Allgemeinen als Sprachgerät in elektronischen Geräten wie PCs, Druckern, Replikationsgeräten, mechanischen Alarmbaugruppen, elektronischem Spielzeug, automatischen elektronischen Geräten, Telefonen usw. verwendet. In diesem Projekt werden wir einen Summer verwenden, um einen Alarm auszulösen wenn der Stift aus dem Hauptstromkreis herausgenommen wird.

Summer

Schritt 3: Blockdiagramm

Blockdiagramm

Die drei Hauptmerkmale der Metalldetektorschaltung sind LC-Schaltung, Näherungssensor, Ausgangssummer und LED. Die LC-Schaltung wird hergestellt, indem ein Kondensator und eine Spule aus Kupferdraht in einer parallelen Konfiguration verbunden werden.

Wenn die Spule das Metall in der Nähe ihrer Oberfläche erkennt, löst sie den Näherungssensor aus, der dann das Signal an den Ausgangsstromkreis sendet, die LED einschaltet und den Summer ertönt. Wenn sich also im LC-Schaltkreis ein Material mit derselben Frequenz der Kupferspule nähert, beginnt es zu schwingen. Dadurch wird der Kondensator aufgeladen. Der Kondensator und die Induktivität werden alternativ in der LC-Schaltung geladen. Wenn der Kondensator vollständig aufgeladen ist, wird die Ladung auf den Induktor übertragen, und wenn sich die Ladung über dem Kondensator nahezu Null nähert, zieht sie Ladung aus dem Induktor. Dieser Vorgang wiederholt sich immer wieder.

Ein Näherungssensor ist ein Sensor, mit dem n Objekte ohne physischen Kontakt erfasst werden. Das Funktionsprinzip eines IR-Sensors und eines Näherungssensors ist dasselbe. Es sendet auch ein Signal aus und zeigt nichts am Ausgang an, bis sich das reflektierte Signal ändert. Es gibt so viele Arten von Näherungssensoren auf dem Markt, dass wir einen verwenden, der ein Ausgangssignal sendet, wenn er ein metallisches Objekt erkennt.

Schritt 4: Arbeiten der Schaltung

Da wir nun alle erforderlichen Informationen über die verwendeten Komponenten und die Funktionsweise der Schaltung haben, gehen wir einen Schritt voraus und beginnen, die Hauptfunktion der Metalldetektorschaltung zu verstehen.

Der Hauptteil des Metalldetektors der Schaltung ist die parallele Konfiguration des Kondensators und der Induktorspule. Diese LC-Schaltung hilft dem Näherungssensor, bei einer bestimmten Frequenz zu schwingen. Wenn ein metallisches Objekt oder eine Resonanzfrequenz aufgrund des Gesetzes der elektromagnetischen Induktion in die Nähe der Induktorspule gebracht wird, wird durch gegenseitige Induktion ein induzierter Strom in der Spule induziert. Dadurch wird das durch die Spule zum Näherungssensor fließende Signal geändert.

Ein Potentiometer ist ein variabler Widerstand, dessen Wert geändert werden kann. Es wird in dieser Schaltung verwendet, um den Wert der LC-Schaltung zu ändern. Es ist zu beachten, dass der Wert des Näherungssensors überprüft werden sollte, wenn sich kein metallischer Gegenstand in der Nähe der Spule befindet. Wenn sich in der Nähe der Spule ein metallischer Gegenstand befindet, wird der Wert des Näherungssensors geändert, da der LC-Schaltkreis ein anderes Signal enthält.

Nun wird das geänderte Signal in der Spule an den Näherungssensor gesendet. Dieser Sensor prüft dieses Signal und reagiert entsprechend. Wenn das Signal etwa 1 mA beträgt, bedeutet dies, dass sich kein metallischer Gegenstand in der Nähe der Spule befindet. Wenn der Strom fast mehr als 8 mA beträgt, zeigt dies an, dass sich in der Nähe der Spule ein metallischer Gegenstand befindet.

Wenn also der Ausgangspin des Näherungssensors hoch ist, wird eine positive Spannung an den Transistor angelegt und er sendet ein Signal zum Einschalten der LED und des Summers.

Schritt 5: Zusammenbau der Komponenten

Nachdem wir nun die Hauptarbeit und auch den gesamten Ablauf unseres Projekts kennen, können wir fortfahren und mit der Herstellung der Hardware für unser Projekt beginnen. Eines muss beachtet werden, dass der Stromkreis kompakt sein muss und die Komponenten so nahe beieinander platziert werden müssen.

  1. Nehmen Sie ein Veroboard und reiben Sie seine Seite mit der Kupferbeschichtung mit einem Schaberpapier ab.
  2. Platzieren Sie nun die Komponenten vorsichtig und schließen Sie sie so nahe, dass die Größe des Stromkreises nicht sehr groß wird
  3. Stellen Sie die Verbindungen vorsichtig mit Lötkolben her. Wenn beim Herstellen der Verbindungen ein Fehler gemacht wird, versuchen Sie, die Verbindung zu entlöten und die Verbindung erneut ordnungsgemäß zu löten. Am Ende muss die Verbindung jedoch fest sein.
  4. Wenn alle Verbindungen hergestellt sind, führen Sie einen Durchgangstest durch. In der Elektronik ist der Durchgangstest die Überprüfung eines Stromkreises, um zu prüfen, ob der Stromfluss im gewünschten Pfad fließt (dass es sich mit Sicherheit um einen Gesamtstromkreis handelt). Ein Durchgangstest wird durchgeführt, indem eine kleine Spannung (in Anordnung mit einer LED oder einem Aufruhr erzeugenden Teil, z. B. einem piezoelektrischen Lautsprecher) über dem ausgewählten Weg eingestellt wird.
  5. Wenn der Durchgangstest bestanden ist, bedeutet dies, dass die Schaltung wie gewünscht ausreichend hergestellt ist. Es kann jetzt getestet werden.

Die Schaltung sieht wie folgt aus:

Schaltplan

Vorteile

Da jedes Projekt seine Vor- und Nachteile hat, sind nachfolgend einige der Vor- und Nachteile dieser Metalldetektorschaltung aufgeführt.

  1. Die auf Proximity Detector IC TDA0161 basierende Metalldetektorschaltung ist ein sehr einfaches und kleines Projekt, das sehr einfach zu Hause durchgeführt werden kann. So kann es in Häusern, Büros, Arbeitsplätzen usw. verwendet werden, um kleine Metallgegenstände zu finden, z. B. Eisennägel, Silber- oder Goldschmuck usw.
  2. Da dieser Näherungssensor ordnungsgemäß funktioniert, muss kein Mikrocontroller verwendet werden.

Nachteile

Da es sich um eine kleine hausgemachte Metalldetektorschaltung handelt, ist der Hauptnachteil seiner Schaltung das Problem mit ihrem Erfassungsbereich. Für diese Schaltung sollte der Abstand eines Metallobjekts mindestens 10 mm von der Spule der Metalldetektorschaltung betragen.

Anwendungen

Es gibt verschiedene Anwendungen eines Metalldetektors. Einige davon sind unten aufgeführt.

  1. Metalldetektoren werden am Eingang eines Ortes eingesetzt, an dem Sicherheit erforderlich ist. Dies wird verwendet, um schädliche Waffen zu erkennen.
  2. Metalldetektoren werden zur Erkennung von Silber, Eisen, Gold usw. verwendet.
  3. Da dieses Projekt in kleinem Maßstab durchgeführt wird, kann es in Privathaushalten verwendet werden, um kleine Metallgegenstände wie Eisennägel usw. zu erkennen.

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