محدد موقع الجيب المعدني - اردوينو: 8 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

بواسطة TechKiwiGadgetsTechKiwiGadgets على Instagram تابع المزيد من المؤلف:

حول: مجنون بالتكنولوجيا والإمكانيات التي يمكن أن توفرها. أحب التحدي المتمثل في بناء أشياء فريدة. هدفي هو جعل التكنولوجيا ممتعة ، وذات صلة بالحياة اليومية ومساعدة الناس على النجاح في بناء رائع … المزيد عن TechKiwiGadgets »

إن محدد موقع الجيب المعدني الصغير هذا حساس بدرجة كافية لتحديد المسامير الصغيرة والمسامير في الخشب ومضغوط بما يكفي ليلائم المساحات المحرجة مما يجعله مناسبًا للحمل والاستخدام لتحديد موقع المعدن.

تحتوي الوحدة على أربعة ملفات بحث مستقلة ومؤشرات LED ملونة تجعل من السهل تغطية مساحة بحث أكبر بسرعة مع القدرة على تحديد الهدف بدقة.

يتم معايرة هذا الجهاز الصغير الأنيق ذاتيًا من خلال تشغيل زر واحد ، ويمكن إعادة شحنه من خلال منفذ USB ويستخدم مصابيح LED ملونة وصوتًا واهتزازًا للإشارة إلى قوة الهدف.

يشتمل الدليل على جميع التصميمات والاختبار والكود والملفات ثلاثية الأبعاد المطلوبة للبناء بنفسك. أتمنى أن تستمتع ببناء واستخدام هذا بقدر ما استمتعت !!

الخطوة 1: قائمة المواد وكيف تعمل

1. كيف يعمل

يستخدم محدد موقع الجيب المعدني أربعة ملفات بحث مستقلة للحث النبضي يتم تشغيلها بواسطة Arduino Pro Mini. يتكون كل ملف بحث من ملف منفصل TX و RX حيث يتم حث نبضة في ملف TX مما يخلق مجالًا كهرومغناطيسيًا حول ملف RX. يحث المجال المتغير جهدًا في ملف RX الذي يتم اكتشافه وتضخيمه قبل قراءة عرض نبضة الإشارة بواسطة Arduino.

يتم استخدام خوارزمية تجانس في كود Arduino لإزالة الضوضاء من النبضات الصالحة مما يجعلها مستقرة للغاية.

تأخذ خوارزمية المعايرة في الكود متوسط القراءات على مدى فترة قصيرة من بدء التشغيل وتضع سلسلة من العتبات لمقارنة الإشارة مقابلها.

عندما يدخل جسم معدني في نطاق المجال الكهرومغناطيسي ، يتم تعطيل المجال ويتم تحويل بعض الطاقة من ملف RX إلى "تيارات Eddie" التي تتشكل في الكائن المستهدف. ينتج عن هذا التأثير الطفيلي للكائن المستهدف عرض النبضة الذي تم اكتشافه في ملف RX المتناقص. نحن في الأساس نقيس فقدان الطاقة في الجسم المستهدف.

عندما ينخفض عرض النبضة المكتشفة في ملف RX إلى ما دون العتبة ، تضاء مصابيح LED ، وينطلق صوت الجرس ويتم تشغيل محرك Haptic Feedback - اعتمادًا على الحجم المحدد مسبقًا لإشارة الهدف.

لقد تطورت الدائرة الخاصة بذلك خلال العام الماضي إلى كاشف مستقر للغاية وذو أداء موثوق به. تم تصميم تكوين الملف واتجاهه بشكل متعمد لتحقيق أقصى قدر من الاستقرار واكتشاف العمق.

