วิธีการสร้างวงจรตรวจจับโลหะ

เครื่องตรวจจับโลหะเป็นอุปกรณ์ทั่วไปที่ใช้สำหรับตรวจสอบบุคคลสัมภาระหรือกระสอบในศูนย์การค้าที่พักทางเดินฟิล์มและอื่น ๆ เพื่อรับประกันว่าบุคคลจะไม่ลำเลียงโลหะหรือสิ่งผิดกฎหมายใด ๆ เช่นอาวุธระเบิดและอื่น ๆ เครื่องตรวจจับโลหะระบุความใกล้เคียงของโลหะ เครื่องตรวจจับโลหะหลายประเภทสามารถพบเห็นได้ในท้องตลาด ซึ่งรวมถึงเครื่องตรวจจับโลหะแบบมือถือเครื่องตรวจจับโลหะแบบเดินผ่านเครื่องตรวจจับโลหะแบบค้นหาพื้นดินเป็นต้น

วงจรตรวจจับโลหะ

วงจรเครื่องตรวจจับโลหะอย่างง่ายสามารถทำได้ที่บ้านในขนาดเล็ก ในโครงการนี้เราจะสร้างวงจรเครื่องตรวจจับโลหะอย่างง่ายโดยใช้เซ็นเซอร์ความใกล้ชิด ส่วนประกอบทั้งหมดที่ใช้นั้นเรียบง่ายและหาได้ง่ายในตลาด

วิธีการออกแบบวงจรตรวจจับโลหะโดยใช้ TDA0161

ตอนนี้เมื่อเรารู้ว่าเรากำลังจะทำอะไรในโครงการนี้ให้เราเริ่มรวบรวมข้อมูลเพิ่มเติมโดยการทำรายการส่วนประกอบทั้งหมดและทำการศึกษาสั้น ๆ ในตอนแรก

ขั้นตอนที่ 1: รวบรวมส่วนประกอบ

แนวทางที่ดีที่สุดในการเริ่มต้นโครงการคือการจัดทำรายการส่วนประกอบและทำการศึกษาส่วนประกอบเหล่านี้โดยสังเขปเนื่องจากไม่มีใครต้องการยึดติดอยู่ตรงกลางของโครงการเพียงเพราะส่วนประกอบที่ขาดหายไป รายการส่วนประกอบที่เราจะใช้ในโครงการนี้มีดังต่อไปนี้:

• TDA0161 IC เครื่องตรวจจับความใกล้เคียง
• ตัวต้านทาน 1k-ohm
• ตัวต้านทาน 330 Ω
• ตัวต้านทาน 100 Ω
• โพเทนชิออมิเตอร์ 5 KΩ
• 2N2222 NPN ทรานซิสเตอร์
• Buzzer
• ลวดทองแดงสำหรับม้วน
• LED
• Veroboard
• แบตเตอรี่
• ดิจิตอลมัลติมิเตอร์

ขั้นตอนที่ 2: ศึกษาส่วนประกอบ

ขณะนี้เราทราบแนวคิดหลักที่อยู่เบื้องหลังโครงการนี้และเรายังมีรายการส่วนประกอบทั้งหมดให้ก้าวไปข้างหน้าและศึกษาสั้น ๆ เกี่ยวกับส่วนประกอบหลักบางส่วนที่จะใช้ในการสร้างวงจร

TDA0161 IC เครื่องตรวจจับความใกล้เคียง คือเครื่องตรวจจับความใกล้เคียง Ic. ผลิตโดย STMicroelectronics ใช้เพื่อตรวจจับวัตถุโลหะ ทำงานนี้โดยตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในการสูญเสียกระแสวนความถี่สูง ด้วยความช่วยเหลือของวงจรที่ปรับจูนนิรันดร์ TDA0161 IC จะเป็นออสซิลเลเตอร์ สัญญาณเอาต์พุตถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้า ซึ่งหมายความว่ากระแสไฟฟ้าจะสูงเมื่อโลหะที่ถูกคัดค้านจะอยู่ใกล้กับขดลวดและกระแสไฟฟ้าจะต่ำหากไม่มีวัตถุโลหะอยู่ใกล้ขดลวด TDA0161 IC ประกอบด้วย 8 พิน IC นี้มาในแพ็คเกจ dual-inline

