공항, 극장 및 기타 다양한 공공 장소에서 금속 탐지기를 찾을 수 있습니다. 금속 (무기 등)을 운반하는 사람을 감지하기 위해 사람들의 안전을 위해 사용됩니다. 이 프로젝트에서 우리는 간단한 금속 검출기 회로 를 설계 할 것 입니다. 금속 검출기 설계가 너무 많지만 대부분 설계가 복잡하므로 555 Timer IC를 사용하여 간단한 금속 검출기 회로를 설계 할 것입니다.
더 나아 가기 전에 인덕터 및 RLC 회로의 개념을 이해해야합니다. 먼저 인덕터에 대해 이야기하겠습니다. 인덕터는 에나멜 구리선 코일에 불과하며 모양과 크기가 다릅니다. 다양한 매개 변수를 기반으로 인덕터의 인덕턴스가 계산됩니다. 이러한 모든 매개 변수에서 우리는 기본적으로 인덕터의 코어에 관심이 있습니다. 코어에 따라 인덕턴스 값이 크게 변하기 때문입니다.
아래 그림에서 에어 코어 인덕터를 볼 수 있습니다.이 인덕터에는 솔리드 코어가 없습니다. 그들은 기본적으로 공기 중에 남겨진 코일입니다. 인덕터에 의해 생성되는 자기장의 흐름 매체는 아무것도 또는 공기입니다. 이 인덕터는 인덕턴스의 가치가 매우 낮습니다.
이 인덕터는 몇 마이크로 헨리 값이 필요할 때 사용됩니다. 몇 밀리보다 큰 값의 경우 적합하지 않습니다. 아래 그림에서 페라이트 코어의 인덕터를 볼 수 있습니다.
인덕터 코일을 코어에 감 으면 페라이트 또는 철심이 될 수 있으며 코일의 인덕턴스가 엄청나게 증가합니다. 이 값은 크기와 모양이 같은 에어 코어보다 훨씬 큽니다.
이제 그림에 표시된대로 RLC 회로의 경우, 적용된 신호 주파수가 일정한 경우 단자 "a"와 "c"사이의 리액턴스 또는 임피던스는 L과 C의 값에 따라 달라집니다.
따라서 인덕턴스 값이 변경되면 리액턴스 또는 임피던스가 변경됩니다. 이 두 개념이 금속 검출기 회로에 어떻게 함께 사용되는지는 이 프로젝트의 작업 섹션에서 설명합니다.
금속 탐지기 회로 구성 요소
- +9 공급 전압
- 555 IC
- 47KΩ 저항
- 2.2µF 커패시터 (2 개)
- 스피커 (8Ω)
- 직경 10cm 코일 170 턴 (모든 게이지가 작동 함)
금속 탐지기 회로도 및 작동
그림은 금속 탐지기의 회로도를 보여줍니다. 여기에서 555 IC 타이머는 구형파 발생기 역할을하며 사람이들을 수있는 주파수로 펄스를 생성합니다. pin2와 pin1 사이의 커패시터는 가청 주파수를 생성해야하므로 변경해서는 안됩니다.
회로에는 47K 저항, 2.2µF 커패시터 및 150 턴 인덕터로 구성된 RLC 회로가 있습니다. 이 RLC 회로는 금속 검출부입니다. 이전 섹션에서 앞서 언급했듯이 금속 코어 인덕터는 에어 코어 인덕터보다 높은 인덕턴스 값을 갖습니다.
여기에 감긴 코일은 에어 코어 형이므로 금속 조각이 코일 근처로 가져 오면 금속 조각은 공기 코어 형 인덕터의 코어 역할을합니다. 코어 역할을하는이 금속에 의해 코일의 인덕턴스가 크게 변하거나 증가합니다. 코일의 인덕턴스가 갑작스럽게 증가함에 따라 RLC 회로의 전체 리액턴스 또는 임피던스는 금속 조각없이 비교할 때 상당한 양만큼 변경됩니다.
처음에는 금속 조각이 없을 때 스피커로 공급되는 신호가 약간의 소리를냅니다. 이제 RLC 회로 주변의 리액턴스 변화로 인해 스피커로 전송되는 신호는 더 이상 이전과 동일하지 않을 것입니다. 이로 인해 스피커에서 생성되는 사운드가 첫 번째 사운드와 다릅니다.
따라서 금속이 코일 근처에 가까워 질 때마다 RLC의 임피던스가 변경되어 신호가 변경되어 스피커에서 생성되는 사운드에 변화가 생깁니다. 이 Arduino 기반 금속 탐지기를 확인할 수도 있습니다.
일반적인 팁:
- 납땜 연결을 위해 코일 끝에서 에나멜을 제거해야합니다.
- 게이지가 다르면 RLC 임피던스가 다르므로 민감한 금속 감지를 위해 RLC 회로의 저항을 실험해야합니다.
- 스피커는 모든 유형이 될 수 있습니다. 그러나 저항이 8Ω 미만이면 타이머가 가열 될 수 있습니다.
- 5V 이상의 공급 전압을 사용하십시오.