पॉकेट मेटल लोकेटर - Arduino: 8 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

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के बारे में: प्रौद्योगिकी और इसके द्वारा लायी जा सकने वाली संभावनाओं के बारे में पागल। मुझे अनोखी चीजें बनाने की चुनौती पसंद है। मेरा लक्ष्य प्रौद्योगिकी को मज़ेदार, रोज़मर्रा की ज़िंदगी के लिए प्रासंगिक बनाना और लोगों को कूल बनाने में सफल बनाने में मदद करना है… टेककीवी गैजेट्स के बारे में अधिक जानकारी »

यह शांत छोटा पॉकेट मेटल लोकेटर लकड़ी में छोटे नाखूनों और कील की पहचान करने के लिए पर्याप्त संवेदनशील है और अजीब जगहों में फिट होने के लिए पर्याप्त कॉम्पैक्ट है जिससे धातु का पता लगाने और उपयोग करने में सुविधाजनक हो जाता है।

इकाई में चार स्वतंत्र खोज कॉइल और रंगीन एलईडी संकेतक हैं जो लक्ष्य को सटीक रूप से पहचानने में सक्षम होने के साथ-साथ एक बड़े खोज क्षेत्र को जल्दी से कवर करना आसान बनाते हैं।

यह साफ-सुथरा छोटा उपकरण एक बटन ऑपरेशन के साथ स्व-अंशांकन करता है, एक यूएसबी पोर्ट के माध्यम से रिचार्जेबल होता है और लक्ष्य शक्ति को इंगित करने के लिए रंगीन एलईडी, ध्वनि और कंपन का उपयोग करता है।

निर्देशयोग्य में शामिल सभी डिज़ाइन, परीक्षण, कोड और 3D फ़ाइलें हैं जो आपके स्वयं के निर्माण के लिए आवश्यक हैं। मुझे आशा है कि आप इसे बनाने और इसका उपयोग करने में उतना ही आनंद लेंगे जितना मेरे पास है !!

चरण 1: सामग्री सूची और यह कैसे काम करता है

1. यह कैसे काम करता है

पॉकेट मेटल लोकेटर एक Arduino Pro Mini द्वारा संचालित चार स्वतंत्र पल्स इंडक्शन सर्च कॉइल का उपयोग करता है। प्रत्येक सर्च कॉइल एक अलग TX और RX कॉइल से बना होता है जहां एक पल्स को TX कॉइल में प्रेरित किया जाता है जो RX कॉइल के चारों ओर एक इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फील्ड बनाता है। बदलते क्षेत्र आरएक्स कॉइल में एक वोल्टेज को प्रेरित करता है जिसे Arduino द्वारा सिग्नल की पल्स चौड़ाई को पढ़ने से पहले पता लगाया और बढ़ाया जाता है।

Arduino कोड में एक स्मूथिंग एल्गोरिथम का उपयोग वैध दालों से शोर को दूर करने के लिए किया जाता है, जिससे यह बहुत स्थिर हो जाता है।

कोड में एक कैलिब्रेशन एल्गोरिदम स्टार्टअप की एक छोटी अवधि में औसत रीडिंग लेता है और सिग्नल की तुलना करने के लिए थ्रेसहोल्ड की एक श्रृंखला सेट करता है।

जब कोई धातु वस्तु विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की सीमा के भीतर आती है तो क्षेत्र बाधित हो जाता है और कुछ ऊर्जा आरएक्स कॉइल से "एडी धाराओं" में बदल जाती है जो लक्ष्य वस्तु में बनती है। लक्ष्य वस्तु के इस परजीवी प्रभाव के परिणामस्वरूप आरएक्स कॉइल को कम करने में पल्स चौड़ाई का पता चला है। अनिवार्य रूप से हम लक्ष्य वस्तु में शक्ति के नुकसान को माप रहे हैं।

जब आरएक्स कॉइल में पाई गई पल्स चौड़ाई थ्रेशोल्ड से नीचे गिरती है तो एलईडी जलाई जाती है, बजर बजता है और हैप्टिक फीडबैक मोटर चालू होता है - लक्ष्य सिग्नल के पूर्व निर्धारित आकार पर निर्भर करता है।

