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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Metal detector sul principio di Trasmissione-Ricezione. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / metal detector Il metal detector proposto è progettato per la ricerca "a lungo raggio" di oggetti relativamente grandi. È assemblato secondo lo schema più semplice senza discriminatore per tipi di metallo. Il dispositivo è facile da fabbricare. La profondità di rilevamento è:
Schema strutturale Lo schema a blocchi è mostrato in fig. 4. Consiste di diversi blocchi funzionali.
Il generatore è una sorgente di impulsi rettangolari, dai quali successivamente si forma un segnale che arriva alla bobina radiante. Lo stesso segnale viene utilizzato per generare un segnale acustico di indicazione. Il segnale dell'oscillatore viene diviso per frequenza per 4 utilizzando un contatore di squilli sui flip-flop. Secondo lo schema ad anello, il contatore è progettato in modo tale da poter generare due segnali alle sue uscite, sfasati l'uno rispetto all'altro di 90 °. Un segnale rettangolare (meandro) viene alimentato dalla prima uscita del contatore ad anello all'ingresso dell'amplificatore di potenza, il cui carico è un circuito oscillatorio con una bobina radiante. Per tipo, l'amplificatore di potenza è un convertitore tensione-corrente, che aiuta a prevenire il sovraccarico dello stadio di uscita quando la polarità del segnale rettangolare di ingresso dell'amplificatore di potenza viene invertita. L'amplificatore di tensione ricevente amplifica il segnale proveniente dalla bobina ricevente. Oltre al segnale utile, nella bobina di ricezione penetra anche un segnale spurio, a causa del design non ideale del sistema della bobina del metal detector, della conduttività del terreno e di altri motivi. Per eliminarlo, è stato progettato uno schema di compensazione. Il significato del suo funzionamento è che una parte del segnale dal circuito oscillatorio di uscita viene miscelata nel segnale dell'amplificatore ricevente in modo tale da minimizzare (idealmente, portare a zero) il segnale di uscita del rivelatore sincrono in assenza di oggetti metallici vicino al sensore. La regolazione del circuito di compensazione viene effettuata tramite il potenziometro di regolazione. Il rivelatore sincrono converte il segnale alternato utile proveniente dall'uscita dell'amplificatore ricevente in un segnale costante. Una caratteristica importante di un rivelatore sincrono è la possibilità di separare il segnale utile sullo sfondo del rumore e dell'interferenza, che superano notevolmente l'ampiezza del segnale utile. Il segnale di riferimento del rivelatore sincrono viene prelevato dalla seconda uscita del contatore ad anello, il cui segnale presenta uno sfasamento rispetto alla prima uscita di 90°. La gamma dinamica delle variazioni del segnale utile sia all'uscita della bobina ricevente che all'uscita del rivelatore sincrono è molto ampia. Affinché il dispositivo di indicazione - un dispositivo puntatore o un indicatore sonoro registri ugualmente bene sia segnali molto deboli che segnali molto (ad esempio, 100 volte) più forti, è necessario disporre di un dispositivo che comprima la gamma dinamica come parte del dispositivo. Tale dispositivo è un amplificatore non lineare, la cui caratteristica di ampiezza si avvicina a quella logaritmica. Un dispositivo di misurazione del puntatore è collegato all'uscita dell'amplificatore non lineare. La formazione di un segnale acustico di indicazione inizia con un limitatore minimo, ad es. blocco con una zona morta per piccoli segnali. Ciò significa che l'indicazione sonora viene attivata solo per i segnali che superano una certa soglia in ampiezza. Pertanto, i segnali deboli associati principalmente al movimento del dispositivo e alle sue deformazioni meccaniche non irritano l'orecchio. Il modellatore del segnale di riferimento dell'indicazione sonora genera burst di impulsi rettangolari con una frequenza di 2 kHz e una frequenza di ripetizione burst di 8 Hz. Con l'ausilio di un modulatore bilanciato, questo segnale di riferimento viene moltiplicato al minimo per il segnale di uscita del limitatore, formando così un segnale della forma e dell'ampiezza desiderate. L'amplificatore piezo-emettitore aumenta l'ampiezza del segnale che viene inviato al trasduttore acustico - il piezo-emettitore. Schema schematico In fig. 5 - blocco di ingresso e in fig. 6 - blocco di indicazione. La divisione in blocchi è condizionata e non riflette le caratteristiche del design.
