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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Metal detector elettronico a bassa frequenza operativa. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / metal detector Il principio di funzionamento Il metal detector è un dispositivo relativamente semplice, il cui circuito elettronico fornisce una buona sensibilità e stabilità. Una caratteristica distintiva di un tale dispositivo è la sua bassa frequenza operativa. Gli induttori del metal detector funzionano a una frequenza di 3 kHz. Ciò fornisce:
Il generatore del metal detector eccita le oscillazioni nella bobina di trasmissione a una frequenza di circa 3 kHz, creando in essa un campo magnetico alternato. La bobina ricevente è posizionata perpendicolarmente alla bobina trasmittente in modo tale che le linee magnetiche di forza che la attraversano creino una piccola EMF. All'uscita della bobina ricevente, il segnale è assente o molto piccolo. Un oggetto metallico, cadendo nel campo della bobina, modifica il valore dell'induttanza. In questo caso in uscita compare un segnale elettrico che viene poi amplificato, rettificato e filtrato. Pertanto, all'uscita del sistema è presente un segnale di tensione costante, il cui valore aumenta leggermente man mano che la bobina si avvicina a un oggetto metallico. Questo segnale viene inviato ad uno degli ingressi del circuito di confronto, dove viene confrontato con la tensione di riferimento applicata al suo secondo ingresso. Il livello di tensione di riferimento è regolato in modo tale che anche un piccolo aumento della tensione del segnale porti a un cambiamento di stato all'uscita del circuito di confronto. Questo a sua volta aziona l'interruttore elettronico. Come risultato di questo processo, un segnale audio viene inviato agli stadi amplificatori di uscita, notificando all'operatore la presenza di un oggetto metallico. Schema schematico Lo schema elettrico del metal detector è mostrato in fig. 2.38.
Il trasmettitore, costituito da un transistor VT1 ed elementi associati, eccita oscillazioni nella bobina L1. I segnali che arrivano alla bobina L2 vengono quindi amplificati dal chip D1 e rettificati dal chip D2, che è incluso nel circuito rivelatore di ampiezza. Il segnale dal rilevatore va al condensatore C9 ed è attenuato da un filtro passa-basso, costituito dai resistori R14, R15 e dai condensatori SYU e C11. Quindi il segnale viene inviato all'ingresso del circuito di confronto D3, dove viene confrontato con la tensione di riferimento impostata dai resistori variabili RP3 e RP4. Il generatore, montato su un transistor con una giunzione VT2, funziona in modalità continua. Tuttavia, il segnale da esso generato entra nella base del transistor VT4 solo quando il transistor VT3 si chiude. Dopotutto, essendo nello stato aperto, questo transistor devia l'uscita del generatore. Quando viene ricevuto un segnale all'ingresso del microcircuito D3, la tensione alla sua uscita diminuisce, il transistor VT3 si chiude e il segnale dal transistor VT2 attraverso il transistor VT4 e il controllo del volume RP5 entra nello stadio di uscita e nell'altoparlante. Alimentazione del circuito Il circuito utilizza due alimentatori, il che elimina la possibilità di qualsiasi feedback dall'uscita del circuito al suo ingresso sensibile. Il circuito principale è alimentato da una batteria da 18 V, che viene abbassata a una tensione stabile di 4 V utilizzando il chip D12. Allo stesso tempo, una diminuzione della tensione della batteria durante il funzionamento del circuito non modifica le impostazioni del dispositivo. Gli stadi di uscita sono alimentati da un'alimentazione separata da 9V. I requisiti di consumo energetico sono piuttosto bassi, quindi è possibile utilizzare tre batterie ricaricabili per alimentare il dispositivo. La batteria dello stadio di uscita non richiede un interruttore speciale, poiché lo stadio di uscita non assorbe praticamente corrente in assenza di segnale. Montaggio su circuito Si consiglia di montare il circuito del metal detector su una breadboard. Tale scheda è mostrata in Fig. 2.39. La scheda ha 24 strisce di rame con 50 fori ciascuna con passo 2,5 mm. Prima di tutto, devono essere eseguiti 64 tagli nelle strisce e devono essere praticati tre fori di montaggio.
