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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Metal detector elettronico. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Indicatori, rivelatori, metal detector Il metal detector è un dispositivo relativamente semplice, il cui circuito elettronico fornisce una buona sensibilità e stabilità. Una caratteristica distintiva di un tale dispositivo è la sua bassa frequenza operativa. Gli induttori del metal detector funzionano a una frequenza di 3 kHz. Ciò fornisce, da un lato, una debole risposta ai segnali indesiderati (ad esempio, segnali che si verificano in presenza di sabbia bagnata, piccoli pezzi di metallo, ecc.) e, dall'altro, una buona sensibilità durante la ricerca di tubi dell'acqua nascosti e linee del riscaldamento centralizzato, monete e altri oggetti metallici. L'implementazione e la personalizzazione dello schema richiedono abilità ed esperienza adeguate. Lo schema a blocchi del metal detector è mostrato in fig. uno.
Il generatore del metal detector eccita le oscillazioni nella bobina di trasmissione a una frequenza di circa 3 kHz, creando in essa un campo magnetico alternato. La bobina ricevente è posizionata perpendicolarmente alla bobina trasmittente in modo tale che le linee magnetiche di forza che la attraversano creino una piccola EMF. All'uscita della bobina ricevente, il segnale è assente o molto piccolo. Un oggetto metallico, cadendo nel campo della bobina, modifica il valore dell'induttanza e in uscita appare un segnale elettrico che viene quindi amplificato, rettificato e filtrato. Quindi, all'uscita del sistema abbiamo un segnale di tensione costante, il cui valore aumenta leggermente quando la bobina si avvicina a un oggetto metallico. Questo segnale viene inviato ad uno degli ingressi del circuito di confronto, dove viene confrontato con la tensione di riferimento applicata al suo secondo ingresso. Il livello di tensione di riferimento è regolato in modo tale che anche un piccolo aumento della tensione del segnale porti a un cambiamento di stato all'uscita del circuito di confronto. Questo, a sua volta, aziona un interruttore elettronico, provocando un segnale acustico agli stadi di amplificazione di uscita, che avverte l'operatore della presenza di un oggetto metallico. Lo schema elettrico del metal detector è mostrato in fig. 2.
Il trasmettitore, costituito da un transistor VT1 ed elementi associati, eccita oscillazioni nella bobina L1. I segnali che arrivano alla bobina L2 vengono quindi amplificati dal chip D1 e rettificati dal chip D2, che è incluso nel circuito rivelatore di ampiezza. Il segnale dal rilevatore va al condensatore C9 ed è attenuato da un filtro passa-basso, costituito dai resistori R14, R15 e dai condensatori C10 e C11. Quindi il segnale viene inviato all'ingresso del circuito di confronto D3, dove viene confrontato con la tensione di riferimento impostata dai resistori variabili RP3 e RP4. Il resistore variabile RP4 serve per una regolazione rapida e grossolana, mentre RP3 fornisce una regolazione fine della tensione di riferimento. Il generatore, montato su un transistor con una giunzione VT2, funziona in modalità continua, tuttavia il segnale da esso generato entra nella base del transistor VT4 solo quando il transistor VT3 si chiude, poiché, essendo nello stato aperto, questo transistor devia l'uscita del generatore. Quando viene ricevuto un segnale all'ingresso del microcircuito D3, la tensione alla sua uscita diminuisce, il transistor VT3 si chiude e il segnale dal transistor VT2 attraverso il transistor VT4 e il controllo del volume RP5 entra nello stadio di uscita e nell'altoparlante. Il circuito utilizza due alimentatori, il che elimina la possibilità di qualsiasi feedback dall'uscita del circuito al suo ingresso sensibile. Il circuito principale è alimentato da una batteria da 18 V, che viene ridotta a una tensione stabile di 4 V utilizzando il chip D12. Allo stesso tempo, una diminuzione della tensione della batteria durante il funzionamento del circuito non modifica l'impostazione. Gli stadi di uscita sono alimentati da un alimentatore separato da 9 V. I requisiti di alimentazione sono piuttosto bassi, quindi è possibile utilizzare tre batterie per alimentare l'unità. La batteria dello stadio di uscita non richiede un interruttore speciale, poiché lo stadio di uscita non assorbe corrente quando non c'è segnale. Un metal detector è un dispositivo piuttosto complesso, quindi l'assemblaggio del circuito dovrebbe essere eseguito a cascata con un controllo approfondito di ogni cascata. Il circuito è montato su una scheda, sulla quale sono presenti 24 strisce di rame con 50 fori ciascuna con un passo di 2,5 mm. Prima di tutto, vengono eseguiti 64 tagli nelle strisce e vengono praticati tre fori di montaggio. Quindi, sul retro della scheda sono installati 20 ponticelli, piedini per connessioni esterne e due piedini per il condensatore C5.
