Bezpłatna biblioteka techniczna ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Amatorski wykrywacz metali. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Wskaźniki, detektory, wykrywacze metali Opracowany przeze mnie wykrywacz metalu nie był jeszcze używany ani w operacjach pokojowych do identyfikacji i neutralizacji pól minowych, ani w szeroko zakrojonych badaniach geologicznych czy archeologicznych. Zaprojektowany nie dla profesjonalistów, ale dla amatorów, którym chęć „zajrzenia pod ziemię” jest w stanie zaspokoić projekt o parametrach podanych w tabeli, jest ulepszoną wersją „bijącego wykrywacza metalu”. Zwiększenie czułości urządzenia wynika z korzystnego wykorzystania (wyraźnej fiksacji) zależności czasu trwania impulsu sondującego od intensywności samych przesyłek wraz z wprowadzeniem do generatora wyszukiwania automatycznej kontroli częstotliwości (AFC). Ponadto nie były wymagane dodatkowe środki stabilizacji napięcia i kompensacji temperatury jednostek elektronicznych. A „nie do pogodzenia sprzeczności” przewidywane przez sceptyków (mówią, że zmiana częstotliwości obwodu oscylacyjnego wyszukiwania, gdy metal wchodzi do obszaru roboczego, jest niezgodna z normalnym funkcjonowaniem układu AFC) została rozwiązana przez samą praktykę. Okazało się, że gdy czujnik porusza się po badanej powierzchni z prędkością 0,5 - 1 m/s, obwód urządzenia w ogóle nie koliduje z automatyczną regulacją częstotliwości, która ma znaczną bezwładność (duża stała czasowa). Już z analizy schematu blokowego widać, że wykonanie takiego urządzenia jest oczywiście trudniejsze niż któregokolwiek z poprzednich, mniej czułych analogów, w tym wykrywaczy metali publikowanych w nr 8'85 i 4'96 magazynu Modelist-Constructor. Przecież proponuję rozwinięcie, oprócz standardowego zestawu przykładowych oscylatorów kwarcowych (1) i pomiarowych (2), cewki zdalnej I. (czujnik ramki wyszukiwania), miksera (3) i rejestratora dźwięku VA (kapsuła telefoniczna) pojawiły się nowe, znacząco poprawiające parametry użytkowe urządzenia. Jest to integrator (4), który wytwarza sygnał piłokształtny o amplitudzie proporcjonalnej do częstotliwości dudnień sterujących oraz układ kształtujący impuls zapisu (5), który wraz z przełącznikiem (6) i wtórnikiem źródła VT tworzą analogowy urządzenie pamięciowe rejestrujące napięcie szczytowe z integratora. Wykrywacz metali nie może obejść się bez komparatora (7), który zapewnia automatyczne przeniesienie elektroniki ze strefy maksymalnej czułości do obszaru rejestracji uderzeń jeden do jednego (i odwrotnie), bez specjalnego generatora VCO (8), który przetwarza napięcie generowane na wtórniku źródła na drgania elektryczne o częstotliwości 200-8000 Hz, a także bez wspomnianego wyżej oryginalnego układu automatycznej regulacji częstotliwości (9) ze specjalnym modułem spowalniającym reakcję urządzenia na zbyt gwałtowną zmianę napięcia napięcie sterujące. Nie brakuje też innych rozwiązań technicznych, wśród których nie sposób oczywiście nie wspomnieć o „wzmacniaczu operacyjnym” i specjalnym mikserze (10). Główne parametry wykrywacza metalu
Głębokość wykrywania obiektów stalowych w czarnej glebie przy ustalonej suchej pogodzie, mm
