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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Un semplice metal detector su un chip K155LA3. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / metal detector Si può consigliare ai radioamatori principianti di ripetere il progetto di un semplice metal detector, la cui base era un circuito che è stato più volte pubblicato alla fine degli anni '70 del secolo scorso in varie pubblicazioni specializzate nazionali ed estere. Questo metal detector, realizzato su un solo chip K155LA3, si monta in pochi minuti. Schema schematico Il design proposto è una delle tante opzioni per i metal detector BFO (Beat Frequency Oscillator), ovvero è un dispositivo basato sul principio dell'analisi dei battiti di due segnali vicini in frequenza (Fig. 3.1). Allo stesso tempo, in questo disegno, la valutazione della variazione della frequenza del battito viene effettuata a orecchio.
Il dispositivo si basa su oscillatori di misurazione e riferimento, un rilevatore di oscillazioni RF, un circuito di indicazione e uno stabilizzatore della tensione di alimentazione. Nel progetto in esame vengono utilizzati due semplici oscillatori LC, realizzati sul chip IC1. Le soluzioni circuitali di questi generatori sono quasi identiche. In questo caso il primo oscillatore, che è di riferimento, è montato sugli elementi IC1.1 e IC1.2, ed il secondo, generatore di misura o accordabile, è realizzato sugli elementi IC1.3 e IC1.4. Il circuito dell'oscillatore di riferimento è formato da un condensatore C1 da 200 pF e una bobina L1. Il circuito del generatore di misura utilizza un condensatore variabile C2 con una capacità massima di circa 300 pF, nonché una bobina di ricerca L2. In questo caso, entrambi i generatori sono sintonizzati su una frequenza operativa di circa 465 kHz. Le uscite dei generatori attraverso i condensatori di disaccoppiamento C3 e C4 sono collegate al rilevatore di oscillazione RF, realizzato sui diodi D1 e D2 secondo il circuito di raddoppio della tensione. Il carico del rilevatore sono le cuffie BF1, sulle quali viene estratto il segnale della componente a bassa frequenza. In questo caso, il condensatore C5 devia il carico alle frequenze più alte. Quando si avvicina la bobina di ricerca L2 del circuito oscillatorio del generatore sintonizzabile a un oggetto metallico, la sua induttanza cambia, provocando un cambiamento nella frequenza operativa di questo generatore. In questo caso, se c'è un oggetto di metallo ferroso (ferromagnete) vicino alla bobina L2, la sua induttanza aumenta, il che porta ad una diminuzione della frequenza dell'oscillatore sintonizzabile. Il metallo non ferroso riduce l'induttanza della bobina L2 e aumenta la frequenza operativa del generatore. Il segnale RF formato come risultato della miscelazione dei segnali dei generatori di misura e di riferimento dopo essere passato attraverso i condensatori C3 e C4 viene inviato al rivelatore. In questo caso, l'ampiezza del segnale RF cambia con la frequenza del battito. L'inviluppo a bassa frequenza del segnale RF è isolato da un rilevatore realizzato sui diodi D1 e D2. Il condensatore C5 fornisce il filtraggio della componente ad alta frequenza del segnale. Successivamente, il segnale del battito viene inviato alle cuffie BF1. L'alimentazione è fornita a IC1 da una sorgente B1 a 9V attraverso un regolatore di tensione formato da un diodo zener D3, un resistore di zavorra R3 e un transistor di regolazione T1. Dettagli e design Per la fabbricazione del metal detector considerato, è possibile utilizzare qualsiasi scheda di prototipazione. Pertanto, le parti utilizzate non sono soggette ad alcun vincolo relativo agli ingombri. L'installazione può essere sia incernierata che stampata. Quando si ripete il metal detector, è possibile utilizzare il microcircuito K155LA3, costituito da quattro elementi logici 2I-NOT, alimentati da una sorgente CC comune. Come condensatore C2, puoi usare il condensatore di sintonia di una radio portatile. I diodi D1 e D2 possono essere sostituiti con qualsiasi diodo al germanio ad alta frequenza. La bobina L1 del circuito dell'oscillatore di riferimento dovrebbe avere un'induttanza di circa 500 μH. Come tale bobina, si consiglia di utilizzare, ad esempio, la bobina del filtro IF di un ricevitore supereterodina. La bobina di misurazione L2 contiene 30 spire di filo PEL con un diametro di 0,4 mm ed è realizzata sotto forma di un toro con un diametro di 200 mm. Questa bobina è più facile da realizzare su un telaio rigido, ma puoi farne a meno. In questo caso, qualsiasi oggetto rotondo adatto, come un