Quindi vengono installati i condensatori C16, C17 e il chip D4. Questi elementi formano una fonte di alimentazione con una tensione di 12 V. Questa fase viene verificata collegando temporaneamente una batteria con una tensione di 18 V. In questo caso, la tensione attraverso il condensatore C16 dovrebbe essere 12 + - 0,5 V. Successivamente, vengono montati gli elementi dello stadio di uscita: resistori R23-R26, condensatori C14 e C15 e transistor VT4-VT6. Va notato che la custodia del transistor VT6 è collegata al suo collettore, pertanto il contatto della custodia con elementi e ponticelli vicini è inaccettabile. Poiché lo stadio di uscita non assorbe corrente in assenza di segnale, viene controllato collegando temporaneamente un altoparlante, un resistore variabile RP5 e una batteria da 9 V. Quindi vengono installati i resistori R20-R22 e il transistor VT2, che formano un generatore di segnali sonori. Quando sono collegate due fonti di alimentazione, si sente il suono di sottofondo nell'altoparlante, che cambia con la posizione della manopola di controllo del volume. Successivamente, sulla scheda vengono montati i resistori R16-R19, il condensatore C12, il transistor VT3 e il chip D3. Il funzionamento del circuito di confronto viene controllato come segue. I resistori variabili RP3 e RP3 sono collegati all'ingresso di misura D4. Questo ingresso è formato utilizzando due resistori da 10 kΩ, uno dei quali è collegato al binario di alimentazione +12 V positivo e l'altro al binario zero. I secondi terminali dei resistori sono collegati al terminale 2 del chip D3. Il ponticello di questo pin funge da punto di connessione temporaneo. Con l'accordatura grossolana (entrambe le batterie sono accese), che viene eseguita da un resistore variabile RP4, in una certa posizione, il segnale sonoro viene interrotto, mentre l'accordatura fine con un resistore variabile RP3 dovrebbe comportare un cambiamento graduale del segnale vicino a questa posizione. Quando queste condizioni sono soddisfatte, procedono all'installazione dei resistori R6-R15, dei condensatori C6-C11, del diodo VD3 e dei microcircuiti D1 e D2. Accendendo l'alimentatore, verificare innanzitutto la presenza di un segnale all'uscita del chip D1 (pin 6). Non deve superare la metà del valore dell'alimentatore (circa 6V). La tensione attraverso il condensatore C9 non dovrebbe essere diversa dalla tensione di uscita di questo circuito integrato, sebbene il rumore CA possa causare un leggero aumento di questa tensione. Toccando con il dito l'ingresso del microcircuito (la base del condensatore C6) si provoca un aumento di tensione dovuto ad un aumento del livello di rumore. Se le manopole di sintonia sono in una posizione in cui non c'è segnale udibile, toccando il condensatore C6 con il dito si fa apparire e scomparire il segnale. Si conclude così la verifica preliminare delle prestazioni delle cascate. Il controllo finale e la regolazione del metal detector vengono eseguiti dopo la fabbricazione degli induttori. Dopo un controllo preliminare delle cascate del circuito, gli elementi rimanenti vengono installati sulla scheda, ad eccezione del condensatore C5. Il resistore variabile RP2 è temporaneamente impostato nella posizione centrale. La scheda è fissata al telaio in alluminio a forma di L tramite rondelle di plastica (per eliminare la possibilità di un corto circuito) utilizzando tre viti. Il telaio è fissato al corpo della centrale con due bulloni che trattengono due morsetti atti a fissare il corpo della centrale alla barra di ricerca. Il lato dello chassis fissa gli alimentatori allo chassis. Quando si monta il telecomando, assicurarsi che i cavi dell'interruttore sul retro del resistore variabile RP5 non tocchino gli elementi della scheda. Dopo aver praticato un foro rettangolare, l'altoparlante viene incollato. Lo stelo e le parti di collegamento che formano il supporto della testa del cercatore sono realizzati con tubi di plastica con un diametro di 19 mm. La stessa testa del cercatore è una piastra con un diametro di 25 cm, realizzata in plastica resistente. L'interno viene accuratamente pulito con carta vetrata, che garantisce un buon legame con la resina epossidica. Le caratteristiche principali di un metal detector dipendono in gran parte dalle bobine utilizzate, quindi la loro fabbricazione richiede un'attenzione particolare. Bobine della stessa forma e dimensioni sono avvolte su un circuito a forma di D, formato da perni fissati su un apposito pezzo della scheda (Fig. 4).