generatore Il generatore è assemblato sugli elementi logici 2I-NOT D1.1-D1.4. La frequenza del generatore è stabilizzata da un risonatore al quarzo o piezoceramico Q con una frequenza di risonanza di 215 Hz "32 kHz ("orologio al quarzo"). Il circuito R1C1 impedisce al generatore di essere eccitato alle armoniche più alte. Il circuito OOS è chiuso attraverso il resistore R2 e il circuito POS è chiuso attraverso il risonatore Q. Il generatore è semplice, a basso consumo di corrente dalla fonte di alimentazione, funziona in modo affidabile con una tensione di alimentazione di 3 ... 15 V, non contiene trimmer ed è eccessivamente alto- resistori di resistenza. La frequenza di uscita del generatore è di circa 32 kHz. contatore di squilli Il contatore di squilli ha due funzioni. Innanzitutto, divide la frequenza dell'oscillatore per 4, fino a una frequenza di 8 kHz. In secondo luogo, genera due segnali sfasati l'uno rispetto all'altro di 90°. Un segnale viene utilizzato per eccitare un circuito oscillatorio con una bobina radiante, l'altro viene utilizzato come segnale di riferimento di un rivelatore sincrono. Il contatore ad anello è costituito da due D-flip-flop D2.1 e D2.2, chiusi ad anello con inversione di segnale attorno all'anello. Il segnale di clock è comune a entrambi i flip-flop. Qualsiasi segnale di uscita del primo trigger D2.1 ha uno sfasamento di più o meno un quarto di periodo (cioè 90°) rispetto a qualsiasi segnale di uscita del secondo trigger D2.2. Amplificatore L'amplificatore di potenza è assemblato su un amplificatore operazionale (op-amp) D3.1. Un circuito oscillatorio con una bobina radiante è formato dagli elementi L1C2. I parametri dell'induttore sono riportati nella tabella. 2. Marchio del filo per avvolgimento - PELSHO 0,44. Tabella 2. Parametri degli induttori del sensore
Il circuito oscillatorio di uscita è incluso nel circuito OS dell'amplificatore solo del 25%, a causa dell'intercettazione della bobina radiante L50 dalla 1a spira. Ciò consente di aumentare l'ampiezza della corrente nella bobina con un valore accettabile della capacità del condensatore di precisione C2. Il valore della corrente alternata nella bobina è impostato dal resistore R3. Questo resistore dovrebbe avere un valore minimo, ma tale che l'amplificatore operazionale dell'amplificatore di potenza non rientri nella modalità di limitazione del segnale di uscita in base alla corrente (non più di 40 mA) o, che è molto probabilmente con i parametri consigliati dell'induttore L1, per tensione (non più di ±3,5 V alla tensione della batteria ±4,5 V). Per assicurarsi che non ci sia una modalità limite, è sufficiente controllare la forma d'onda all'uscita dell'amplificatore operazionale D3.1 con un oscilloscopio. Durante il normale funzionamento dell'amplificatore, l'uscita dovrebbe avere un segnale che si avvicina a una forma sinusoidale. I picchi delle onde sinusoidali dovrebbero avere una forma liscia e non dovrebbero essere tagliati. Il circuito di correzione dell'amplificatore operazionale D3.1 è costituito da un condensatore di correzione C3 con una capacità di 33 pF. Amplificatore ricevente L'amplificatore ricevente è a due stadi. Il primo stadio è realizzato sull'amplificatore operazionale D5.1. Ha un'impedenza di ingresso elevata a causa del feedback di tensione in serie. Ciò elimina la perdita del segnale utile dovuta allo shunt del circuito oscillatorio L2C5 con l'impedenza di ingresso dell'amplificatore. Il guadagno di tensione del primo stadio è: Ku \u9d (R8 / R1) + 34 \u5.1d 6. Il circuito di correzione dell'amplificatore operazionale D33 è costituito da un condensatore di correzione CXNUMX con una capacità di XNUMX pF. Il secondo stadio dell'amplificatore ricevente è realizzato