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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Metal detector domestico. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / metal detector Molte persone oggi sono alla ricerca di tesori, monete e gioielli perduti. Per questo lavoro, ovviamente, avrai bisogno di un buon dispositivo: un metal detector. L'autore di questo articolo ha assemblato un dispositivo simile, lo ha testato in azione e consiglia di ripeterlo a tutti. La base del metal detector era il dispositivo descritto nel libro di Flind E. "Dispositivi elettronici per la casa" (Energoatomizdat, 1984). Durante la prototipazione e il test del dispositivo, il generatore è stato migliorato, la base dell'elemento è stata sostituita con una più economica, lo stadio di uscita dell'indicatore di presenza di metallo è stato semplificato, è stato introdotto un comparatore ed è stato installato un filtro antirumore. Il principio di funzionamento del metal detector “trasmetti-ricevi” risultante è quello di registrare un segnale riflesso da un oggetto metallico. Questo segnale nasce dall'influenza di un campo magnetico alternato sul metallo da parte della bobina trasmittente (emettitrice) del metal detector collegata al generatore. La bobina ricevente si trova sullo stesso piano della bobina trasmittente in modo tale che le linee di forza magnetiche che la attraversano creino una bassa EMF. Il segnale ai terminali della bobina è assente o molto debole. Un'ulteriore riduzione del segnale è fornita dall'unità di compensazione. Se un oggetto metallico entra nel campo delle bobine, l'accoppiamento induttivo tra loro cambia, ai terminali della bobina ricevente appare un segnale elettrico, che viene amplificato, raddrizzato e quindi filtrato. Di conseguenza, all'uscita del filtro appare una tensione costante, che aumenta man mano che le bobine si avvicinano all'oggetto metallico. Questo segnale viene fornito a uno degli ingressi del nodo di confronto, dove viene confrontato con la tensione di riferimento, che viene applicata al suo secondo ingresso. Il livello della tensione di riferimento viene regolato in modo tale che anche un piccolo aumento del segnale porti ad una variazione significativa del livello del segnale all'uscita del nodo di confronto. Questo, a sua volta, attiva una chiave elettronica che controlla l'allarme acustico di rilevamento di oggetti metallici. Lo schema del metal detector migliorato è mostrato in Fig. 1. Il generatore, realizzato sul transistor VT2 e sul circuito L1C3, funziona ad una frequenza di circa 4,6 kHz. La bassa frequenza del generatore garantisce da un lato una debole risposta del metal detector ai segnali indesiderati (ad esempio quelli derivanti dalla presenza di sabbia bagnata, piccoli pezzi di metallo, ecc.), dall'altro , buona sensibilità. Se lo si desidera, la frequenza del generatore può essere regolata modificando i parametri delle parti L1, C3 e L2, C6, nonché il filtro R16C11.
La profondità di rilevamento dell'oggetto dipende dalla frequenza del segnale operativo, dalla sua potenza, dalla dimensione degli induttori, nonché dalla dimensione e dalla forma dell'oggetto e dalla sua posizione. Maggiore è la frequenza del generatore, minore è la profondità di rilevamento di piccoli oggetti. Più grandi sono gli induttori, maggiore è la profondità di rilevamento. Ad esempio, questo metal detector rileva una moneta del diametro di 25 mm a una distanza di 13 cm, e una piastra di alluminio di 100x100 mm a una distanza di 40 cm. Il generatore è assemblato su un gruppo transistor. Il transistor VT2 funziona direttamente nel generatore, aVT1, insieme a un divisore delle parti R2-R4, funziona in uno stabilizzatore termico che fornisce la compensazione della temperatura. I segnali che arrivano alla bobina ricevente L2 sono limitati in ampiezza (in presenza di un grande oggetto metallico) dai diodi VD1, VD2 e quindi amplificati dall'amplificatore operazionale DA1.1. L'ingresso di questo microcircuito riceve un segnale di compensazione dal generatore attraverso il condensatore C5, i resistori R7-R10 e il condensatore C8 - attenua il segnale che arriva alla bobina L2 dalla bobina L1 in assenza di oggetti metallici nelle vicinanze. Dopo l'amplificazione, il segnale passa