Cep Metal Bulucu - Arduino: 8 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Instagram'da TechKiwiGadgetsTechKiwiGadgets tarafındanYazarın Daha Fazlasını Takip Edin:

Hakkında: Teknoloji ve getirebileceği olanaklar hakkında çılgın. Benzersiz şeyler inşa etme mücadelesini seviyorum. Amacım teknolojiyi eğlenceli hale getirmek, günlük yaşamla alakalı hale getirmek ve insanların havalı bir şeyler inşa etmede başarılı olmalarına yardımcı olmak… TechKiwiGadgets Hakkında Daha Fazlası »

Bu havalı küçük Cep Metal Bulucu, ahşaptaki küçük çivileri ve raptiyeleri tespit edecek kadar hassastır ve zor alanlara sığacak kadar kompakt olup, metal yerleştirme için taşımayı ve kullanmayı kolaylaştırır.

Ünite dört bağımsız arama başlığına ve renkli LED göstergelere sahiptir, bu da hedefi doğru bir şekilde belirleyebilirken daha geniş bir arama alanını hızlı bir şekilde kaplamayı kolaylaştırır.

Bu temiz küçük cihaz, tek düğmeyle kendini kalibre ediyor, bir USB bağlantı noktası üzerinden şarj oluyor ve hedef gücü belirtmek için renkli LED'ler, ses ve titreşim kullanıyor.

Kendi başınıza oluşturmanız için gereken tüm tasarımlar, testler, kodlar ve 3D dosyalar, talimata dahildir. Umarım bunu inşa etmekten ve kullanmaktan benim kadar zevk alırsınız !!

Adım 1: Malzeme Listesi ve Nasıl Çalışır?

1. Nasıl çalışır?

Cep Metal Bulucu, bir Arduino Pro Mini tarafından desteklenen dört bağımsız Darbe İndüksiyon Arama Bobini kullanır. Her Arama Bobini ayrı bir TX ve RX bobininden oluşur, burada TX bobinine bir darbe indüklenir, bu da RX bobini etrafında bir elektromanyetik alan oluşturur. Değişen alan, sinyalin darbe genişliği Arduino tarafından okunmadan önce algılanan ve güçlendirilen RX bobinine bir voltaj indükler.

Arduino kodundaki bir yumuşatma algoritması, geçerli darbelerden gelen gürültüyü gidermek için onu çok kararlı hale getirmek için kullanılır.

Koddaki bir kalibrasyon algoritması, kısa bir başlatma süresi boyunca ortalama okumalar alır ve sinyali karşılaştırmak için bir dizi eşik belirler.

Bir metal nesne elektromanyetik alanın menziline girdiğinde alan bozulur ve enerjinin bir kısmı RX bobininden hedef nesnede oluşan "Eddie akımlarına" yönlendirilir. Hedef nesnenin bu parazit etkisi, RX bobininde algılanan darbe genişliğinin azalmasına neden olur. Esasen, hedef nesneye giden güç kaybını ölçüyoruz.

RX bobininde algılanan darbe genişliği eşiğin altına düştüğünde, LED'ler yanar, sesli uyarı verilir ve önceden belirlenmiş hedef sinyal boyutuna bağlı olarak Dokunsal Geri Besleme motoru tetiklenir.

Bunun için devre geçen yıl içinde çok kararlı ve güvenilir performans gösteren bir dedektöre dönüşmüştür. Bobin konfigürasyonu ve yönü, stabiliteyi ve derinlik algılamayı en üst düzeye çıkarmak için kasıtlı olarak tasarlanmıştır.