sull'amplificatore operazionale D5.2 con feedback di tensione parallelo. L'impedenza di ingresso del secondo stadio: Rin = R10 = 10 kOhm - non così critica come la prima, a causa della bassa resistenza della sua sorgente di segnale. Il condensatore di isolamento C7 non solo impedisce l'accumulo di un errore statico negli stadi dell'amplificatore, ma corregge anche la sua risposta di fase. La capacità del condensatore è scelta in modo tale che l'anticipo di fase creato dal circuito C7R10 a una frequenza operativa di 8 kHz compensi il ritardo di fase causato dalla velocità finita dell'amplificatore operazionale D5.1 e D5.2. Il secondo stadio dell'amplificatore ricevente, grazie al suo circuito, facilita la somma (miscelazione) del segnale proveniente dal circuito di compensazione attraverso il resistore R11. Il guadagno del secondo stadio in termini di tensione del segnale utile è: Ku = - R12 / R10 = -33, e in termini di tensione del segnale di compensazione: Kuk = - R12 / R11 = - 4. La correzione circuito dell'OA D5.2 è costituito da un condensatore di correzione C8 con una capacità di 33 pF . Schema di stabilizzazione Il circuito di compensazione è realizzato sull'OA D3.2 ed è un inverter con Ku = - R7 / R5 = -1. Il potenziometro di regolazione R6 è collegato tra l'ingresso e l'uscita di questo inverter e consente di rimuovere il segnale nell'intervallo [-1, +1] dalla tensione di uscita dell'amplificatore operazionale D3.1. Il segnale di uscita del circuito di compensazione dal motore del potenziometro di regolazione R6 viene inviato all'ingresso di compensazione del secondo stadio dell'amplificatore ricevente (al resistore R11). Regolando il potenziometro R6, si ottiene un valore zero all'uscita del rilevatore sincrono, che corrisponde approssimativamente alla compensazione di un segnale indesiderato che è entrato nella bobina ricevente. Il circuito di correzione dell'unità organizzativa D3.2 è costituito da un condensatore di correzione C4 con una capacità di 33 pF. Rivelatore sincrono Il rivelatore sincrono è costituito da un modulatore bilanciato, un circuito integratore e un amplificatore di segnale costante (CCA). Il modulatore bilanciato è realizzato sulla base di un interruttore multifunzionale D4, realizzato secondo tecnologia integrata con transistor ad effetto di campo complementari, sia come valvole di controllo discrete che come interruttori analogici. L'interruttore funziona come un interruttore analogico. Con una frequenza di 8 kHz, chiude alternativamente le uscite del "triangolo" del circuito integratore, costituito dai resistori R13 e R14 e dal condensatore C10, a un bus comune. Il segnale della frequenza di riferimento viene inviato al modulatore bilanciato da una delle uscite del contatore ad anello. Il segnale all'ingresso del "triangolo" del circuito integratore viene inviato attraverso il condensatore di disaccoppiamento C9 dall'uscita dell'amplificatore ricevente. Costante di tempo del circuito integratore t = R13*C10 = R14*C10. Da un lato, dovrebbe essere il più grande possibile per attenuare il più possibile l'influenza del rumore e delle interferenze. D'altra parte, non dovrebbe superare un certo limite, quando l'inerzia del circuito integratore impedisce l'inseguimento di rapidi cambiamenti nell'ampiezza del segnale utile. Il più alto tasso di variazione dell'ampiezza del segnale utile può essere caratterizzato da un certo tempo minimo durante il quale può verificarsi questo cambiamento (da un valore costante alla massima deviazione) quando il sensore del metal detector si muove rispetto a un oggetto metallico. Ovviamente, la velocità massima di variazione dell'ampiezza del segnale utile sarà osservata alla massima velocità del sensore. Può arrivare fino a 5 m/s per