Металлоискатель на микроконтроллере ATtiny2313A

В «Забаве» использован принцип «частотомер». Работает металлоискатель в динамическом режиме (реагирует на металл, только при движении датчика). Имеется регулировка чувствительности. Металлоискатель с дискриминацией (селективность). С помощью металлоискателя «Забава» можно отличать на слух сигналы на мелкие железные предметы (гвозди, гайки, проволоку и т. д.) от сигналов на предметы из цветных металлов. Железные предметы с большой площадью поверхности определяются как цветные.

Технические характеристики металлоискателя «Забава»:

  • напряжение питания – 9-12 В;
  • потребляемый ток – 17-20 мА.

Расстояние обнаружения (на воздухе):

  • монета диаметром 25 мм – 11-12 см;
  • медная бляха (5 на 8 см) – 21см;
  • алюминиевая крышка (диаметром 20 см) – 35 см;
  • максимальное расстояние обнаружения – 60 см.

Принцип работы металлоискателя

Программа записанная в микроконтроллер периодически измеряет частоту рабочего генератора. Анализируя результаты измерений, программа выявляет повышение или понижение частоты рабочего генератора и выдает на наушники соответствующий сигнал.

Fuse биты

Должны быть запрограммированы CKSEL0, SUT0, SPIEN. Остальные – не запрограммированы.

Прошивка

zabava_p.rar - скачать программу для микроконтроллера.

Как записать программу в микроконтроллер

Принципиальная схема металлоискателя «Забава»

Схема металлоискателя на микроконтроллере Забава.

справка http://sdelai-sam.su/spravka_K561LE5.html - краткое описание микросхемы К561ЛЕ5.

справка http://sdelai-sam.su/spravka_CD4001A.html - краткое описание микросхемы CD4001A.

справка http://sdelai-sam.su/spravka_78L05.html - краткое описание микросхемы 78L05.

справка http://sdelai-sam.su/spravka_attiny2313.html - краткое описание микроконтроллера ATtiny2313A.

справка http://sdelai-sam.su/rezistor.html - резисторы, маркировка резисторов, соединение резисторов и т. д.

справка http://sdelai-sam.su/kondensator.html - конденсаторы, маркировка конденсаторов, соединение конденсаторов и т. д.

Список деталей

Микросхемы:

  • IC1 - К561ЛЕ5 (CD4001A);
  • IC2 - ATTINY2313-20PU (ATTINY2313A);
  • IC3 - 78L05.

Резисторы:

  • R1 – 4.7к;
  • R2 – 560оМ;
  • R3 – 1к;
  • R4 – 1к;
  • R5 – 470оМ;
  • R6 – 1к подстроечный;
  • R7 – 100оМ;
  • R8 – 10к переменный.

Конденсаторы:

  • C1, C2 – 47000 пФ;
  • C3 – 3300 пФ;
  • C4, C5 – 27 пФ;
  • C6 – 100 мкФ на 16 В электролитический;
  • C7 – 470 мкФ на 16 В электролитический;
  • C8, C9 – 0.1 мкФ.

Катушка L1:

  • диаметр катушки – примерно 16 сантиметров;
  • количество витков – 80;
  • диаметр провода – примерно 0.3 миллиметра.

Остальные детали:

  • двадцати контактная панелька для микроконтроллера;
  • кварцевый резонатор ZQ - 20мГц;
  • кнопка “RESET”(сброс) S1 - любая кнопка без фиксации;
  • выключатель питания S2 - MTS-1;
  • наушники низкоомные, для плеера;
  • разъем под наушники внешний, припаивается к проводу сантиметров тридцать длинной;
  • разъем для батареи типа «крона»;
  • аккумулятор или батарея типа «крона», 9 вольт;
  • провод соединяющий плату и катушку – экранированный, двухжильный, длиной примерно 1 метр;
  • двухсторонний, фольгированный стеклотекстолит, 50 на 75 мм.

Выключатель питания, который я использую, называется «MTS-1», но можно использовать любой подходящий. Конденсаторы C1, C2, C3 должны быть с возможно меньшим температурным коэффициентом (ТКЕ).

