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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Metal detector che utilizza transistor con quarzo. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / metal detector I metal detector, il cui funzionamento si basa sulla valutazione della deviazione della frequenza di battimento (BFO), hanno una sensibilità relativamente bassa durante la ricerca di metalli con proprietà ferromagnetiche deboli (rame, stagno, argento, ecc.). Poiché la differenza di frequenza (battito) è appena percettibile con i metodi di indicazione convenzionali, è piuttosto difficile aumentare la sensibilità dei metal detector BFO. Naturalmente questa situazione è diventata un buon incentivo per cercare altre soluzioni circuitali. Molti anni fa, l'autore ha realizzato un dispositivo basato sullo schema elettrico del dispositivo originale, pubblicato sulla rivista "Radio-Electronics" (1967, n. 11). L'elemento principale utilizzato per analizzare la presenza di oggetti metallici era il quarzo. In questo caso, i risultati dell'analisi sono stati valutati visivamente. Schema schematico Il design offerto all'attenzione dei lettori è una delle varianti dei metal detector del tipo FM (Frequency Meter), ovvero è un dispositivo basato sul principio dell'analisi della deviazione di frequenza dell'oscillatore di riferimento sotto l'influenza del metallo oggetti che rientrano nel raggio d'azione della bobina di ricerca. Le principali caratteristiche distintive di questo dispositivo possono essere considerate un interessante design circuitale dell'analizzatore, realizzato sull'elemento al quarzo Q1, nonché l'utilizzo di un dispositivo puntatore come indicatore. La base del circuito del metal detector in questione (Fig. 2.15) è un generatore di misurazione, una cascata buffer, un analizzatore, un rilevatore di vibrazioni ad alta frequenza e un dispositivo indicatore.
Il circuito oscillatorio del generatore ad alta frequenza, realizzato sul transistor T1, è costituito dalla bobina L1 e dai condensatori C1-C4. La frequenza operativa del generatore HF dipende dalla deviazione dell'induttanza della bobina L1, che è anche una bobina di ricerca, nonché dalle variazioni delle capacità dei condensatori di sintonizzazione (C2) e di regolazione (C1). In assenza di oggetti metallici nel raggio della bobina L1, la frequenza delle oscillazioni eccitate nel generatore RF dovrebbe essere uguale alla frequenza dell'elemento di quarzo Q1, ovvero in questo caso 1 MHz. Una volta che un oggetto metallico si trova vicino alla bobina L1, la sua induttanza cambierà. Ciò porterà ad una deviazione nella frequenza di oscillazione del generatore RF. Successivamente, il segnale RF viene inviato a uno stadio buffer, che garantisce l'adattamento del generatore ai circuiti successivi. Un inseguitore di emettitore realizzato sul transistor T2 viene utilizzato come stadio buffer. Dall'uscita dell'emettitore, il segnale RF attraverso il resistore di regolazione R8 e il quarzo Q1 viene fornito al rilevatore realizzato sul diodo D2. A causa dell'elevato fattore di qualità del quarzo, i minimi cambiamenti nella frequenza dell'oscillatore di misurazione porteranno ad una diminuzione dell'impedenza dell'elemento al quarzo. Di conseguenza, all'ingresso dell'amplificatore di corrente continua (DCA), realizzato sul transistor T3, viene ricevuto un segnale a bassa frequenza (LF), la cui variazione di ampiezza garantisce una corrispondente deflessione dell'ago del dispositivo indicatore. Il carico dell'UPT, realizzato sul transistor T3, è un dispositivo indicatore con una corrente di deviazione totale di 1 mA. Il metal detector è alimentato da una sorgente B1 con una tensione di 9 V. Dettagli e design Come in alcuni dei progetti discussi in precedenza, qualsiasi breadboard può essere utilizzata per realizzare un metal detector con un elemento in quarzo. Pertanto, le parti utilizzate non sono soggette ad alcun vincolo relativo agli ingombri. L'installazione può essere sia incernierata che stampata. La bobina di ricerca L1 è