Rivelatore di metalli a basso costo. Schema, descrizione

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Metal detector economico. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Questo esclusivo metal detector è composto da soli cinque componenti: un microcircuito economico, un condensatore variabile, due bobine di ricerca e un auricolare. Ma nonostante la sua semplicità, ha parametri piuttosto buoni.

Questo circuito si applica ai metal detector. E sebbene contenga alcuni componenti di altri metal detector, il suo principio di funzionamento differisce da essi.

Non sarebbe un'esagerazione affermare che le caratteristiche del circuito corrispondono a un rilevatore di bilanciamento a induzione (IB) economico. Raccoglilo e vedrai di persona! Questo design è ancora più semplice del rilevatore di battiti originale, il cui schema è stato pubblicato su EPE nel maggio 2004.

Durante i test, l'Old English Penny è risultato rilevabile nell'aria a una distanza di 15 cm, anche se a causa di vari fattori che influenzano la sensibilità, il raggio di rilevamento può scendere a 12,5 cm.

Tuttavia, questo rilevatore può competere con gli IB economici e persino avere alcune utili funzionalità ereditate dai rilevatori di battiti.

Introduzione

Invece di utilizzare oscillatori di ricerca e riferimento (come nei rilevatori di battiti) o bobine di trasmissione e ricezione (come nei rilevatori IB), questo rilevatore utilizza due trasmettitori (o oscillatori di ricerca) con bobine sovrapposte l'una all'altra come nei rilevatori IB.

Rivelatore di metalli a basso costo
Riso. 1. Diagramma schematico: non potrebbe essere più semplice

Nota allo schema: ogni bobina contiene 70 spire di filo PEL-0,32 avvolte su un mandrino del diametro di 12 cm.

Le bobine devono sovrapporsi per produrre tono nelle cuffie.

Come puoi vedere dalla Figura 1, il circuito è molto semplice. Ogni oscillatore è costruito attorno a un amplificatore operazionale quad più una bobina di ricerca!

I segnali di questi generatori sono mescolati (simile al tipo di rilevatori di battiti) e, di conseguenza, è possibile ascoltare un segnale di battimento.

Ma oltre a tutta questa somiglianza con i rilevatori di battiti, c'è anche una differenza. E questa differenza, che aumenta notevolmente la sensibilità del rivelatore, è che ciascuna delle bobine cambia la frequenza del generatore attraverso un accoppiamento induttivo. Il risultato è un "equilibrio" come quello dei rilevatori IB e la sensibilità diventa maggiore di quella dei circuiti di battimento.

Oltre a tutto ciò, è necessario un mezzo per controllare la frequenza di battimento in uscita in modo che il dispositivo possa essere sintonizzato. Questo può essere fatto in diversi modi, in questo caso utilizzando un condensatore variabile standard da 100 pF da un ricevitore AM collegato tra due oscillatori.

Poiché il concetto del circuito è preso in prestito dall'equilibrio di induzione e dai rilevatori di battimento, chiameremo il principio di funzionamento di questo rilevatore "equilibrio di battimento" (BB).

caratteristiche

Le caratteristiche principali dello schema sono:

A seconda di come è progettato, questo rilevatore ha potenzialmente la stessa sensibilità di un rilevatore IS.
Non è necessario alcun amplificatore ricevente o rilevatore di livello, il che semplifica notevolmente il circuito e ne riduce i costi. Lo schema presentato contiene solo due componenti principali, mentre uno schema IS di bilancio simile nella sensibilità conterrà circa 10..20 componenti.
Entrambi i generatori di ricerca sono identici, quindi il circuito è resistente alle variazioni della tensione di alimentazione e della temperatura ambiente. Per questo motivo, non sono necessari circuiti di compensazione e uno stabilizzatore di tensione.
Ciascuna delle bobine ha una risposta opposta al bersaglio e quindi un'elevata immunità alla mineralizzazione del terreno. Allo stesso tempo, il circuito ha una buona discriminazione nel punto di sovrapposizione di entrambe le bobine.

