متال‌دتکتور صنعتی

سلام.

یک پروژه ساخت *متال‌دتکتور صنعتی Multi-Frequency با معماری TX/RX دارم و می‌خواهم نمونه اولیه و سپس نسخه قابل توسعه آن طراحی شود.

1.

ساختار مکانیکی

دستگاه به‌صورت یک محفظه/تونل فلزی طراحی شود که داخل آن یک صفحه غیررسانا (ترجیحاً چوب، فایبر یا پلاستیک مناسب) قرار گیرد.

روی این صفحه دو مجموعه کویل داشته باشیم:

*TX (فرستنده) در قسمت پایین *RX (گیرنده) در قسمت بالا

کویل‌ها از سیم مسی لاکی ساخته شوند و طراحی آنها قابل تغییر و آزمایش باشد.

2.

سیستم چندفرکانسه

دستگاه باید قابلیت کار با چند فرکانس مختلف را داشته باشد، نه فقط یک فرکانس ثابت.

در نسخه اولیه حداقل 3 فرکانس و ترجیحاً 5 فرکانس قابل انتخاب/بررسی باشد.

فرکانس‌ها توسط مدار دیجیتال/مولد فرکانس تولید شده و به درایور TX داده شوند.

فرکانس‌های پیشنهادی اولیه صرفاً برای آزمایش هستند و طراح می‌تواند بر اساس طراحی کویل و کاربرد صنعتی، محدوده مناسب را تعیین کند.

3.

بخش TX

مسیر کلی:

مولد فرکانس → درایور/تقویت‌کننده TX → کویل TX

TX باید میدان الکترومغناطیسی پایدار و قابل کنترل ایجاد کند.

امکان تنظیم دامنه تحریک و کنترل دقیق فرکانس وجود داشته باشد.

4.

بخش RX

کویل RX تغییرات میدان ناشی از عبور جسم فلزی را دریافت کند.

مسیر کلی:

RX Coil → تقویت‌کننده کم‌نویز → فیلتر → دمدولاتور/IQ Demodulator → ADC → MCU/DSP

ترجیحاً علاوه بر دامنه، اطلاعات فاز نیز اندازه‌گیری شود تا بتوان پاسخ فلزات مختلف را در فرکانس‌های مختلف مقایسه کرد.

5.

پردازش

برای هر جسم، پاسخ در چند فرکانس ثبت شود.

برای مثال:

F1 → دامنه + فاز F2 → دامنه + فاز F3 → دامنه + فاز F4 → دامنه + فاز F5 → دامنه + فاز

سپس MCU/DSP بتواند این داده‌ها را پردازش کند.

هدف این است که سیستم ابتدا بتواند وجود فلز را با حساسیت مناسب تشخیص دهد و در مرحله بعد امکان بررسی/تفکیک پاسخ فلزاتی مانند آهن، فولاد، استیل، آلومینیوم، مس و سایر فلزات رسانا بررسی شود.

تأکید می‌کنم که هدف «تشخیص قطعی طلا از روی یک فرکانس خاص» نیست؛ هدف ایجاد یک امضای پاسخ چندفرکانسی برای طبقه‌بندی آزمایشی مواد است.

6.

محفظه فلزی

محفظه فلزی باید در طراحی الکترومغناطیسی لحاظ شود، چون خود محفظه می‌تواند روی میدان TX و سیگنال RX اثر بگذارد.

بنابراین قبل از نهایی کردن PCB، اثر محفظه فلزی، شیلدینگ، فاصله کویل‌ها و کوپل مستقیم TX→RX بررسی شود.

7.

نمونه اولیه

ابتدا یک نمونه آزمایشگاهی بسازیم که:

بدون محفظه فلزی یا با حداقل شیلدینگ آزمایش شود.

TX و RX قابل تعویض/تنظیم باشند.

فرکانس‌ها قابل تغییر باشند.

دامنه و فاز RX قابل ثبت باشند.

خروجی داده به کامپیوتر یا نمایشگر منتقل شود.

تست با نمونه‌های واقعی آهن، فولاد، استیل، آلومینیوم، مس و سایر فلزات انجام شود.

بعد از گرفتن نتایج، نسخه صنعتی و PCB نهایی طراحی شود.

8.

خروجی مورد انتظار از طراح

لطفاً طراحی شامل این موارد باشد:

شماتیک کامل 2.

طراحی PCB 3.

مشخصات دقیق TX/RX Coil 4.

تعداد دور و قطر سیم کویل 5.

فرکانس‌های کاری 6.

مدار تولید فرکانس 7.

مدار Driver فرستنده 8.

مدار تقویت و فیلتر گیرنده 9.

ADC و MCU/DSP 10.

الگوریتم اولیه تشخیص فلز 11.

روش کالیبراسیون 12.

روش تست حساسیت 13.

طراحی شیلدینگ و محفظه 14.

فایل‌های ساخت PCB و BOM

اولویت پروژه این است که ابتدا یک نمونه قابل اندازه‌گیری و تست ساخته شود* و بعد بر اساس داده واقعی، طراحی صنعتی و بهینه‌سازی انجام شود.

از هوش مصنوعی تونستم در این حد اطلاعات بگیرم که ما میتونیم از تک فرکانس هم استارت بزنیم .