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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Un semplice metal detector basato sul chip K561LE5. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / metal detector Schema schematico Come già accennato, il metal detector in questione è una delle tante varianti di un dispositivo di tipo BFO (Beat Frequency Oscillator), cioè si tratta di un dispositivo basato sul principio dell'analisi dei battiti di due frequenze. Allo stesso tempo, in questo disegno, la valutazione del cambiamento di frequenza viene effettuata a orecchio.
La base del circuito di questo dispositivo sono i generatori di misurazione e riferimento, il mixer e il circuito di indicazione acustica (Fig. 3.4). Gli oscillatori di riferimento e di misurazione sono realizzati sugli elementi del chip IC1. L'oscillatore di riferimento è montato sull'elemento IC1.1. Il feedback CC negativo tra l'uscita (pin 3) e l'ingresso (pin 1, 2) di questo elemento viene effettuato attraverso il resistore R1 e l'induttore L1. I parametri della bobina L1 e del resistore R1 sono scelti in modo tale che l'elemento operi nella sezione lineare della caratteristica di trasferimento. Pertanto, vengono create le condizioni per l'eccitazione della cascata a una frequenza di circa 100 kHz, che è determinata dai parametri degli elementi del circuito L1C1C2C3. L'elemento IC1.1 ha un'impedenza di ingresso elevata, quindi il fattore di qualità del circuito e la stabilità della frequenza dell'oscillatore sono relativamente elevati. Il resistore R3 indebolisce l'effetto di derivazione della resistenza di uscita dell'elemento sul circuito. Se necessario, la frequenza di oscillazione dell'oscillatore di riferimento può essere modificata entro piccoli limiti da un condensatore variabile C2. Il generatore di misura è realizzato in modo simile sull'elemento IC1.2. In questo caso, la frequenza operativa di questo generatore è determinata dai parametri degli elementi del circuito L2C4C5. La bobina L2 è una bobina di ricerca. 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 del generatore. Le oscillazioni dagli oscillatori di riferimento e di misurazione vengono inviate agli ingressi dell'elemento IC1.3, che funge da mixer di segnale. Di conseguenza, l'uscita dell'elemento IC1.3 conterrà non solo i segnali delle frequenze fondamentali dei generatori, ma anche i segnali delle componenti armoniche delle frequenze differenza e somma. Uno dei più potenti sarà il segnale di frequenza differenziale, che è assegnato al resistore R4. I segnali rimanenti vengono soppressi dal filtro, che include il resistore R3 e il condensatore C6. Il segnale di uscita tramite il controllo del volume R4 viene inviato direttamente alle cuffie BF1. Non è necessario un ulteriore amplificatore a bassa frequenza, poiché il segnale di uscita di IC1.3 è di pochi volt. IC1 è alimentato da una sorgente B1 da 9V. 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.
Si consiglia di posizionare i dettagli di questo metal detector (ad eccezione della bobina di ricerca L2, resistenza R4, connettore X1 e interruttore S1) su un circuito stampato di 60x55 mm (Fig. 3.5), realizzato con un foglio unilaterale -rivestito getinax o textolite. I terminali di ingresso non utilizzati del quarto elemento del chip IC1 devono essere collegati a un filo comune. In questo dispositivo è possibile utilizzare microcircuiti delle serie K176, K561, K564, contenenti almeno tre elementi logici "o - non" o "e - non", ad esempio, tipo K561LE5, K561LA7, K561LA9 o K561LE10. Come condensatore C2, si consiglia di utilizzare qualsiasi condensatore variabile da un ricevitore radio di piccole dimensioni. La capacità massima di questo condensatore deve essere di almeno 150 pF. I restanti condensatori possono essere qualsiasi ceramica di piccole dimensioni, come KLS, KM o KT. Va notato che per aumentare la stabilità termica del dispositivo, i condensatori C1, C3-C5 devono avere un TKE non peggiore di M750 o M1500. I resistori fissi possono essere di piccole dimensioni, ad esempio tipo MLT-0,125. Il resistore variabile R4 può avere una resistenza da 10 a 68 kOhm. Allo stesso tempo, non è consigliabile utilizzare resistori collegati meccanicamente all'interruttore di alimentazione S1 come tale regolatore. La bobina L1 del circuito dell'oscillatore di riferimento può essere realizzata su un telaio dalla bobina del circuito IF di qualsiasi ricevitore a transistor di piccole dimensioni. Questa bobina è avvolta su un telaio a tre sezioni del circuito IF del ricevitore radio Sokol-403. In questo caso, la bobina L1 è posta in un nucleo corazzato con un diametro di 8,6 mm da 600NN ferrite con un trimmer con un diametro di 2,8 e una lunghezza di 12 mm dalla stessa ferrite. La bobina L1 contiene 200 giri di filo PEV-2 con un diametro di 0,09 mm. Per la fabbricazione della bobina di ricerca L2, si consiglia di utilizzare un pezzo di tubo di rame o alluminio con un diametro interno di 6-8 mm e una lunghezza di circa 