2. قائمة المواد

1. 3.7v 350mAh بطارية LiPo حجم: 38mm x 20mm x 7.5mm
2. TP4056 USB LiPo Battery Charger ورقة بيانات
3. مقاوم 4.7K للحد من تيار شحن بطارية LiPo إلى أقل من 300mA
4. اردوينو برو ميني
5. FTDI USB to Serial Module for برمجة Mini Pro
6. الدائرة المتكاملة للمقارنة التفاضلية الرباعية LM339
7. لوح Vero - قطعتان مقطعتان إلى 20 × 9 فتحات و 34 × 9 (انظر الصورة لمعرفة الاتجاه الصحيح)
8. BC548 NPN الترانزستور × 4
9. 2N7000 MOSFET التبديل × 5
10. بيزو الجرس
11. محرك اهتزاز العملة لردود الفعل اللمسية
12. وحدة WS2812 RGB LED x 4
13. 1 كيلو المقاوم × 4
14. 10 كيلو المقاوم × 4
15. 47 أوم المقاوم × 4
16. 2.2 كيلو المقاوم × 4
17. مكثف سيراميك 150pf x 8
18. 0.18 فائق التوهج مكثف بوليستر × 4
19. لفة من الأسلاك النحاسية المينا 0.3 مم (تأتي عادة على شكل لفات بوزن 25 جم تقريبًا)
20. مفتاح الضغط على زر ثنائي الفينيل متعدد الكلور
21. مسدس الغراء الساخن
22. 10 مم مثقاب
23. المثقاب المحمول
24. مسدس الملصقات أو الشريط اللاصق مناسب لتسمية 16 سلكًا منفصلاً سلك ربط
25. الوصول إلى طابعة ثلاثية الأبعاد

3. عملية المقارنة

لدي عدد من الأسئلة حول تشغيل LM339 لذلك اعتقدت أنني سأقدم شرحًا أكثر وضوحًا.

يعمل LM339 فقط كمقارن للجهد ، حيث يقارن الجهد التفاضلي بين المسامير الموجبة والسالبة وينتج مقاومة منطقية منخفضة أو عالية (منطق مرتفع مع سحب) استنادًا إلى قطبية المدخلات التفاضلية.

في هذه الدائرة ، يتم توصيل الإدخال الإيجابي للمقارن بخط Vcc ويتم تطبيق مقاوم سحب على Vcc على خرج المقارنة. في هذا التكوين ، من الناحية العملية ، يظل جهد الخرج للمقارنة مرتفعًا ، حتى يتجاوز جهد الدخل على الدخل السالب 3.5 فولت

يمكن شرح العملية من ورقة بيانات LM339 التي تحدد "نطاق جهد الدخل" بين 0 فولت إلى Vsup-1.5 فولت

عندما يكون كل من IN- و IN + كلاهما ضمن نطاق الوضع المشترك ، إذا كان IN- أقل من IN + والجهد البديل ، يكون الخرج ذو مقاومة عالية والترانزستور الناتج لا يقوم بالتوصيل

عندما يكون IN- أعلى من الوضع الشائع ويكون IN + في الوضع الشائع ، يكون الناتج منخفضًا ويكون الترانزستور الناتج غاصًا حاليًا. رابط إلى ورقة البيانات والشرح أدناه

الخطوة 2: اطبع العلبة

تم عمل العلبة المطبوعة ثلاثية الأبعاد باستخدام 5 مطبوعات منفصلة. يمكن العثور على الأبعاد والملفات ثلاثية الأبعاد هنا على Thingiverse. كان التصميم يركز على جعل الجهاز سهل الحمل مع ضمان أن ملفات البحث كانت قريبة من المنطقة التي يتم البحث فيها.

اطبع العلبة بعناية وقم بإزالة البلاستيك الزائد. من المهم القيام بهذه الخطوة الآن حتى يمكن محاذاة المكونات الإلكترونية في العلبة قبل التوصيل النهائي والاختبار.

لقد قمت بتضمين صورة للعديد من تصميمات العلب المختلفة التي اختبرتها قبل الاستقرار على التصميم النهائي الذي كان أكثر إحكاما وأكثر راحة من الناحية العملية.

الخطوة 3: بناء وتركيب ملفات البحث

خذ أدوات تشكيل الملف المطبوع ولف 25 لفة من الأسلاك النحاسية على كل منها. تأكد من ترك 20 سم من الأسلاك النحاسية الإضافية لتوصيلها بالوحدة الرئيسية.

استخدم الثقوب المطبوعة في المشكلين لتمكين الرياح واتجاه الملفات لكل سابقة. أثناء القيام بذلك ، اقلب الأول رأسًا على عقب والصق الأول تدريجيًا في الوحدة الأساسية.

