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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Rilevatore di mine. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Radioamatore principiante Esistono molti progetti di rilevatori di mine o, come vengono più spesso chiamati in letteratura, rilevatori di metalli, ma ne conosceremo solo tre, con design e capacità di circuiti diversi. Il primo progetto è un rilevatore di mine con due transistor (Fig. 69). È stato sviluppato dal radioamatore di Mosca V. Vasiliev. Il principio di funzionamento di un rilevatore di mine, come la maggior parte dei progetti simili, è che quando un oggetto metallico si avvicina all'induttore del generatore, la frequenza del generatore cambia. Più l'oggetto è vicino e più grande, più forte è la sua influenza sulla frequenza del generatore.
Il generatore del rilevatore di mine è realizzato utilizzando il transistor V1 secondo un circuito capacitivo a tre punti. La generazione si forma a causa del feedback positivo tra l'emettitore e i circuiti di base del transistor. La frequenza del generatore dipende dalla capacità dei condensatori C1-C3 e dall'induttanza della bobina L1. Quando la bobina si avvicina a un oggetto metallico, la sua induttanza cambia: aumenta se il metallo è ferromagnetico, ad esempio ferro, e diminuisce se il metallo non è ferroso: rame, ottone. Ma come monitorare il cambiamento di frequenza? A tale scopo viene utilizzato un ricevitore assemblato sul secondo transistor. Anche questo è un generatore, assemblato, come il primo, secondo un circuito capacitivo a tre punti. La sua frequenza dipende dalla capacità dei condensatori C4-C6 e dall'induttanza della bobina L2 e non differisce molto dalla frequenza del primo generatore. La differenza di frequenza richiesta viene selezionata utilizzando un trimmer a bobina. Inoltre, la cascata sul transistor V2 combina anche la funzione di un rilevatore che separa le oscillazioni a bassa frequenza da quelle ad alta frequenza che arrivano alla base del transistor. Il carico del rilevatore è costituito dalle cuffie B1; il condensatore C8 devia il carico per oscillazioni ad alta frequenza. Il circuito oscillante del ricevitore è accoppiato induttivamente al circuito del generatore, pertanto nel circuito del collettore del transistor V2 circolano correnti alla frequenza di entrambi i generatori, nonché una corrente della frequenza differenziale, in altre parole, la frequenza di battimento. . Se, ad esempio, la frequenza dell'oscillatore principale è 460 kHz e la frequenza dell'oscillatore del ricevitore è 459 kHz, la differenza sarà di 1 kHz, ovvero 1000 Hz. Questo segnale si sente nei telefoni. Ma non appena avvicini la bobina di ricerca L1 al metallo, la frequenza del suono nei telefoni cambierà: a seconda del tipo di metallo, diminuirà o aumenterà. Questo servirà come segnale di rilevamento delle mine. Invece di quelli indicati nello schema, sono adatti P401, P402 e altri transistor ad alta frequenza. Le cuffie sono ad alta impedenza, TON-1 o TON-2, ma le loro capsule devono essere collegate in parallelo in modo che la resistenza totale sia di 800...1200 Ohm. Il volume del suono in questo caso sarà leggermente più alto. Resistori - MLT-0,25, condensatori - KLS-1 o BM-2. La bobina L1 è un telaio rettangolare di 175x230 mm, composto da 32 spire di filo PEV-2 0,35 (è adatto il filo PELSHO 0,37). Il disegno della bobina L2 è mostrato in Fig. 70. In due telai cilindrici di carta 6 ci sono pezzi di un'asta di diametro 7 mm fatta di ferrite 400NN o 600NN: uno (1) lungo 20...22 mm, fissato permanentemente, l'altro (2) - 35. ..40 mm (mobile - per regolazioni bobina). I telai sono avvolti con nastro di carta 3, sopra il quale è avvolta una bobina L2 (5) - 55 giri di filo PELSHO (possibile PEV-1 o PEV-2) con un diametro di 0,2 mm. I terminali della bobina sono fissati con anelli di gomma 4.
Fonte di alimentazione: batteria 3336L, interruttore S1 - interruttore a levetta, connettore X1 - blocco a due prese. Transistor, condensatori e resistori del generatore sono montati su una scheda (Fig. 71) in materiale isolante. La scheda è collegata alle bobine, alla batteria, all'interruttore e al connettore tramite cavo a trefoli isolato. La scheda e le altre parti del rilevatore di mine sono collocate in una custodia di compensato incollato con dimensioni di 40x200x350 mm. La bobina L1 è fissata sul fondo della custodia e la bobina L5 è posizionata all'interno della bobina ad una distanza di 7...2 mm dalle sue spire. Accanto a questa bobina è fissata una scheda. Il connettore e l'interruttore sono collegati dall'esterno allo stack laterale del case. Sulla parte superiore della custodia (preferibilmente con colla) è fissata una maniglia di legno lunga circa un metro.
