Localizador de Metais de Bolso – Detector com Arduino Pro Mini

Componentes e Materiais

Componente	Quantidade
Arduino Pro Mini 328 5V/16MHz (SparkFun)	1
Bateria LiPo 3.7V 350mAh (38x20x7.5mm)	1
Carregador USB LiPo TP4056	1
Resistor 4.7kΩ (limita corrente de carga <300mA)	1
Módulo FTDI USB-Serial (para programar)	1
CI Comparador Quad LM339	1
Placa Vero Board (20x9 e 34x9 furos)	2
Transistor NPN BC548	4
MOSFET 2N7000	5
Buzzer Piezo	1
Motor de vibração (haptic)	1
Módulo LED RGB WS2812	4
Resistores: 1k, 10k, 47Ω, 2.2k (x4 cada)	4
Capacitores: 150pF cerâmico (x8), 0.18µF poliéster (x4)	12
Fio esmaltado 0.3mm (~25g)	1 rolo
Chave push-button PCB	1
Cola quente, broca 10mm, furadeira, fios, etiquetas	-
Acesso a impressora 3D	-

Ferramentas Necessárias

• Impressora 3D (genérica)

Sobre o Projeto

Detector de metais compacto, sensível a pregos e tachas em madeira, com 4 bobinas de busca independentes e indicadores LED coloridos. Auto-calibração com um botão, recarregável via USB, feedback por LED, som e vibração. Inclui todos arquivos 3D, código, testes e esquemáticos.

Como Funciona

Quatro bobinas de indução de pulso (TX/RX separadas) alimentadas pelo Arduino Pro Mini. Um pulso na bobina TX cria campo eletromagnético na RX. Mudança no campo induz tensão na RX, amplificada e lida pelo Arduino (largura de pulso). Algoritmo de suavização remove ruído. Calibração na inicialização define limiares. Objeto metálico desvia energia para "correntes de Eddy", reduzindo largura do pulso detectado. Quando abaixo do limiar, acende LEDs, buzzer e motor de vibração conforme intensidade.

Operação do Comparador LM339

O LM339 compara tensão diferencial entre pinos + e - e sai com nível baixo ou alta impedância (alto com pull-up). Neste circuito, entrada + ligada a Vcc com pull-up na saída. A saída permanece alta até tensão na entrada - exceder ~3.5V. Faixa de tensão de modo comum: 0 a Vsup-1.5V. Datasheet: LM2901.

Passo 1: Imprimir o Gabinete

5 impressões separadas (arquivos no Thingiverse). Design ergonômico com bobinas próximas à área de busca. Remova rebarbas antes de montar eletrônica.

Passo 2: Construir e Montar Bobinas

Enrole 25 espiras de fio esmaltado em cada forma impressa, deixando 20cm para conexão. Use furos nas formas para orientação consistente. Cole as formas na base. Use blocos guia de fios para organizar as 8 bobinas (4 TX + 4 RX).

Passo 3: Construir o Circuito

Quatro sub-circuitos: Driver Board, Main Board, Montagem LED, Fonte Recarregável.

Driver Board

Corte Vero Board 20x9 furos. Quebre trilhas conforme diagrama com broca 10mm. Monte componentes seguindo layout. Teste depois.

Main Board

Corte Vero Board 34x9 furos. Quebre trilhas, monte Arduino Pro Mini, LM339 e demais componentes. Cuidado com curtos.

Passo 4: Adicionar Indicadores LED

4 LEDs WS2812 colados na tampa da bobina com cola quente. Fiação: VCC, GND, Data (encadeados IN/OUT). Verifique alinhamento da tampa.

Passo 5: Montagem e Testes

Teste progressivo: 1) Carregue código no Arduino (precisa biblioteca FastLED.h). 2) Teste Main Board sozinha. 3) Conecte Driver Board. 4) Conecte bobinas – monitor Serial Plotter deve mostrar largura de pulso 5000-7000µs; aproximar moeda reduz o valor. 5) Conecte LEDs. Use cola quente para fixar.

ATENÇÃO: Não conecte bateria LiPo até o final – curto pode causar superaquecimento/incêndio.

Passo 6: Bateria Recarregável

1. Modifique TP4056: troque resistor SMD por 4.7kΩ para limitar carga a <300mA. Proteja com cola quente. Teste com carregador micro-USB (LED vermelho acende).
2. Instale chave push-button na tampa, solde entre saída do carregador e VCC do Arduino. Fixe bateria com cola quente, alinhe micro-USB com furo da tampa.

Passo 7: Teste Final e Operação

Organize fios para fechar gabinete. Cole main board na tampa e feche. Operação: segure botão para ligar e calibrar (LEDs piscam). Mantenha pressionado durante busca. LEDs mudam Azul-Verde → Vermelho → Roxo conforme intensidade. Vibração no nível roxo.

Código

Pocket_Metal_Locator_V11.ino (C/C++)

/* Pocket Metal Locator - Arduino Pro Mini April 2018 TechKiwiGradgets Version 11 */
#include "FastLED.h"
#define NUM_LEDS 4
#define DATA_PIN 11
CRGB leds[NUM_LEDS];

const float alpha = 0.85;
float smoothedvalue1 = 1000, smoothedvalue2 = 1000, smoothedvalue3 = 1000, smoothedvalue4 = 1000;
int sthreshold = 100;
float ledthreshold1 = 0.93, ledthreshold2 = 0.96, ledthreshold3 = 0.99, ledthreshold4 = 0.998;

boolean sample = false;
int calcounter = 0, scount = 200, numsamples = 20, t1 = 100;
long calav1 = 0, calav2 = 0, calav3 = 0, calav4 = 0;
int div1 = 0, div2 = 0, div3 = 0, div4 = 0;
int divA = 0; long tempA = 0; long pcounterA = 0;
int divB = 0; long tempB = 0; long pcounterB = 0;
int divC = 0; long tempC = 0; long pcounterC = 0;
int divD = 0; long tempD = 0; long pcounterD = 0;
int pwindow = 7500;
int dly1 = 4, dly2 = 1, dly3 = 500;
int threshdiff = 15;
long pulseav = 0;
boolean haptic = false; int vduration = 1; int vcounter = vduration;

void setup() {
  pinMode(12, OUTPUT); digitalWrite(12, LOW);
  Serial.begin(115200);
  LEDS.addLeds(leds, NUM_LEDS);
  LEDS.setBrightness(5);
  FastLED.setMaxPowerInVoltsAndMilliamps(5, 100);
  FastLED.setDither(0);
  pinMode(10, OUTPUT); // Buzzer
  pinMode(2, OUTPUT); pinMode(4, OUTPUT); pinMode(6, OUTPUT); pinMode(8, OUTPUT); // TX
  pinMode(3, INPUT); pinMode(5, INPUT); pinMode(7, INPUT); pinMode(9, INPUT); // RX
}

void loop() {
  // Pulso e leitura 4 canais (código abreviado)
  // ... (código completo no arquivo anexo)
  // Calibração na inicialização, depois updateLEDs() e haptic feedback
}

void updateLEDs() {
  // Lógica de cores: Roxo (forte) + buzzer + vibração, Vermelho, Verde, Azul (fraco)
  // Para cada canal compara pcounterX com calavX * ledthresholdY
  FastLED.show();
}

Arquivos completos: Pocket_Metal_Locator_V11__TEST_CODE.zip e Pocket_Metal_Locator_V11.zip

Peças Personalizadas e Gabinete

Arquivos CAD no Thingiverse: Link

Esquemáticos