اتبع مجموعة الصور على النحو المنصوص عليه ، والنتيجة هي 8 ملفات مثبتة في مجموعة الملف مع توجيه جميع الأسلاك باستمرار ، وطويلة بما يكفي للاتصال بوحدة اللوحة الرئيسية في العلبة العلوية.

استخدم كتلتين موجهتين من الأسلاك التي تحتوي على فتحات لكل ملف للقاعدة المطبوعة لتتبع كل ملف محدد.

لقد وضعت الأسلاك الخاصة بالملفات الداخلية على طول الجزء العلوي والملفات الخارجية على طول الجزء السفلي من كتلة الأسلاك حتى أتمكن من تتبع كل ملف محدد مما يسهل الاتصال باللوحة الرئيسية.

الخطوة 4: بناء الدائرة

تحتوي الوحدة على أربع دوائر رئيسية يمكن بناؤها بشكل مستقل - لوحة القيادة واللوحة الرئيسية ومجموعة LED ومصدر الطاقة القابل لإعادة الشحن. في هذه الخطوة ، سنقوم ببناء لوحة القيادة واللوحة الرئيسية.

1. مجلس سائق

استخدم سكينًا يدويًا لقطع قطعة من لوح Vero على طول الثقوب 22x11 والنتيجة هي قطعة من Vero Board مع 20x9 فتحات موجهة وفقًا للصورة المرفقة. من الأفضل أن تسجل عبر الفتحات الموجودة على جانبي اللوحة عدة مرات ثم تنفصل بلطف عن اللوحة الزائدة. تأكد من أن اللوحة مثبتة في قاعدة الهيكل مع وجود خلوص كافٍ على كلا الجانبين.

باستخدام الصور ومثقاب 10 مم يدويًا ، قم بكسر المسامير الموضحة في الجزء السفلي من لوحة Vero. اتبع مخطط الدائرة وتخطيط الصور للمكونات لتجميع لوحة الدائرة مع الحرص على ضمان عدم وجود مسارات مختصرة.

ضع هذه اللوحة جانبًا للاختبار لاحقًا.

2. المجلس الرئيسي

استخدم سكينًا يدويًا لقطع قطعة من لوح Vero على طول الفتحات 36x11 والنتيجة هي قطعة من Vero Board مع 34x9 فتحات موجهة وفقًا للصورة المرفقة. من الأفضل أن تسجل عبر الفتحات الموجودة على جانبي اللوحة عدة مرات ثم تنفصل بلطف عن اللوحة الزائدة. تأكد من أن اللوحة مثبتة في قاعدة الهيكل مع وجود خلوص كافٍ على كلا الجانبين.

باستخدام الصور ومثقاب 10 مم يدويًا ، قم بكسر المسامير الموضحة في الجزء السفلي من لوحة Vero.

اتبع مخطط الدائرة وتخطيط الصورة لـ Arduino و LM339 IC والمكونات الأخرى لتجميع لوحة الدائرة مع الحرص على ضمان عدم وجود مسارات مختصرة.

ضع هذه اللوحة جانبًا للاختبار لاحقًا.

الخطوة 5: أضف مؤشرات LED

لقد استخدمت WS2182 LEDs التي تحتوي على دائرة متكاملة مدمجة تتيح معالجتها بواسطة Arduino باستخدام ثلاثة أسلاك منفصلة ، ولكن يمكن إنشاء مجموعة واسعة من الألوان والسطوع من خلال إرسال أمر إلى LED. يتم ذلك من خلال مكتبة خاصة يتم تحميلها في Arduino IDE المغطى في قسم الاختبار.

1. تركيب المصابيح في غطاء ضميمة الملف

ضع مصابيح LED الأربعة بعناية بحيث يتم توجيهها بشكل صحيح بحيث تتم محاذاة توصيلات VCC و GND وتجلس في وسط الثقوب.

استخدم الغراء الساخن لربط مصابيح LED في موضعها.

2. الأسلاك المصابيح

قم بربط ووضع ثلاثة أطوال 25 سم من سلك التوصيل أحادي المركز بعناية عبر نقاط التلامس الخاصة بمصابيح LED.