barattolo, può essere utilizzato come cornice temporanea. Le spire della bobina vengono avvolte alla rinfusa, dopodiché vengono rimosse dal telaio e schermate con uno schermo elettrostatico, che è un nastro di foglio di alluminio aperto avvolto su un fascio di spire. Lo spazio tra l'inizio e la fine dell'avvolgimento del nastro (lo spazio tra le estremità dello schermo) deve essere di almeno 15 mm. Nella fabbricazione della bobina L2, è particolarmente necessario assicurarsi che le estremità del nastro schermante non si chiudano, poiché in questo caso si forma una bobina in cortocircuito. Per aumentare la resistenza meccanica, la bobina può essere impregnata con colla epossidica. Per la sorgente dei segnali sonori, dovrebbero essere utilizzate cuffie ad alta impedenza con la massima resistenza possibile (circa 2000 ohm). Adatto, ad esempio, al noto telefono TA-4 o TON-2. Come fonte di alimentazione V1, puoi utilizzare, ad esempio, una batteria Krona o due batterie 3336L collegate in serie. In uno stabilizzatore di tensione, la capacità del condensatore elettrolitico C6 può essere compresa tra 20 e 50 microfarad e la capacità di C7 può essere compresa tra 3 e 300 pF. La tensione all'uscita dello stabilizzatore, pari a 68 V, è impostata dal resistore di regolazione R000. Questa tensione verrà mantenuta invariata anche quando le batterie sono notevolmente scariche. Va notato che il chip K155LAZ è progettato per essere alimentato da una sorgente CC a 5 V. Pertanto, se lo si desidera, l'unità di stabilizzazione della tensione può essere esclusa dal circuito e una batteria 3336L o simile può essere utilizzata come fonte di alimentazione, che consente di assemblare un design compatto. Tuttavia, lo scaricamento di questa batteria influirà molto rapidamente sulla funzionalità di questo metal detector. Ecco perché è necessario un alimentatore che fornisca la formazione di una tensione stabile di 5 V. Va riconosciuto che l'autore ha utilizzato quattro grandi batterie rotonde importate importate collegate in serie come fonte di alimentazione. In questo caso, una tensione di 5 V è stata formata da uno stabilizzatore integrale del tipo 7805. La scheda con gli elementi posti su di essa e l'alimentatore sono collocati in un'apposita custodia di plastica o di legno. Sul coperchio dell'alloggiamento sono installati un condensatore variabile C2, un interruttore S1, nonché connettori per il collegamento di una bobina di ricerca L2 e cuffie BF1 (questi connettori e l'interruttore S1 non sono indicati nello schema elettrico). Istituzione Come per la regolazione di altri metal detector, questo dispositivo deve essere regolato in condizioni in cui gli oggetti metallici vengono rimossi dalla bobina di ricerca L2 a una distanza di almeno un metro. Innanzitutto, utilizzando un frequenzimetro o un oscilloscopio, è necessario regolare le frequenze operative degli oscillatori di riferimento e di misurazione. La frequenza dell'oscillatore di riferimento viene impostata a circa 465 kHz regolando il nucleo della bobina L1 e, se necessario, selezionando la capacità del condensatore C1. Prima della regolazione, sarà necessario scollegare il terminale corrispondente del condensatore C3 dai diodi del rivelatore e del condensatore C4. Successivamente, è necessario scollegare il terminale corrispondente del condensatore C4 dai diodi del rivelatore e dal condensatore C3 e regolare il condensatore C2 per impostare la frequenza del generatore di misura in modo che il suo valore differisca dalla frequenza del generatore di riferimento di circa 1 kHz. Dopo che tutte le connessioni sono state ripristinate, il metal detector è pronto per il funzionamento. Procedura di lavoro L'esecuzione di operazioni di ricerca con l'aiuto del metal detector considerato non ha alcuna caratteristica. Nell'uso pratico del dispositivo, la frequenza necessaria del segnale di battimento dovrebbe essere mantenuta dal condensatore variabile C2, che cambia quando la batteria è scarica, la temperatura ambiente cambia o la deviazione delle proprietà magnetiche del suolo. Se la frequenza del segnale nelle cuffie cambia durante il funzionamento, ciò indica la presenza di un oggetto metallico nell'area della bobina di ricerca L2. Quando ci si avvicina ad alcuni metalli, la frequenza del segnale del battito aumenterà e quando ci si avvicina ad altri diminuirà. Cambiando il tono del segnale del battito, avendo una certa esperienza, si può facilmente determinare di quale metallo, magnetico o non magnetico, è fatto l'oggetto rilevato. Autore: Adamenko MV
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