Quindi sul retro della scheda è necessario installare:
Quindi puoi installare i condensatori C16, C17 e il chip D4. Questi elementi formano una fonte di alimentazione con una tensione di 12 V. Questa fase viene controllata collegando temporaneamente una batteria con una tensione di 18 V. In questo caso, la tensione attraverso il condensatore C16 dovrebbe essere 12 ± 0,5 V. Successivamente, puoi procedere all'installazione degli elementi dello stadio di uscita:
Il corpo del transistor VT6 è collegato al suo collettore, quindi il contatto del corpo con elementi e ponticelli vicini è inaccettabile. Poiché lo stadio di uscita non assorbe corrente in assenza di segnale, è sufficiente verificarlo collegando temporaneamente un altoparlante, una resistenza variabile RP5 e una batteria da 9 V. Quindi è necessario installare i resistori R20-R22 e il transistor VT2, che formano un generatore di segnali sonori. Quando sono collegate due fonti di alimentazione, si sente il suono di sottofondo nell'altoparlante, che cambia con la posizione della manopola di controllo del volume. Successivamente, è necessario montare sulla scheda i resistori R16-R19, il condensatore C12, il transistor VT3 e il chip D3. Verifica del funzionamento dello schema di confronto Il funzionamento del circuito di confronto viene controllato come segue. Le resistenze variabili RP3 e RP3 devono essere collegate all'ingresso di misura D4. Questo ingresso è formato utilizzando due resistori da 10 kΩ, uno dei quali è collegato al binario di alimentazione +12 V positivo e l'altro al binario zero. Collegare i secondi terminali dei resistori al pin 2 del chip D3. Il ponticello di questo pin funge da punto di connessione temporaneo. Con l'accordatura grossolana (entrambe le batterie sono accese), che viene eseguita da un resistore variabile RP4, in una certa posizione, il segnale sonoro viene interrotto, mentre l'accordatura fine con un resistore variabile RP3 dovrebbe essere un cambiamento graduale del segnale vicino a questa posizione . Verifica preliminare dell'operatività delle cascate Quando queste condizioni sono soddisfatte, è possibile procedere all'installazione dei resistori R6-R15, dei condensatori C6-C11, del diodo VD3 e dei microcircuiti D1 e D2. Accendendo la fonte di alimentazione, è innanzitutto necessario verificare la presenza di un segnale all'uscita del chip D1 (pin 6). Non deve superare la metà del valore dell'alimentatore (circa 6V). La tensione ai capi del condensatore C9 non dovrebbe differire dalla tensione di uscita di questo chip, sebbene l'interferenza della rete CA possa causare un leggero aumento di questa tensione. Toccando con il dito l'ingresso del microcircuito (la base del condensatore C6) si provoca un aumento di tensione dovuto ad un aumento del livello di rumore. Se le manopole di sintonia sono in una posizione in cui non c'è segnale sonoro, toccando il condensatore C6 con il dito si provoca la comparsa e la scomparsa del segnale sonoro. Si conclude così la verifica preliminare delle prestazioni delle cascate. Controllo e regolazione finale Il controllo finale e la regolazione del metal detector vengono eseguiti dopo la fabbricazione degli induttori. Dopo un controllo preliminare delle cascate del circuito, è possibile installare sulla scheda il resto degli elementi, ad eccezione del condensatore C5. Resistore variabile RP2 impostato temporaneamente nella posizione centrale. Fissare la scheda allo chassis in alluminio a forma di L tramite rondelle di plastica (per eliminare la possibilità di un corto circuito) utilizzando tre viti. Il telaio è fissato al corpo della console di controllo con due bulloni che fissano due morsetti progettati per fissare il corpo della console alla barra di ricerca. Il lato dello chassis fissa gli alimentatori allo chassis. Quando si monta il telecomando, assicurarsi che i cavi dell'interruttore sul retro del resistore variabile RP5 non tocchino gli elementi della scheda. Dopo aver praticato un foro rettangolare, incollare l'altoparlante. Lo stelo e le parti di collegamento che formano il supporto della testa del cercatore possono essere realizzati con tubi di plastica con un diametro di 19 mm. La stessa testa del cercatore è una piastra con un diametro di 25 cm, realizzata in plastica resistente. L'interno deve essere accuratamente carteggiato per garantire una buona adesione alla resina epossidica. Fabbricazione della bobina di trasmissione Le caratteristiche principali di un metal detector dipendono in gran parte dalle bobine utilizzate, quindi la loro fabbricazione richiede un'attenzione particolare. Le bobine aventi la stessa forma e dimensioni devono essere avvolte su un anello a forma di D, che viene creato da perni fissati su un pezzo adatto della scheda. Ogni bobina sarà costituita da 180 spire di filo di rame smaltato da 0,27 mm, prelevate dalla 90a spira.