قم بلحامها في مكانها وتأكد من توصيل سلك بيانات المركز بجهات اتصال IN و OUT وفقًا للصورة.

3. فحص محاذاة الحالة

تأكد من أن غطاء العلبة سيظل متدفقًا مع غلاف الملف ، ثم استخدم الغراء الساخن لتثبيت الأسلاك في مكانها في نهاية قاعدة الغطاء.

ضع هذا جانبًا للاختبار لاحقًا.

الخطوة 6: تجميع واختبار الوحدة

1. التحضير للتجميع

قبل التجميع ، سنختبر كل لوحة بشكل تدريجي لتسهيل استكشاف المشكلات وإصلاحها.

يتطلب Arduino Pro Mini لوحة تسلسلية USB حتى تتم برمجتها بواسطة جهاز الكمبيوتر الخاص بك. يتيح ذلك للوحة أن تكون أصغر حجمًا لأنها لا تحتوي على واجهة تسلسلية عليها. لبرمجة هذه اللوحات ، ستحتاج إلى الاستثمار في الحصول على واحدة كما هو موضح في قائمة الأجزاء.

قبل تحميل كود Arduino ، سوف تحتاج إلى إضافة المكتبة "FastLED.h" كمكتبة لتشغيل WS2182 LEDs. تم توفير سلسلة من آثار راسم الذبذبات لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها إذا كانت هناك مشكلات.

هناك أيضًا لقطة شاشة لإخراج البيانات التسلسلية IDE باستخدام وظيفة Graph Plot التي تعرض إخراج عرض النبض لكل قناة بالإضافة إلى قيمة العتبة. يعد هذا مفيدًا أثناء الاختبار حيث يمكنك معرفة ما إذا كانت كل قناة تعمل بمستويات مماثلة من الحساسية.

لقد قمت بتضمين نسختين من الكود. واحد لديه اختبار تدفق البيانات التسلسلية لأغراض استكشاف الأخطاء وإصلاحها.

ملاحظة: لا تقم بتوصيل وحدة بطارية LiPo حتى الخطوة الأخيرة لأن تقصيرها عن طريق الخطأ أثناء التجميع قد يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الوحدة أو حتى اندلاع حريق.

2. اختبر اللوحة الرئيسية

قبل توصيل اللوحة الرئيسية بأي شيء ، يُنصح بتوصيل كابل Arduino التسلسلي والتحقق من تحميل الكود.

سيختبر هذا ببساطة ما إذا كان لديك Arduino موصلاً ماديًا بشكل صحيح وأن IDE والمكتبات يتم تحميلهما. قم بتحميل الكود من خلال IDE الذي يجب أن يتم تحميله بدون أخطاء ويجب ألا يخرج دخان من أي مكونات !!

3. قم بتوصيل لوحة القيادة

اتبع مخطط الدائرة لتوصيل لوحة القيادة باللوحة الرئيسية ووضع الوحدة فعليًا في العلبة لضمان ملاءمة العناصر داخل العلبة. هذه حالة من التجربة والخطأ وتتطلب المثابرة.

قم بتحميل الكود من خلال IDE الذي يجب أن يتم تحميله بدون أخطاء ويجب ألا يخرج دخان من أي مكونات !!

4. توصيل الملفات اتبع مخطط الدائرة لتوصيل الملفات باللوحة الرئيسية ووضع الوحدة فعليًا في العلبة لضمان ملاءمة العناصر بشكل مناسب. تأكد بعناية من محاذاة الملفات مع مدخلات لوحة القيادة واللوحة الرئيسية وفقًا لمخطط الدائرة.

مع تحميل كود الاختبار ، سيعرض المنفذ التسلسلي عرض النبض على ملف الاستقبال في مكان ما بين 5000-7000uS. يمكن أيضًا عرض ذلك باستخدام IDE Graph Plotter.

سيمكنك هذا من استكشاف أخطاء كل قناة وإصلاحها ، وكذلك رؤية تأثير تحريك عملة معدنية بالقرب من ملف البحث والذي يجب أن يقلل من عرض النبض كلما اقترب الهدف من ملف البحث.

إذا كان لديك منظار الذبذبات ، فيمكنك أيضًا التحقق من أشكال الموجة في مراحل مختلفة من الدائرة لتشخيص المشكلات.