TDA0161

2N2222 ทรานซิสเตอร์: เป็นทรานซิสเตอร์แบบแยกขั้ว NPN ที่มีชื่อเสียงที่สุด ทรานซิสเตอร์นี้ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการเปลี่ยนและขยายสัญญาณ เหตุผลหลักที่อยู่เบื้องหลังชื่อเสียงของมันคือต้นทุนต่ำขนาดเล็กและความสามารถในการจัดการกระแสที่มีมูลค่าสูงเมื่อเทียบกับทรานซิสเตอร์ขนาดเล็กที่ใกล้เคียงกัน โดยปกติทรานซิสเตอร์นี้สามารถรองรับกระแสไฟฟ้าสูงได้ถึง 800mA ทรานซิสเตอร์นี้ประกอบด้วยวัสดุซิลิกอนหรือเจอร์เมเนียม ในกระบวนการขยายสัญญาณอนาล็อกอินพุตจะถูกนำไปใช้กับตัวรวบรวมและสัญญาณขยายเอาต์พุตจะถูกส่งไปยังฐาน สัญญาณแอนะล็อกนี้อาจเป็นสัญญาณเสียง

2N2222

Veroboard เป็นทางเลือกที่ดีในการสร้างวงจรเพราะการปวดหัวเพียงอย่างเดียวคือการวางส่วนประกอบบนบอร์ด Vero และบัดกรีและตรวจสอบความต่อเนื่องโดยใช้ Digital Multi Meter เมื่อทราบรูปแบบวงจรแล้วให้ตัดบอร์ดให้มีขนาดที่เหมาะสม เพื่อจุดประสงค์นี้ให้วางกระดานบนแผ่นรองตัดและโดยใช้ใบมีดที่คม (ให้แน่น) และใช้มาตรการป้องกันความปลอดภัยทั้งหมดมากกว่าหนึ่งครั้งให้คะแนนน้ำหนักบรรทุกขึ้นด้านบนและฐานตามแนวขอบตรง (5 หรือหลายครั้ง) วิ่งทับ รูรับแสง หลังจากทำเช่นนั้นให้วางส่วนประกอบบนบอร์ดอย่างใกล้ชิดเพื่อสร้างวงจรขนาดกะทัดรัดและบัดกรีพินตามการเชื่อมต่อของวงจร ในกรณีที่มีข้อผิดพลาดใด ๆ ให้ลองถอดการเชื่อมต่อออกและบัดกรีอีกครั้ง สุดท้ายตรวจสอบความต่อเนื่อง ทำตามขั้นตอนต่อไปนี้เพื่อสร้างวงจรที่ดีบน Veroboard

Veroboard

ออด เป็นตัวเก็บเสียงอิเล็กทรอนิกส์ประเภทหนึ่งที่มีโครงสร้างที่ประสานกัน โดยทั่วไปจะใช้เป็นอุปกรณ์เสียงในรายการอิเล็กทรอนิกส์เช่นพีซีเครื่องพิมพ์เครื่องจำลองการประกอบเครื่องจักรกลเตือนของเล่นอิเล็กทรอนิกส์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อัตโนมัติโทรศัพท์ ฯลฯ ในโครงการนี้เราจะใช้เสียงกริ่งเพื่อส่งเสียงเตือน เมื่อพินถูกดึงออกจากวงจรหลัก

Buzzer

ขั้นตอนที่ 3: บล็อกไดอะแกรม

แผนภาพบล็อก

ศิลปะหลักสามประการของวงจรเครื่องตรวจจับโลหะคือ วงจร LC , พร็อกซิมิตีเซนเซอร์ , เอาต์พุต Buzzer และ LED วงจร LC ทำโดยการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุและขดลวดทองแดงในโครงแบบขนาน

