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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Metal detector su tre microcircuiti. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / metal detector Nei metal detector del tipo BFO (Beat Frequency Oscillator), in cui gli oscillatori di riferimento e di misura sono montati sugli elementi di un microcircuito, ci sono alcuni inconvenienti. Innanzitutto, includono il verificarsi di connessioni parassitarie tra i singoli elementi all'interno del cristallo del microcircuito, che sono quasi impossibili da eliminare. Ecco perché in tali metal detector è necessario scegliere una frequenza di battimento superiore a 100-300 Hz, che porta inevitabilmente a una diminuzione della sensibilità del dispositivo. Pertanto, stanno diventando sempre più popolari dispositivi basati sull'analisi del segnale di battimento, in cui gli oscillatori di riferimento e di misurazione sono assemblati su microcircuiti separati. Schema schematico Il dispositivo proposto è una delle varianti dei metal detector del tipo BFO (Beat Frequency Oscillator), ovvero è un dispositivo basato sul principio di analizzare i battiti di due segnali vicini in frequenza. Allo stesso tempo, in questo disegno, la valutazione della variazione della frequenza del battito viene effettuata a orecchio. La base di questo dispositivo (Fig. 3.10) sono gli oscillatori di riferimento e di misurazione, gli stadi di adattamento, un mixer e un circuito di indicazione acustica.
Nel progetto in esame, due semplici oscillatori LC vengono utilizzati come oscillatori di riferimento e di misurazione. Le soluzioni circuitali di questi generatori sono quasi identiche. In questo caso, l'oscillatore di riferimento è montato sugli elementi IC1.1 e IC1.2 del chip IC1, e il secondo oscillatore, di misura o sintonizzabile, è realizzato sugli elementi IC2.1 e IC2.2 del chip IC2. La frequenza operativa dell'oscillatore di riferimento è determinata dai parametri degli elementi che formano il suo circuito oscillatorio, ovvero le capacità dei condensatori C1, C3, C5 e C6, nonché dall'induttanza della bobina L1. Il circuito dell'oscillatore di misurazione utilizza i condensatori C2, C4, C7, C8 e la bobina di ricerca L2. In questo caso, entrambi i generatori sono sintonizzati su una frequenza operativa di circa 300 kHz. Le cascate, realizzate sugli elementi IC1.3 e IC2.3, forniscono il disaccoppiamento tra i generatori mediante tensione alternata e indeboliscono anche l'influenza del mixer sui generatori. Dalle uscite degli stadi buffer, i segnali RF attraverso i condensatori C11 e C12 vengono inviati al mixer e quindi all'amplificatore di oscillazione della frequenza differenziale, che sono realizzati sul chip IC3. Il segnale del battito viene quindi inviato alle cuffie BF1. In questo caso, il condensatore C15 provvede al filtraggio della componente ad alta frequenza del segnale. L'alimentazione viene fornita ai microcircuiti da una sorgente B1 con una tensione di 9 V attraverso un filtro formato dai condensatori C16 e C17. 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. Se un oggetto metallico magnetico si trova vicino alla bobina L2, la sua induttanza aumenta, il che porta a una diminuzione della frequenza del generatore. Il metallo non ferroso riduce l'induttanza della bobina L2 e aumenta la frequenza operativa del generatore. Modificando la frequenza del segnale di battimento nelle cuffie, si può concludere che un oggetto metallico è apparso nell'area di copertura della bobina di ricerca e, aumentando o diminuendo il tono, di quale metallo è fatto l'oggetto rilevato. Dettagli e design Tutte le parti del metal detector in esame (ad eccezione della bobina di ricerca L2, i connettori X1 e X2, nonché l'interruttore S1) si trovano su un circuito stampato di dimensioni 60x50 mm (Fig. 3.11), costituito da uno- getinax o textolite rivestiti con lamina sui lati.