La configurazione di un rilevatore di mine inizia con la misurazione delle modalità operative dei transistor. Dopo aver acceso l'alimentazione, misurare la tensione sull'emettitore del primo transistor (rispetto al filo comune - potenza più) - dovrebbe essere 2,1 V. Più precisamente, questa tensione può essere selezionata con il resistore R2. Quindi misurare la tensione sull'emettitore del secondo transistor: dovrebbe essere 1 V (impostare più precisamente selezionando il resistore R4). Successivamente, spostando lentamente il nucleo di accordatura della bobina L2, nelle cuffie appare un suono forte, chiaro e a bassa frequenza. Avvicinando un barattolo di latta alla bobina di ricerca, viene registrato l'inizio di un cambiamento nel tono del suono. Di norma ciò avviene ad una distanza di 30...40 cm, regolando più accuratamente la frequenza del secondo generatore si ottiene la massima sensibilità dell'apparecchio. Il progetto successivo è un rilevatore di mine con tre transistor (Fig. 72). È in grado di rilevare lattine o lamiere di ferro con una superficie di almeno 150 cm2 ad una profondità fino a 30 cm.
Analizziamo il funzionamento di un rilevatore di mine secondo il suo schema di principio. Sul transistor V1 è montato un generatore che produce oscillazioni con una frequenza di 80...100 kHz. La generazione si forma a causa del feedback tra la bobina del collettore L1 e la bobina L2 collegata alla base del transistor. La frequenza di oscillazione dipende dall'induttanza della bobina L1 e dalla capacità del condensatore C2. Il secondo generatore sul transistor V2 con una frequenza approssimativamente uguale al primo è assemblato utilizzando lo stesso circuito. Le bobine di accoppiamento (L3 e L4) di entrambi i generatori sono collegate in serie e collegate allo stadio di uscita assemblato sul transistor V3. Il suo circuito collettore comprende (tramite il connettore X1) le cuffie B1. La frequenza del primo generatore è costante (se non c'è oggetto metallico vicino alla bobina di ricerca L1), la frequenza del secondo viene modificata regolando l'induttanza della bobina L6. Le correnti alternate fluiranno attraverso le cuffie alla frequenza di entrambi i generatori e alla frequenza del battito. Se la frequenza del secondo generatore viene regolata in modo uniforme sulla frequenza del primo, nelle cuffie si sentirà prima un suono a bassa frequenza, che diminuirà gradualmente, quindi apparirà "zero battiti" - il suono nei telefoni apparirà scomparire. Ora è necessario avvicinare la bobina del primo generatore a un oggetto metallico e il suono si sentirà di nuovo nei telefoni. La sua altezza sarà tanto maggiore quanto più la bobina sarà vicina all'oggetto, ed anche quanto più grande sarà l'oggetto stesso. In questo progetto è possibile utilizzare transistor della serie MP39-MP42 con qualsiasi indice di lettere e un coefficiente di trasferimento di corrente statico di 30...40. Si consiglia di prendere condensatori in mica (KSO-1 o KSO-2), resistori - MLT-0,25. Cuffie: TON-1 o TON-2. La fonte di alimentazione è una batteria 3336L o tre batterie D-0,25 di piccole dimensioni collegate in serie. Nella prima opzione, il dispositivo funzionerà per 100...150 ore, nella seconda - 40...50 ore (e poi le batterie dovranno essere caricate). Connettore XI - blocco a due prese, interruttore di alimentazione - qualsiasi modello. Le bobine L4-L6 del secondo generatore sono avvolte con filo PEV-1 0,2 su un telaio in materiale isolante, che viene quindi inserito in un nucleo carbonilico SB-28a (SB-4a). Per prima cosa, una bobina L6-260 giri viene avvolta sul telaio con un rubinetto dal 60esimo giro, contando da quello in alto nel diagramma di uscita. Successivamente, avvolgere la bobina L5-40 giri e infine - L4 (2 giri). Per rendere più comoda la rotazione del nucleo di accordatura, su di esso è avvitata una manopola di accordatura (Fig. 73).
Per le bobine del primo generatore viene prima realizzato un telaio (Fig. 74). È costituito da un disco di compensato 3 con un diametro di 445 e uno spessore di 5...6 mm e dalle guance 1 e 4, tagliate da compensato sottile. Le guance sono incollate o inchiodate al disco e sulla guancia superiore è fissata una maniglia di legno 5 di una lunghezza tale che è conveniente utilizzare il dispositivo durante la ricerca di “mine” vicino al suolo.