इसके लिए सर्किट पिछले एक साल में एक बहुत ही स्थिर और मज़बूती से प्रदर्शन करने वाले डिटेक्टर के रूप में विकसित हुआ है। कुंडल विन्यास और अभिविन्यास जानबूझकर स्थिरता और गहराई का पता लगाने को अधिकतम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

2. सामग्री सूची

1. 3.7 वी 350 एमएएच लीपो बैटरी आकार: 38 मिमी x 20 मिमी x 7.5 मिमी
2. TP4056 USB LiPo बैटरी चार्जर डेटा शीट
3. LiPo बैटरी चार्ज करंट को 300mA से कम करने के लिए 4.7K रोकनेवाला
4. अरुडिनो प्रो मिनी
5. मिनी प्रो प्रोग्रामिंग के लिए सीरियल मॉड्यूल के लिए एफटीडीआई यूएसबी
6. LM339 क्वाड डिफरेंशियल तुलनित्र इंटीग्रेटेड सर्किट
7. वेरो बोर्ड - 2 टुकड़े 20x9 छेद और 34x9 में कटे हुए (सही अभिविन्यास के लिए फोटो देखें)
8. BC548 NPN ट्रांजिस्टर x 4
9. 2N7000 MOSFET स्विच x 5
10. पीजो बजर
11. हैप्टिक फीडबैक के लिए सिक्का कंपन मोटर
12. WS2812 RGB LED मॉड्यूल x 4
13. 1k रोकनेवाला x 4
14. 10k रोकनेवाला x 4
15. 47 ओम रेसिस्टर x 4
16. 2.2K रोकनेवाला x 4
17. 150pf सिरेमिक कैपेसिटर x 8
18. 0.18uF पॉलिएस्टर संधारित्र x 4
19. 0.3 मिमी तामचीनी तांबे के तार का रोल (आमतौर पर लगभग 25 ग्राम वजन के रोल में आते हैं)
20. पीसीबी माउंटेड पुश बटन स्विच
21. गर्म गोंद वाली बंदूक
22. 10 मिमी ड्रिल बिट
23. हैंडहेल्ड ड्रिल
24. 16 अलग-अलग तारों को लेबल करने के लिए उपयुक्त लेबल गन या स्टिकी टेप हुकअप तार
25. 3D प्रिंटर तक पहुंच

3. तुलनित्र संचालन

LM339 के संचालन के बारे में मेरे कई प्रश्न हैं इसलिए मैंने सोचा कि मैं अधिक स्पष्ट स्पष्टीकरण दूंगा।

LM339 केवल एक वोल्टेज तुलनित्र के रूप में संचालित होता है, सकारात्मक और नकारात्मक पिन के बीच अंतर वोल्टेज की तुलना करता है और इनपुट अंतर ध्रुवीयता के आधार पर एक तर्क कम या उच्च प्रतिबाधा (पुलअप के साथ तर्क उच्च) को आउटपुट करता है।

इस सर्किट में, तुलनित्र का धनात्मक इनपुट Vcc लाइन से जुड़ा होता है और Vcc के लिए एक पुल-अप रोकनेवाला तुलनित्र आउटपुट पर लगाया जाता है। इस कॉन्फ़िगरेशन में, व्यवहार में, तुलनित्र का आउटपुट वोल्टेज उच्च रहता है, जब तक कि नकारात्मक इनपुट पर इनपुट वोल्टेज 3.5v से अधिक न हो जाए

ऑपरेशन को LM339 डेटा शीट से समझाया जा सकता है जो "इनपुट वोल्टेज रेंज" को 0 V से Vsup-1.5 V के बीच होने की रूपरेखा देता है।

जब IN- और IN+ दोनों सामान्य-मोड सीमा के भीतर होते हैं, यदि IN- IN+ और ऑफ़सेट वोल्टेज से कम है, तो आउटपुट उच्च प्रतिबाधा है और आउटपुट ट्रांजिस्टर संचालन नहीं कर रहा है

जब IN– सामान्य मोड से अधिक होता है और IN+ सामान्य मोड के भीतर होता है, तो आउटपुट कम होता है और आउटपुट ट्रांजिस्टर वर्तमान में डूब रहा होता है। डेटा शीट का लिंक और नीचे स्पष्टीकरण

