Un detector de metalls és un aparell habitual que s’utilitza per revisar persones, equipatges o sacs en centres comercials, allotjaments, passadissos de pel·lícules, etc., per garantir que l’individu no transmet metalls ni coses il·lícites com armes, bombes, etc. Els detectors de metalls identifiquen la proximitat dels metalls. Es poden veure al mercat molts tipus de detectors de metalls. Aquests inclouen detectors de metalls portàtils, detectors de metalls recorreguts, detectors de metalls de cerca a terra, etc.
Circuit de detectors de metalls
Un circuit senzill de detecció de metalls es pot fer a casa a petita escala. En aquest projecte, farem un circuit senzill de detecció de metalls mitjançant un sensor de proximitat. Tots els components que s’utilitzen són molt senzills i fàcilment disponibles al mercat.
Com dissenyar un circuit de detecció de metalls mitjançant TDA0161?
Ara que sabem què farem en aquest projecte, comencem a recopilar més informació fent una llista completa de components i realitzant un breu estudi.
Pas 1: recollida dels components
El millor enfocament per iniciar qualsevol projecte és fer una llista de components i fer un breu estudi d’aquests components perquè ningú voldrà quedar-se enmig d’un projecte només per falta d’un component. A continuació es mostra una llista de components que utilitzarem en aquest projecte:
- IC del detector de proximitat TDA0161
- Resistència d'1k-ohm
- Resistència de 330 Ω
- Resistència de 100 Ω
- Potenciòmetre de 5 KΩ
- 2N2222 Transistor NPN
- Zumbador
- Filferro de coure per a bobina
- LED
- Veroboard
- Bateria
- Multímetre digital
Pas 2: estudiar els components
Com ara coneixem el concepte principal d’aquest projecte i també tenim una llista completa de components, avancem un pas endavant i passem per un breu estudi d’alguns components principals que s’utilitzaran per fer el circuit.
IC del detector de proximitat TDA0161 és un Ic del detector de proximitat. Està fabricat per STMicroelectronics. S'utilitza per detectar objectes metàl·lics. Realitza aquesta tasca detectant lleugers canvis en les pèrdues de corrents de Foucault d’alta freqüència. Amb l'ajut d'un circuit sintonitzat eternament, el TDA0161 IC funciona com un oscil·lador. El senyal de sortida ve determinat pel canvi del corrent de subministrament. Això significa que el corrent serà alt quan un metall objectat estarà a prop de la bobina i el corrent serà baix si no hi ha cap objecte metàl·lic a prop de la bobina. TDA0161 IC consta de 8 pins. Aquesta IC ve en paquets de doble línia.
TDA0161
Transistor 2N2222: És el transistor de connexió bipolar NPN més conegut. Aquest transistor s'utilitza principalment amb finalitats de commutació i amplificació. El motiu principal de la seva fama és que té un cost baix, una mida reduïda i la seva capacitat per manejar un alt valor de corrent en comparació amb els transistors petits similars. Normalment, aquest transistor pot manejar una corrent elevada de fins a 800 mA. Aquest transistor està format per material de silici o germani. En el procés d'amplificació, el senyal analògic d'entrada s'aplica al seu col·lector i el senyal amplificat de sortida s'envia a la base. aquest senyal analògic podria ser un senyal de veu.
2N2222
Veroboard és una bona opció per fer un circuit, ja que l’únic mal de cap és col·locar components a la placa Vero i soldar-los i comprovar la continuïtat mitjançant el multímetre digital. Un cop conegut el disseny del circuit, talleu la placa en una mida raonable. Amb aquest propòsit, col·loqueu el tauler a la catifa de tall i utilitzant una fulla afilada (de forma segura) i prenent totes les precaucions de seguretat, anoteu més d'una vegada la càrrega cap amunt i la base al llarg de la vora recta (5 o diverses vegades), recorrent les obertures. Després de fer-ho, col·loqueu els components a la placa de prop per formar un circuit compacte i soldeu els pins segons les connexions del circuit. En cas d’algun error, proveu de soldar les connexions i torneu a soldar-les. Finalment, comproveu la continuïtat. Seguiu els passos següents per fer un bon circuit en un Veroboard.
Veroboard
El zumbador és una mena de col·lector de so electrònic amb una estructura coordinada. Generalment s’utilitza com a aparell de veu en articles electrònics com ordinadors, impressores, màquines reproductores, muntatge mecànic d’alerta, joguines electròniques, aparells electrònics automàtics, telèfons, etc. quan el pin es retira del circuit principal.
Zumbador
Pas 3: diagrama de blocs
Diagrama de blocs
Les tres arts principals del circuit del detector de metalls són Circuit LC , Sensor de proximitat , sortida Zumbador i LED. El circuit LC es realitza connectant un condensador i una bobina de fil de coure en una configuració paral·lela.
Quan la bobina detectarà el metall a prop de la seva superfície, activarà el sensor de proximitat que enviarà el senyal al circuit de sortida i encendrà el LED i farà sonar el brunzidor. Així que bàsicament a Circuit LC , quan un material de la mateixa freqüència s’acosti a la bobina de coure, començarà a ressonar. Això començarà a carregar el condensador. El condensador i l’inductor es carregaran alternativament al circuit LC. Quan el condensador es carregui completament, la càrrega es transferirà a l’inductor i quan la càrrega del condensador s’acosti a zero, traurà la càrrega de l’inductor. Aquest procés es repeteix una i altra vegada.