Jak pokazuje praktyka, to właśnie taka kompozycja urządzeń z wybraną metodą generowania sygnału audio pozwala na słuchanie obu częstotliwości jednocześnie, co znacznie ułatwia wstępne dostrojenie urządzenia do określonej czułości. A niezawodność jest dość wysoka. Nawet w skrajnej sytuacji, gdy, powiedzmy, czujnik ramki wyszukiwania zbliża się do masywnego metalowego obiektu na odległość, przy której różnica częstotliwości staje się prawie krytyczna (70 Hz), nie ma żadnych awarii - słychać tylko zmieniającą się częstotliwość dudnienia w słuchawki. Teraz o szczegółach, które znajdują odzwierciedlenie w schemacie obwodu. Przykładowy generator jest wykonany na elemencie DD1.1. Jego częstotliwość stabilizuje rezonator kwarcowy ZQ1 włączony w obwód dodatniego sprzężenia zwrotnego. Aby zapewnić wzbudzenie generatora po włączeniu zasilania, stosuje się rezystor R1. Dostępny tutaj element buforowy DD1.2 odciąża generator, a także generuje sygnał o poziomach cyfrowych. Rezystor R2 określa stopień obciążenia i maksymalną moc rozpraszaną w rezonatorze kwarcowym. Ten generator może współpracować z prawie każdym rezonatorem przy poborze prądu 500-800 μA. A następujący po nim dzielnik częstotliwości przez dwa (element DD2.1) generuje sygnał o symetrycznym meandrze, który jest niezbędny do normalnej pracy miksera. Generator pomiarowy jest montowany przy użyciu asymetrycznego obwodu multiwibratora (tranzystory VT1 i VT2). Wyjście do trybu samowzbudzenia zapewnia obwód dodatniego sprzężenia zwrotnego na kondensatorze C7. Elementy ustawiające częstotliwość to C3 - C5, VD1 i czujnik cewki poszukującej L1. Ponadto generowanie odbywa się w zakresie od 500 kHz do 700 kHz, w zależności od istniejącego rezonatora kwarcowego.
Tak ważny parametr jak niestabilność krótkotrwała jest dla tego generatora niewielki. Dryft częstotliwości w ciągu pierwszych 10 s bezpośrednio po włączeniu zasilania wynosi nie więcej niż 0,7 Hz (a co 30 minut - do 20 Hz), chociaż nawet 1 Hz w ciągu 1 minuty (bez AFC) jest uważane za akceptowalne dla normalnej pracy urządzenie. Sygnał sinusoidalny wytwarzany przez generator pomiarowy, mający amplitudę 1-1,2 V, jest dostarczany przez kondensator izolacyjny C9 do wyzwalacza DD3.2, który generuje impulsy prostokątne o poziomach cyfrowych i cyklu pracy 2. R5R6 jest dzielnikiem niezbędne do normalnej pracy tej części obwodu. Cóż, DD3.3 działa jak kaskada buforów. Sygnał z niego podawany jest do miksera (T-trigger DD2.2). Dociera tam również częstotliwość z dzielnika generatora modelowego. Cechy operacji DD2.2 są takie, że jeśli dwie sekwencje impulsów o zbliżonej częstotliwości dojdą do wejść C i D tego elementu logicznego, wówczas na wyjściach powstaje sygnał różnicy częstotliwości o ściśle symetrycznym meandrze. Ponadto wszystko usunięte z wyjścia 12 miksera ma kształt pokazany na rysunku 2a. Sygnały bezpośrednie, jak i opóźnione (ryc. 2b) odwrócone (dzięki obwodowi R8C11 i elementowi DD4.2) są sumowane na przełączniku DD5.1, który działa jak logiczny AND/OR z utworzeniem krótkiego dodatniego impulsy zapisu (ryc. 2c) do działania analogowych urządzeń pamięci masowej (DD5.2, C13, VT3). Ale to nie wszystko. Sygnał pobrany z wyjścia DD4.2 trafia do integratora, wykonanego