จะสร้างวงจรตรวจจับโลหะได้อย่างไร?

เครื่องตรวจจับโลหะเป็นอุปกรณ์ปกติที่ใช้สำหรับตรวจคน สัมภาระ หรือกระสอบในศูนย์การค้า ที่พัก ทางเดินฟิล์ม และอื่นๆ เพื่อรับประกันว่าบุคคลนั้นไม่ได้ลำเลียงโลหะหรือสิ่งของที่ผิดกฎหมาย เช่น อาวุธ ระเบิด และอื่นๆ เครื่องตรวจจับโลหะระบุความใกล้เคียงของโลหะ เครื่องตรวจจับโลหะหลายประเภทสามารถพบเห็นได้ในท้องตลาด ซึ่งรวมถึงเครื่องตรวจจับโลหะแบบใช้มือถือ เครื่องตรวจจับโลหะแบบเดินผ่านได้ เครื่องตรวจจับโลหะแบบค้นหาภาคพื้นดิน เป็นต้น

วงจรเครื่องตรวจจับโลหะอย่างง่ายสามารถทำได้ที่บ้านในขนาดเล็ก ในโครงการนี้เราจะสร้างวงจรเครื่องตรวจจับโลหะอย่างง่ายโดยใช้พร็อกซิมิตีเซ็นเซอร์ ส่วนประกอบทั้งหมดที่ใช้นั้นเรียบง่ายและหาได้ง่ายในตลาด

วิธีการออกแบบวงจรตรวจจับโลหะโดยใช้ TDA0161

เมื่อเราทราบสิ่งที่เราจะทำในโปรเจ็กต์นี้แล้ว ให้เราเริ่มรวบรวมข้อมูลเพิ่มเติมโดยสร้างรายการส่วนประกอบทั้งหมดและศึกษาโดยย่อในตอนแรก

ขั้นตอนที่ 1: รวบรวมส่วนประกอบ

วิธีที่ดีที่สุดในการเริ่มโครงการคือการทำรายการส่วนประกอบและศึกษาส่วนประกอบเหล่านี้โดยย่อ เพราะไม่มีใครอยากติดอยู่ตรงกลางของโครงการเพียงเพราะองค์ประกอบที่ขาดหายไป รายการส่วนประกอบที่เราจะใช้ในโครงการนี้มีดังต่อไปนี้:

ขั้นตอนที่ 2: ศึกษาส่วนประกอบ

ขณะนี้เราทราบแนวคิดหลักที่อยู่เบื้องหลังโครงการนี้แล้วและเรายังมีรายการส่วนประกอบทั้งหมดให้ก้าวไปข้างหน้าและศึกษาสั้น ๆ เกี่ยวกับส่วนประกอบหลักบางส่วนที่จะใช้ในการสร้างวงจร

TDA0161 IC เครื่องตรวจจับความใกล้เคียงคือเครื่องตรวจจับความใกล้เคียง Ic. ผลิตโดย STMicroelectronics ใช้เพื่อตรวจจับวัตถุที่เป็นโลหะ ทำงานนี้โดยตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในการสูญเสียกระแสวนความถี่สูง ด้วยความช่วยเหลือของวงจรที่ปรับจูนนิรันดร์ TDA0161 IC จะเป็นออสซิลเลเตอร์ สัญญาณเอาต์พุตถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้า ซึ่งหมายความว่ากระแสไฟฟ้าจะสูงเมื่อโลหะที่ถูกคัดค้านจะอยู่ใกล้กับขดลวดและกระแสไฟฟ้าจะต่ำหากไม่มีวัตถุโลหะอยู่ใกล้ขดลวด TDA0161 IC ประกอบด้วย 8 พิน IC นี้มาในแพ็คเกจแบบอินไลน์คู่