Изготовление печатной платы в домашних условиях

Печатную плату можно изготовить по технологии описанной по адресу: http://sdelai-sam.su/index.html#a1 Размеры печатной платы – 50мм на 75мм. Не забудьте соединить перемычкой минусовую шину и нижний экранный слой.

zabava.rar - скачать печатную плату в формате программы «Dip Trace».

Зеркальное отражение рисунка платы (для печати).

Зеркальное отражение рисунка платы (для печати)

 
Готовая плата.

Готовая плата

 

Монтаж деталей металлоискателя на микроконтроллере

Детали припаиваю со стороны дорожек, чтобы не сверлить отверстия. Перед монтажом, у всех деталей аккуратно отгибаю кончики выводов, для увеличения спаиваемых поверхностей и облуживаю их.

Не перегревайте выводы деталей, контакт паяльника с выводом, не более одной секунды. Это касается не только микросхем и транзисторов, но и конденсаторов, выключателя, разъема для наушников. Чтобы выводы хорошо паялись, зачистите их предварительно ножом или наждачной бумагой. Корпус кварцевого резонатора нужно «прихватить» припоем к плате или закрепить иным способом.

Разъем под наушники использую внешний, на проводе сантиметров тридцать длинной, потому, что провода у наушников часто бывают короткими. Наушники, низкоомные, для плеера. Плата и поисковая катушка соединяются двухжильным экранированным кабелем, длиной примерно один метр.

Микроконтроллер вставляется в панельку. Внимательно вставляйте микроконтроллер, если его неправильно вставить и включить питание то, скорее всего он выйдет из строя.

Пробовал ставить C1, C2 номиналом 4700пФ, в таком варианте существенно ослабевает влияние грунта, а расстояние обнаружения предметов из цветных металлов остается прежним.

Монтажная схема.

Монтажная схема

 
Монтаж закончен.

Монтаж закончен

 

Собирается металлоискатель так же, как описано по адресу: http://sdelai-sam.su/index3.html

Настройка заключается в установке громкости сигнала в наушниках с помощью R6.

Металлоискатель на микроконтроллере.
 
Металлоискатель Забава.
 
Металлоискатель Забава на микроконтроллере.
 

Как работать с металлоискателем «Забава»

После включения питания металлоискателя нужно всегда нажимать кнопку «сброс». Перед началом работы нужно настроиться на грунт в районе поиска. Установите резистором R8 максимальную чувствительность (вращайте по часовой стрелке, до упора). Поднесите поисковую катушку к земле на расстояние 1 – 2 см (рядом не должно быть металлических предметов) и слегка покачивая ее в вертикальной плоскости, медленно уменьшайте чувствительность (вращайте регулятор против часовой стрелки), до тех пор, пока сигналы от грунта в наушниках пропадут.

При поиске, катушку нужно перемещать над землей со скоростью примерно 0.5 м/сек, стараясь выдерживать расстояние от грунта до катушки все время одинаковым. В большинстве случаев при обнаружении металлического предмета, металлоискатель подает двойной сигнал.

Если, первым был сигнал высокой частоты, а вторым был низкочастотный сигнал, то найденный предмет из цветного металла, или железный с большой площадью поверхности. Если первый сигнал низкочастотный, а второй высокочастотный, то находка – это железный предмет небольшого размера.

Чтобы определить точное местоположение предмета из цветного металла, нужно поднять катушку над грунтом, затем опустить ее вертикально к земле в предполагаемом местоположении предмета. Если при опускании прозвучал низкочастотный сигнал, значит, под катушкой цветного металла нет. Если катушка опустилась точно над цветным металлом, то прозвучит высокочастотный сигнал. Таким же способом можно обследовать ямы, а так же участки, сильно замусоренные мелкими железными предметами, ржавчиной, угольками и т. д.

При максимальной чувствительности, металлоискатель может постоянно подавать ложные сигналы. Это происходит из-за нестабильной работы поискового генератора, причина может быть в C1 и C2, в катушке или в непрочной конструкции штанги и датчика.

Если ложные сигналы происходят на уровнях чувствительности, при которых ранее металлоискатель работал нормально, то это означает разряд батарейки.

Будьте внимательны при подсоединении батарейки – недопустимо, даже кратковременно перепутать плюс с минусом. При «переплюсовке» металлоискатель может выйти из строя.