według klasycznego schematu z wykorzystaniem VD2, R10 - R11, DA1, C12. Rezystor R11 ogranicza prąd ładowania kondensatora C12, odciążając wyjście elementu DD4.2. Sygnał scalony (rys. 2d) poprzez przełącznik DD5.2, sterowany impulsami z DD5.1, jest doprowadzany do pojemności C13, gdzie generowane jest napięcie równe wartości szczytowej napięcia pochodzącego z integratora i utrzymywane z dużą dokładnością aż do nowego cyklu rejestracji (rys. 2d). Kondensator C14 wygładza efekt „kroku”, który może wystąpić, gdy nastąpi gwałtowna zmiana częstotliwości dudnień (ryc. 2e). Z wtórnika źródła sygnał trafia do komparatora DD4.3, VCO (generatora sterowanego napięciem) i do obwodu pętli AFC. Dzielnik R21R22 wraz ze sprzężeniem zwrotnym R23 i R24 zawęża zakres napięcia sterującego do amplitudy 1,2 V. Wzmacniacz operacyjny DA2 porównuje to, co otrzyma, z tym, co ustawi dzielnik R26R29 i generuje napięcie sterujące aaricapa VD1. Rezystor R26 może z grubsza ustawić początkowy punkt przechwytywania AFC (czułość), a R27 - dokładnie. Co więcej, przesuwając suwak R26 w skrajne położenie (górne lub dolne zgodnie ze schematem) można łatwo opuścić strefę przechwytywania AFC (± 300 Hz), wprowadzając tryb częstotliwości dudnienia jeden do jednego, co sprawia, że praca z urządzeniem bardziej elastycznym. Aby zrozumieć specyfikę działania urządzenia, które spowalnia reakcję automatycznej przetwornicy częstotliwości na gwałtowną zmianę częstotliwości dudnienia, załóżmy, że na podstawie tranzystora VT4 istnieje na przykład pewien stały Ub . Załóżmy również, że w pewnym momencie następuje gwałtowna zmiana częstotliwości dudnienia i odpowiednio napięcia na C14. Obwód roboczy naszego wykrywacza metalu z pewnością zareaguje na takie „wejście” odpowiednim odchyleniem Ub tranzystora VT4 od poprzedniej wartości (dzięki dużym wartościom R19, R20 i C16). Ale reakcją na płynną zmianę częstotliwości dudnienia będzie z pewnością reakcja w postaci powolnej zmiany wymienionych napięć. Kiedy metalowy przedmiot wchodzi w strefę czułości czujnika ramki wyszukiwania i pozostaje tam przez stosunkowo długi czas, na bazie VT4 ustala się napięcie, które zwykle wystarcza, aby powrócić do określonego trybu częstotliwości. Ale jeśli czujnik zostanie gwałtownie przesunięty na bok, sytuacja się zmieni, U6 tranzystora VT4 nie będzie w stanie szybko powrócić do poprzedniego poziomu. Oznacza to, że tworzone są warunki przejścia przez „0” (pojawienie się pozytywnego sprzężenia zwrotnego). Aby wyeliminować to drugie, R19 został zbocznikowany diodą VD3, przez którą pojemność C16 szybko się rozładowuje (U6 powraca do ustawionego poziomu). W rzeczywistości AFC ma (w zależności od kierunku zmiany częstotliwości dudnień) dwie stałe czasowe. A ponieważ specjalna konstrukcja czujnika praktycznie eliminuje wpływ właściwości ferromagnetycznych wykrytych obiektów na wzrost f generatora wyszukiwania, zarówno AFC, jak i urządzenie jako całość działają całkiem poprawnie we wszystkich trybach. VCO (DD4.4 i R18, C15) przekształca napięcie, które zmienia się wraz z częstotliwością dudnienia, na częstotliwość. A komparator DD16 skonfigurowany z wykorzystaniem dzielnika R17R4.3 pozwala na to w strefie maksymalnej