2N2222 ทรานซิสเตอร์: เป็นทรานซิสเตอร์แบบแยกขั้ว NPN ที่มีชื่อเสียงที่สุด ทรานซิสเตอร์นี้ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการสลับและขยาย เหตุผลหลักที่อยู่เบื้องหลังชื่อเสียงก็คือมันมีต้นทุนต่ำขนาดเล็กและความสามารถในการจัดการกระแสที่มีมูลค่าสูงเมื่อเทียบกับทรานซิสเตอร์ขนาดเล็กที่ใกล้เคียงกัน โดยปกติทรานซิสเตอร์นี้สามารถรองรับกระแสไฟฟ้าสูงได้ถึง 800mA ทรานซิสเตอร์นี้ประกอบด้วยวัสดุซิลิกอนหรือเจอร์เมเนียม ในกระบวนการขยายสัญญาณอนาล็อกอินพุตจะถูกนำไปใช้กับตัวรวบรวมและสัญญาณขยายเอาต์พุตจะถูกส่งไปยังฐาน สัญญาณแอนะล็อกนี้อาจเป็นสัญญาณเสียง

Veroboard เป็นทางเลือกที่ดีในการสร้างวงจรเพราะอาการปวดหัวเพียงอย่างเดียวคือการวางส่วนประกอบบนบอร์ด Vero และบัดกรีและตรวจสอบความต่อเนื่องโดยใช้ Digital Multi Meter เมื่อทราบรูปแบบวงจรแล้วให้ตัดบอร์ดให้มีขนาดที่เหมาะสม เพื่อจุดประสงค์นี้ให้วางกระดานบนแผ่นรองตัดและโดยใช้ใบมีดที่คม (ให้แน่น) และใช้มาตรการป้องกันความปลอดภัยทั้งหมดมากกว่าหนึ่งครั้งให้คะแนนน้ำหนักบรรทุกขึ้นด้านบนและฐานตามแนวขอบตรง (5 หรือหลายครั้ง) วิ่งทับ รูรับแสง หลังจากทำเช่นนั้น ให้วางส่วนประกอบบนบอร์ดอย่างใกล้ชิดเพื่อสร้างวงจรขนาดกะทัดรัดและบัดกรีหมุดตามการต่อวงจร ในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาดใด ๆ ให้ลองถอดการเชื่อมต่อออกและบัดกรีอีกครั้ง สุดท้ายตรวจสอบความต่อเนื่อง ทำตามขั้นตอนต่อไปนี้เพื่อสร้างวงจรที่ดีบน Veroboard

ออด เป็นตัวเก็บเสียงอิเล็กทรอนิกส์ประเภทหนึ่งที่มีโครงสร้างที่ประสานกัน โดยทั่วไปจะใช้เป็นอุปกรณ์เสียงในรายการอิเล็กทรอนิกส์เช่นพีซีเครื่องพิมพ์เครื่องจำลองการประกอบกลไกเตือนของเล่นอิเล็กทรอนิกส์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อัตโนมัติโทรศัพท์ ฯลฯ ในโครงการนี้เราจะใช้เสียงกริ่งเพื่อส่งเสียงเตือน เมื่อพินถูกดึงออกจากวงจรหลัก

ขั้นตอนที่ 3: บล็อกไดอะแกรม

ศิลปะหลักสามประการของวงจรเครื่องตรวจจับโลหะคือ วงจร LC, พร็อกซิมิตีเซนเซอร์, เอาท์พุท Buzzer และ LEDวงจร LC ทำโดยการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุและขดลวดทองแดงในโครงแบบขนาน

เมื่อขดลวดตรวจจับโลหะใกล้พื้นผิวมันจะเรียกเซ็นเซอร์ความใกล้ชิดซึ่งจะส่งสัญญาณไปยังวงจรเอาท์พุตและจะเปิด LED และส่งเสียงกริ่ง โดยพื้นฐานแล้วในไฟล์ วงจร LCเมื่อวัสดุที่มีความถี่เดียวกันเข้ามาใกล้ขดลวดทองแดงมันจะเริ่มสะท้อนกลับ นี้จะเริ่มชาร์จตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำจะถูกชาร์จหรือในวงจร LC เมื่อตัวเก็บประจุถูกชาร์จจนเต็มประจุจะถูกโอนไปยังตัวเหนี่ยวนำและเมื่อประจุไฟฟ้าทั่วตัวเก็บประจุเข้าใกล้ศูนย์ก็จะดึงประจุจากตัวเหนี่ยวนำ กระบวนการนี้เกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่า

