DIY 基于 Arduino 的脉冲感应金属探测器

必要的工具和机器

烙铁（通用）

关于这个项目

脉冲感应 (PI) 系统使用单个线圈作为发射器和接收器。该技术通过线圈发送强大的短脉冲（脉冲）电流。每个脉冲都会产生一个短暂的磁场。当脉冲结束时，磁场会反转极性并突然崩溃，从而产生尖锐的电尖峰。这个尖峰持续几微秒，并导致另一个电流流过线圈。该电流称为反射脉冲，非常短，仅持续约 30 微秒。然后发送另一个脉冲并重复该过程。如果一块金属进入磁场线的范围内，接收线圈可以检测到接收信号的幅度和相位的变化。幅度变化和相位变化的大小是金属大小和距离的指示，也可用于区分黑色金属和有色金属。

我在 N.E.C.O 的网站上找到了一个很好的 PI 检测器示例。项目。这款金属探测器是 Arduino 和 Android 的共生体。在 Play 商店中，您可以下载功能齐全的应用程序“Spirit PI”的免费版本，但您也可以购买具有多种选择的专业版。智能手机和arduino之间的通信是通过蓝牙模块HC 05完成的，但您可以使用任何蓝牙适配器，您必须将波特率设置为115200。方案如下图所示。为了改进设备的功能，我对原始方案做了一些小的修改。您可以在 N.E.C.O.-s 网站上找到原始原理图：

https://neco-desarrollo.es/pirat-wireless-metal-detector

在 150 欧姆电阻器的位置，我放置了一个值为 47 欧姆的微调电位器。该三聚体调节通过线圈的电流。通过增加它的值，通过线圈的电流增加，设备的灵敏度增加。第二个修改是微调电位器 100kOhm 而不是原来的电阻器 62k。有了这个trimer，我们在Arduino的A0输入端设置了大约4.5V的电压，因为我注意到对于不同的运算放大器和工作电压，这个电阻的值应该是不同的。

在这种特殊情况下，我使用串联的 4 节锂离子电池为设备供电，因此电压大于 15v。由于 Arduino 最多接受 12V 输入电压，我在小散热器上安装了一个 5V 稳压器（7805），用于直接为 Arduino 供电至 +5v 引脚。

线圈由直径为0.4mm的隔离铜线制成，包含25个直径为19厘米的圆形绕组。在最后的做工中，需要确保没有金属物体靠近线圈。线圈（元件是用胶水粘合的，没有螺丝）

正如您在视频中看到的那样，可以在 10-15 厘米的距离内检测到一个小的金属硬币，而在 30-40 厘米及以上的距离内可以检测到较大的金属物体。考虑到设备的制作和设置相对简单，这些都是很好的结果。