2. Malzeme Listesi

1. 3.7v 350mAh LiPo Pil Boyutu: 38mm x 20mm x 7.5mm
2. TP4056 USB LiPo Pil Şarj CihazıVeri Sayfası
3. LiPo pil şarj akımını 300mA'nın altına sınırlamak için 4.7K direnç
4. Arduino Pro Mini
5. Mini Pro'yu Programlamak için FTDI USB'den Seri Modüle
6. LM339 Dörtlü Diferansiyel Karşılaştırıcı Entegre Devre
7. Vero Board - 20x9 deliklere ve 34x9'a kesilmiş 2 parça (doğru yönlendirme için fotoğrafa bakın)
8. BC548 NPN Transistör x 4
9. 2N7000 MOSFET Anahtarı x 5
10. Piezo Zil
11. Dokunsal Geri Bildirim için Madeni Para Titreşim Motoru
12. WS2812 RGB LED Modülü x 4
13. 1k Direnç x 4
14. 10k Direnç x 4
15. 47 Ohm Direnç x 4
16. 2.2K Direnç x 4
17. 150pf Seramik Kondansatör x 8
18. 0.18uF Polyester kapasitör x 4
19. 0,3 mm Emaye Bakır Tel Rulosu (normalde rulo halinde yaklaşık 25g Ağırlık)
20. PCB Monteli Basmalı Düğme Anahtarı
21. Sıcak yapıştırıcı tabancası
22. 10mm Matkap Ucu
23. El Matkabı
24. 16 ayrı kabloyu etiketlemeye uygun Etiket Tabancası veya Yapışkan Bant Bağlantı kablosu
25. 3D Yazıcıya Erişim

3. Karşılaştırıcı Çalışması

LM339'un çalışması hakkında bir takım sorularım vardı, bu yüzden daha net bir açıklama yapacağımı düşündüm.

LM339, yalnızca pozitif ve negatif pinler arasındaki diferansiyel voltajı karşılaştıran ve giriş diferansiyel polaritesine dayalı olarak bir mantık düşük veya yüksek empedans (çekmeli mantık yüksek) veren bir voltaj karşılaştırıcısı olarak çalışır.

Bu devrede karşılaştırıcının pozitif girişi Vcc hattına bağlanır ve karşılaştırıcı çıkışına Vcc'ye bir pull-up direnci uygulanır. Bu konfigürasyonda, pratikte, karşılaştırıcının çıkış voltajı, negatif girişteki giriş voltajı 3.5v'yi geçene kadar yüksek kalır.

İşlem, "giriş voltajı aralığını" 0 V ile Vsup-1,5 V arasında gösteren LM339 Veri Sayfasından açıklanabilir.

Hem IN– hem de IN+ ortak mod aralığında olduğunda, IN– IN+ ve ofset voltajından düşükse, çıkış yüksek empedanstır ve çıkış transistörü iletken değildir

IN– ortak moddan daha yüksek olduğunda ve IN+ ortak modda olduğunda, çıkış düşüktür ve çıkış transistörü akımı düşürür. Veri Sayfasına bağlantı ve aşağıdaki açıklama

2. Adım: Kasayı Yazdırın

3D baskılı kasa, 5 ayrı baskı kullanılarak yapıldı. Boyutlar ve 3D dosyalar burada Thingiverse'de bulunabilir. Tasarım, arama bobinlerinin aranılan alana yakın olmasını sağlarken cihazı tutmayı kolaylaştırmaya odaklandı.

Kasayı dikkatlice yazdırın ve fazla plastiği çıkarın. Son bağlantı ve testten önce elektronik bileşenlerin kasada hizalanabilmesi için bu adımı şimdi yapmak önemlidir.

Daha kompakt ve ergonomik olarak tutması hoş olan nihai tasarıma karar vermeden önce test ettiğim çok sayıda farklı kasa tasarımının resmini ekledim.

Adım 3: Arama Başlıklarını Oluşturun ve Monte Edin

Baskılı bobin oluşturucuları alın ve her birine 25 tur bakır tel sarın. Ana üniteye bağlantı için 20 cm'lik iyi bir ekstra bakır tel bıraktığınızdan emin olun.

Tutarlı bir rüzgar ve her bir şekillendirici için bobinlerin oryantasyonunu sağlamak için şekillendiricilerde basılı delikleri kullanın. Bunu yaparken, eskisini baş aşağı çevirin ve eskiyi kademeli olarak taban ünitesine yapıştırın.

