Construye un Detector de Metales Sensible con Arduino Nano – Guía DIY

Componentes y suministros

Herramientas necesarias

• Soldador (genérico)

Aplicaciones y servicios online

• Arduino IDE

Sobre este proyecto

Este es una versión modificada del conocido detector de metales ruso de inducción de pulsos llamado PIRAT, construido esta vez con la ayuda de un Arduino Nano, lo que simplifica enormemente su fabricación.

Puede detectar una moneda metálica a 15 cm de distancia y objetos metálicos más grandes a 40 cm o más. Un resultado bastante bueno considerando su simplicidad.

Principio de funcionamiento: Inducción de Pulsos (PI)

Los detectores de metales PI utilizan una única bobina como transmisor y receptor. Esta tecnología envía pulsos potentes y breves de corriente a través de una bobina de alambre. Cada pulso genera un campo magnético momentáneo. Cuando el pulso termina, el campo magnético invierte su polaridad y colapsa bruscamente, produciendo un pico eléctrico agudo. Este pico dura unos pocos microsegundos y provoca otra corriente en la bobina, llamada pulso reflejado, que dura aproximadamente 30 microsegundos. Luego se envía otro pulso y el proceso se repite.

Si un objeto metálico entra en el rango de las líneas del campo magnético, la bobina receptora detecta un cambio en la amplitud y fase de la señal recibida. La cantidad de cambio indica el tamaño y la distancia del metal, y también permite discriminar entre metales ferrosos y no ferrosos.

Componentes principales

• Microcontrolador Arduino Nano
• Transistor MOSFET de potencia
• Amplificador operacional
• Pocas resistencias y condensadores
• Bobina de búsqueda
• LEDs y zumbador para indicación

Presenté un detector similar en un video anterior, pero utilizaba un smartphone como indicador y requería calibración frecuente. A diferencia de aquel, este es un dispositivo autónomo que se auto-calibra reiniciando el Arduino. Se alimenta con dos baterías de iones de litio en serie. Esta versión es mucho más fácil de operar gracias a la indicación luminosa y sonora: al acercarse a un objeto, aumenta la frecuencia e intensidad de los LEDs. La bobina de búsqueda tiene 20 cm de diámetro y contiene 25 vueltas de hilo de cobre esmaltado de 0.3–0.5 mm².

Código

Código para Arduino (C/C++)

// PI metal detector for arduino version_18_min (C) alex --- 1967 2015
int ss0 = 0, ss1 = 0, ss2 = 0;
long c0 = 0, c1 = 0, c2 = 0;
byte i = 0;
int sss0 = 0, sss1 = 0, sss2 = 0;
int s0 = 0, s1 = 0, s2 = 0;

void setup() {
  DDRB = 0xFF; // Puerto B - todas salidas
  DDRD = 0xFF; // Puerto D - todas salidas
  for (i = 0; i < 255; i++) { // Calibración
    PORTB = B11111111; // Poner pines puerto B a 1 (activar llave)
    delayMicroseconds(200); // Esperar 200 µs
    PORTB = 0; // Cortar corriente en bobina
    delayMicroseconds(20);
    s0 = analogRead(A0);
    s1 = analogRead(A0);
    s2 = analogRead(A0);
    c0 += s0; c1 += s1; c2 += s2;
    delay(3);
  }
  c0 = c0 / 255 - 5;
  c1 = c1 / 255 - 5;
  c2 = c2 / 255 - 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 /= 16; PORTD = ss0; delay(1);
  ss1 = s1 - c1; if (ss1 < 0) sss1 = 1; ss1 /= 16; PORTD = ss1; delay(1);
  ss2 = s2 - c2; if (ss2 < 0) sss2 = 1; 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 = sss1 = sss2 = 0;
  }
}

Esquemático