Tra le guance sono posizionate le bobine 2. Innanzitutto, la bobina L1-55 giri del filo PEV-1 0,6 viene avvolta con un tocco dal 15 ° giro, contando da quello superiore secondo il diagramma di uscita. Sopra è avvolta una bobina L2-10 spire PEV-1 0,25. La bobina L3 viene avvolta per ultima: contiene 2 spire di filo PEV-1 da 0,25. Collegare insieme i terminali superiori delle bobine nello schema (questo potrebbe essere, ad esempio, il loro inizio - quando si avvolgono, ovviamente, tutte le bobine in una direzione) e creare un terminale comune con un filo di montaggio flessibile con isolamento 100.. .120 mm di lunghezza. Saldare conduttori della stessa lunghezza agli altri terminali della bobina. Quindi saldare tutti i conduttori ai contatti della striscia installata sulla guancia superiore vicino alla maniglia. Posiziona qui il condensatore C2. Successivamente, coprire le bobine con diversi strati di vernice e avvolgerle con nastro isolante tra le guance. Posizionare le parti rimanenti nell'alloggiamento (Fig. 75), sulla parete superiore del quale fissare l'interruttore di alimentazione e la bobina del secondo generatore, e sulla parete laterale - una presa per la spina delle cuffie. Attaccare l'alloggiamento alla maniglia in un luogo comodo per il lavoro e collegare i cavi delle bobine del primo generatore alle parti corrispondenti. Qui è meglio usare un cavo fatto in casa. Per realizzarlo, prendi tre fili di installazione di colore diverso e falli passare all'interno di uno schermo metallico, come la treccia metallica di un filo schermato. Posizionare un tubo di cloruro di polivinile o di gomma sopra il cavo e collegare il cavo alla maniglia. Collegare la treccia metallica al filo comune delle bobine e i conduttori multicolori ai restanti terminali.
L'impostazione di un rilevatore di mine si riduce alla determinazione della frequenza del primo generatore e alla regolazione del secondo. Il modo più semplice per farlo è utilizzare qualsiasi ricevitore di trasmissione dotato di presa per antenna. Innanzitutto, spegnere il secondo generatore dissaldando, ad esempio, il terminale dell'emettitore del transistor V2 dal positivo della fonte di alimentazione. Con le cuffie accese, collegate il loro terminale inferiore del circuito (cioè il collettore del transistor) tramite un condensatore con una capacità di 15...20 pF alla presa dell'antenna del ricevitore. Dopo aver acceso il rilevatore di mine, ruotare la manopola di sintonizzazione della radio. In diversi punti della scala delle onde lunghe si sentirà un rumore caratteristico nell'altoparlante o si vedrà un restringimento del settore dell'indicatore di sintonia (di solito presente nelle radio a valvole). La differenza di frequenza tra due punti adiacenti corrisponderà alla frequenza del generatore. Allo stesso modo, controlla la frequenza del secondo generatore spegnendo il primo. Con il nucleo di sintonia in posizione centrale, è necessario impostare la frequenza del secondo generatore uguale alla frequenza del primo selezionando il condensatore C5. Quindi accendono entrambi i generatori, ruotano il nucleo dell'accordatura per ottenere "battiti zero", quindi ruotano leggermente indietro il nucleo in modo che in cuffia si possa sentire un suono basso. Questa impostazione corrisponde alla sensibilità massima del dispositivo. Avvicina la bobina di ricerca a un oggetto metallico e l'altezza del suono cambierà. Durante la ricerca, il rilevatore di mine deve essere portato a una distanza ravvicinata dalla superficie terrestre e oscillato da un lato all'altro. Quindi, dal più grande cambiamento di tono nelle cuffie, non è difficile determinare la posizione esatta della “mina”. E un altro progetto: un rilevatore di mine con sette transistor (Fig. 76). È stato sviluppato dai radioamatori di Mosca L. Bulgak e A. Stepanov. Una tale abbondanza, rispetto ai progetti precedenti, di transistor ha permesso di ottenere sensibilità relativamente elevata, stabilità operativa e chiara distinzione tra metalli ferrosi e non ferrosi.