เมื่อขดลวดตรวจจับโลหะใกล้พื้นผิวมันจะเรียกเซ็นเซอร์ความใกล้ชิดซึ่งจะส่งสัญญาณไปยังวงจรเอาท์พุตและจะเปิด LED และส่งเสียงกริ่ง โดยพื้นฐานแล้วในไฟล์ วงจร LC เมื่อวัสดุที่มีความถี่เดียวกันเข้ามาใกล้ขดลวดทองแดงมันจะเริ่มสะท้อนกลับ สิ่งนี้จะเริ่มชาร์จตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำจะถูกชาร์จหรือในวงจร LC เมื่อตัวเก็บประจุถูกชาร์จจนเต็มประจุจะถูกถ่ายโอนไปยังตัวเหนี่ยวนำและเมื่อประจุไฟฟ้าทั่วตัวเก็บประจุเข้าใกล้ศูนย์ก็จะดึงประจุจากตัวเหนี่ยวนำ กระบวนการนี้เกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่า

ถึง พร็อกซิมิตีเซนเซอร์ เป็นเซ็นเซอร์ที่ใช้ตรวจจับวัตถุ n โดยไม่มีการสัมผัสทางกายภาพ หลักการทำงานของเซ็นเซอร์ IR และเซ็นเซอร์ความใกล้ชิดเหมือนกัน นอกจากนี้ยังปล่อยสัญญาณและไม่แสดงอะไรบนเอาต์พุตจนกว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในสัญญาณที่สะท้อน มีพร็อกซิมิตีเซ็นเซอร์หลายประเภทในตลาดเรากำลังใช้เซ็นเซอร์ที่จะส่งสัญญาณเอาท์พุตเมื่อตรวจพบวัตถุที่เป็นโลหะ

ขั้นตอนที่ 4: การทำงานของวงจร

เนื่องจากตอนนี้เรามีข้อมูลที่จำเป็นทั้งหมดเกี่ยวกับส่วนประกอบที่ใช้และการทำงานของวงจรแล้วให้เราก้าวไปข้างหน้าหนึ่งก้าวและเริ่มทำความเข้าใจการทำงานหลักของวงจรเครื่องตรวจจับโลหะ

ส่วนเครื่องตรวจจับโลหะหลักของวงจรคือการกำหนดค่าแบบขนานของตัวเก็บประจุและขดลวดตัวเหนี่ยวนำ วงจร LC นี้ช่วยให้พร็อกซิมิตีเซ็นเซอร์สั่นที่ความถี่เฉพาะ เมื่อวัตถุโลหะใด ๆ d ความถี่การสั่นพ้องใด ๆ ที่นำเข้าใกล้ขดลวดตัวเหนี่ยวนำเนื่องจากกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะถูกเหนี่ยวนำในขดลวดโดยการเหนี่ยวนำร่วมกัน สิ่งนี้จะเปลี่ยนสัญญาณที่ไหลผ่านขดลวดไปยังเซนเซอร์ความใกล้เคียง

โพเทนชิออมิเตอร์คือตัวต้านทานแบบแปรผันที่สามารถเปลี่ยนแปลงค่าได้ ใช้ในวงจรนี้เพื่อเปลี่ยนค่าของวงจร LC ต้องจำไว้ว่าควรตรวจสอบค่าของพร็อกซิมิตีเซ็นเซอร์เมื่อไม่มีวัตถุโลหะอยู่ใกล้ขดลวด หากขดลวดมีวัตถุโลหะอยู่ใกล้ ๆ ค่าของเซ็นเซอร์ความใกล้ชิดจะเปลี่ยนไปเนื่องจากวงจร LC จะมีสัญญาณที่แตกต่างกัน

ตอนนี้สัญญาณที่เปลี่ยนแปลงในขดลวดจะถูกส่งไปยังเซ็นเซอร์ความใกล้ชิด เซ็นเซอร์นี้จะตรวจสอบสัญญาณนี้และตอบสนองตามนั้น หากสัญญาณอยู่ที่ประมาณ 1mA แสดงว่าไม่มีวัตถุโลหะอยู่ใกล้ขดลวด ถ้ากระแสเกือบมากกว่า 8mA แสดงว่ามีวัตถุโลหะอยู่ใกล้กับขดลวด

ดังนั้นเมื่อขาเอาท์พุตของเซ็นเซอร์ความใกล้ชิดสูงจะมีการจ่ายแรงดันไฟฟ้าบวกให้กับทรานซิสเตอร์และจะส่งสัญญาณเพื่อเปิดไฟ LED และกริ่ง