Fotoğraf düzeneğini sağlanan şekilde izleyin, sonuç, tüm kablolar tutarlı bir şekilde yönlendirilmiş ve üst muhafazadaki ana kart birimine bağlanacak kadar uzun olacak şekilde bobin düzeneğine monte edilmiş 8 bobindir.

Her özel bobini takip etmek için basılı tabanda her bobin için delikleri olan iki tel kılavuz bloğu kullanın.

Ana karta bağlanmayı kolaylaştıran her bir özel bobini takip edebilmem için, İç Bobinler için kabloları tel bloğunun üst kısmına ve dış bobinleri alt kısmına yerleştirdim.

Adım 4: Devreyi Oluşturun

Ünitenin bağımsız olarak oluşturulacak dört anahtar devresi vardır - Sürücü Kartı, Ana Kart, LED montajı ve Şarj Edilebilir Güç Kaynağı. Bu adımda Sürücü Kartı ve Ana Kartı oluşturacağız.

1. Sürücü Kartı

22x11 delikler boyunca bir Vero Board parçasını kesmek için bir maket bıçağı kullanın; sonuç, verilen resme göre yönlendirilmiş 20x9 delikli bir Vero Board parçası olur. Tahtanın her iki tarafındaki deliklerden birkaç kez geçmek en iyisidir, ardından fazla tahtayı nazikçe kırın. Kartın, her iki tarafta da yeterli boşluk bırakarak kasanın tabanına oturduğunu kontrol edin.

Fotoğrafları ve 10 mm'lik bir Matkap ucunu elle kullanarak Vero Board'un altında gösterilen çivileri dikkatlice kırın. Kısa devre olmamasına dikkat ederek devre kartını monte etmek için devre Şemasını ve bileşenlerin fotoğraf düzenini izleyin.

Bu kartı daha sonra test etmek için bir kenara koyun.

2. Ana Kart

36x11 delikler boyunca bir parça Vero Board kesmek için bir maket bıçağı kullanın; sonuç, ekteki resme göre 34x9 delikli bir Vero Board parçası olur. Tahtanın her iki tarafındaki deliklerden birkaç kez geçmek en iyisidir, ardından fazla tahtayı nazikçe kırın. Kartın, her iki tarafta da yeterli boşluk bırakarak kasanın tabanına oturduğunu kontrol edin.

Fotoğrafları ve 10 mm'lik bir Matkap ucunu elle kullanarak Vero Board'un altında gösterilen çivileri dikkatlice kırın.

Kısa devre olmamasına dikkat ederek devre kartını monte etmek için Arduino ve LM339 IC ve diğer bileşenlerin devre şemasını ve fotoğraf düzenini izleyin.

Bu kartı daha sonra test etmek için bir kenara koyun.

Adım 5: LED Göstergeleri Ekleyin

Arduino tarafından üç ayrı kablo kullanılarak adreslenmesini sağlayan yerleşik bir IC'ye sahip WS2182 LED'leri kullandım, ancak LED'e bir komut göndererek geniş bir renk ve parlaklık rengi yelpazesi oluşturulabilir. Bu, test bölümünde ele alınan Arduino IDE'ye yüklenen özel bir kitaplık aracılığıyla yapılır.

1. LED'lerin Bobin Muhafaza Kapağına Monte Edilmesi

Dört LED'i, VCC ve GND bağlantıları hizalanacak ve deliklerin ortasına oturacak şekilde doğru şekilde yönlendirilecek şekilde dikkatlice konumlandırın.

LED'leri yerine sabitlemek için Sıcak Tutkal kullanın.

2. LED'lerin kablolanması

LED'lerin kontakları boyunca üç adet 25 cm uzunluğunda tek damarlı bağlantı kablosunu dikkatlice soyun ve konumlandırın.

