Bạn có thể tìm thấy máy dò kim loại ở sân bay, nhà hát và nhiều nơi công cộng khác. Chúng được sử dụng vì sự an toàn của mọi người để phát hiện bất kỳ ai mang kim loại (Arms, v.v.). Trong dự án này, chúng tôi sẽ thiết kế một mạch dò kim loại đơn giản. Có rất nhiều thiết kế máy dò kim loại nhưng hầu hết chúng đều có thiết kế phức tạp nên ở đây chúng ta sẽ thiết kế một mạch dò kim loại đơn giản sử dụng IC hẹn giờ 555.
Trước khi đi sâu hơn, chúng ta cần hiểu khái niệm về cuộn cảm và mạch RLC. Đầu tiên chúng ta hãy nói về cuộn cảm. Cuộn cảm không là gì ngoài các cuộn dây đồng tráng men có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau. Dựa trên các thông số khác nhau, độ tự cảm của cuộn cảm được tính toán. Trong tất cả các tham số đó, về cơ bản chúng ta quan tâm đến lõi trên cuộn cảm vì tùy thuộc vào lõi, giá trị điện cảm thay đổi mạnh mẽ.
Trong hình bên dưới, bạn có thể thấy các cuộn cảm cuộn không khí, Trong các cuộn cảm này sẽ không có lõi rắn. Về cơ bản chúng là những cuộn dây còn lại trong không khí. Môi trường của dòng từ trường tạo ra bởi cuộn cảm là không hoặc không khí. Các cuộn cảm này có độ tự cảm có giá trị rất nhỏ.
Các cuộn cảm này được sử dụng khi cần giá trị của vài vi Henry. Đối với các giá trị lớn hơn vài mm, đây không phải là một giá trị phù hợp. Trong hình dưới đây, bạn có thể thấy một cuộn cảm của lõi ferit,
Khi cuộn dây dẫn được quấn trên lõi có thể là lõi sắt hoặc lõi sắt, độ tự cảm của cuộn dây tăng lên rất nhiều. Giá trị này lớn hơn nhiều so với không khí có cùng kích thước và hình dạng.
Bây giờ đối với mạch RLC như trong hình, điện kháng hoặc trở kháng giữa các cực “a” và “c” phụ thuộc vào các giá trị của L và C nếu tần số tín hiệu áp dụng là không đổi.
Vì vậy, nếu giá trị điện cảm thay đổi giá trị của điện kháng hoặc trở kháng thay đổi. Làm thế nào hai khái niệm này được sử dụng cùng nhau cho một mạch dò kim loại, được giải thích trong phần làm việc của dự án này.
Linh kiện mạch dò kim loại
- +9 điện áp cung cấp
- 555 IC
- Điện trở 47KΩ
- Tụ điện 2.2µF (2 cái)
- Loa (8Ω)
- 170 Vòng cuộn dây có đường kính 10cm (bất kỳ máy đo nào cũng được)
Sơ đồ mạch dò kim loại và làm việc
Hình bên là sơ đồ mạch điện của máy dò kim loại. Bộ định thời 555 IC ở đây hoạt động như một máy phát sóng vuông và nó tạo ra các xung có tần số mà con người có thể nghe được. Không nên thay đổi tụ điện giữa pin2 và pin1 vì nó cần tạo ra tần số âm thanh.
Trong đoạn mạch có một đoạn mạch RLC tạo bởi điện trở 47K, tụ điện 2,2µF và cuộn cảm 150t. Mạch RLC này là phần phát hiện kim loại. Như đã đề cập trước đó trong phần trước, cuộn cảm lõi kim loại có giá trị điện cảm cao hơn cuộn cảm không khí.
Hãy nhớ cuộn dây quấn ở đây là cuộn dây không khí, vì vậy khi một mảnh kim loại được đưa đến gần cuộn dây, mảnh kim loại đóng vai trò như một lõi cho cuộn cảm cuộn không khí. Do kim loại này đóng vai trò là lõi, độ tự cảm của cuộn dây thay đổi hoặc tăng lên đáng kể. Khi độ tự cảm của cuộn dây tăng đột ngột này thì điện kháng hoặc tổng trở của mạch RLC thay đổi một lượng đáng kể khi so sánh không có miếng kim loại.
Lúc đầu khi không có mảnh kim loại, tín hiệu được cấp đến loa sẽ gây ra một số âm thanh nghe được. Bây giờ với sự thay đổi điện trở xung quanh mạch RLC, tín hiệu được gửi đến loa sẽ không còn giống như trước nữa, vì điều này, âm thanh do loa tạo ra sẽ khác với âm thanh đầu tiên.
Vì vậy, bất cứ khi nào một kim loại được đưa đến gần cuộn dây, trở kháng của RLC thay đổi làm cho tín hiệu thay đổi dẫn đến sự thay đổi đối với âm thanh tạo ra trong loa. Bạn cũng có thể kiểm tra máy dò kim loại dựa trên Arduino này.
Mẹo chung:
- Men nên được loại bỏ ở các đầu của cuộn dây để hàn kết nối.
- Với các máy đo khác nhau, chúng ta sẽ có trở kháng RLC khác nhau, vì vậy người ta nên thử nghiệm với điện trở trong mạch RLC để phát hiện kim loại nhạy cảm.
- Người nói có thể thuộc bất kỳ loại nào. Nhưng với điện trở nhỏ hơn 8Ω, bộ hẹn giờ có thể bị nóng lên.
- Sử dụng điện áp cung cấp cao hơn 5V.