ก พร็อกซิมิตีเซนเซอร์เป็นเซ็นเซอร์ที่ใช้ตรวจจับวัตถุ n โดยไม่มีการสัมผัสทางกายภาพใด ๆ หลักการทำงานของเซ็นเซอร์ IR และเซ็นเซอร์ความใกล้เคียงจะเหมือนกัน นอกจากนี้ยังปล่อยสัญญาณและไม่แสดงอะไรบนเอาต์พุตจนกว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในสัญญาณสะท้อน มีพร็อกซิมิตีเซ็นเซอร์หลายประเภทในตลาดเรากำลังใช้เซ็นเซอร์ที่จะส่งสัญญาณเอาท์พุตเมื่อตรวจพบวัตถุที่เป็นโลหะ

ขั้นตอนที่ 4: การทำงานของวงจร

ขณะนี้เรามีข้อมูลที่จำเป็นทั้งหมดเกี่ยวกับส่วนประกอบที่ใช้และการทำงานของวงจรแล้ว ให้เราก้าวไปข้างหน้าหนึ่งก้าวและเริ่มทำความเข้าใจการทำงานหลักของวงจรเครื่องตรวจจับโลหะ

ส่วนเครื่องตรวจจับโลหะหลักของวงจรคือการกำหนดค่าแบบขนานของตัวเก็บประจุและขดลวดเหนี่ยวนำ วงจร LC นี้ช่วยให้พร็อกซิมิตีเซ็นเซอร์สั่นที่ความถี่เฉพาะ เมื่อวัตถุโลหะใด ๆ d ความถี่การสั่นพ้องใด ๆ ที่นำเข้าใกล้ขดลวดตัวเหนี่ยวนำเนื่องจากกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะถูกเหนี่ยวนำในขดลวดโดยการเหนี่ยวนำร่วมกัน สิ่งนี้จะเปลี่ยนสัญญาณที่ไหลผ่านขดลวดไปยังพร็อกซิมิตีเซนเซอร์

โพเทนชิออมิเตอร์คือตัวต้านทานแบบแปรผันที่สามารถเปลี่ยนแปลงค่าได้ ใช้ในวงจรนี้เพื่อเปลี่ยนค่าของวงจร LC ต้องจำไว้ว่าควรตรวจสอบค่าของเซ็นเซอร์ความใกล้ชิดเมื่อไม่มีวัตถุโลหะอยู่ใกล้ขดลวด หากขดลวดมีวัตถุโลหะอยู่ใกล้ ๆ ค่าของเซ็นเซอร์ความใกล้ชิดจะเปลี่ยนไปเนื่องจากวงจร LC จะมีสัญญาณที่แตกต่างกัน

ตอนนี้สัญญาณที่เปลี่ยนแปลงในขดลวดจะถูกส่งไปยังเซ็นเซอร์ความใกล้ชิด เซ็นเซอร์นี้จะตรวจสอบสัญญาณนี้และตอบสนองตามนั้น หากสัญญาณอยู่ที่ประมาณ 1mA แสดงว่าไม่มีวัตถุโลหะอยู่ใกล้ขดลวด ถ้ากระแสไฟฟ้าเกือบมากกว่า 8mA แสดงว่ามีวัตถุโลหะอยู่ใกล้กับขดลวด

ดังนั้นเมื่อขาเอาท์พุตของเซ็นเซอร์ความใกล้ชิดสูงจะมีการจ่ายแรงดันไฟฟ้าบวกให้กับทรานซิสเตอร์และจะส่งสัญญาณเพื่อเปิดไฟ LED และกริ่ง