चरण 2: केस प्रिंट करें

३डी प्रिंटेड केस ५ अलग-अलग प्रिंटों का उपयोग करके किया गया था। आयाम और 3D फ़ाइलें यहाँ Thingiverse पर पाई जा सकती हैं। यह डिज़ाइन डिवाइस को पकड़ने में आसान बनाने पर केंद्रित था, जबकि यह सुनिश्चित करने के लिए कि खोज कॉइल खोजे जा रहे क्षेत्र के करीब थे।

केस को सावधानी से प्रिंट करें और अतिरिक्त प्लास्टिक को हटा दें। यह कदम अभी करना महत्वपूर्ण है ताकि अंतिम हुकअप और परीक्षण से पहले इलेक्ट्रॉनिक घटकों को मामले में संरेखित किया जा सके।

मैंने कई अलग-अलग केस डिज़ाइनों की एक तस्वीर शामिल की, जिसे मैंने अंतिम डिज़ाइन पर बसने से पहले परीक्षण किया था जो कि अधिक कॉम्पैक्ट और एर्गोनॉमिक रूप से पकड़ने के लिए मनभावन था।

चरण 3: सर्च कॉइल्स बनाएं और माउंट करें

प्रिंटेड कॉइल फॉर्मर्स लें और उनमें से प्रत्येक पर कॉपर वायर के 25 फेरे लगाएं। सुनिश्चित करें कि आप मुख्य इकाई से जोड़ने के लिए एक अच्छा 20 सेमी अतिरिक्त तांबे का तार छोड़ दें।

प्रत्येक पूर्व के लिए एक सुसंगत हवा और कॉइल के उन्मुखीकरण को सक्षम करने के लिए फॉर्मर्स में मुद्रित छेद का उपयोग करें। जैसा कि आप ऐसा करते हैं, पूर्व को उल्टा कर दें और पूर्व को आधार इकाई में उत्तरोत्तर गोंद दें।

प्रदान किए गए फोटो असेंबली का पालन करें, परिणाम कॉइल असेंबली में घुड़सवार 8 कॉइल्स हैं जो सभी तारों को लगातार उन्मुख करते हैं, और ऊपरी बाड़े में मुख्य बोर्ड इकाई से जुड़ने के लिए काफी लंबा है।

प्रत्येक विशिष्ट कॉइल का ट्रैक रखने के लिए दो वायर गाइड ब्लॉक का उपयोग करें जिसमें प्रत्येक कॉइल के लिए मुद्रित आधार हो।

मैंने इनर कॉइल के लिए तारों को ऊपर और बाहरी कॉइल को वायर ब्लॉक के नीचे रखा ताकि मैं प्रत्येक विशिष्ट कॉइल का ट्रैक रख सकूं जिससे मुख्य बोर्ड से जुड़ना आसान हो जाता है।

चरण 4: सर्किट का निर्माण करें

यूनिट में स्वतंत्र रूप से निर्माण करने के लिए चार प्रमुख सर्किट हैं - ड्राइवर बोर्ड, मुख्य बोर्ड, एलईडी असेंबली और रिचार्जेबल बिजली की आपूर्ति। इस चरण में, हम ड्राइवर बोर्ड और मुख्य बोर्ड का निर्माण करेंगे।

1. चालक बोर्ड

22x11 छेद के साथ वेरो बोर्ड के एक टुकड़े को काटने के लिए एक शिल्प चाकू का उपयोग करें, परिणाम शामिल चित्र के अनुसार 20x9 छेद के साथ वेरो बोर्ड का एक टुकड़ा है। बोर्ड के दोनों किनारों पर कई बार छेद करना सबसे अच्छा है, फिर धीरे से अतिरिक्त बोर्ड को हटा दें। जांचें कि बोर्ड दोनों तरफ पर्याप्त निकासी के साथ बाड़े के आधार पर बैठता है।

फ़ोटो और हाथ से 10 मिमी ड्रिल बिट का उपयोग करके वेरो बोर्ड के नीचे दिखाए गए टैक को ध्यान से तोड़ें। सर्किट बोर्ड को इकट्ठा करने के लिए सर्किट आरेख और घटकों के फोटो लेआउट का पालन करें, यह सुनिश्चित करने के लिए सावधान रहें कि छोटे ट्रैक नहीं हैं।