代码

• 代码

代码Arduino

#include //#include //int bluetoothTx =5;//int bluetoothRx =6;//蓝牙模块终端RX//SoftwareSerial bluetooth(bluetoothTx, bluetoothRx);#定义pulsePine 2int timer =200;const int button1 =12;int buttonState1 =0;char data;//EEPROM变量int addr_duty =0;int addr_freq =1;int stored_value;int duty_cycle;int duty_cycle_temp;int freq;int freq_temp;int duty_def_value =10;int freq_def_value =60;//余额变量int value_count =0;int value_count_def =100;int balance_value =0;int balance_value_temp =0;//****unsigned long startMillis; unsigned long currentMillis;long period =100000; //该值为微秒数//测量电池浮动电阻的水平1 =101000; //Resistencia de 100K para medir latencion (Voltios)/Resistance of 100k for test voltsfloat restencia2 =10000; //Resistencia de 10k para medir latencion (Voltios)/Resistance 10k for test voltsfloat const arefVolt=4.8f; //pin "4.9v" SET EXACT VALUE HEREfloat voutv;float vinv;unsigned long startMillisVolts; unsigned long currentMillisVolts;long periodVolts =2000; //该值为微秒数int sensorValue;void setup() { //analogReference(INTERNAL); Serial.begin(115200); readFromStorage(addr_duty);占空比 =存储值； readFromStorage(addr_freq);频率 =存储值； if(duty_cycle ==0 || duty_cycle ==255){ writeToStorage(duty_def_value,addr_duty); readFromStorage(addr_duty);占空比 =存储值； } if(freq ==0 || freq ==255 ){ writeToStorage(freq_def_value,addr_freq); readFromStorage(addr_freq);频率 =存储值；引脚模式（脉冲松，输出）； }void loop() { currentMillis =micros(); currentMillisVolts =millis(); if(Serial.available()>0) { 数据 =Serial.read(); setDutyAndFreq（数据）； } if (currentMillis - startMillis>=period) { period =1000000 / freq; // Serial.println(句号);数字写入（脉冲松，高）； duty_cycle_temp =duty_cycle * 10;延迟微秒（duty_cycle_temp）；数字写入（脉冲松，低）； //sensorValue =analogRead(A0); for(int i =0;i <3; i++){ sensorValue =analogRead(A0);}delayMicroseconds(10);sensorValue =analogRead(A0);sensorValue =sensorValue / 5;发送数据（）； startMillis =currentMillis; } // Lectura voltios if (currentMillisVolts - startMillisVolts>=periodVolts) {lecturaVoltios();//Serial.println("Lectura voltios");startMillisVolts =currentMillisVolts; } } void writeToStorage(int valor,int addr) { EEPROM.write(addr, valor); } int readFromStorage(int addr) { stored_value =EEPROM.read(addr);返回存储值； } void setDutyAndFreq (char valor) { //"n" valor para aumentar duty cycle //"m" valor para disminuir duty cycle //"j" valor para aumentar la frequencia //"k" valor para des,inuir la frequencia //"+" valor para aumentar el balance //"-" valor para desminuir el balance if(valor =='n') { // Serial.println("n Recived"); readFromStorage(addr_duty);占空比 =存储值；占空比 =占空比 + 1；写入存储（duty_cycle，addr_duty）； } else if(valor =='m') { // Serial.println("m Recived"); readFromStorage(addr_duty);占空比 =存储值；占空比 =占空比 - 1;写入存储（duty_cycle，addr_duty）； } else if(valor =='j') { // Serial.println("j Recived"); readFromStorage(addr_freq);频率 =存储值；频率 =频率 + 10; writeToStorage(freq,addr_freq); } else if(valor =='k') { // Serial.println("k Recived"); readFromStorage(addr_freq);频率 =存储值；频率 =频率 - 10; writeToStorage(freq,addr_freq); } else if(valor =='p') { // Serial.println("m Recived"); writeToStorage(0,addr_freq); writeToStorage(0,addr_duty); } } //电压函数void lecturaVoltios(){ vinv=0.0f; voutv=0.0f; for (int i=0;i <100;i++){ voutv =(analogRead(A7) * arefVolt) / 1023; //Lee el voltaje de entrada vinv +=voutv / (resistencia2 / (resistencia1 + resistencia2)); //Fórmula del divisor resistivo para el voltaje final if(vinv <0.9){ vinv=0.0f; } }vinv =vinv/100;}void sendData() { /* Serial.print("<"); Serial.print(sensorValue); Serial.print("/");串行打印（频率）； Serial.print("/"); Serial.print(duty_cycle); Serial.print("/"); Serial.print(vinv); Serial.print(">"); Serial.println();*/ String data ="<";数据 +=sensorValue;数据 +="/";数据+=频率；数据 +="/";数据 +=duty_cycle;数据 +="/";数据 +=vinv;数据 +=">"; /* 蓝牙.print("<");蓝牙。打印（传感器值）；蓝牙。打印（“/”）；蓝牙。打印（频率）；蓝牙。打印（“/”）；蓝牙。打印（duty_cycle）；蓝牙。打印（“/”）；蓝牙。打印（vinv）； bluetooth.print(">");*/ Serial.println(data); }

示意图