ขั้นตอนที่ 5: การประกอบส่วนประกอบ

ตอนนี้เมื่อเราทราบการทำงานหลักและวงจรที่สมบูรณ์ของโครงการของเราแล้วให้เราก้าวไปข้างหน้าและเริ่มสร้างฮาร์ดแวร์ของโครงการของเรา สิ่งหนึ่งที่ต้องพึงระลึกไว้เสมอคือวงจรจะต้องมีขนาดกะทัดรัดและส่วนประกอบจะต้องอยู่ใกล้กันมาก

1. ใช้ Veroboard แล้วถูด้านข้างด้วยการเคลือบทองแดงด้วยกระดาษขูด
2. ตอนนี้วางส่วนประกอบอย่างระมัดระวังและใกล้พอเพื่อไม่ให้ขนาดของวงจรใหญ่มาก
3. ทำการเชื่อมต่ออย่างระมัดระวังโดยใช้เหล็กบัดกรี หากเกิดข้อผิดพลาดขณะทำการเชื่อมต่อให้พยายามถอดการเชื่อมต่อออกและบัดกรีการเชื่อมต่ออีกครั้งอย่างถูกต้อง แต่สุดท้ายการเชื่อมต่อจะต้องแน่น
4. เมื่อทำการเชื่อมต่อทั้งหมดแล้วให้ทำการทดสอบความต่อเนื่อง ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์การทดสอบความต่อเนื่องคือการตรวจสอบวงจรไฟฟ้าเพื่อตรวจสอบว่ากระแสไฟฟ้าไหลไปในเส้นทางที่ต้องการหรือไม่ (ว่าอยู่ในวงจรทั้งหมดอย่างแน่นอน) การทดสอบความต่อเนื่องทำได้โดยการตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย (ต่อสายในการจัดเรียง LED หรือชิ้นส่วนที่สร้างความปั่นป่วนตัวอย่างเช่นลำโพงเพียโซอิเล็กทริก) ตามวิธีที่เลือก
5. หากการทดสอบความต่อเนื่องผ่านไปแสดงว่าทำวงจรได้เพียงพอตามที่ต้องการ ตอนนี้พร้อมสำหรับการทดสอบแล้ว

วงจรจะมีลักษณะดังภาพด้านล่าง:

ข้อดี

เนื่องจากทุกโครงการมีข้อดีข้อเสียข้อดีและข้อเสียบางประการของวงจรเครื่องตรวจจับโลหะนี้มีดังต่อไปนี้

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

ข้อเสีย

เนื่องจากนี่เป็นวงจรเครื่องตรวจจับโลหะแบบโฮมเมดขนาดเล็กข้อเสียเปรียบหลักของวงจรของเขาคือปัญหาเกี่ยวกับช่วงการตรวจจับ สำหรับวงจรนี้ระยะห่างของวัตถุโลหะควรอยู่ห่างจากขดลวดของวงจรตรวจจับโลหะอย่างน้อย 10 มม.

แอพพลิเคชั่น

เครื่องตรวจจับโลหะมีการใช้งานหลายอย่าง บางส่วนมีการระบุไว้ด้านล่าง

1. เครื่องตรวจจับโลหะใช้ในทางเข้าสถานที่ที่จำเป็นต้องมีการรักษาความปลอดภัย สิ่งนี้จะถูกใช้เพื่อตรวจจับอาวุธที่เป็นอันตรายใด ๆ
2. เครื่องตรวจจับโลหะใช้เพื่อตรวจจับเงินเหล็กทอง ฯลฯ
3. เนื่องจากโครงการนี้สร้างขึ้นในขนาดเล็ก จึงสามารถใช้ในบ้านเพื่อตรวจจับวัตถุที่เป็นโลหะขนาดเล็ก เช่น ตะปูเหล็ก เป็นต้น