czułości, gdy fbeat = 0-70 Hz. Częstotliwość VCO podawana jest na wejście A miksera (przełącznik DD5.4). Wejście CO pochodzi z elementu logicznego DD4.1 i różnicy fbeats oraz krótkiego ujemnego impulsu utworzonego przez obwód różnicujący C10R9 (dla lepszego brzmienia słuchawek, zmniejszając zużycie energii). W rezultacie na wyjściu miksera dostępna jest albo częstotliwość VCO z modulacją beatu, albo tylko częstotliwość dudnienia. Co więcej, obwód automatycznie dokonuje przejścia z jednego trybu do drugiego. Rezystor zmienny R30 służy do regulacji obciążenia i głośności, a SA1 w połączeniu z nim służy jako wyłącznik zasilania. Zastosowanie układów scalonych serii CMOS, wzmacniaczy operacyjnych pracujących w trybie mikroprądowym, pozwoliło na zmniejszenie poboru prądu do poziomu 6 mA, dzięki czemu dopuszczalne jest zastosowanie baterii Krona jako źródła zasilania. Podobnie jak inne analogi, prawie cały wykrywacz metalu jest zamontowany na płytce drukowanej wykonanej z jednostronnego włókna szklanego z folii. Generator wyszukiwania umieszczony jest w skrzynce ekranującej wykonanej z cyny. Wymiary płytki uwzględniają jedynie rezystory regulacyjne R26, R27, R30, gniazda do podłączenia zasilacza i słuchawek oraz ramkę czujnika. Technologia i staranność wykonania ramki czujnika są tak ważne dla działania całego wykrywacza metali, że najwyraźniej wymagają bardziej szczegółowego przedstawienia. Jako podstawę wykorzystano wiązkę złożoną z jedenastu odcinków drutu PEV1100-2 o długości 1.2 mm. Owinięty szczelnie warstwą taśmy izolacyjnej, jest wciśnięty w aluminiową rurkę o średnicy wewnętrznej 10 mm i długości 960 mm. Powstały półfabrykat jest kształtowany w prostokątną ramę 300x200 mm z zaokrąglonymi narożnikami. Koniec pierwszego z drutów, umieszczony w aluminiowej obudowie - ekranie elektrostatycznym, jest sukcesywnie lutowany do początku drugiego i tak dalej, aż powstanie coś w rodzaju 11-zwojowej cewki indukcyjnej. Kolce są odizolowane od siebie taśmą papierową i wypełnione żywicą epoksydową, jednocześnie wykluczając pojawienie się zwarcia cewki z powodu wygięcia samej rurki w ramkę. Wskazane jest zapewnienie tutaj dowolnego zamkniętego złącza wysokiej częstotliwości oraz odpowiedniego (niemetalowego) mocowania kierownicy, które można wykorzystać jako jedną lub dwie sekcje składanego pręta. Kabel łączący ramę z blokiem lepiej jest użyć kabla koncentrycznego, telewizyjnego, na przykład PK75. Dławik 1_2 generatora wyszukiwania (oznaczenie dalej - zgodnie z rys. 1 i zgodnie ze schematem wykrywacza metali opublikowanym w poprzednim numerze magazynu) ma 450 zwojów drutu PEL 1-0,01. Uzwojenie - luzem na ramie o średnicy 4 i długości 15 mm z rdzeniem ferromagnetycznym M600NN (można zastosować odpowiednią cewkę konturową ze starego radia). Indukcyjność takiego dławika wynosi 1 - 1,2 mH. W urządzeniu zastosowano kondensatory KSO lub KTK (C3, C4, C5), KLS lub KM (C1, C2, C6 - C13, C15), K50-6 lub K53-1 (C14, C16, C17). Istnieje również możliwość wyboru rezystorów. W szczególności SP26-27 lub SP-5 nadają się do „tunerów” R2, R3. To samo można powiedzieć o zmiennej R30, tyle że trzeba ją połączyć z wyłącznikiem. Wszystkie pozostałe rezystory to MLT-0,125 (VS-0,125).
