Domácí detektor kovů

Přemýšleli jste někdy o tom jak těžké by bylo postavit si vlastní detektor? Možná je to snazší než si myslíte.

Všechno to začalo tím že se dcerka zmínila že by chtěla detektor kovů. No a já jsem začal přemýšlet nad tím jak to vlastně funguje a co by znamenalo ho vyrobit. Začal jsem sbírat informace a nakonec se rozhodl pro pulzní, princip vypadal jednoduše. Lákalo mě využít Arduino se kterým jsem si v tu dobu hrál.

První pokus

Nejdřív jsem šel cestou která je popsaná zde: https://create.arduino.cc/projecthub/mircemk/diy-simple-sensitive-metal-detector-7f34ad. Princip je jednoduchý - Arduino vyšle impuls do cívky a následně čte indukovaný signál (předtím zesílený operačním zesilovačem - to je ten brouk s osmi nožičkama) a hledá rozdíly oproti hodnotě kalibrované bez přítomnosti kovu. Fungovalo to, ale nebyl jsem spokojený s citlivostí. Limitů bylo víc, ale nejvíc se to točilo kolem toho, že signál byl dost zašumělý. U ne úplně malé mince (pětikoruna) jsem dosáhl maximálně 15cm.

Finální design

Hledal jsem dál a našel sofistikovanější design. Bylo to od člověka jménem, George Overton, který tomu věnoval knihu, nebo spíš takovou brožurku: https://www.amazon.com/Arduino-Pulse-Induction-Detector-Project/dp/B08YQCNSNX. Každopádně celý mechanismus je tam do detailu vysvětlený. Arduino tentokrát nezpracovává indukovaný signál, ale slouží jen jako časovač signálů. Ty signály jsou 2 - jeden hlavní ve kterém se hledají odrazy. A druhý až potom co odrazy odezní, kde se měří magnetické pole země. Bez toho druhého bychom dostali falešný signál při každém mávnutí. Ty dva signály se odečtou, výsledek převede na zvuk a je to (tedy zjednodušeně řečeno - nechci zase aby to vypadalo jako projekt na jeden víkend :-)). Zajímavé je to samplování signálu. Tentokrát to není v jednom bodě, ale počítá se integrál přes stanovený interval. To je pro šum mnohem lepší, vyhladí ho to, a na výsledný signál se dá více spolehnout. To integrování není nic hrozného - to umí automaticky operační zesilovač, tentokrát nakonfigurovaný jako integrátor. Citlivost je mnohem lepší, pětikorunu je schopné to zachytit na 25-30cm. Dál se člověku ani kopat nechce :-)

Kostra

Nakonec jsem té elektronice potřeboval dát nějakou formu, aby s tím šlo jít ven. Pomohla 3D tiskárna, kde šla většina vyrobit. Postavil jsem to na tomto projektu https://www.myminifactory.com/object/3d-print-163068, ale část toho byla třeba upravit, aby to pasovalo na mojí základovou desku.

Další vývoj

Co nám začíná chybět je diskriminace, abychom nekopali každý šrot. Zdá se že u PI detektorů není úplně běžná. Ale jsem si poměrně jistý, že něco by přinesla - i podle zvuku se s trochou cviku dá odhadnout jestli je objekt kompaktní a nebo různě protáhlý jako drát. Přemýšlím nad tím, že ten signál bychom mohli posílat zpět do Arduina a tam analyzovat tvar křivky.

Závěrem

Celá stavba byla prima dobrodružství kde se nechalo postupovat krok po kroku, ověřovat si, že to někam směřuje. A takové teplo pájky a vůně kalafuny - to je čistá romantika :-). Výsledek je vlastně lepší než jsem čekal - dost jsem se bál toho že nedosáhnu použitelné citlivosti.

Jasně že jsem se na pár věcí napálil - třeba když jsem měl cívku položenou na stole ve kterém zrovna pod ní byl obrovský šroub - a pak jsem se divil kde je citlivost. A nebo když jsem si myslel, že Arduino, které je designované na 12V, zvládne i 14.7V, protože takový jsem měl zdroj napětí. Nezvládne :-).

Jinak kdyby někdo měl zájem a dočetl to až sem - zbyly mi dvě extra destičky tištěného spoje (viz fotografie). Pokud by si někdo výše popsaný detektor chtěl postavit, může si je u mě vyzvednout, rád je věnuju (bydlíme v Praze).