attraverso il filtro passa-basso R16C11 e viene rettificato dall'amplificatore operazionale DA1.2. Quando una tensione di ingresso positiva viene fornita all'ingresso non invertito del microcircuito, il diodo VD3 è aperto e fornisce un feedback negativo. Il condensatore C12 è carico, la freccia dell'indicatore PA1 devia. Con una tensione di ingresso negativa, il diodo è chiuso, non c'è feedback e la tensione sul catodo del diodo è zero. Il segnale proveniente dal rilevatore viene livellato dal filtro R21C14R22C15 e va al comparatore DA2.1, dove viene confrontato con la tensione di riferimento, regolata dai resistori variabili R23 (approssimativamente) e R25 (finemente). Quando il comparatore viene attivato, la tensione alla sua uscita diminuisce, il transistor VT3 si chiude e il generatore di toni assemblato sull'amplificatore operazionale DA2.2 inizia a funzionare. Il suo segnale di uscita viene inviato a un amplificatore di potenza realizzato sul transistor VT4, il cui carico è la cuffia BF1 (dall'apparecchio acustico). Il volume del suono viene regolato entro piccoli limiti utilizzando il resistore variabile R38. Lo stadio di uscita è alimentato da una fonte separata, eliminando la possibilità di eccitazione del dispositivo. La parte principale del metal detector è alimentata da una sorgente di 12 V (batteria), che viene ridotta a 3 V utilizzando lo stabilizzatore DA9. Le parti del metal detector sono montate su tre circuiti stampati (Fig. 2-4) realizzati in fibra di vetro su un lato. Sono progettati per utilizzare resistori MLT-0,125, resistore R10 SP4-1, condensatori C3, C6 - K71-7.
È possibile sostituire il gruppo transistor 2TS3103A con un KTS3103, ma sarà necessario modificare il disegno del circuito stampato. Il quadrante indicatore PA1 è un indicatore del livello di registrazione di qualsiasi registratore. Le schede elettroniche e le altre parti del metal detector sono alloggiate in un involucro di materiale isolante (Fig. 5).
Particolare attenzione dovrebbe essere prestata alla produzione di bobine. Vengono avvolti su un mandrino del diametro di 140 mm, per il quale è bene utilizzare un barattolo di vetro. Ogni bobina è composta da 200 spire di filo di rame smaltato del diametro di 0,27 mm con un rubinetto dalla spira centrale. Prima di rimuovere la bobina dal mandrino, viene legata in tre o quattro punti e, dopo la rimozione, viene avvolta con un filo resistente in modo che le spire aderiscano perfettamente l'una all'altra. Successivamente, alle bobine viene data la forma mostrata in Fig. 6 e fissarli su una piastra di plastica 1 con la filettatura 2. La bobina trasmittente 3 si trova in basso, la bobina ricevente 4 in alto. La bobina ricevente deve essere dotata di uno schermo in alluminio con un'intercapedine che impedisca la formazione di una spira chiusa. I terminali della bobina sono collegati al resto del dispositivo tramite il cavo 5 in treccia schermata. La distanza tra le spire verticali (secondo la figura) delle bobine deve essere pari a 25 mm; viene chiarito definitivamente dopo aver impostato il metal detector sulla lettura minima dell'indicatore PA1 in assenza di un oggetto metallico vicino alle bobine.
Dopo il fissaggio finale delle bobine, queste vengono ricoperte dall'alto con un involucro decorativo e ad esso è fissata un'asta (Fig. 7).
La configurazione del metal detector consiste nell'installare il cursore del resistore R10 con il cursore R8 nella posizione centrale in una posizione tale che la freccia dell'indicatore PA1 sia sul segno "zero" (per comodità, la freccia è impostata sul segno centrale del scala selezionando la resistenza R19.A questo scopo potrebbe essere necessario modificare il collegamento dei terminali di una delle bobine del generatore. Quando si utilizza il rilevatore di metalli, dopo aver stabilito la modalità operativa per 20 minuti, il resistore R8 viene utilizzato per ottenere una lettura "zero" sul comparatore. Successivamente, i resistori variabili R25 e R23 impostano una tensione di riferimento vicina al funzionamento del comparatore e all'aspetto di un suono tonale. Naturalmente questa regolazione viene effettuata in assenza di metallo in prossimità delle bobine. Autore: V.Grichko, Krasnodar
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