Construa um Detector de Metais Sensível com Arduino Nano – Guia DIY

Componentes e Materiais

Ferramentas Necessárias

• Ferro de solda (genérico)

Aplicativos e Serviços Online

• Arduino IDE

Sobre o Projeto

Este é uma versão modificada do conhecido detector de metais por indução de pulso russo chamado "PIRAT", agora construído com a ajuda do Arduino Nano, o que simplifica muito sua fabricação.

O dispositivo pode detectar uma moeda metálica a uma distância de 15 cm e objetos metálicos maiores a 40 cm ou mais — um resultado relativamente bom considerando sua simplicidade.

Como Funciona a Indução de Pulso (PI)

Detectores de metais por indução de pulso usam uma única bobina como transmissor e receptor. A tecnologia envia pulsos curtos e potentes de corrente através de uma bobina de fio. Cada pulso gera um campo magnético breve. Quando o pulso termina, o campo magnético inverte a polaridade e colapsa repentinamente, resultando em um pico elétrico agudo. Este pico dura alguns microssegundos e causa outra corrente na bobina, chamada de pulso refletido, com duração de cerca de 30 microssegundos. Em seguida, outro pulso é enviado e o processo se repete.

Se um pedaço de metal entrar no alcance das linhas do campo magnético, a bobina receptora detecta uma mudança na amplitude e na fase do sinal recebido. A quantidade de mudança de amplitude e fase indica o tamanho e a distância do metal, podendo também discriminar entre metais ferrosos e não ferrosos.

Componentes Principais

• Microcontrolador Arduino Nano
• Transistor MOSFET de potência
• Amplificador operacional
• Poucos resistores e capacitores
• Bobina de busca
• LEDs e buzzer para indicação

Apresentei um detector semelhante em um vídeo anterior, mas ele usava um smartphone como indicador e precisava ser calibrado frequentemente. Ao contrário, este é um dispositivo autônomo que se auto-calibra reiniciando o Arduino. Duas baterias de íon-lítio conectadas em série alimentam o dispositivo. Desta vez, o detector é muito mais fácil de operar porque contém indicação luminosa e sonora. Aproximar-se do objeto aumenta a frequência e a intensidade do LED. A bobina de busca tem 20 cm de diâmetro e contém 25 espiras de fio de cobre esmaltado com seção transversal de 0,3–0,5 mm².

Código

// Detector PI para Arduino versão_18_min (C) alex --- 1967 2015
int ss0 = 0; int ss1 = 0; int ss2 = 0;
long c0 = 0; long c1 = 0; long c2 = 0;
byte i = 0;
int sss0 = 0; int sss1 = 0; int sss2 = 0;
int s0 = 0; int s1 = 0; int s2 = 0;

void setup() {
  DDRB = 0xFF; // Porta B - todas saídas
  DDRD = 0xFF; // Porta D - todas saídas
  for (i = 0; i < 255; i++) { // calibração
    PORTB = B11111111; // coloca pinos da porta B em HIGH, abrindo a chave
    delayMicroseconds(200); // espera 200 microssegundos
    PORTB = 0; // fecha a chave interrompendo corrente na bobina
    delayMicroseconds(20);
    s0 = analogRead(A0);
    s1 = analogRead(A0);
    s2 = analogRead(A0);
    c0 = c0 + s0;
    c1 = c1 + s1;
    c2 = c2 + s2;
    delay(3);
  }
  c0 = c0 / 255; c0 = c0 - 5;
  c1 = c1 / 255; c1 = c1 - 5;
  c2 = c2 / 255; c2 = c2 - 5;
}

void loop() {
  PORTB = B11111111;
  delayMicroseconds(200);
  PORTB = 0;
  delayMicroseconds(20);
  s0 = analogRead(A0);
  s1 = analogRead(A0);
  s2 = analogRead(A0);
  ss0 = s0 - c0;
  if (ss0 < 0) { sss0 = 1; }
  ss0 = ss0 / 16;
  PORTD = ss0; // envia para indicador (LEDs)
  delay(1);
  ss1 = s1 - c1;
  if (ss1 < 0) { sss1 = 1; }
  ss1 = ss1 / 16;
  PORTD = ss1;
  delay(1);
  ss2 = s2 - c2;
  if (ss2 < 0) { sss2 = 1; }
  ss2 = ss2 / 16;
  PORTD = ss2;
  delay(1);
  if (sss0 + sss1 + sss2 > 2) {
    digitalWrite(7, HIGH);
    digitalWrite(6, HIGH);
    digitalWrite(5, HIGH);
    digitalWrite(4, HIGH);
    digitalWrite(3, HIGH);
    digitalWrite(2, HIGH);
    digitalWrite(1, HIGH);
    digitalWrite(0, HIGH);
    delay(1);
    sss0 = 0; sss1 = 0; sss2 = 0;
  }
}

Esquemático