Os detectores de metal oferecem diversas aplicações úteis. Alguns exemplos incluem:
- Verificações de segurança
- Detecção de posicionamento para equipamentos de produção
- Controle do piso do elevador
- Prospecção mineral
- Desenterrando relíquias e artefatos
- Coletando estatísticas de tráfego
- Detecção de resíduos metálicos
- Entretenimento de jogos
Cada circuito de detecção emprega diferentes componentes eletrônicos e designs. Um detector de metais simples pode ser construído usando um circuito RLC.
Neste projeto, projetaremos um detector de metais usando um sensor de metais RC-A-354 – que também usa um circuito RLC para detecção de metais.
Como funcionam os detectores de metal
Embora existam designs diferentes, um detector de metais consiste essencialmente em duas bobinas de fio (onde uma é um transmissor e a outra é um receptor). Quando a corrente flui através de uma bobina, um campo magnético é gerado ao seu redor.
Em um detector de metais, picos de corrente passam pela bobina transmissora. À medida que o detector se move sobre o solo ou objetos, o campo magnético também se move com ele.
Quando a bobina transmissora está próxima de um objeto metálico, uma corrente parasita é induzida no objeto metálico devido ao campo magnético da bobina transmissora. Esta corrente produz outro campo magnético ao redor do objeto metálico, que é detectado pela bobina receptora.
Quando um campo magnético é induzido na bobina receptora, uma tensão é gerada através dela e uma corrente flui através dela. A bobina receptora é conectada a um circuito que mede qualquer alteração no campo magnético, o que indica a presença de corrente na bobina receptora – acionando uma campainha ou alto-falante.
Detectores de metal são usados para localizar objetos metálicos ou identificar metais específicos. O detector consiste em uma unidade portátil com uma sonda sensora. Normalmente, a sonda do sensor abriga as bobinas do transmissor e do receptor. A outra parte da unidade abriga o circuito de medição de campos magnéticos e um indicador, que pode ser uma luz LED, uma campainha ou alto-falantes.
O sensor RC-A-354
O sensor RC-A-354 é um detector de metais popular que usa um circuito RLC. Pode pesquisar metais até uma distância de 3 cm. Nessa faixa, é útil para verificações de segurança ou coleta de lixo metálico.
Este sensor possui uma bobina de cobre com cerca de um metro de comprimento que serve como indutor. Tem:
- Dois capacitores: 100 e 47uF
- Um IC NE555
- Um potenciômetro de 5K
- Dois diodos IN4148
- Indicadores LED
- Uma campainha
O RC-A-354 opera através de uma fonte de alimentação DC 5V~9V, o que significa que pode ser alimentado por uma bateria ou um microcontrolador, como o Arduino.
O IC NE555 funciona como um gerador de ondas quadradas, que produz pulsos. O circuito do sensor é responsável pela detecção de metais e é uma rede RLC formada pela bobina indutora, um resistor e um capacitor. O módulo do sensor inclui um potenciômetro de 5K que serve para ajustar o alcance (de até 3cm).
Quando o sensor RC-A-354 é ligado pela fonte DC, um LED verde acende e o NE555 gera picos de corrente na bobina do transmissor. Esses pulsos alternados criam um campo magnético na bobina transmissora. Quando o sensor está próximo de um objeto metálico, este campo magnético induz uma corrente parasita.
O objeto metálico produz outro campo magnético – quando próximo à bobina, mas não diretamente no centro dela (ou a detecção não ocorrerá). Este campo magnético secundário é detectado pela bobina receptora, que aciona a campainha.
O módulo do sensor possui um circuito de transistor adicional que aciona o indicador LED. O indicador fica VERMELHO quando metal é detectado. Caso contrário, ele permanece desligado.
O módulo também possui um cabeçalho de saída, que se conecta a um microcontrolador ou a um circuito baseado em aplicativo. A saída está ativa em ALTO. (Quando o sensor detecta metal, a saída é definida como ALTA. Caso contrário, permanece BAIXA.
A saída lógica pode ser útil em diversas situações. Por exemplo, se estiver projetando um robô para coletar lixo metálico de um jardim, a saída pode ser usada para parar o robô e acionar um guindaste.
Para este projeto, piscaremos uma luz LED para uma situação semelhante.
Componentes necessários
1. Arduino UNO x1
2. Sensor de metal RC-A-354 x1
3. Bateria 9V x1
4. LEDx1
5. Resistência 330Ω x1
6. Tábua de ensaio x1
7. Fios de conexão ou jumper
Conexões de circuito
Para começar, conecte uma bateria de 9 V à alimentação CC do sensor RC-A-354. No terminal de saída do sensor, conecte a saída ao pino 2 do Arduino e o GND a qualquer um dos pinos de aterramento do Arduino.
Em seguida, conecte um LED no pino 3 do Arduino com um resistor limitador de corrente de 330Ω em série. Lembre-se de ajustar o potenciômetro no módulo sensor de acordo com a faixa necessária.
Esboço do Arduino
const int metalSensor = 2;
const intLED = 3;
vazio Pisca_LED {
para(int i = 0; i<10; i++)
{
digitalWrite(LED, ALTO);
atraso(500);
digitalWrite(LED, BAIXO);
atraso(500);
}
}
configuração vazia {
pinMode(metalSensor, INPUT_PULLUP);
pinMode(LED, SAÍDA);
digitalWrite(LED, BAIXO);
Serial.begin(9600);
}
loop vazio {
if(digitalRead(2) == ALTO)
{
Piscar_LED ;
Serial.println(“Metal detectado!!”)
}
outro
{
digitalWrite(LED, BAIXO);
}
Como funciona
Quando a sonda de busca se move perto de um objeto metálico, o sensor RC-A-354 emite um “bipe” através da campainha integrada e um LED verde começa a piscar. A campainha já vem conectada dentro do módulo sensor, portanto não há necessidade de conectá-la ao Arduino para receber esta indicação.
O sensor possui uma saída lógica, que está ativa em ALTO. Esta saída é utilizada para piscar o LED sempre que o sensor detecta um objeto metálico. O LED na placa de ensaio é conectado de forma que acenda quando drenar a corrente do pino do Arduino através de uma lógica HIGH. Ele desliga quando o pino do Arduino tem uma saída lógica BAIXA.
O código
O esboço começa atribuindo um pino à saída do LED. Este pino também está conectado à saída do sensor RC-A-354.
A função Blink_LED é definida para “piscar” o LED. Na função setup , o pino do sensor é configurado como entrada e o pino do LED é configurado como saída. O LED é desligado escrevendo uma lógica LOW no pino do LED.
A taxa de transmissão para mensagens seriais é definida como 9.600 bps. Na função loop , a saída lógica do sensor detector de metais é monitorada em uma cláusula “if”. Se o Arduino detectar um ALTO no sensor, a função Blink_LED será chamada e uma mensagem “Metal Detectado!!” é impresso em série. Caso contrário, o LED piscante permanece apagado.
Resultadoé
(tagsParaTraduzir)Arduino
