Construire un détecteur de métaux sensible avec Arduino Nano – Guide DIY

Composants et fournitures

Composant	Quantité
Arduino Nano R3	1
Amplificateur opérationnel (Op Amp + Comparateur + Référence)	1
MOSFET de puissance IRF840	1
LED (standard)	6
Résistances, condensateurs, diodes	1 lot

Outils et machines nécessaires

• Fer à souder (standard)

Applications et services en ligne

• Arduino IDE

À propos de ce projet

Ce projet est une version modifiée du célèbre détecteur de métaux à induction de pulsation russe appelé « PIRAT », cette fois réalisé avec l'aide d'un Arduino Nano, ce qui simplifie grandement sa fabrication.

Il peut détecter une pièce de monnaie à une distance de 15 cm et un objet métallique plus grand à 40 cm ou plus. C'est un résultat relativement bon compte tenu de sa simplicité.

Principe de fonctionnement : Détection par induction de pulsation (PI)

Les détecteurs de métaux à induction de pulsation utilisent une seule bobine comme émetteur et récepteur. Cette technologie envoie de puissantes et brèves impulsions de courant à travers une bobine de fil. Chaque impulsion génère un champ magnétique bref. Lorsque l'impulsion se termine, le champ magnétique inverse sa polarité et s'effondre très soudainement, créant un pic électrique net. Ce pic dure quelques microsecondes et provoque un autre courant dans la bobine, appelé « impulsion réfléchie », d'une durée d'environ 30 microsecondes. Une nouvelle impulsion est alors envoyée et le processus se répète.

Si un morceau de métal pénètre dans le champ des lignes de force magnétique, la bobine de réception détecte un changement d'amplitude et de phase du signal reçu. L'amplitude et la phase du changement indiquent la taille et la distance du métal, et permettent aussi de discriminer entre métaux ferreux et non ferreux.

Composants principaux

• Microcontrôleur Arduino Nano
• Transistor MOSFET de puissance
• Amplificateur opérationnel
• Quelques résistances et condensateurs
• Bobine de détection
• LEDs et buzzer pour l'indication

J'ai présenté un détecteur similaire dans une vidéo précédente, mais il utilisait un smartphone comme indicateur et nécessitait un étalonnage fréquent. Contrairement à celui-ci, cet appareil est autonome et s'auto-étalonne en réinitialisant l'Arduino. Deux batteries lithium-ion connectées en série alimentent le dispositif. Cette version est beaucoup plus facile à utiliser grâce à ses indications lumineuses et sonores. L'approche d'un objet augmente la fréquence et l'intensité des LEDs. La bobine de recherche a un diamètre de 20 cm et contient 25 tours de fil de cuivre isolé d'une section de 0,3 à 0,5 mm².

Code

Code Arduino (C/C++)

// Détecteur de métaux PI pour Arduino version_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; // Port B - toutes sorties
  DDRD = 0xFF; // Port D - toutes sorties
  for (i = 0; i < 255; i++) { // Étalonnage
    PORTB = B11111111; // Mettre les broches du port B à 1 (ouvrir la clé)
    delayMicroseconds(200); // Attendre 200 µs
    PORTB = 0; // Fermer la clé (interrompre le courant dans la bobine)
    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; // Ouvrir la clé
  delayMicroseconds(200);
  PORTB = 0; // Fermer la clé
  delayMicroseconds(20);
  s0 = analogRead(A0);
  s1 = analogRead(A0);
  s2 = analogRead(A0);
  ss0 = s0 - c0;
  if (ss0 < 0) { sss0 = 1; }
  ss0 = ss0 / 16;
  PORTD = ss0; // Envoyer à l'indicateur (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;
  }
}

Schéma électrique