CoilPad – Erstellen eines Magnetsensors

CoilPad ist eine flexible, ultradünne PCB-Spule, die für verschiedene Anwendungen, einschließlich der Metalldetektion, angepasst werden kann. Durch die Kombination von CoilPad und Kondensator entsteht ein LC-Oszillator, der auf Metallobjekte reagiert. Zusätzlich können zwei CoilPads als schwacher Transformator verwendet werden, der für die drahtlose Datenübertragung oder sogar die drahtlose Stromversorgung einer LED ausreicht!

Wie es funktioniert

Wenn ein Kondensator parallel zum CoilPad geschaltet wird, bildet er eine LC-Schaltung (Induktivitäts-Kondensator-Schaltung). Bei Ansteuerung mit Resonanzfrequenz schwingt diese Schaltung. Nähert sich ein Metallgegenstand, stört er das Feld und verändert die Frequenz der Schaltung. Diese Änderung kann erkannt werden, wodurch CoilPad als einfacher Metalldetektor fungiert.

Einrichten des LC-Oszillators für die Metallerkennung

Um CoilPad in einen Metalldetektor zu verwandeln, benötigen Sie:

• CoilPad (fungiert als Induktor)
• Ein Kondensator (zur Bildung des LC-Schaltkreises)
• Eine DriveCell zum Antrieb der Spule
• Ein Mikrocontroller (wie CodeCell oder ein ESP32) zum Lesen der Frequenzänderungen

Schaltungsaufbau:

1. Schließen Sie einen Kondensator parallel zum CoilPad an, um einen LC-Resonanzkreis zu erstellen.
2. Verwenden Sie einen Mikrocontroller , um eine Rechteckwelle mit der Resonanzfrequenz des Schaltkreises zu erzeugen.
3. Messen Sie Frequenzverschiebungen mithilfe des Eingangspins oder Frequenzzählers eines Mikrocontrollers.
4. Metall erkennen – Wenn Metall in die Nähe der Spule gebracht wird, ändert sich die Induktivität und die Frequenz verschiebt sich.

Beispielcode

 #define COIL_PIN 2
 void setup() {
 pinMode(COIL_PIN, INPUT);
 Serial.begin(115200);
 }
 void loop() {
 int freq = pulseIn(COIL_PIN, HIGH);
 Serial.println(freq);
 delay(100);
 }

Dieser Code liest die Frequenz und druckt sie auf dem seriellen Monitor aus, sodass Sie Frequenzänderungen beobachten können, wenn Metall in der Nähe ist.

Verwendung von zwei CoilPads für die drahtlose Übertragung

CoilPad kann auch für die drahtlose Übertragung verwendet werden, indem zwei auf die gleiche Resonanzfrequenz eingestellte CoilPads gepaart werden.

So funktioniert es:

1. Ein CoilPad fungiert als Sender – angetrieben mit seiner Resonanzfrequenz.
2. Ein zweites CoilPad + Kondensator – nimmt das oszillierende Magnetfeld auf.

Schaltungsaufbau:

• Sender: Verbinden Sie ein CoilPad mit einer DriveCell und einem Mikrocontroller, um ein PWM-Signal mit der Resonanzfrequenz zu erzeugen.
• Empfänger: Schließen Sie ein zweites CoilPad mit einem parallel geschalteten Kondensator und einer parallel geschalteten LED an. Der Wert des Kondensators hängt von der verwendeten Resonanzfrequenz ab und kann mit dieser Gleichung berechnet werden:

Wobei L die Induktivität des CoilPads ist, die 30,7 uH beträgt

Beispiel für einen DriveCell-Sendercode:

 #define COILPAD_PIN1 2
 #define COILPAD_PIN2 3

 void setup() {
 pinMode(COILPAD_PIN1, OUTPUT);
 pinMode(COILPAD_PIN2, OUTPUT);
 }

 void loop() {
 digitalWrite(COILPAD_PIN1, HIGH);
 digitalWrite(COILPAD_PIN2, LOW);
 delayMicroseconds(5); // 100kHz Resonant Frequency - Adjust delay for desired resonant frequency

 digitalWrite(COILPAD_PIN1, LOW);
 digitalWrite(COILPAD_PIN2, HIGH);
 delayMicroseconds(5);
 }

Wenn das CoilPad des Empfängers in der Nähe platziert wird, sollte die LED leuchten und so die drahtlose Übertragung anzeigen.

Neben der Energieübertragung können Sie mit CoilPad auch Daten übertragen, indem Sie die Signalfrequenz auf der Senderseite modulieren und Änderungen auf der Empfängerseite erkennen. Wie cool ist das denn!

Abschluss

Mit diesen Techniken können Sie CoilPad zum Erkennen von Metall oder sogar als drahtlose Antenne verwenden.

Bereit zum Experimentieren? Schnappen Sie sich noch heute ein CoilPad und bringen Sie Bewegung in Ihr nächstes Projekt!