Prima di rimuovere le bobine dai perni, devono essere legate in più punti, come mostrato in fig. 2.40 un. Quindi ogni bobina deve essere avvolta con un filo forte in modo che le spire si adattino perfettamente l'una all'altra. Questo completa la produzione della bobina di trasmissione. Realizzazione di una bobina di raccolta La bobina ricevente deve essere dotata di uno schermo. La schermatura della bobina è fornita come segue. In primo luogo, deve essere avvolto con filo, quindi avvolto con uno strato di foglio di alluminio, che deve essere nuovamente avvolto con filo. Questo doppio avvolgimento garantisce un buon contatto con il foglio di alluminio. Dovrebbe esserci un piccolo spazio o spazio negli avvolgimenti del filo e nella lamina, come mostrato in fig. 2.40, 6, impedendo la formazione di un anello chiuso attorno alla circonferenza della bobina. Montaggio di un metal detector Le bobine così realizzate devono essere fissate con fascette ai bordi di una piastra in plastica e collegate alla centrale tramite un cavo schermato quadripolare. Collegare le due prese centrali e lo schermo della bobina ricevente al bus neutro tramite fili schermati. Controllo funzionale Se accendi il metal detector e la radio situata vicino alla bobina, puoi sentire un fischio acuto (alla frequenza del metal detector), dovuto alla captazione del segnale audio nella radio. Questo indica lo stato di salute del generatore del metal detector. In questo caso, non importa su quale banda sia sintonizzata la radio, quindi è possibile utilizzare qualsiasi registratore a cassette per controllarla. Il luogo della posizione di lavoro delle bobine è determinato:
La seconda opzione per il montaggio delle bobine è molto più semplice. La tensione ai capi del condensatore dovrebbe essere di circa 6 V. Successivamente, le parti esterne delle bobine possono essere incollate con resina epossidica e le parti interne, passando per il centro, devono essere lasciate libere, consentendo la regolazione finale. Configurazione finale La regolazione finale consiste nel posizionare le parti libere delle bobine in una posizione tale che oggetti non ferrosi come monete provochino un rapido aumento del segnale di uscita e altri oggetti ne causino una leggera diminuzione. Se il risultato desiderato non viene raggiunto, è necessario scambiare le estremità di una delle bobine. Va ricordato che la regolazione o regolazione finale delle bobine deve essere eseguita in assenza di oggetti metallici. Dopo aver installato e fissato saldamente le bobine, è necessario coprirle con uno strato di resina epossidica, quindi applicare la fibra di vetro su di esse e sigillare il tutto con resina epossidica. Dopo aver prodotto la testina di ricerca, è necessario eseguire le seguenti azioni:
Allo stesso tempo, da un lato della posizione centrale, il resistore variabile RP1 fornisce il riconoscimento di oggetti in acciaio e, dall'altro, oggetti in metallo non ferroso. Ad ogni modifica del valore nominale della resistenza del resistore variabile RP1, è necessario riconfigurare il dispositivo. In pratica, il metal detector è un dispositivo leggero, equilibrato e sensibile. Durante i primi minuti dopo l'accensione del dispositivo, potrebbe esserci uno squilibrio di livello zero, ma dopo un po' scompare o diventa insignificante. Pubblicazione: loktek.ru
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Commenti sull'articolo: Saratovetti Ciao, brava gente! Per favore spiegate chi DAVVERO conosce l'impostazione "finale" delle bobine di questo dispositivo. La tensione di uscita minima (come ho fatto io) è meglio controllata con un oscilloscopio all'ingresso non invertente DA2! E la discriminazione "da uno e dall'altro lato del resistore RP1" puzza di sciamanesimo! Ho fatto questo dispositivo, l'ho installato attraverso il culo (non come consigliato), ho ricevuto 5 poliziotti (via aerea) 12-12,5 cm.Questo è con capacità C3 e C4 0,047 uF. ! Forse uno di voi l'ha fatto? E con 0.22uF - esce una sciocchezza! O ho bisogno di molto da lui (dispositivo)? Cordiali saluti! Vladimir, Ulyanovsk Ho realizzato questo metal detector secondo la descrizione data con molte prove, sembra funzionare, anche se la sensibilità è bassa - circa 10 cm Penso che il motivo sia nella produzione di bobine e messa a punto. Ma ci sono domande. Sulla topologia del circuito stampato data nella descrizione con la RE situata su di essa, il regolatore di tensione um78L12 si trova in modo errato, perché. il suo ingresso si trova sulla "massa", l'uscita comune e l'uscita su bus non appropriati, ad es. dovrebbe trovarsi una "linea" più in alto. Il prossimo problema è dopo aver montato gli elementi dello stadio di uscita dei transistor VT4-VT6 e R23-26, cosa dovrebbe succedere quando si controlla questo stadio quando si collega una batteria da 9v, un altoparlante e una variabile Rp5? Logicamente l'altoparlante dovrebbe tacere, ma sibila, quindi, secondo la descrizione, monto un generatore sonoro basato su KT117 (VT2, R20-22), ne verifico il funzionamento collegando due batterie da 9v, 18v, variabile Rp5 e un altoparlante - non c'è segnale sonoro Non si parla del momento che monta C13. Insomma, dopo tante e frequenti sostituzioni delle RE, verificandone i parametri (sebbene le RE fossero in linea con la lista), sono riuscito ad "avviare" il generatore sonoro, installazione e verifica del circuito di confronto (VT3, D3, R16 -19, C12) è andato senza problemi, ma poi dopo aver installato i microcircuiti D1, D2, R6-15, C6-11, il diodo VD3) controllo il funzionamento del circuito secondo la descrizione, ottengo 6v sulla 1a uscita di D6, e su C9 9v, invece di 6v. Toccando C6 con il dito nelle condizioni consigliate non viene emesso alcun segnale acustico, qual è il motivo? Forse nel circuito stesso o nel RE utilizzato? Coloro che erano impegnati nella produzione di un metal detector secondo lo schema e la descrizione proposti, ti chiedo di aiutare a capire cosa è cosa. Grazie in anticipo.
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