il movimento "a pendolo" del sensore sull'asta. Il tempo utile di variazione dell'ampiezza del segnale può essere stimato come il rapporto tra la base del sensore e la velocità di movimento. Impostando il valore minimo della base del sensore pari a 0,2 m, si ottiene il tempo minimo di variazione dell'ampiezza utile del segnale pari a 40 ms. Questo è parecchie volte maggiore della costante di tempo del circuito di integrazione per i valori selezionati dei resistori R13, R14 e del condensatore C10. Di conseguenza, l'inerzia del circuito integratore non distorcerà la dinamica anche del più rapido di tutti i possibili cambiamenti nell'ampiezza del segnale utile dal sensore del rivelatore di metalli. Il segnale di uscita del circuito integratore è prelevato dal condensatore SU. Poiché quest'ultimo ha entrambe le piastre sotto "potenziali fluttuanti", l'UPS è un amplificatore differenziale realizzato sull'amplificatore operazionale D6. Oltre ad amplificare il segnale costante, l'OPA svolge la funzione di filtro passa-basso (LPF), che attenua ulteriormente le componenti ad alta frequenza indesiderate all'uscita del rilevatore sincrono, principalmente associate all'imperfezione del modulatore bilanciato. Il filtro passa-basso è implementato grazie ai condensatori C11, C13. A differenza degli altri componenti del metal detector, l'amplificatore operazionale dell'UPS dovrebbe avvicinarsi agli amplificatori operazionali di precisione in termini di parametri. Prima di tutto, questo si riferisce al valore della corrente di ingresso, al valore della tensione di polarizzazione e al valore della deriva termica della tensione di polarizzazione. Una buona opzione, che combina buoni parametri e relativa accessibilità, è una OU del tipo K140UD14 (o KR140UD1408). Il circuito di correzione dell'amplificatore operazionale D6 è costituito da un condensatore di correzione C12 con una capacità di 33 pF. Amplificatore non lineare L'amplificatore non lineare si basa sull'amplificatore operazionale D7.1 con un feedback di tensione non lineare. L'OOS non lineare è implementato da un dispositivo a due terminali costituito da diodi VD1-VD8 e resistori R20-R24. L'ampiezza caratteristica di un amplificatore non lineare si avvicina a quella logaritmica. È un'approssimazione lineare a tratti, con quattro punti di interruzione per ogni polarità, della dipendenza logaritmica. A causa della forma uniforme delle caratteristiche corrente-tensione dei diodi, la caratteristica di ampiezza dell'amplificatore non lineare viene attenuata nei punti di interruzione. Il guadagno di tensione a basso segnale dell'amplificatore non lineare è: Kuk = - (R23+R24)/R19 = -100. All'aumentare dell'ampiezza del segnale di ingresso, il guadagno diminuisce. Il guadagno differenziale per un segnale grande è: dUout/dUin = - R24/R19 = = -1. Un dispositivo di misurazione del puntatore è collegato all'uscita dell'amplificatore non lineare: un microamperometro con un resistore aggiuntivo R25 collegato in serie. Poiché la tensione all'uscita di un rilevatore sincrono può avere qualsiasi polarità (a seconda dello sfasamento tra i suoi segnali di riferimento e di ingresso), viene utilizzato un microamperometro con zero al centro della scala. Pertanto, il dispositivo puntatore ha un campo di indicazione di -100 ... 0 ... +100 μA. Il circuito di correzione dell'amplificatore operazionale D7.1 è costituito da un condensatore di correzione C18 con una capacità di 33 pF. Limitatore minimo Il limitatore minimo è implementato sull'amplificatore operazionale D7.2 con un feedback di tensione parallelo non lineare.La non linearità è racchiusa nella rete a due terminali di ingresso ed è costituita da due diodi collegati in antiparallelo VD9, VD10 e resistore R26 .