इस बोर्ड को बाद में परीक्षण के लिए अलग रख दें।

2. मुख्य बोर्ड

36x11 छेद के साथ वेरो बोर्ड के एक टुकड़े को काटने के लिए एक शिल्प चाकू का उपयोग करें, जिसके परिणामस्वरूप शामिल चित्र के अनुसार 34x9 छेद वाले वेरो बोर्ड का एक टुकड़ा है। बोर्ड के दोनों किनारों पर कई बार छेद करना सबसे अच्छा है, फिर धीरे से अतिरिक्त बोर्ड को हटा दें। जांचें कि बोर्ड दोनों तरफ पर्याप्त निकासी के साथ बाड़े के आधार पर बैठता है।

फ़ोटो और हाथ से 10 मिमी ड्रिल बिट का उपयोग करके वेरो बोर्ड के नीचे दिखाए गए टैक को ध्यान से तोड़ें।

सर्किट बोर्ड को इकट्ठा करने के लिए Arduino और LM339 IC और अन्य घटकों के सर्किट आरेख और फोटो लेआउट का पालन करें ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि छोटे ट्रैक नहीं हैं।

इस बोर्ड को बाद में परीक्षण के लिए अलग रख दें।

चरण 5: एलईडी संकेतक जोड़ें

मैंने WS2182 LED का उपयोग किया है जिसमें एक अंतर्निहित IC है जो उन्हें तीन अलग-अलग तारों का उपयोग करके Arduino द्वारा संबोधित करने में सक्षम बनाता है, हालांकि एलईडी को एक कमांड भेजकर रंगों और चमक रंगों की एक विस्तृत श्रृंखला बनाई जा सकती है। यह परीक्षण अनुभाग में शामिल Arduino IDE में लोड एक विशेष पुस्तकालय के माध्यम से किया जाता है।

1. कुंडल संलग्नक ढक्कन में एलईडी लगाना

चार एल ई डी को सावधानी से रखें ताकि वे सही ढंग से उन्मुख हों ताकि वीसीसी और जीएनडी कनेक्शन संरेखित हों और वे छेद के केंद्र में बैठे हों।

एल ई डी को स्थिति में रखने के लिए हॉट ग्लू का उपयोग करें।

2. एल ई डी तारों

एल ई डी के संपर्कों में सिंगल कोर हुकअप तार की तीन 25 सेमी लंबाई को सावधानी से पट्टी और स्थिति दें।

इन्हें जगह में मिलाएं और सुनिश्चित करें कि केंद्र डेटा तार फोटो के अनुसार IN और OUT संपर्कों से जुड़ा है।

3. केस एलाइनमेंट चेक

जाँच करें कि केस का ढक्कन कॉइल एनक्लोजर के साथ फ्लश पर बैठेगा, फिर ढक्कन के आधार छोर पर तारों को रखने के लिए हॉट ग्लू का उपयोग करें।

इसे बाद में परीक्षण के लिए अलग रख दें।

चरण 6: इकाई का संयोजन और परीक्षण

1. विधानसभा की तैयारी

कोडांतरण से पहले हम प्रत्येक बोर्ड का उत्तरोत्तर परीक्षण करेंगे ताकि समस्याओं का निवारण करना आसान हो सके।

आपके पीसी द्वारा प्रोग्राम किए जाने के लिए Arduino Pro Mini को USB सीरियल बोर्ड की आवश्यकता होती है। यह बोर्ड को आकार में छोटा करने में सक्षम बनाता है क्योंकि इसमें सीरियल इंटरफ़ेस नहीं है। इन बोर्डों को प्रोग्राम करने के लिए आपको भाग सूची में उल्लिखित एक को प्राप्त करने में निवेश करने की आवश्यकता होगी।

Arduino कोड लोड करने से पहले आपको WS2182 LED को चलाने के लिए लाइब्रेरी के रूप में "FastLED.h" लाइब्रेरी को जोड़ना होगा। समस्या होने पर समस्या निवारण के लिए ऑसिलोस्कोप ट्रेस की एक श्रृंखला प्रदान की गई है।