ขั้นตอนที่ 5: การประกอบส่วนประกอบ

ตอนนี้เมื่อเราทราบการทำงานหลักและวงจรที่สมบูรณ์ของโครงการของเราแล้วให้เราก้าวไปข้างหน้าและเริ่มสร้างฮาร์ดแวร์ของโครงการของเรา สิ่งหนึ่งที่ต้องพึงระลึกไว้เสมอคือวงจรต้องมีขนาดกะทัดรัดและต้องวางส่วนประกอบไว้ใกล้กัน

1. ใช้ Veroboard และถูด้านที่มีทองแดงเคลือบด้วยกระดาษมีดโกน
2. ตอนนี้วางส่วนประกอบอย่างระมัดระวังและใกล้พอเพื่อให้ขนาดของวงจรไม่ใหญ่มาก
3. ทำการเชื่อมต่ออย่างระมัดระวังโดยใช้เหล็กบัดกรี หากเกิดข้อผิดพลาดขณะทำการเชื่อมต่อให้พยายามถอดการเชื่อมต่อออกและบัดกรีการเชื่อมต่ออีกครั้งอย่างถูกต้อง แต่สุดท้ายการเชื่อมต่อจะต้องแน่น
4. เมื่อทำการเชื่อมต่อทั้งหมดแล้วให้ทำการทดสอบความต่อเนื่อง ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์การทดสอบความต่อเนื่องคือการตรวจสอบวงจรไฟฟ้าเพื่อตรวจสอบว่ากระแสไฟฟ้าไหลในเส้นทางที่ต้องการหรือไม่ (ว่าอยู่ในวงจรทั้งหมดแน่นอน) การทดสอบความต่อเนื่องทำได้โดยการตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย (ต่อสายในการจัดเรียง LED หรือชิ้นส่วนที่สร้างความปั่นป่วนตัวอย่างเช่นลำโพงเพียโซอิเล็กทริก) ในทางเลือก
5. หากการทดสอบความต่อเนื่องผ่านแสดงว่าทำวงจรได้เพียงพอตามต้องการ ตอนนี้พร้อมสำหรับการทดสอบแล้ว

วงจรจะมีลักษณะดังภาพด้านล่าง:

แผนภูมิวงจรรวม

ข้อดี

เนื่องจากทุกโครงการมีข้อดีข้อเสียข้อดีและข้อเสียบางประการของวงจรเครื่องตรวจจับโลหะนี้มีดังต่อไปนี้

1. Proximity Detector IC TDA0161 ตามวงจรเครื่องตรวจจับโลหะเป็นโครงการที่เรียบง่ายและมีขนาดเล็กที่สามารถทำได้อย่างง่ายดายที่บ้าน ดังนั้นจึงสามารถใช้ในบ้านสำนักงานสถานที่ทำงาน ฯลฯ เพื่อค้นหาวัตถุโลหะขนาดเล็กเช่นตะปูเหล็กเครื่องประดับเงินหรือทองเป็นต้น
2. เนื่องจากพร็อกซิมิตีเซ็นเซอร์นี้ทำงานอย่างถูกต้องจึงไม่จำเป็นต้องใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ชนิดใด ๆ

ข้อเสีย

เนื่องจากนี่เป็นวงจรเครื่องตรวจจับโลหะแบบโฮมเมดขนาดเล็กข้อเสียเปรียบหลักของวงจรของเขาคือปัญหาเกี่ยวกับช่วงการตรวจจับ สำหรับวงจรนี้ระยะห่างของวัตถุโลหะควรอยู่ห่างจากขดลวดของวงจรตรวจจับโลหะอย่างน้อย 10 มม.

การใช้งาน

เครื่องตรวจจับโลหะมีหลายแอปพลิเคชัน บางส่วนมีการระบุไว้ด้านล่าง

1. เครื่องตรวจจับโลหะใช้ในทางเข้าสถานที่ที่จำเป็นต้องมีการรักษาความปลอดภัย สิ่งนี้จะถูกใช้เพื่อตรวจจับอาวุธที่เป็นอันตรายใด ๆ
2. เครื่องตรวจจับโลหะใช้ในการตรวจจับเงินเหล็กทอง ฯลฯ
3. เนื่องจากโครงการนี้จัดทำขึ้นในขนาดเล็กจึงสามารถใช้ในบ้านเพื่อตรวจจับวัตถุโลหะขนาดเล็กเช่นตะปูเหล็กเป็นต้น