Ogni bobina è composta da 180 spire di filo di rame smaltato da 0,27 mm, prelevato dalla 90° spira. Prima di rimuovere le bobine dai perni, vengono legate in più punti. Quindi ogni bobina viene avvolta con un filo resistente in modo che le spire si adattino perfettamente l'una all'altra. Questo completa la produzione della bobina di trasmissione. La bobina ricevente deve essere dotata di uno schermo. La schermatura della bobina è fornita come segue. In primo luogo, viene avvolto con filo metallico, quindi avvolto con uno strato di foglio di alluminio, che viene nuovamente avvolto con filo. Questo doppio avvolgimento garantisce un buon contatto con il foglio di alluminio. Dovrebbe esserci un piccolo spazio o spazio negli avvolgimenti del filo e nella lamina, come mostrato in fig. 8, che impedisce la formazione di un anello chiuso attorno alla circonferenza della bobina.
Le bobine così realizzate vengono fissate con morsetti ai bordi di una piastra in plastica e collegate alla centrale tramite un cavo schermato quadripolare. Le due prese centrali e lo schermo della bobina ricevente sono collegati al bus neutro tramite fili schermati. Se si accende il dispositivo e la radio posta vicino alla bobina, si sente un fischio acuto (alla frequenza del metal detector), dovuto all'interferenza del segnale audio della radio. Questo indica lo stato di salute del generatore del metal detector. In questo caso, non importa su quale banda sia sintonizzata la radio, quindi è possibile utilizzare qualsiasi registratore a cassette per controllarla. Il luogo della posizione di lavoro delle bobine è determinato dal segnale di uscita del metal detector, che dovrebbe essere minimo, o dalle letture di un dispositivo di misurazione (voltmetro) collegato direttamente al condensatore C9. La seconda opzione per abbinare le bobine è molto più semplice. La tensione ai capi del condensatore dovrebbe essere di circa 6 V. Successivamente, le parti esterne delle bobine vengono incollate con resina epossidica e le parti interne, passando per il centro, vengono lasciate libere, consentendo la regolazione finale. La regolazione finale consiste nel posizionare le parti libere delle bobine in una posizione tale che oggetti non ferrosi come monete provochino un rapido aumento del segnale di uscita e altri oggetti ne causino una leggera diminuzione. Se il risultato desiderato non viene raggiunto, è necessario scambiare le estremità di una delle bobine. Va ricordato che la regolazione o regolazione finale delle bobine deve essere eseguita in assenza di oggetti metallici. Dopo l'installazione e il forte fissaggio, le bobine vengono ricoperte con uno strato di resina epossidica, quindi viene applicata la fibra di vetro e il tutto viene sigillato con resina epossidica. Dopo che la testina di ricerca è stata effettuata, il condensatore C5 è integrato nel circuito, il resistore variabile RP1 è impostato nella posizione centrale e il resistore variabile RP2 è impostato sul segnale di uscita minimo. Allo stesso tempo, da un lato della posizione centrale, il resistore variabile RP1 fornisce il riconoscimento di oggetti in acciaio e, dall'altro, oggetti in metallo non ferroso. Va tenuto presente che ad ogni modifica del valore nominale della resistenza del resistore variabile RP1, è necessario riconfigurare il dispositivo. In pratica, il metal detector è un dispositivo leggero, equilibrato e sensibile. durante i primi minuti dopo l'accensione del dispositivo, potrebbe esserci uno squilibrio di livello zero, ma dopo un po' scompare o diventa insignificante. Elementi del rivelatore di metalli Autore: Evgeny Lisovy, Ucraina, Uman; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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