Bunları yerine lehimleyin ve merkez veri kablosunun fotoğrafa göre GİRİŞ ve ÇIKIŞ kontaklarıyla bağlandığından emin olun.

3. Vaka Hizalama Kontrolü

Kasanın kapağının Bobin Muhafazası ile aynı hizada oturduğunu kontrol edin, ardından kabloları kapağın alt ucunda yerinde tutmak için Sıcak Tutkal kullanın.

Bunu daha sonra test etmek için bir kenara koyun.

Adım 6: Ünitenin Montajı ve Test Edilmesi

1. Montaja Hazırlık

Montajdan önce, sorunları gidermeyi kolaylaştırmak için her kartı aşamalı olarak test edeceğiz.

Arduino Pro Mini, PC'niz tarafından programlanabilmesi için bir USB seri kartına ihtiyaç duyar. Bu, kartın üzerinde seri arabirim bulunmadığından boyut olarak daha küçük olmasını sağlar. Bu panoları programlamak için parça listesinde belirtildiği gibi bir tane almaya yatırım yapmanız gerekecektir.

Arduino kodunu yüklemeden önce, WS2182 LED'lerini sürmek için "FastLED.h" Kitaplığını kitaplık olarak eklemeniz gerekir. Sorun varsa sorun giderme için bir dizi Osiloskop İzi sağlanmıştır.

Ayrıca, her bir kanalın darbe genişliği çıkışını ve eşik değerini gösteren Graph Plot işlevini kullanan IDE seri veri çıkışının bir ekran görüntüsü de vardır. Bu, her kanalın benzer hassasiyet seviyelerinde performans gösterip göstermediğini görebileceğiniz için test sırasında kullanışlıdır.

Kodun iki kopyasını ekledim. Biri, sorun giderme amacıyla test seri veri akışına sahiptir.

NOT: Montaj sırasında yanlışlıkla kısa devre yapılması ünitenin aşırı ısınmasına ve hatta alev almasına neden olabileceğinden, LiPo Pil ünitesini en son adıma kadar bağlamayın.

2. Ana Kartı Test Edin

Ana kartı herhangi bir şeye bağlamadan önce Arduino Seri Kablosunu takmanız ve kodun yüklendiğini doğrulamanız önerilir.

Bu, Arduino'nun fiziksel olarak doğru şekilde bağlandığını ve IDE ile kitaplıkların yüklendiğini test edecektir. Kodu, hatasız yüklenmesi gereken ve herhangi bir bileşenden duman çıkmaması gereken IDE üzerinden yükleyin!

3. Sürücü Kartını Bağlayın

Sürücü Kartını Ana Kart'a bağlamak için devre şemasını takip edin ve öğelerin muhafazaya sığmasını sağlamak için üniteyi fiziksel olarak kasaya yerleştirin. Bu bir deneme yanılma durumudur ve ısrar gerektirir.

Kodu, hatasız yüklenmesi gereken ve herhangi bir bileşenden duman çıkmaması gereken IDE üzerinden yükleyin!

4. Bobinleri Bağlayın Bobinleri Ana Kart'a bağlamak için devre şemasını izleyin ve öğelerin uygun şekilde oturduğundan emin olmak için üniteyi kutuya fiziksel olarak yerleştirin. Bobinlerin, devre şemasına göre Sürücü Kartı ve Ana Kart girişleriyle hizalandığından emin olun.

Test kodu yüklendiğinde seri port, alma bobini üzerindeki darbe genişliğini 5000 - 7000uS arasında bir yerde gösterecektir. Bu, IDE Grafik Çizici kullanılarak da görüntülenebilir.

Bu, kanalların her birinde sorun gidermenize ve ayrıca hedef arama başlığına yaklaştıkça darbe genişliğini azaltması gereken arama başlığının yakınında bir yazı tura hareket ettirmenin etkisini görmenize olanak tanır.

Bir osiloskopunuz varsa, sorunları teşhis etmek için devrenin çeşitli aşamalarındaki dalga biçimlerini de kontrol edebilirsiniz.