بمجرد أن تعمل جميع القنوات وفقًا للموضع المتوقع ، سيتم تجميع الأسلاك وإغلاقها بشكل صحيح.

5. قم بتوصيل المصابيح

خذ بعناية الأسلاك الثلاثة من مصابيح LED الضميمة Coil Enclosure وقم بتوصيلها باللوحة الرئيسية. قم بتحميل الرمز وتحقق من أن مصابيح LED تعمل بشكل صحيح. استخدم الغراء لتثبيت غطاء غلاف الملف في مكانه.

الخطوة 7: توصيل البطارية القابلة لإعادة الشحن

ملاحظة:

1. لا تقم بتوصيل وحدة بطارية LiPo حتى الخطوة الأخيرة لأن تقصيرها عن طريق الخطأ أثناء التجميع قد يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الوحدة أو حتى اندلاع حريق.

2. عند التعامل مع البطارية والشاحن ، تأكد من أنك حريص على عدم قصر توصيلات البطارية.

3. تختلف بطاريات LiPo عن غيرها من البطاريات التي يتم إعادة شحنها ويمكن أن يكون الشحن بالتيار الزائد خطيرًا ، لذا تأكد من تكوين دائرة الشحن بشكل صحيح.

4. لا تقم بتوصيل كبل Arduino التسلسلي بالوحدة عند الضغط على زر الطاقة وإلا فقد تتلف البطارية.

1. تعديل حد تيار الشاحن

يستخدم جهاز Pocket Metal Locator بطارية LiPo التي يمكن شحنها باستخدام شاحن هاتف Micro USB. تم تعديل لوحة شاحن TP4056 USB LiPo Batt أولاً بمقاومة 4.7K للحد من تيار الشحن إلى أقل من 300 مللي أمبير. يمكن العثور على إرشادات حول كيفية القيام بذلك هنا.

يتطلب ذلك إزالة المقاوم المثبت على السطح واستبداله بمقاوم كما هو موضح في الصورة. بمجرد وضعه في مكانه ، قم بحماية أي حركة غير مخطط لها للمقاوم باستخدام بعض مسدس الغراء الساخن.

قبل الاتصال باللوحة الرئيسية ، اختبر أن الشاحن يعمل بشكل صحيح عن طريق توصيل شاحن الهاتف الخلوي بمنفذ Micro USB. يجب أن يضيء مصباح الشحن الأحمر عند العمل بشكل صحيح.

2. قم بتثبيت مفتاح التشغيل على زر الضغط

تأكد من تثبيت زر الضغط في الموضع الصحيح بحيث يبرز من وسط غطاء العلبة ثم قم بلحام زر الضغط في مكانه. قم بتثبيت الأسلاك بين مفتاح زر الضغط وإخراج الشاحن وخط VCC على Arduino وفقًا لمخطط الدائرة.

عند التثبيت بشكل صحيح ، سيؤدي الضغط على المفتاح إلى تنشيط الوحدة.

قم بإصلاح البطارية في موضعها باستخدام الغراء الساخن وتأكد من محاذاة مقبس Micro USB للفتحة الموجودة في غطاء العلبة بحيث يمكن شحنها.

الخطوة 8: الاختبار النهائي والتشغيل

1. التجمع المادي

الخطوة الأخيرة هي إعادة ترتيب الأسلاك بعناية بحيث يتم إغلاق العلبة بشكل صحيح. استخدم الغراء الساخن لربط اللوحة الرئيسية بالغطاء ثم أغلق الغطاء في موضعه.

2. تشغيل الوحدة

تعمل الوحدة بالمعايرة بعد الضغط مع الاستمرار على زر الطاقة. ستومض جميع مؤشرات LED عندما تكون الوحدة جاهزة للاستخدام. استمر في الضغط على زر الضغط أثناء البحث. تتغير مؤشرات LED من الأزرق والأخضر والأحمر والأرجواني بناءً على قوة الكائن المستهدف. تحدث ردود الفعل اللمسية عندما تتحول مصابيح LED إلى اللون الأرجواني.

أنت لست على استعداد للذهاب والاستخدام للتطبيقات العملية !!