Non ci sono requisiti speciali per le parti utilizzate in questo dispositivo. Si consiglia di utilizzare condensatori e resistori di piccole dimensioni che possono essere posizionati su un circuito stampato senza problemi. Allo stesso tempo, la scheda è progettata per installare resistori fissi del tipo MLT-0,125 o altri di piccole dimensioni (ad esempio MLT-0,25 o VS-0,125). I condensatori C2, C5-C7 e C8 possono essere del tipo KT-1, i condensatori C3, C4, C9-C12, C15 e C16 - del tipo KM-4 o K10-7V e i condensatori C13 e C17 - del K50 -6 tipo. Come condensatore C1, si consiglia di utilizzare qualsiasi condensatore variabile da un ricevitore radio di piccole dimensioni. È inoltre possibile utilizzare condensatori di sintonia del tipo KPK-3 con una capacità di 25-150 pF. La capacità massima del condensatore C1 deve essere di almeno 200 pF. La bobina L1 del circuito dell'oscillatore di riferimento è realizzata su un telaio di un circuito magnetico ad anello 600NN K8x6x2 e contiene 50 spire di filo PELSHO con un diametro di 0,2 mm, che sono avvolte uniformemente attorno all'intero perimetro del circuito magnetico. La bobina di ricerca L2 contiene 50 spire di filo PELSHO con un diametro di 0,27 mm ed è realizzata sotto forma di un anello con un diametro di 180-220 mm. Questa bobina è più facile da realizzare su un telaio rigido, ma puoi farne a meno. In questo caso, qualsiasi oggetto rotondo adatto può essere utilizzato come cornice temporanea. Le spire della bobina vengono avvolte alla rinfusa, dopodiché vengono staccate dal telaio e impregnate con colla epossidica per aumentarne la resistenza meccanica. Quindi la bobina L2 è schermata con uno schermo elettrostatico, che è una striscia aperta di foglio di alluminio 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 15-20 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 proteggersi dai danni, la pellicola può essere avvolta con uno o due strati di nastro isolante. Le cuffie ad alta impedenza come TON-2, TA-4 o simili possono fungere da sorgente di segnali sonori. 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: connettore X1 per il collegamento delle cuffie BF1, connettore X2 per il collegamento della bobina di ricerca L2 e interruttore S1. Istituzione Questo metal detector deve essere regolato in condizioni in cui gli oggetti metallici vengono rimossi dalla bobina di ricerca L2 a una distanza di almeno 1,5 m. La regolazione diretta del dispositivo consiste nel selezionare la frequenza di battimento desiderata. Per fare ciò, si consiglia di utilizzare un oscilloscopio o un frequenzimetro digitale. Innanzitutto occorre impostare la frequenza dell'oscillatore di riferimento, controllandone il valore al pin 10 di IC1. La frequenza dell'oscillatore di riferimento viene impostata a circa 300 kHz selezionando le capacità dei condensatori C5 e C6 e, se necessario, regolando il nucleo della bobina L1. In precedenza, il rotore del condensatore C1 dovrebbe essere impostato approssimativamente nella posizione centrale. Successivamente, scegliendo la capacità del condensatore C2, dovresti impostare la frequenza dell'oscillatore di misura, controllandone il valore sul pin 10 di IC2. In questo caso, la frequenza dell'oscillatore di misura viene scelta in modo tale che il suo valore differisca dalla frequenza dell'oscillatore di riferimento di circa 500-1000 Hz. Questo completa il processo di configurazione dello strumento. Procedura di lavoro L'uso pratico del metal detector considerato non differisce in modo significativo dalla procedura per lavorare con altri dispositivi BFO, in cui la valutazione della presenza di un oggetto metallico nell'area di copertura della bobina di ricerca viene effettuata a orecchio. Se, durante il funzionamento, un oggetto metallico appare nell'area di azione della bobina di ricerca L2, la frequenza del segnale di battimento nelle cuffie cambierà. Quando ci si avvicina ad alcuni metalli, la frequenza del segnale aumenterà, 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. Il condensatore variabile C1 mantiene la frequenza necessaria del segnale di battimento, che può cambiare sotto l'influenza di vari fattori (ad esempio, quando cambiano le proprietà magnetiche del suolo, la temperatura ambiente o la batteria è scarica). Con questo dispositivo è possibile rilevare piccoli oggetti (ad esempio una moneta di medie dimensioni) a una profondità fino a 60-70 mm e un tombino fognario a una profondità fino a 0,5 m. Autore: Adamenko MV
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