Cyfrowe MS można zastąpić analogami ze sprawdzonej serii K176. DD1, DDЗ - dowolne z tej samej serii, o ile zawierają wymaganą liczbę falowników. Tranzystory też można wymienić. Na przykład dla VT1 i VT2 odpowiedni jest KPZ0ZB (-Zh). Zamiast \/TZ dopuszczalne jest KPZ0Z lub KP305 (indeks literowy na końcu nazwy nie odgrywa w tym przypadku roli), a KT3102G (VT4) zastąpi KT3102E. Kwarc jest jednym z tych zaprojektowanych dla 1,0-1,4 MHz. Wybór słuchawek jest również nieograniczony. Jak pokazuje praktyka, TON-1 lub TON-2 są całkiem odpowiednie. Varicap D901 można zastąpić D902. Diody VD2 i VD3 - KD522 (KD523) z dowolnym indeksem literowym. Do skonfigurowania zmontowanego urządzenia potrzebny będzie oscyloskop i... dokładność w pracy. Po dokładnym sprawdzeniu całej instalacji następuje zasilanie obwodu. Następnie należy sprawdzić pobór prądu, który dla prawidłowo wykonanego projektu operacyjnego powinien wynosić 5,5 - 6,5 mA. W przypadku przekroczenia podanych wartości wyszukiwane i eliminowane są błędy w lutowaniu itp. Funkcjonowanie generatora modelowego sprawdza się obecnością na pinie 1 mikroukładu DD2 częstotliwości równej 0,5f rezonatora kwarcowego o współczynniku wypełnienia 2. Następnie przechodzą do „wyszukiwarki”. Połowa zasilania napięcie podawane jest do punktu sterującego na płytce drukowanej, gdzie zbiegają się R3 i C8, odłączając jednocześnie wyjście układu DA2. Za pomocą oscyloskopu podłączonego do drenu tranzystora VT2 sprawdzana jest amplituda napięcia wyjściowego. Powinno wynosić od 1 V do 1,2 V. Jeżeli odchylenie przekracza 0,1 V, należy dostosować liczbę zwojów cewki indukcyjnej L2. Za pomocą kondensatorów C3 i C4 optymalną częstotliwość sygnału ustawia się na 0,5 f kwarcu. Ponadto sam czujnik powinien znajdować się nie bliżej niż dwa metry od metalowych przedmiotów. W razie potrzeby wybierając R5, starają się uzyskać symetryczny sygnał wyjściowy na pinie 9 mikroukładu DD3 (w tym przypadku mikser musi wytwarzać sygnał częstotliwości różnicowej z meandrem równym 2). Następnie zmieniając napięcie na żylaku częstotliwość dudnienia wynosi 8 - 9 Hz, zmierz sygnał na pinie 6 integratora DA1 - powinien być „na granicy ograniczenia od dołu”. Odpowiedniej regulacji dokonuje się dobierając wartość rezystora R10. Podłączając oscyloskop do źródła tranzystora VT3, sprawdzają zmianę poziomu napięcia w zależności od częstotliwości uderzeń. Rezystory R16 i R17 zapewniają, że logiczne zero na wyjściu komparatora (pin 10 układu DD4) pojawia się tylko wtedy, gdy f beats staje się wyższe niż 70 Hz. VCO reguluje się za pomocą rezystora R15 tak, aby generator zaczął pracować, gdy sygnał integratora „opuści granicę od dołu”. W przyszłości znacznie uprości to regulację urządzenia przed pracą, ponieważ minimalna częstotliwość VCO będzie odpowiadać ustawieniu wykrywacza metalu na maksymalną czułość. Po przywróceniu wcześniej specjalnie uszczelnionego połączenia między R3 i C8 z DA2 na płytce drukowanej przystępujemy do ostatniego etapu debugowania urządzenia. Silnik „tunerowy” R26 jest ustawiony w skrajnym („dodatnim”) położeniu, które będzie odpowiadać maksymalnej częstotliwości dudnienia (oraz f generatora wyszukiwania > f przykładowego). Następnie powoli obracając suwak w przeciwnym kierunku, zaczynają monitorować sygnał na pinie 6 DA1. Zwróć uwagę, jak (w pewnym położeniu suwaka R26) w momencie wejścia sygnału do strefy przechwytywania AFC pojawia się na ekranie oscyloskopu. Kontynuując kręcenie