口袋金属探测器：Arduino Pro Mini 驱动四线圈脉冲感应，3D 打印外壳
项目亮点
- 四独立脉冲感应搜索线圈，覆盖面积大、定位精准
- 自校准单键操作，USB 充电（TP4056 + LiPo）
- WS2812 RGB LED 四色指示 + 蜂鸣器 + 振动马达三重反馈
- 体积小巧，可深入狭窄空间探测钉子、图钉等微小金属
- 完整提供 3D 打印文件、电路图、Arduino 代码、测试波形
工作原理
采用脉冲感应（PI）技术：每个搜索线圈包含独立 TX（发射）与 RX（接收）线圈。Arduino 向 TX 线圈注入脉冲，在 RX 线圈感应电压。金属物体进入电磁场会产生涡流分能，导致 RX 脉冲宽度缩短。通过测量脉冲宽度衰减量判断金属存在与大小。软件包含低通滤波去噪、启动自校准建立基线阈值。
核心电路模块
1. 驱动板
Vero Board 20×9 孔，包含 4 路 TX 驱动电路（BC548 + 2N7000），输出脉冲至发射线圈。
2. 主板
Vero Board 34×9 孔，核心器件：Arduino Pro Mini、LM339 四路比较器（将 RX 模拟信号转方波）、WS2812 LED 驱动、蜂鸣器/振动马达驱动、按键输入。
3. LED 指示模组
4 颗 WS2812 贴装于线圈盖内侧，三线串联（VCC/GND/DATA）。
4. 充电供电系统
TP4056 充电板改装 4.7kΩ 电阻将充电电流限制 <300mA，配合 3.7V 350mAh LiPo 电池，微动开关控制上电。
制作步骤概览
- 3D 打印外壳：Thingiverse 模型分 5 件打印，设计贴合手型、线圈贴近被测面
- 绕制搜索线圈：每个线圈架绕 25 匝 0.3mm 漆包线，留 20cm 引线，按照片方向固定进底座，理线块管理 8 根引线
- 焊接驱动板与主板：按原理图在 Vero Board 上焊接，手工钻断铜箔隔离，反复核对无短路
- 安装 LED 模组：热熔胶固定、三线焊接、对齐外壳盖合
- 分级测试组装：先测主板代码烧录 → 接驱动板 → 接线圈观测串口/示波器波形（空载脉宽 5000-7000μS，金属靠近脉宽下降） → 接 LED → 最后接电池（严禁带电焊接 LiPo）
- 最终封装：整理走线，热熔胶固定主板，合盖锁螺丝
关键代码逻辑
- 四通道轮询：依次拉高 TX 引脚 4μs → 低电平 1μs →
pulseIn()读取 RX 低电平宽度（超时 7500μs） - 一阶低通滤波：
smoothed = α·smoothed + (1-α)·raw，α=0.85 - 启动校准：前 200 个周期采样 20 次求平均建立
calav基线 - 四级阈值判定：
calav × {0.93, 0.96, 0.99, 0.998}对应 紫/红/绿/蓝 LED，紫色触发蜂鸣器+振动 - FastLED 库驱动 WS2812，亮度限制 5/255，功耗限 1A@5V
资源下载
- 3D 打印文件：Thingiverse CAD 链接
- 测试版代码：
Pocket_Metal_Locator_V11__TEST_CODE.zip - 正式版代码：
Pocket_Metal_Locator_V11.zip - LM339 数据手册：
lm2901.pdf - TP4056 改装指南：
TP4056.pdf
制造工艺