un telaio ad anello costituito da un pezzo di cavo con un diametro esterno di 8-10 mm (ad esempio cavo RK-50). È necessario rimuovere l'anima centrale del cavo e allungare invece sei anime di filo di tipo PEL con un diametro di 0,1-0,2 mm e una lunghezza di 115 mm. Il cavo multipolare risultante deve essere piegato ad anello su un mandrino adatto in modo che tra l'inizio e la fine del circuito risultante vi sia uno spazio di circa 25-30 mm di larghezza. L'estremità del filo, che è l'inizio della prima spira, deve essere saldata alla schermatura del cavo, l'inizio della seconda spira alla fine della prima e così via. Il risultato è una bobina contenente sei spire di filo. Nel realizzare la bobina L1 occorre prestare particolare attenzione a non cortocircuitare i capi della treccia schermante, poiché in questo caso si forma una spira cortocircuitata. Ulteriore rigidità può essere data al design della bobina L1 se viene posizionata tra due dischi di compensato o getinax con un diametro di 400 mm e uno spessore di 5-7 mm. Invece dei transistor del tipo 2N2924 indicati nello schema, in questo progetto è possibile utilizzare quasi tutti i transistor domestici in silicio a bassa potenza, ad esempio il tipo KT315B. Invece di un diodo del tipo 1N4001 (D2), si consiglia di utilizzare qualsiasi diodo al germanio della serie D2 o D9 con qualsiasi indice di lettere e un diodo zener del tipo 1N753 può essere facilmente sostituito, ad esempio, con un diodo zener 2S156A . Qualsiasi elemento al quarzo con una frequenza compresa tra 1 kHz e 900 MHz può essere utilizzato come elemento Q1,1. Come fonte di alimentazione B1 è possibile utilizzare, ad esempio, una batteria Krona o due batterie 3336L collegate in serie. La scheda con gli elementi posti su di essa e l'alimentatore sono collocati in un'apposita custodia di plastica o legno. Sul coperchio dell'alloggiamento sono installati un resistore variabile R8, un connettore X1 per il collegamento della bobina di ricerca L1, un interruttore S1 e un indicatore PA1. La bobina di ricerca L1 deve essere installata all'estremità di un'apposita maniglia lunga 100-120 cm ed è collegata alla scheda del dispositivo tramite un cavo multipolare schermato. Istituzione La condizione principale per la messa a punto di alta qualità di questo dispositivo è l'assenza di oggetti metallici di grandi dimensioni a una distanza di almeno 1,5 m dalla bobina di ricerca L1. La regolazione diretta del metal detector dovrebbe iniziare con l'impostazione della frequenza desiderata delle oscillazioni generate dal generatore RF. La frequenza di oscillazione RF deve essere uguale alla frequenza dell'elemento al quarzo Q1. Si consiglia di utilizzare un frequenzimetro digitale per effettuare questa regolazione. In questo caso, il valore della frequenza viene prima impostato approssimativamente modificando la capacità del condensatore C2, quindi regolando precisamente il condensatore C1. Se non è presente un frequenzimetro, il generatore RF può essere regolato utilizzando le letture dell'indicatore PA1. Poiché il quarzo Q1 è l'elemento di collegamento tra le parti di ricerca e di indicazione del dispositivo, la sua resistenza al momento della risonanza è molto elevata. Pertanto, la precisa sintonia delle oscillazioni del generatore HF alla frequenza del quarzo sarà indicata dalla lettura minima del comparatore PA1. Il livello di sensibilità di questo dispositivo è regolato dal resistore R8. Procedura di lavoro Nell'uso pratico di questo metal detector, il resistore variabile R8 dovrebbe portare a zero sulla scala la freccia dell'indicatore PA1. In questo caso, in una certa misura, vengono compensate le variazioni delle modalità operative dovute allo scaricamento della batteria, alle variazioni della temperatura ambiente o alle deviazioni delle proprietà magnetiche del suolo. Se durante il funzionamento si trova un oggetto metallico nel raggio d'azione della bobina di ricerca L1, la freccia dell'indicatore PA1 si discosterà. Autore: Adamenko MV
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