ग्राफ प्लॉट फ़ंक्शन का उपयोग करते हुए आईडीई सीरियल डेटा आउटपुट का एक स्क्रीनशॉट भी है जो प्रत्येक चैनल के पल्स चौड़ाई आउटपुट के साथ-साथ थ्रेसहोल्ड मान को भी दिखाता है। यह परीक्षण के दौरान उपयोगी है क्योंकि आप देख सकते हैं कि क्या प्रत्येक चैनल संवेदनशीलता के समान स्तरों पर प्रदर्शन कर रहा है।

मैंने कोड की दो प्रतियां शामिल की हैं। समस्या निवारण उद्देश्यों के लिए परीक्षण सीरियल डेटा स्ट्रीमिंग है।

नोट: LiPo बैटरी यूनिट को अंतिम चरण तक कनेक्ट न करें क्योंकि असेंबली के दौरान गलती से इसे छोटा करने से यूनिट ज़्यादा गरम हो सकती है या आग भी लग सकती है।

2. मुख्य बोर्ड का परीक्षण करें

मुख्य बोर्ड को किसी भी चीज़ से जोड़ने से पहले यह सलाह दी जाती है कि Arduino Serial Cable को संलग्न करें और सत्यापित करें कि कोड लोड होता है।

यह केवल यह परीक्षण करेगा कि आपके पास Arduino भौतिक रूप से सही ढंग से वायर्ड है और यह कि IDE और लाइब्रेरी लोड हैं। आईडीई के माध्यम से कोड लोड करें जो बिना किसी त्रुटि के लोड होना चाहिए और किसी भी घटक से कोई धुआं नहीं निकलना चाहिए !!

3. ड्राइवर बोर्ड कनेक्ट करें

चालक बोर्ड को मुख्य बोर्ड से जोड़ने के लिए सर्किट आरेख का पालन करें और बाड़े के भीतर फिट होने वाली वस्तुओं को सुनिश्चित करने के लिए इकाई को भौतिक रूप से स्थिति में रखें। यह परीक्षण और त्रुटि का मामला है और इसके लिए दृढ़ता की आवश्यकता है।

आईडीई के माध्यम से कोड लोड करें जो बिना किसी त्रुटि के लोड होना चाहिए और किसी भी घटक से कोई धुआं नहीं निकलना चाहिए !!

4. कॉइल्स को कनेक्ट करें कॉइल्स को मुख्य बोर्ड से जोड़ने के लिए सर्किट आरेख का पालन करें और आइटम को उचित रूप से फिट करने के लिए मामले में यूनिट को भौतिक रूप से रखें। सर्किट डायग्राम के अनुसार सावधानीपूर्वक सुनिश्चित करें कि कॉइल ड्राइवर बोर्ड और मेन बोर्ड इनपुट के साथ संरेखित हैं।

टेस्ट कोड लोड होने के साथ सीरियल पोर्ट 5000 - 7000uS के बीच कहीं न कहीं रिसीव कॉइल पर पल्स चौड़ाई प्रदर्शित करेगा। इसे IDE ग्राफ़ प्लॉटर का उपयोग करके भी देखा जा सकता है।

यह आपको प्रत्येक चैनल का समस्या निवारण करने में सक्षम करेगा और सर्च कॉइल के पास एक सिक्के को घुमाने के प्रभाव को भी देखेगा जिससे पल्स की चौड़ाई कम हो जाएगी क्योंकि लक्ष्य सर्च कॉइल के करीब आता है।

यदि आपके पास एक आस्टसीलस्कप है तो आप समस्याओं के निदान के लिए सर्किट के विभिन्न चरणों में तरंगों की जांच भी कर सकते हैं।

एक बार जब सभी चैनल अपेक्षित स्थिति के अनुसार प्रदर्शन कर रहे हों तो तार ताकि केस संलग्नक इकट्ठा हो जाए और सही ढंग से बंद हो जाए।

5. एल ई डी कनेक्ट करें

कॉइल एनक्लोजर एलईडी से तीन तारों को सावधानी से लें और उन्हें मुख्य बोर्ड से जोड़ दें। कोड लोड करें और सत्यापित करें कि एल ई डी सही ढंग से काम कर रहे हैं। कॉइल संलग्नक ढक्कन को जगह में जकड़ने के लिए गोंद का उपयोग करें।