Guida

Il design si basa sul generatore più semplice su un inverter. Consideriamo prima il generatore su IC1. Dal momento in cui l'induttore inizia a resistere a rapidi cambiamenti di tensione (chiamati reazione), qualsiasi cambiamento nel livello logico all'uscita (pin 1) verrà trasmesso all'ingresso invertente 2 con un ritardo. La velocità di variazione della tensione di uscita è di circa 8V/ms, tutte le successive commutazioni di IC1 sono corrispondentemente ritardate e quindi il generatore entra in modalità operativa, con oscillazioni costanti in uscita.

Una delle uscite della bobina di ricerca è collegata ad un ingresso non invertente (pin 3), che ne stabilizza il funzionamento. In linea di principio, il pin 3 potrebbe essere lasciato scollegato, ma sarebbe una soluzione non ottimale.

Poiché diversi circuiti integrati hanno velocità di variazione e resistenze di ingresso diverse, è improbabile che funzionino in questo circuito. Tuttavia, TL074CN è ampiamente disponibile e la disponibilità non dovrebbe essere un problema.

La bobina di ricerca è una parte critica del generatore e deve essere progettata correttamente affinché il generatore funzioni e si ottenga la frequenza di uscita richiesta.

Questa frequenza dovrebbe essere abbastanza grande, ma non così alta da essere influenzata dal rumore o dall'instabilità dei parametri.

Le caratteristiche di IC1 e l'induttanza della bobina influenzano la frequenza di oscillazione, che è nella regione di 260 kHz (senza uno schermo di Faraday collegato). Lo schermo di Faraday aumenta l'induttanza della bobina di circa un fattore due, rispettivamente, la frequenza all'uscita del generatore diventa circa la metà.

L'oscillatore su IC1b è acceso esattamente allo stesso modo di IC1a, tranne per il fatto che la sua bobina di ricerca è cablata in controfase.

Quando la bobina di ricerca viene spostata parallelamente al suolo, l'aspetto del metallo aumenta l'induttanza prima L1 e poi L2, o viceversa, provocando una leggera diminuzione della frequenza di oscillazione. Un terzo amplificatore, IC1c, viene utilizzato per miscelare i segnali dei due oscillatori ed emettere una frequenza di battimento nella gamma audio.

Tutto questo è una caratteristica distintiva del rilevatore di tipo BB. La presenza di metallo non solo modifica la frequenza dell'oscillatore di ricerca, ma, proprio come con il rivelatore IB, influenza l'altra bobina. Infatti, entrambe le cacca si influenzano a vicenda per induzione reciproca, e questo è il motivo di un aumento significativo della sensibilità del sistema.

Oltre a tutto ciò, è necessario trovare un modo per sintonizzare il rilevatore. Ciò si ottiene utilizzando un condensatore variabile VC1, che è collegato a due induttanze (bobine di ricerca). Quasi tutti i condensatori variabili funzioneranno come VC1, è auspicabile che abbia solo una capacità non troppo grande, da 47 pF a 100 pF. In caso contrario, è possibile utilizzare un condensatore più grande collegando una capacità da 47 pF in serie con esso.

I telefoni piezo sono usati come cuffie. Se il loro volume è troppo alto, allora può essere ridotto collegando una resistenza di valore adeguato in serie alle cuffie. Si sconsiglia l'uso di una sirena induttiva a causa del rischio di sovraccarico IC1c.

La corrente assorbita dal circuito è di circa 15 mA. Otto batterie AA forniscono circa 70 ore di funzionamento.

disegno

Non ci sono molti dettagli nel diagramma, quindi è difficile commettere errori. È importante non commettere errori con l'inclusione del microcircuito e la fasatura delle bobine di ricerca. A parte questo, non dovrebbero esserci altri problemi.