Il funzionamento di un rilevatore di mine si basa sul principio, a voi già noto, di battere le frequenze di due generatori, di cui uno di riferimento e l'altro sintonizzabile. L'avvicinamento della bobina remota del circuito oscillante al metallo è accompagnato da una variazione della sua induttanza, e quindi della frequenza del generatore. Un oggetto in metallo ferroso (ferromagnetico) aumenta l'induttanza della bobina e riduce di conseguenza la frequenza del generatore. Il metallo non ferroso, al contrario, aumenta la frequenza del generatore. Il segnale dell'oscillatore di riferimento viene miscelato con il segnale dell'oscillatore accordabile, dopodiché il segnale del battito risultante viene inviato all'amplificatore e quindi alle cuffie. Anche piccoli cambiamenti nella frequenza dell'oscillatore sintonizzabile vengono percepiti nei telefoni come un cambiamento nella frequenza del suono. Da quando il rilevatore di mine ha adottato misure per aumentare la stabilità delle frequenze del generatore, è diventato possibile operare con una frequenza di battimento di 1...10 Hz. Ciò aumenta la sensibilità del dispositivo e riduce la corrente che consuma dalla fonte di alimentazione. Ad esempio, il dispositivo rileva chiodi a una profondità fino a 15 cm e oggetti più grandi - fino a mezzo metro. Il generatore sintonizzabile è realizzato sul transistor V1 secondo un circuito capacitivo a tre punti, e il transistor è collegato secondo un circuito con una base comune (in altre parole, la base è collegata ad alta frequenza ad un filo comune). La generazione avviene a causa del feedback positivo tra i circuiti del collettore e dell'emettitore. La frequenza del generatore dipende dall'induttanza della bobina L1 (è remota) e dalla capacità dei condensatori C1-C3. La frequenza del generatore può essere regolata con un resistore variabile R7, dal cui motore viene fornita una tensione costante al diodo zener VZ, che in questo caso svolge il ruolo di varicap. Un varicap è un condensatore la cui capacità dipende dalla tensione applicata ai suoi terminali. I diodi Zener, così come alcuni diodi, hanno la stessa proprietà di cambiare la loro capacità sotto l'influenza della tensione se viene applicata loro una tensione inversa (più al catodo, meno all'anodo). Naturalmente questa tensione non deve superare la tensione consentita specificata nei dati di riferimento. Nel nostro caso, la capacità del diodo zener cambia quando la tensione costante ai suoi capi viene modificata da un resistore variabile. L'oscillatore di riferimento è realizzato sul transistor V2, anch'esso secondo un circuito capacitivo a tre punti. La sua frequenza dipende dall'induttanza della bobina L2 e dalla capacità dei condensatori C6, C7, C9. La modalità operativa dei transistor del generatore è impostata dai resistori R1-R4. I segnali ad alta frequenza dei generatori vengono miscelati sul resistore R5. L'ampiezza del segnale risultante cambia con la frequenza del battimento: è uguale alla differenza nelle frequenze del segnale. Per evidenziare l'inviluppo del segnale a bassa frequenza, viene utilizzato un rilevatore, realizzato secondo un circuito di raddoppio della tensione sui diodi V4, V5. Il carico del rilevatore è il resistore R6; il condensatore C11 è installato per filtrare il componente ad alta frequenza. Il segnale a bassa frequenza proveniente dal carico del rivelatore viene fornito attraverso il condensatore C12 al preamplificatore montato sul transistor V6. Dal carico in cascata (resistore R10), il segnale viene ulteriormente alimentato all'amplificatore, un formatore di impulsi rettangolare sul transistor V7. I resistori R11 e R12 impostano la modalità operativa del transistor in cui si trova sulla soglia di apertura. Di conseguenza, invece di un segnale sinusoidale, sul carico in cascata (resistore R13) vengono emessi impulsi rettangolari, che vengono poi differenziati dal condensatore C14 e trasformati in picchi appuntiti. La loro durata non dipende dalla frequenza di ripetizione e dalla durata degli impulsi rettangolari. I picchi positivi del segnale generato pilotano il transistor V9. Al carico del collettore della cascata (resistori R16 e R17), compaiono impulsi rettangolari di durata fissa, che vengono alimentati dal motore del resistore variabile R16 (questo è il controllo del volume) allo stadio di uscita assemblato sui transistor V10, V11 . Questa cascata viene caricata sulle cuffie B1, collegate tramite le prese X2 e X3. In un rilevatore di mine, è possibile utilizzare il microcircuito K159NT1 con qualsiasi indice di lettere. Come ultima risorsa sono adatti due transistor KT315G con lo stesso o eventualmente simile coefficiente di trasferimento di corrente statico e corrente di collettore inversa. Invece dei transistor KT342B, sono adatti KT315G, KT503E, KT3102A - KT3102E. Sostituiremo il transistor KT502E con KT361 e KT503E con KT315 con qualsiasi indice di lettere. Ma in questo caso le cuffie devono essere ad alta impedenza (TON-1, TON-2). Se i telefoni sono a bassa impedenza, il transistor V11 dovrebbe essere più potente, ad esempio KT6OZB, KT608B. Il diodo zener, oltre a quello indicato nello schema, può essere D803-D813, KS156A. Diodi V4, V5 - qualsiasi serie D2, D9, D10 e V8 - qualsiasi silicio. Resistori fissi - MLT-0,125, variabile R7 - SP-1, R16 - qualsiasi tipo, ma combinato con l'interruttore di alimentazione S1. Condensatori elettrolitici - K50-6, il resto - KSO, PM, MBM o simili. Particolare attenzione dovrebbe essere prestata alla selezione dei condensatori che funzionano nei generatori; devono avere stabilità alle alte temperature. La bobina L2 è avvolta su un nucleo di ferrite o ferro carbonilico, ad esempio SB-12a o SB-23-lla. La sua induttanza dovrebbe essere 4 mH. Per garantire tale induttanza, il numero di spire per il nucleo SB-12a dovrebbe essere 420 e per il nucleo SB-23-11a - 250, filo PEV-1 0,1. Alcune parti del rilevatore di mine sono montate su una scheda (Fig. 77), sulla quale sono installati perni di montaggio per saldare i perni delle parti.