950 mm. All'interno del tubo, stendere un fascio di 18 pezzi di filo MGTF con un diametro di 0,07 mm, precedentemente stirato in un tubo in PVC. Il tubo in duralluminio con i fili al suo interno deve essere piegato secondo la dima in un anello del diametro di circa 300 mm. L'estremità del filo, che è l'inizio della prima spira, deve essere saldata al terminale corrispondente del condensatore C4, l'inizio della seconda spira - fino alla fine della prima spira e così via. La fine dell'ultimo giro è saldata al corrispondente terminale del condensatore C5. Il risultato è una bobina contenente 18 spire e con un'induttanza di circa 350 μH. Nella realizzazione della bobina L2, occorre prestare particolare attenzione affinché le estremità del tubo di schermatura non si chiudano, poiché in questo caso si forma una bobina in cortocircuito. Invece di un tubo a parete sottile per la fabbricazione dello schermo, puoi anche usare un normale foglio di alluminio. In questo caso, è possibile conferire ulteriore rigidità al design della bobina L2 se viene posizionata tra due dischi di compensato o getinak di dimensioni appropriate. Come fonte di segnali sonori, dovrebbero essere utilizzate cuffie ad alta impedenza con la massima resistenza possibile (circa 2000 ohm). Adatto, ad esempio, ai noti telefoni TA-4 o TON-2. Quando si utilizzano telefoni a bassa resistenza, il metal detector dovrebbe essere integrato con una cascata su un transistor KT315B installando un resistore R3 con una resistenza di 10 kOhm e un condensatore C6 con una capacità di 1000 pF. Come fonte di alimentazione V1, puoi utilizzare, ad esempio, una batteria Krona o due batterie 3336L collegate in serie. Il circuito stampato con gli elementi posti su di esso e l'alimentatore sono collocati in un apposito contenitore metallico. Sul coperchio dell'alloggiamento sono installati un resistore variabile R4, un connettore X1 per il collegamento delle cuffie BF1, un connettore X2 per il collegamento di una bobina di ricerca L2 e un interruttore S1. Istituzione Come per la regolazione di altri metal detector, la regolazione di questo dispositivo deve essere eseguita in condizioni in cui gli oggetti metallici vengono rimossi dalla bobina di ricerca L2 a una distanza di almeno un metro. Per prima cosa è necessario impostare la frequenza operativa dell'oscillatore di riferimento. Per fare ciò, inizialmente la frequenza dell'oscillatore di riferimento viene impostata uguale alla frequenza operativa dell'oscillatore di misurazione regolando la posizione del nucleo di sintonia della bobina L1 fino a quando il segnale sonoro nelle cuffie scompare completamente, cioè fino a zero battiti sono impostati. In precedenza, il rotore del condensatore C2 dovrebbe essere impostato approssimativamente nella posizione centrale. Di conseguenza, con una leggera rotazione della manopola del condensatore C2 in qualsiasi direzione, dovrebbe apparire un suono acuto nei telefoni. Se necessario, è possibile utilizzare un frequenzimetro o un oscilloscopio per regolare la frequenza dell'oscillatore di riferimento. La differenza di frequenza raccomandata tra il generatore di riferimento e quello di misurazione dovrebbe essere di 400-500 Hz. In questo caso, la frequenza dell'oscillatore di riferimento deve essere superiore alla frequenza dell'oscillatore di misura. La scelta di un valore così elevato della differenza di frequenza è spiegata dal fatto che entrambi gli oscillatori, quello di riferimento e quello di misura, sono realizzati sugli elementi di un chip comune del microcircuito, e quindi tra loro sorgono inevitabilmente connessioni parassite, che sono quasi impossibili da eliminare. Questo fatto rende necessario l'uso di battiti con una frequenza superiore a 100-300 Hz in questo metal detector, il che porta inevitabilmente a una diminuzione della sua sensibilità. Procedura di lavoro Con un'installazione senza errori, parti riparabili e una corretta regolazione, il rivelatore di metalli in questione è pronto per l'uso immediatamente dopo il completamento dell'installazione. Prima di iniziare il lavoro di ricerca, è opportuno impostare la frequenza di battimento più bassa possibile con il condensatore C2. Ciò aumenterà la sensibilità del dispositivo, poiché garantirà la registrazione anche di piccoli cambiamenti nella frequenza del generatore di misurazione. Tuttavia, non sarà possibile scegliere una frequenza di battimento molto bassa, poiché il volume del suono nei telefoni diminuirà drasticamente. 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 la bobina si avvicina a oggetti costituiti da metalli magnetici (ad esempio ferro, ferrite o nichel), la frequenza del segnale di battimento aumenterà e quando si avvicina a oggetti costituiti da metalli non magnetici (ad esempio alluminio, rame o ottone), 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. Il livello del volume del segnale in cuffia è regolato dal resistore R4. Autore: I. Nechaev
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