La formazione di un segnale acustico di indicazione dal segnale di uscita di un amplificatore non lineare inizia con un'ulteriore regolazione dell'ampiezza caratteristica del percorso di amplificazione. In questo caso, si forma una zona morta nella regione dei piccoli segnali. Ciò significa che l'indicazione sonora viene attivata solo per i segnali che superano una certa soglia. Questa soglia è determinata diodi a tensione continua VD9, VD10 ed è di circa 0,5 V. Pertanto, i segnali deboli associati principalmente al movimento del dispositivo e alle sue deformazioni meccaniche vengono interrotti e non irritano l'orecchio. Il guadagno del limitatore di piccolo segnale è al minimo pari a zero. Il guadagno di tensione differenziale per un segnale grande è: dUout / dUin = - R27 / R26 = -1. Il circuito di correzione dell'amplificatore operazionale D7.2 è costituito da un condensatore di correzione C19 con una capacità di 33 pF. Modulatore di equilibrio Il segnale di indicazione sonora è formato come segue. Un segnale costante o che cambia lentamente all'uscita del limitatore viene moltiplicato al minimo per il segnale di riferimento dell'indicazione acustica. Il segnale di riferimento imposta la forma del segnale audio e il segnale di uscita del limitatore minimo imposta l'ampiezza. La moltiplicazione di due segnali viene effettuata utilizzando un modulatore bilanciato. È implementato su un interruttore multifunzione D11 che funziona come un tasto analogico e un amplificatore operazionale D8.1. Il coefficiente di trasferimento del dispositivo è +1 quando la chiave è aperta e -1 quando la chiave è chiusa. Il circuito di correzione dell'amplificatore operazionale D8.1 è costituito da un condensatore di correzione C20 con una capacità di 33 pF. Condizionatore di segnale di riferimento Il formatore del segnale di riferimento è implementato su un contatore binario D9 e un controdecodificatore D10. Il contatore D9 divide la frequenza di 8 kHz dall'uscita del contatore ad anello a 2 kHz e 32 Hz. Al bit meno significativo dell'indirizzo AO dell'interruttore multifunzione D2 viene fornito un segnale con una frequenza di 11 kHz, impostando così il segnale di tono con la frequenza più sensibile per l'orecchio umano. Questo segnale influenzerà la chiave analogica del modulatore bilanciato solo se c'è un 1 logico sul bit più significativo dell'indirizzo A11 dell'interruttore multifunzione D1.A uno zero logico su A1, la chiave analogica del modulatore bilanciato è sempre aprire. Il segnale di indicazione sonora viene generato in modo intermittente in modo che l'udito sia meno stanco. Per fare ciò, viene utilizzato un contatore-decodificatore D10, che è controllato da una frequenza di clock di 32 Hz dall'uscita di un contatore binario D9 e genera alla sua uscita un segnale rettangolare con una frequenza di 8 Hz e un rapporto della durata di un'unità logica e uno zero logico pari a 1/3. Il segnale di uscita del controdecodificatore D10 viene fornito al bit più significativo dell'indirizzo A1 dell'interruttore multifunzionale D11, interrompendo periodicamente la formazione di un messaggio di tono nel modulatore bilanciato. Amplificatore cicalino piezoelettrico L'amplificatore piezoelettrico è implementato sull'amplificatore operazionale D8.2. È un inverter con un guadagno di tensione Ki = - 1. Il carico dell'amplificatore - un radiatore piezoelettrico - è collegato in un circuito a ponte tra le uscite dell'amplificatore operazionale D8.1 e D8.2. Ciò consente di raddoppiare l'ampiezza della tensione di uscita al carico. L'interruttore S è progettato per disattivare l'indicazione del suono (ad esempio, durante l'installazione). Il circuito di correzione dell'OU D8.2 è costituito da un condensatore di correzione C21 con una capacità di 33 pF. Tipi di parti e design I tipi di microcircuiti utilizzati sono riportati in Tabella. 3. Invece dei microcircuiti della serie K561, è possibile utilizzare i microcircuiti della serie K1561. Puoi provare ad applicare alcuni chip della serie K176 e analoghi stranieri. Tabella 3. Tipi di microcircuiti utilizzati