A Sensor de proximitat és un sensor que s’utilitza per detectar n objecte sense cap contacte físic. El principi de funcionament d’un sensor IR i d’un sensor de proximitat són els mateixos. També emet un senyal i no mostra res a la sortida fins que no hi hagi cap canvi en el senyal reflectit. Hi ha tants tipus de sensors de proximitat disponibles al mercat, que estem utilitzant el que enviarà un senyal de sortida quan detecti un subjecte metàl·lic.
Pas 4: Funcionament del circuit
Com que ara disposem de tota la informació necessària sobre els components utilitzats i el funcionament del circuit, avancem un pas endavant i comencem a entendre el funcionament principal del circuit del detector de metalls.
La part principal del detector de metalls del circuit és la configuració paral·lela del condensador i la bobina inductor. Aquest circuit LC ajuda el sensor de proximitat a oscil·lar a una freqüència determinada. Quan qualsevol objecte metàl·lic presenta una freqüència de ressonació aproximada a la bobina inductora, a causa de la llei de la inducció electromagnètica, s’induirà un corrent induït a la bobina per inducció mútua. Això alterarà el senyal que flueix a través de la bobina fins al sensor de proximitat.
Un potenciòmetre és una resistència variable el valor del qual es pot canviar. S'utilitza en aquest circuit per canviar el valor del circuit LC. Cal tenir en compte que s’ha de comprovar el valor del sensor de proximitat quan no hi ha cap objecte metàl·lic a prop de la bobina. Si la bobina té un objecte metàl·lic a prop, es canviarà el valor del sensor de proximitat perquè el circuit LC tindrà un senyal diferent.
Ara el senyal canviat a la bobina s’envia al sensor de proximitat. aquest sensor examinarà aquest senyal i reaccionarà en conseqüència. Si el senyal és d’uns 1 mA, vol dir que no hi ha cap objecte metàl·lic a prop de la bobina. Si el corrent supera gairebé els 8 mA, indica que hi ha un objecte metàl·lic a prop de la bobina.
Així, quan el pin de sortida del sensor de proximitat sigui elevat, es proporcionarà una tensió positiva al transistor i enviarà un senyal per encendre el LED i el brunzidor.
Pas 5: Muntatge dels components
Ara, ja que coneixem el funcionament principal i el circuit complet del nostre projecte, anem a avançar i comencem a fer el maquinari del nostre projecte. Cal tenir en compte una cosa que el circuit ha de ser compacte i que els components s’han de col·locar tan a prop.
- Agafeu un Veroboard i fregueu-ne el costat amb el revestiment de coure amb un paper raspador.
- Ara col·loqueu els components amb compte i prou a prop perquè la mida del circuit no sigui molt gran
- Feu les connexions amb cura utilitzant soldadura. Si es produeix algun error en fer les connexions, intenteu dessoldar-la i torneu a soldar-la correctament, però al final la connexió ha de ser estreta.
- Un cop realitzades totes les connexions, realitzeu una prova de continuïtat. En electrònica, la prova de continuïtat és la comprovació d’un circuit elèctric per comprovar si el flux de corrent en el recorregut desitjat (que certament és un circuit total). Es realitza una prova de continuïtat establint una mica de voltatge (cablejat en arranjament amb un LED o una part de creació de commoció, per exemple, un altaveu piezoelèctric) sobre el camí seleccionat.
- Si la prova de continuïtat supera, significa que el circuit es fa adequadament segons es desitgi. Ara està a punt per ser provat.
El circuit tindrà l’aspecte de la imatge següent:
Esquema de connexions
Avantatges
Com que cada projecte té els seus avantatges i desavantatges, a continuació s’enumeren alguns dels avantatges i desavantatges d’aquest circuit de detecció de metalls.
- El circuit de detecció de metalls basat en IC TDA0161 IC Detector de proximitat és un projecte molt senzill i a petita escala que es pot fer molt fàcilment a casa. Per tant, es pot utilitzar a cases, oficines, llocs de treball, etc. per trobar objectes metàl·lics petits, per exemple, claus de ferro, joies de plata o d’or, etc.
- Com que aquest sensor de proximitat funciona correctament, no cal utilitzar cap tipus de microcontrolador.
Desavantatges
Com que es tracta d’un circuit de detecció de metalls casolà de petita escala, el principal desavantatge del seu circuit és el problema amb la seva gamma de detecció. Per a aquest circuit, la distància d’un objecte metàl·lic ha de ser com a mínim de 10 mm de la bobina del circuit del detector de metalls.
Aplicacions
Hi ha diverses aplicacions d’un detector de metalls. Alguns d’aquests s’enumeren a continuació.
- Els detectors de metalls s’utilitzen a l’entrada d’un lloc on és necessària la seguretat. S’utilitzarà per detectar qualsevol arma nociva.
- Els detectors de metalls s’utilitzen per detectar plata, ferro, or, etc.
- Atès que aquest projecte es fa a petita escala, es pot utilitzar a les llars per detectar objectes metàl·lics petits com claus de ferro, etc.