pokrętłem rezystora dostrajającego 1327, osiągamy częstotliwość dudnienia 10 Hz, jednocześnie sprawdzając działanie automatycznej przetwornicy częstotliwości (poprzez tendencję sygnału do powrotu do stanu pierwotnego). Silniki rezystorów 1326, 1327 należy poruszać powoli, biorąc pod uwagę dużą bezwładność AFC. W takim przypadku w słuchawkach będzie słychać minimalną częstotliwość VCO i słabe kliknięcia z f uderzeniami. W jakimś 1 W niektórych przypadkach może wystąpić efekt „unoszenia się” dźwięku w stosunku do pewnego ustalonego stanu. W takim przypadku konieczne jest dokładniejsze dobranie stosunku rezystorów R23, R24 lub zmniejszenie wartości 1319, R20. Jak już wspomniano, część elektroniczna wykrywacza metalu (a jest to prawie całe urządzenie) można zamontować w dowolnej odpowiedniej obudowie zamontowanej na uchwycie. Należy uważać, aby czujnik ramki wyszukiwania, jak również przewody łączące, były sztywno zamocowane względem siebie. W końcu nawet niewielkie drgania tych części, które pojawiają się, gdy operator się porusza, mogą generować fałszywy sygnał (zwłaszcza przy maksymalnej czułości układu i niewystarczającym doświadczeniu z urządzeniem). Z tego samego powodu szpatułkę należy nosić za plecami, z bagnetem do góry (z dala od ramy czujnika). A metalowe końcówki na sznurowadłach operatora są generalnie niedopuszczalne. Ingerencja, jaką przynoszą, grozi zniweczeniem wszelkich wysiłków ultraczułego urządzenia, by znaleźć w ziemi to, z czym tak niechętnie się rozstaje. Praca z wykrywaczem metali nie różni się zbytnio od pracy z nowoczesnym, ręcznym wykrywaczem min. Oczywiście tak precyzyjne instrumenty wymagają regulacji. W naszym konkretnym przypadku jest to ustawienie suwaka rezystora strojenia R26 w skrajnym („dodatnim”) położeniu, a R27 w środkowym. Po zasileniu sprzętu obracaj pokrętło regulacyjne R26 w przeciwnym kierunku, aż w słuchawkach pojawi się sygnał VCO. Następnie rezystor przycinający R27 ustawia wymaganą czułość. Za pomocą R26 fbeaty są ustawiane dowolnie (podczas pracy z urządzeniem w trybie beatów „jeden do jednego”) w zakresie 200–300 Hz. AFC i VCO są zasadniczo wyłączone, więc wyszukiwanie odbywa się w zwykły sposób. Aby wyraźniej określić lokalizację małych obiektów, ramkę czujnika umieszcza się w obszarze wyszukiwania poziomo (z zaokrąglonym rogiem do przodu) lub pod kątem 45–90° do badanej powierzchni (z wyraźną przewagą pozycyjną jednego boków ramy). Autor: Yu.Stafiychuk Zobacz inne artykuły Sekcja Wskaźniki, detektory, wykrywacze metali. Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu. Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika: Sztuczna skóra do emulacji dotyku
15.04.2024 Żwirek dla kota Petgugu Global
15.04.2024 Atrakcyjność troskliwych mężczyzn
14.04.2024
Inne ciekawe wiadomości: ▪ Ochrona oczu podczas pracy przy komputerze ▪ Akrikhin przeciwko wściekliźnie u krów ▪ Inteligentny zamek zatrzaskowy C ▪ 64-rdzeniowy laptop Zhanjiang Xinjuneng Technology Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika
Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej: ▪ sekcja serwisu Silniki elektryczne. Wybór artykułu ▪ Artykuł Druga zasada termodynamiki. Historia i istota odkryć naukowych ▪ artykuł Groszek gołębi. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Pierścienie papierowe. Sekret ostrości
Zostaw swój komentarz do tego artykułu: Wszystkie języki tej strony Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn www.diagram.com.ua |