I doppi amplificatori operazionali (amplificatori operazionali) della serie K157 possono essere sostituiti da qualsiasi singolo amplificatore operazionale generico con parametri simili (con corrispondenti modifiche nei circuiti di piedinatura e correzione), sebbene l'uso di doppi amplificatori operazionali sia più conveniente (la densità di montaggio aumenta). L'amplificatore operazionale del rivelatore sincrono D6, come già accennato in precedenza, dovrebbe avvicinarsi agli amplificatori operazionali di precisione in termini di parametri. Oltre al tipo indicato nella tabella, sono adatti K140UD14, 140UD14. È possibile utilizzare OU K140UD12, 140UD12, KR140UD1208 nel circuito di commutazione corrispondente. Non ci sono requisiti speciali per i resistori utilizzati nel circuito del rivelatore di metalli. Devono solo essere robusti e facili da installare. Il valore nominale della dissipazione di potenza è 0,125 ... 0,25 W. Il potenziometro di compensazione R6 è preferibile tipo multigiro SP5-44 o con regolazione a nonio tipo SP5-35. Puoi cavartela con potenziometri convenzionali di qualsiasi tipo. In questo caso, è consigliabile utilizzarne due. Uno - per la regolazione approssimativa, con un valore nominale di 10 kOhm, incluso secondo lo schema. L'altro è per la messa a punto, collegato secondo il circuito del reostato nello spazio di una delle estremità estreme del primo potenziometro, con un valore nominale di 0,5 ... 1 kOhm. Condensatori C15, C17 - elettrolitici. Tipi consigliati: K50-29, K50-35, K53-1, K53-4 e altri piccoli. I restanti condensatori, ad eccezione dei condensatori dei circuiti oscillatori delle bobine di ricezione ed emissione, sono di tipo ceramico K10-7 (fino a 68 nF) e di tipo a film metallico K73-17 (valori superiori a 68 nF). I condensatori del circuito - C2 e C5 - sono speciali. Sono soggetti a requisiti elevati in termini di precisione e stabilità termica. Ogni condensatore è composto da diversi condensatori (5 ... 10 pezzi) collegati in parallelo. La messa a punto dei circuiti in risonanza viene eseguita selezionando il numero di condensatori e il loro valore nominale. Il tipo consigliato di condensatori è K10-43. Il loro gruppo di stabilità termica è MPO (cioè, circa zero TKE). È possibile utilizzare condensatori di precisione e altri tipi, come K71-7. Alla fine, puoi provare a utilizzare condensatori in mica termostabili vecchio stile con piastre d'argento come KSO o condensatori in polistirene. Diodi VD1-VD10 tipo KD521, KD522 o silicio simile a bassa potenza. Microamperometro: qualsiasi tipo, progettato per una corrente di 100 μA con zero al centro della scala. I microamperometri di piccole dimensioni, ad esempio, tipo M4247, sono convenienti. Risuonatore al quarzo Q - qualsiasi quarzo da orologio di piccole dimensioni (simile risonatore al quarzo viene utilizzato nei giochi elettronici portatili). Interruttore di alimentazione - qualsiasi tipo di piccole dimensioni. Batterie - tipo 3R12 (secondo la designazione internazionale) e "quadrate" (secondo la nostra). Emettitore piezoelettrico Y1 - può essere di tipo ЗП1-ЗП18. Buoni risultati si ottengono utilizzando emettitori piezoelettrici di telefoni importati (vanno in grandi quantità "sprecati" nella produzione di telefoni con ID chiamante). Progettazione del dispositivo può essere abbastanza arbitrario. Durante lo sviluppo, è opportuno tenere conto delle raccomandazioni descritte di seguito, nonché nei paragrafi sui sensori e sulla progettazione dell'alloggiamento. L'aspetto del dispositivo è mostrato in fig. 7.