La base del nucleo della bobina L2 è incollata alla scheda. Dopo l'installazione, la scheda viene posizionata in un alloggiamento (Fig. 78) in compensato. Dimensioni cassa 115x170x40 mm. Sul pannello frontale del case sono installati resistori variabili, connettore di ingresso X1 (SG-3) e prese per il collegamento di una cuffia (è possibile installare una presa a due prese).
La bobina remota L1 è realizzata sotto forma di un anello (Fig. 79) con un diametro di 160 mm. Contiene 100 spire di filo PEV-1 0,3. Per avvolgere una bobina, è conveniente utilizzare qualsiasi telaio adatto; le spire vengono disposte alla rinfusa, quindi la bobina viene rimossa e schermata, avvolta in un foglio in modo che vi sia uno spazio di circa 10 mm di larghezza tra le estremità dello schermo . Successivamente, la bobina viene impregnata con colla epossidica o rivestita con mastice epossidico. I conduttori isolanti in cloruro di polivinile sono pre-saldati ai terminali della bobina e un altro conduttore simile è collegato alla lamina. Dopo che la colla o lo stucco si sono induriti, la superficie della bobina risultante viene pulita con carta vetrata e alla bobina viene fissato un ponticello in compensato o plastica. Sul ponticello è installato un supporto a cui è fissata un'asta e la bobina viene trattenuta da essa durante la ricerca di "min". La canna è fissata al supporto in modo tale che sia possibile modificare l'angolo tra la canna e il mulinello.
Un cavo lungo circa un metro è saldato ai terminali del conduttore della bobina, all'altra estremità del quale è installato un connettore SSH-3: ecco come la bobina è collegata al connettore di ingresso. In questo caso, il dispositivo stesso viene indossato sulla spalla (una cintura è attaccata agli angoli del corpo) o fissato a un bilanciere. La fase finale del lavoro è l'installazione di un rilevatore di mine. Dopo aver acceso l'apparecchio, impostare il motore a resistenza variabile R7 in posizione centrale e ruotando il nucleo di sintonizzazione della bobina L2, sui telefoni compaiono dei clic con una frequenza di 1...5 Hz. Se necessario, selezionare il condensatore C6. Selezionando il resistore R8, si ottiene il volume del segnale più alto. Va ricordato che sintonizzando il nucleo della bobina L2, è possibile impostare la frequenza dell'oscillatore di riferimento sia più alta che più bassa della frequenza dell'oscillatore sintonizzabile. A sua volta, la direzione del cambiamento nella frequenza dei segnali sonori dipende da questo, a seconda del tipo di metallo rilevato. Si consiglia quindi di verificare praticamente l'impostazione, avvicinando il dispositivo ad un particolare oggetto metallico, per poterne avere notizia in futuro. Durante la ricerca di "min", la frequenza del suono nei telefoni potrebbe cambiare a causa dello scaricamento della batteria, di cambiamenti significativi della temperatura ambiente (ad esempio, con tempo soleggiato e nuvoloso) o di cambiamenti nelle proprietà magnetiche del terreno. Pertanto, la regolazione finale del dispositivo viene eseguita nel momento in cui la bobina remota si avvicina al suolo: per questo è installato un resistore variabile R7. Autore: BS Ivanov
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