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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Un semplice metal detector ad alta sensibilità. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / metal detector Caratteristiche del metal detector Il metal detector presentato è relativamente semplice da fabbricare, non contiene elementi scarsi, ma allo stesso tempo ha una sensibilità piuttosto elevata. Con esso, puoi rilevare una moneta sepolta nel terreno a una profondità di 15-20 cm. Il principio di funzionamento La ricerca di oggetti metallici nel terreno si basa principalmente su due fenomeni fisici. Uno di questi è l'effetto delle proprietà magnetiche di un oggetto sull'induttanza di una bobina o sul coefficiente di accoppiamento tra due bobine. Questi valori possono aumentare o diminuire a seconda della relativa permeabilità magnetica del materiale. Tutte le sostanze conosciute sono divise in tre gruppi in base alle loro proprietà magnetiche:
Le differenze nella permeabilità di diamagneti e paramagneti sono molto insignificanti. Ma i materiali ferromagnetici si distinguono molto fortemente su questa base. Il secondo fenomeno sono le correnti parassite che si verificano in oggetti elettricamente conduttivi in un campo magnetico alternato. L'intensità delle correnti dipende sia dalle dimensioni e dalla forma dell'oggetto, sia dalla resistenza elettrica specifica del suo materiale. In una piastra metallica piatta, le correnti parassite sono molto più forti che in un oggetto di forma complessa con una superficie irregolare. Anche la posizione di un oggetto in un campo magnetico (il numero di linee di forza che lo attraversano) è importante. Se prendiamo in considerazione anche la dipendenza dell'effetto dalla distanza e l'influenza del terreno, diventa evidente quanto sia difficile il compito. Il semplice metal detector descritto funziona secondo il principio TR / IB. Questa abbreviazione sta per Transmit-Receive / Induction Balance - equilibrio di trasmissione, ricezione e induzione. In questo caso, nel sensore sono installate due bobine, trasmittente e ricevente. La presenza di metallo modifica l'accoppiamento induttivo tra loro, che influisce sul segnale ricevuto. Il suo sensore è costituito da due bobine. Il dispositivo contiene solo due transistor e un microcircuito. Schema schematico Mostrato in fig. 2.20 lo schema è abbastanza semplice. Il generatore sul transistor VT1 funziona in modalità di oscillazione intermittente. Genera due frequenze contemporaneamente: alta e bassa, e le oscillazioni ad alta frequenza sono ulteriormente modulate da quelle a bassa frequenza. Con l'inizio della generazione, il condensatore C2 viene caricato attraverso il diodo VD1. Al raggiungimento di una certa tensione in (2), le oscillazioni ad alta frequenza si interrompono e il condensatore viene scaricato attraverso il resistore R1 Dopo un po', le oscillazioni riappaiono e il ciclo si ripete.
Le bobine trasmittenti L1-L1 sono collegate tra il collettore e la base del transistor VT3, che sono progettate in modo tale che gli effetti capacitivi degli oggetti circostanti su di esse si annullino a vicenda. Il condensatore C5, situato in prossimità delle bobine, determina la frequenza generata. Le bobine L4 e L5 sono ricevitori, sono posizionate accanto ai trasmettitori. Le zone coperte dalle spire delle bobine ricevente e trasmittente si sovrappongono parzialmente. In assenza di oggetti metallici, il segnale indotto nelle bobine riceventi viene compensato dal segnale proveniente direttamente dal generatore attraverso il condensatore variabile Sat. Il metallo che è apparso nelle vicinanze sconvolge l'equilibrio. Il segnale viene inviato all'ingresso invertente del comparatore DA1, che lo confronta con una tensione costante. Quest'ultimo è impostato dai resistori variabili R5 (GROUGH) e R6 (FINE). Il diodo VD2 è necessario in modo che venga applicata solo una tensione positiva all'ingresso del comparatore. Se il segnale è al di sopra della soglia impostata, all'uscita del comparatore appare una tensione che apre il transistor VT2. Poiché i picchi del segnale lampeggiano passano attraverso il comparatore, si sente un suono nella testina acustica BA1 (potenza - 0,1 W, resistenza - almeno 8 ohm). La modifica dell'accoppiamento tra le bobine di trasmissione e ricezione influisce sull'ampiezza del segnale ricevuto, che a sua volta porta a una modifica dell'ampiezza dell'impulso all'uscita del comparatore. A orecchio, questo viene percepito come un cambiamento nel volume e nel timbro del suono. La tensione negativa raddrizzata dal diodo VD3, proporzionale al livello del segnale al collettore del transistor VT2, viene restituita all'ingresso del comparatore. In questo modo si ottiene una regolazione automatica della soglia che compensa le lente variazioni del segnale indotto nelle bobine riceventi. All'uscita del dispositivo è presente un microamperometro RA1 con un drain di deflessione totale di 100-250 μA. Pertanto, è possibile giudicare la presenza di oggetti metallici vicino alle bobine dalle vibrazioni della sua freccia. Premendo il pulsante SB1, tramite un microamperometro, è possibile controllare la tensione della batteria. Costruzione del metal detector Il buon funzionamento del metal detector può essere ottenuto solo con la corretta fabbricazione del sensore, il cui disegno è mostrato in Fig. 2.21. I telai delle bobine sono due lastre di vetro organico o altro materiale dielettrico durevole. Il legno in questo caso non è adatto a causa della sua igroscopicità. Lungo il perimetro di ciascuna lastra nel suo bordo con un cutter o una lima, è necessario realizzare una scanalatura per la posa degli avvolgimenti.
