금속 탐지기는 말 그대로 보이지 않는 금속 물질을 탐지하기 위한 도구다. 그런데 아두이노를 이용하면 직접 미니 금속 탐지기를 만들 수 있다.

먼저 금속 탐지기의 원리는 이렇다. 금속 탐지기는 코일에 형성된 자기장이 있을 때 주위를 금속이 지나가게 하면 “도선 주위에서 자기장을 변화시키면 도선에 전류가 유도되는데 이때 유도되는 전류의 전압은 자기장 변화 크기에 비례한다”는 패러데이 법칙(Faraday’s law)에 의해 유도기 전력이 생기고 이로 인해 유도 전류가 발생한다. 이 유도 전류가 다시 자기장을 만드는데 금속 탐지기는 이 유도 전류에 의한 자기장을 감지하는 것이다.

영상을 보면 물론 이번에는 아두이노는 전원 공급용으로만 이용한다. 브레드보드 위에 아두이노 나노 3.0을 끼우고 피에조 부저와 인덕터 10mh, 마일러 콘덴서(0.33 uF), 저항(1㏀, 10㏀), 트랜지스터(2N2222), 앞뒤가 수인 접촉케이블 12개 등이 필요하다. 영상에서 설명하는 대로 조립하면 미니 금속 탐지기를 만들 수 있다.

먼저 브레드보드에 아두이노를 끼워야 한다. 먼저 저항 1㏀을 C18∼C23 포인트에 끼운다. 저항은 전류 흐름을 방해하는 역할을 한다. 같은 저항 1㏀을 B23∼B27에 끼운다. 이어 저항 10㏀을 C24∼C27에 끼우고 마일러 콘덴서는 D18∼E20에 끼우면 된다. 콘덴서는 전류를 저장하고 내보내는 역할을 한다. 쉽게 말하자면 물통과 같은 역할이라고 생각하면 된다.

이어 2번째 마일런 콘덴서는 B20∼B22 포인트에 끼워준다. 이런 콘덴서는 저항과 결합하면 저항 크기에 따라서 느리게 충전되고 방전된다. 이걸 RC회로라고 부른다.

다음은 트랜지스터를 A22(c), A23(b), A24(e) 포인트에 끼운다. 방향은 영상을 확인하면 된다. 트랜지스터는 반도체로 전력을 증폭하고 제어하는 스위치 역할을 하는 것이다.

인덕터는 J18∼J19에 끼운다. 인덕터는 코일로 이뤄져 있다. 인덕터에 전류가 흐르면 자석처럼 자기장이 형성되는 것. 제작하는 미니 금속 탐지기의 핵심 부품이기도 하다. 작동 중인 인덕터에 금속을 가까이 대면 자기장이 강해진다. 인덕터와 콘텐서가 결합하면 LC회로라고 부른다. 이들 2개가 만나면 공진 주파수가 생긴다. 공진 주파수는 여러 주파수 가운데 특정 주파수만 잡거나 발진을 시킬 때 이용한다.

다음으로 피에조부저를 J24∼J27에 끼운다. 피에조부저에 전기를 가하면 안에 있는 판이 떨리면서 소리를 내게 된다. 여기에선 금속을 판별할 때 이용하게 된다. 이제 부품간 연결을 위해 점퍼선을 끼울 차례다. 자세한 방법은 영상을 참고하면 된다. 마지막으로 5핀을 연결한다. 노트북이나 보조 배터리, 스마트폰, USB 충전기, 스마트폰 OTG 변환잭을 연결해도 된다. 제작을 끝낸 다음 전원을 켜면 소리가 난다. 금속을 갖다 대면 소리가 변하는 걸 확인할 수 있다.

아두이노를 이용한 금속 탐지기는 국내 유튜브 채널인 어둠의 공학자 심프팀이 제작한 것이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.

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