Per tipologia, il sensore del rivelatore di metalli proposto si riferisce a sensori con assi perpendicolari. Le bobine del sensore sono incollate in fibra di vetro con colla epossidica. Gli avvolgimenti delle bobine insieme ai raccordi dei loro schermi elettrici sono riempiti con la stessa colla. L'asta del rivelatore di metalli è costituita da un tubo in lega di alluminio (AMGZM, AMG6M o D16T) con un diametro di 48 mm e uno spessore della parete di 2...3 mm. Le bobine sono incollate all'asta con colla epossidica: coassiale (radiante) - con l'ausilio di un manicotto di rinforzo di transizione; perpendicolare all'asse dell'asta (ricevente) - utilizzando una forma adatta di adattatore. Anche queste parti ausiliarie sono realizzate in fibra di vetro. L'alloggiamento dell'unità elettronica è realizzato in lamina di fibra di vetro mediante saldatura. I collegamenti delle bobine del sensore con l'unità elettronica sono realizzati con un filo schermato con isolamento esterno e sono posati all'interno dell'asta. Gli schermi di questo filo sono collegati solo al bus di filo comune sulla scheda elettronica del dispositivo, dove sono collegati anche lo schermo dell'alloggiamento sotto forma di un foglio e un'asta. All'esterno il dispositivo è dipinto con smalto nitro. Il circuito stampato della parte elettronica del metal detector può essere realizzato con uno qualsiasi dei metodi tradizionali, è anche conveniente utilizzare circuiti stampati breadboard già pronti per il pacchetto DIP di microcircuiti (passo 2,5 mm). Configurazione del dispositivo Si consiglia di configurare il dispositivo nella seguente sequenza. 1. Controllare la corretta installazione in base allo schema elettrico. Assicurarsi che non vi siano cortocircuiti tra conduttori PCB adiacenti, gambe adiacenti del microcircuito, ecc. 2. Collegare le batterie o un alimentatore bipolare rispettando scrupolosamente la polarità. Accendi il dispositivo e misura la corrente consumata. Dovrebbe essere di circa 20 mA su ciascun binario di alimentazione. Una forte deviazione dei valori misurati dal valore indicato indica un'installazione errata o un malfunzionamento dei microcircuiti. 3. Assicurarsi che all'uscita del generatore sia presente un meandro puro con una frequenza di circa 32 kHz. 4. Assicurarsi che alle uscite dei trigger D2 sia presente un meandro con una frequenza di circa 8 kHz. 5. Selezionando il condensatore 02, impostare il circuito di uscita L1C2 su risonanza. Nel caso più semplice - dall'ampiezza massima della tensione ai suoi capi (circa 10 V), e più precisamente - dallo sfasamento zero della tensione del circuito rispetto al meandro all'uscita 12 del trigger D2. 6. Assicurarsi che l'amplificatore ricevente funzioni. Imposta il suo circuito oscillatorio di ingresso L2C5 su risonanza. Come segnale di ingresso, è più che sufficiente un segnale parassita che penetra dalla bobina radiante. La messa a punto della risonanza, come per il circuito di uscita, viene effettuata saldando o rimuovendo il numero richiesto di condensatori di potenza adeguata. 7. Assicurarsi che il segnale parassita possa essere compensato con il potenziometro R6. Per fare ciò, in primo luogo, l'uscita dell'amplificatore operazionale D5.2 è controllata da un oscilloscopio. Quando l'asse del potenziometro R6 viene ruotato, l'ampiezza del segnale con una frequenza di 8 kHz all'uscita dell'amplificatore operazionale D5.2 dovrebbe cambiare e in una delle posizioni centrali del cursore R6 questa ampiezza sarà minima. Successivamente, dovresti controllare l'uscita del rilevatore sincrono, l'uscita dell'amplificatore operazionale D6. Quando l'asse del potenziometro R6 viene ruotato, il livello del segnale costante all'uscita dell'amplificatore operazionale D6 deve cambiare dal valore massimo di +3,5 V al valore minimo di -3,5 V o viceversa. Questa transizione è piuttosto netta e per "catturarla" è conveniente utilizzare la messa a punto sopra menzionata. L'impostazione consiste nell'impostare, tramite il