Tutte le bobine devono essere avvolte con filo di rame del diametro di 0,3 mm con isolamento smaltato. L'inizio del filo va fissato con una goccia di colla nel punto A del telaio, avvolgere 22 giri della bobina L2 in senso orario. Anche l'estremità dell'avvolgimento deve essere incollata alla piastra nel punto A. Senza tagliare il filo, è consigliabile pulire la sua piccola sezione di isolamento e saldare ad esso l'inizio di un altro pezzo di filo, con il quale avvolgere quattro spire in senso antiorario - bobina L1. Dopodiché, con il filo con cui è stata avvolta la bobina L2, devi fare altri 22 giri in senso orario: la bobina L3. Le conclusioni di tutti gli avvolgimenti devono essere saldamente incollate alla piastra del telaio nel punto A. Si propone di posizionare le bobine L4 e L5 sulla seconda piastra. Ognuno di essi inizia e finisce nel punto B e contiene 36 spire avvolte nella stessa direzione. I condensatori C5 e C7 devono essere saldati direttamente ai terminali della bobina secondo lo schema e incollati alle piastre. Le piastre di avvolgimento devono essere impilate una sull'altra e fissate tra loro con bulloni di materiale isolante (es. nylon) come mostrato in fig. 2.21. Un taglio arcuato in una delle piastre consente di fissare le piastre nella posizione ottimale durante l'installazione del dispositivo. È meglio fissare l'intero gruppo all'estremità di un'asta di legno o di plastica lunga 1-1,5 m In nessun caso utilizzare viti, viti o dadi metallici per fissare il gruppo. All'estremità opposta (superiore) dell'asta, è necessario installare una custodia (può essere di metallo) con un circuito stampato del dispositivo. Le maniglie dei comandi (SA1, SB1, C6, R5 e R6) vanno preferibilmente portate sul pannello frontale della valigia. Le bobine L1 - L5 devono essere collegate alla scheda del rivelatore di metalli con fili schermati. Allestimento del metal detector Prima di installare il metal detector, entrambe le piastre con bobine devono essere ruotate all'angolo massimo senza fissarle. Non installare ancora i ponticelli A e B. Dopo aver acceso l'alimentazione, in una certa posizione dei resistori variabili R5 e R6, si dovrebbe sentire un suono nella testa BA1. Muovi lentamente le bobine (non dovrebbe esserci metallo vicino a loro) fino a quando il volume del suono inizia a diminuire. Ruotando gli assi dei resistori variabili e spostando le bobine, è necessario ottenere un volume minimo. A volte questo richiede diversi tentativi. Trovato il minimo, sposta un po 'di più le bobine (meno di 1 mm) e fissale. Successivamente, il metal detector può essere spento e installato il ponticello A. Dopo aver acceso l'alimentazione, è necessario provare a trovare la posizione del rotore del condensatore C6, in cui non si sente alcun suono. Se ciò non riesce, sarà necessario rimuovere il ponticello A, installare il ponticello B e riprovare. Se ciò non aiuta, probabilmente la posizione delle bobine è stata trovata errata. L'ultima opportunità per mettere a punto il metal detector è collegare un condensatore da 470 pF in parallelo con C6 e riprovare a trovare il punto di equilibrio. In caso di guasto, dovrai realizzare altre bobine, seguendo rigorosamente tutte le raccomandazioni. Quando si inizia a regolare l'unità di controllo della tensione di alimentazione, impostare quest'ultima a 9 V. Utilizzando R5 e R6, assicurarsi che non si senta alcun suono dalla testina BA1 e che la freccia del microamperometro PA1 non devii. Premendo il pulsante SB1, utilizzare R14 per impostare la freccia sull'ultima divisione della scala. Riducendo la tensione di alimentazione a 7 V, segnare la posizione della freccia corrispondente alla tensione minima consentita. Resta da regolare la sensibilità del dispositivo con un resistore variabile R12 a propria discrezione. A volte il suono udito nella testina BA1 è accompagnato da un ronzio con una frequenza di 100-150 Hz. Per eliminare il ronzio, dovresti collegare un resistore sintonizzato da 1 kΩ in serie con R50 e selezionare la posizione del suo cursore. Guida introduttiva Prima di iniziare a lavorare con un metal detector, è necessario assicurarsi che alla minima deviazione del rotore del condensatore C6 dal punto di equilibrio nella testina BA1 si senta un suono. Avendo maturato una certa esperienza, è possibile, ponendo C6 in varie posizioni, anche distinguere i materiali diamagnetici da quelli paramagnetici. letteratura:
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