चरण 7: रिचार्जेबल बैटरी को जोड़ना

ध्यान दें:

1. LiPo बैटरी यूनिट को अंतिम चरण तक कनेक्ट न करें क्योंकि असेंबली के दौरान गलती से इसे छोटा करने से यूनिट ज़्यादा गरम हो सकती है या आग भी लग सकती है।

2. बैटरी और चार्जर को संभालते समय सुनिश्चित करें कि आप सावधान हैं कि बैटरी कनेक्शन को छोटा न करें।

3. लीपो बैटरी अन्य रिचार्जेबल के विपरीत हैं और ओवरकुरेंट चार्जिंग खतरनाक हो सकती है इसलिए सुनिश्चित करें कि आपने चार्ज सर्किट को सही तरीके से कॉन्फ़िगर किया है।

4. पावर बटन के दबने पर Arduino Serial Cable को यूनिट से कनेक्ट न करें अन्यथा बैटरी खराब हो सकती है।

1. चार्जर की वर्तमान सीमा को संशोधित करें

पॉकेट मेटल लोकेटर एक लीपो बैटरी का उपयोग करता है जिसे माइक्रो यूएसबी फोन चार्जर का उपयोग करके चार्ज किया जा सकता है। TP4056 USB LiPo बैट चार्जर बोर्ड को पहले 4.7K रेसिस्टर के साथ संशोधित किया गया है ताकि चार्ज करंट को 300mA से कम किया जा सके। यह कैसे किया जा सकता है इस पर निर्देश यहां पाया जा सकता है।

इसके लिए आपको मौजूदा सरफेस माउंटेड रेसिस्टर को हटाना होगा और एक रेसिस्टर से बदलना होगा जैसा कि फोटो में दिखाया गया है। एक बार जगह में कुछ गर्म गोंद बंदूक के साथ प्रतिरोधी के किसी भी अनियोजित आंदोलन की रक्षा करें।

मुख्य बोर्ड से कनेक्ट करने से पहले, एक माइक्रो यूएसबी पोर्ट के साथ सेल फोन चार्जर को जोड़कर जांच लें कि चार्जर सही तरीके से काम कर रहा है। सही ढंग से काम करने पर लाल चार्जिंग लाइट आनी चाहिए।

2. पुश बटन पावर स्विच स्थापित करें

सुनिश्चित करें कि पुश बटन सही स्थिति में लगाया गया है ताकि यह बाड़े के ढक्कन के केंद्र से बाहर निकल जाए और फिर पुश बटन को जगह में मिला दें। सर्किट आरेख के अनुसार Arduino पर पुश बटन स्विच और चार्जर आउटपुट और VCC लाइन के बीच तार स्थापित करें।

सही ढंग से स्थापित होने पर स्विच को धक्का देने से इकाई सक्रिय हो जाएगी।

गर्म गोंद का उपयोग करके बैटरी को स्थिति में ठीक करें और सुनिश्चित करें कि माइक्रो यूएसबी सॉकेट केस के ढक्कन के छेद से जुड़ा हुआ है ताकि इसे चार्ज किया जा सके।

चरण 8: अंतिम परीक्षण और संचालन

1. भौतिक सभा

अंतिम चरण तारों को सावधानीपूर्वक पुनर्व्यवस्थित करना है ताकि मामला सही ढंग से बंद हो जाए। मेनबोर्ड को ढक्कन में जकड़ने के लिए गर्म गोंद का उपयोग करें और फिर ढक्कन को स्थिति में बंद कर दें।

2. यूनिट का संचालन

यूनिट पावर बटन को दबाकर रखने के बाद कैलिब्रेट करके काम करती है। यूनिट के उपयोग के लिए तैयार होने पर सभी एल ई डी फ्लैश करेंगे। सर्च करते समय पुश बटन को नीचे रखें। लक्ष्य वस्तु की ताकत के आधार पर एलईडी ब्लू-ग्रीन, रेड, पर्पल से बदलते हैं। हैप्टिक फीडबैक तब होता है जब एल ई डी बैंगनी हो जाते हैं।

आप व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए जाने और उपयोग करने के लिए तैयार नहीं हैं !!