potenziometro R6, la tensione all'uscita dell'op-amp D6, pari a zero. Attenzione! La regolazione con potenziometro R6 deve essere effettuata in assenza di oggetti metallici di grandi dimensioni in prossimità delle bobine del sensore del metal detector, inclusi strumenti di misura! In caso contrario, quando questi oggetti vengono spostati o quando il sensore viene spostato rispetto ad essi, il dispositivo verrà sconvolto e se sono presenti oggetti metallici di grandi dimensioni vicino al sensore, non sarà possibile impostare la tensione di uscita del rilevatore sincrono su zero . Si veda anche il paragrafo sulle eventuali modifiche ai compensi. 8. Verificare il funzionamento dell'amplificatore non lineare. Il modo più semplice è visivamente. Il microamperometro deve rispondere al processo di sintonia effettuato dal potenziometro R6. In una certa posizione del cursore R6, l'ago del microamperometro dovrebbe essere impostato su zero. Più la freccia del microamperometro è lontana da zero, più debole il microamperometro dovrebbe reagire alla rotazione del motore R6. È possibile che un ambiente elettromagnetico sfavorevole renda difficile la regolazione del dispositivo. In questo caso l'ago del microamperometro compirà delle oscillazioni caotiche o periodiche quando il cursore del potenziometro R6 si avvicina alla posizione in cui deve avvenire la compensazione del segnale. Il fenomeno indesiderato descritto è spiegato dall'interferenza delle armoniche superiori della rete a 50 Hz sulla bobina ricevente. A una distanza considerevole dai fili con l'elettricità, le frecce non dovrebbero oscillare durante l'accordatura. 9. Assicurarsi che i nodi che generano il segnale sonoro funzionino. Prestare attenzione alla presenza di una piccola zona morta sul segnale sonoro prossima allo zero sulla scala del microamperometro. Se ci sono malfunzionamenti e deviazioni nel comportamento dei singoli componenti del circuito del metal detector, dovresti agire secondo il metodo generalmente accettato:
Possibili modifiche Lo schema del dispositivo è abbastanza semplice e quindi non possiamo che parlare di ulteriori migliorie. Questi includono: 1. Aggiunta di un ulteriore potenziometro di compensazione R6 *, collegato in parallelo con R6 alle estremità estreme. Il motore di questo potenziometro è collegato tramite un condensatore con una capacità di 510 pF (è necessario chiarire sperimentalmente) all'ingresso invertente 5 dell'amplificatore operazionale D5.2. In questa configurazione, ci saranno due gradi di libertà quando si compensa un segnale parassita (per seno e coseno), che può aiutare a mettere a punto il dispositivo quando si opera con differenze di temperatura significative nel sensore, con elevata mineralizzazione del suolo, ecc. 2. Aggiunta di un ulteriore canale di indicazione visiva contenente un rilevatore sincrono, un amplificatore non lineare e un microamperometro. Il segnale di riferimento del rilevatore sincrono del canale aggiuntivo viene prelevato con uno spostamento di un quarto del periodo rispetto al segnale di riferimento del canale principale (da qualsiasi uscita di un altro trigger del contatore ad anello). Avendo una certa esperienza nella ricerca, si può imparare a valutare la natura dell'oggetto rilevato, ad es. secondo le letture di due strumenti puntatori. non funziona peggio di un discriminatore elettronico. 3. Aggiunta di diodi di protezione collegati in polarità inversa in parallelo agli alimentatori. In caso di errore nella polarità delle batterie, in questo caso è garantito che il circuito del metal detector non ne risentirà (anche se se non si reagisce in tempo, la batteria collegata in modo errato si scaricherà completamente). Si sconsiglia di accendere i diodi in serie con i bus di alimentazione, poiché in questo caso verranno sprecati 0,3 ... 0,6 V della preziosa tensione delle sorgenti di alimentazione. Tipo di diodi protettivi - KD243, KD247, KD226, ecc. Autore: Shchedrin AI
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