Tüm kanallar beklenen konuma göre performans gösterdiğinde, kablolar kasa muhafazasının doğru bir şekilde birleşip kapanması için.

5. LED'leri bağlayın

Bobin Muhafaza LED'lerinden üç kabloyu dikkatlice alın ve ana karta bağlayın. Kodu yükleyin ve LED'lerin doğru çalıştığını doğrulayın. Bobin muhafaza kapağını yerine sabitlemek için yapıştırıcı kullanın.

7. Adım: Şarj Edilebilir Pilin Bağlanması

NOT:

1. Montaj sırasında yanlışlıkla kısa devre yapmak ünitenin aşırı ısınmasına ve hatta alev almasına neden olabileceğinden, LiPo Pil ünitesini en son adıma kadar bağlamayın.

2. Pili ve şarj cihazını tutarken pil bağlantılarını kısa devre yapmamaya dikkat edin.

3. LiPo piller diğer şarj edilebilir pillerden farklıdır ve aşırı akım şarjı tehlikeli olabilir, bu nedenle şarj devresini doğru yapılandırdığınızdan emin olun.

4. Güç düğmesi basılıyken Arduino Seri Kablosunu üniteye bağlamayın, aksi takdirde pil hasar görebilir.

1. Şarj Cihazı Akım Limitini Değiştirin

Cep Metal Bulucu, bir Mikro USB telefon şarj cihazı kullanılarak şarj edilebilen bir LiPo Pil kullanır. TP4056 USB LiPo Batt Charger Board, şarj akımını 300mA'nın altında sınırlamak için ilk olarak 4.7K dirençle değiştirildi. Bunun nasıl yapılabileceğine ilişkin yönerge burada bulunabilir.

Bu, mevcut yüzeye monte direnci çıkarmanızı ve fotoğrafta gösterildiği gibi bir dirençle değiştirmenizi gerektirir. Yerine yerleştirildiğinde, direncin herhangi bir planlanmamış hareketini bir miktar sıcak tutkal tabancasıyla koruyun.

Ana karta bağlamadan önce, bir Mikro USB bağlantı noktasına sahip bir cep telefonu şarj cihazı bağlayarak şarj cihazının doğru çalışıp çalışmadığını test edin. Doğru çalışırken kırmızı şarj ışığı yanmalıdır.

2. Basmalı Düğme Güç Anahtarını Takın

Basmalı Düğmenin, muhafaza kapağının ortasından dışarı çıkacak şekilde doğru konumda monte edildiğinden emin olun ve ardından Basmalı Düğmeyi yerine lehimleyin. Devre şemasına göre Arduino üzerindeki Basmalı düğme anahtarı ve Şarj Cihazı Çıkışı ile VCC hattı arasına kabloları takın.

Doğru takıldığında, düğmeye basmak üniteyi etkinleştirecektir.

Pili sıcak tutkal kullanarak yerine sabitleyin ve şarj edilebilmesi için Micro USB soketinin kasa kapağındaki delikle hizalandığından emin olun.

Adım 8: Son Test ve Çalıştırma

1. Fiziksel Montaj

Son adım, kasanın doğru şekilde kapanması için kabloları dikkatlice yeniden düzenlemektir. Anakartı kapağa tutturmak için sıcak tutkal kullanın ve ardından kapağı yerine kapatın.

2. Üniteyi Çalıştırma

Ünite, güç düğmesine basılı tutulduktan sonra kalibre edilerek çalışır. Ünite kullanıma hazır olduğunda tüm LED'ler yanıp sönecektir. Arama yaparken düğmeyi basılı tutun. LED'ler, hedef nesnenin gücüne bağlı olarak Mavi-Yeşil, Kırmızı, Mor olarak değişir. Dokunsal geri bildirim, LED'ler mora döndüğünde gerçekleşir.

Pratik uygulamalar için gitmeye ve kullanmaya hazır değilsiniz!