|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Prosty pulsacyjny wykrywacz metalu na mikroukładach. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / wykrywacz metalu W ostatnim czasie stosunkowo rozpowszechnione stały się pulsacyjne wykrywacze metali typu PI (Pulse Induction), w których do oceny obecności przedmiotów metalowych w strefie poszukiwań wykorzystuje się zjawisko występowania powierzchniowych prądów wirowych w obiekcie metalowym pod wpływem wykorzystywane jest zewnętrzne pole elektromagnetyczne. W wykrywaczach metali typu PI do cewki nadawczej podawany jest sygnał impulsowy, w którym inicjowane jest zmienne pole elektromagnetyczne. Kiedy metalowy przedmiot pojawia się w strefie działania tego pola, na jego powierzchni okresowo pojawiają się prądy wirowe pod wpływem sygnału pulsacyjnego. Prądy te są źródłem sygnału wtórnego, który jest odbierany przez cewkę odbiorczą. Ze względu na zjawisko samoindukcji, kształt sygnału wtórnego będzie się różnił od kształtu impulsu emitowanego przez cewkę nadawczą. W tym przypadku różnice w parametrach wtórnego sygnału impulsowego są wykorzystywane do analizy z późniejszym generowaniem danych dla wyświetlacza. We wszystkich znanych autorowi impulsowych wykrywaczach metali oceniana jest zmiana kształtu krawędzi spływu impulsu wtórnego. W omawianym urządzeniu zastosowano mikroprocesor z odpowiednim oprogramowaniem. Niestety, do czasu opublikowania tej książki nie było możliwe opublikowanie w 100% działającej wersji jego oprogramowania. Dlatego zainteresowani i przygotowani czytelnicy mają możliwość sprawdzenia swoich umiejętności w tworzeniu firmware dla mikrokontrolera. Autor ani przez chwilę nie wątpi, że rosyjscy rzemieślnicy podołają temu zadaniu z honorem. Niemniej jednak, zdaniem autora, projekt proponowanego wykrywacza metalu jest dość skomplikowany do powtórzenia przez początkujących radioamatorów. Należy również wspomnieć o trudnościach, które pojawiają się podczas regulacji tego urządzenia. Należy zwrócić szczególną uwagę na to, że błędy podczas montażu i nieprawidłowe ustawienie urządzenia mogą doprowadzić do awarii kosztownych elementów. Schemat obwodu Schemat ideowy proponowanego prostego impulsowego wykrywacza metali można warunkowo podzielić na dwie części, a mianowicie: jednostkę nadawczą i jednostkę odbiorczą. Niestety, ograniczona objętość tej książki nie pozwala nam szczegółowo omówić wszystkich cech rozwiązań obwodów użytych do stworzenia tego urządzenia. Dlatego poniżej zostaną omówione podstawy funkcjonowania tylko najważniejszych węzłów i kaskad. Jednostka nadajnika (ryc. 3.14) zawiera moduł kształtowania i synchronizacji impulsów, sam nadajnik i przetwornicę napięcia.
Głównym elementem całej konstrukcji jest moduł kształtowania i synchronizacji impulsów, wykonany na mikroprocesorze AT1C89 typu IC2051 firmy ATMEL i zapewniający formowanie impulsów dla nadajnika oraz sygnałów sterujących pracą wszystkich pozostałych układów. Częstotliwość pracy mikrokontrolera IC1 jest stabilizowana rezonatorem kwarcowym (3,5 MHz). Przy określonej wartości częstotliwości pracy mikroprocesor generuje okresową sekwencję impulsów sterujących dla różnych stopni wykrywacza metali. Ta sekwencja składa się z 250 cykli o czasie trwania 9 μs każdy. Początkowo na wyjściu IC1/14 mikroprocesora generowany jest impuls sterujący dla tranzystora T6, po czym analogiczny impuls generowany jest na wyjściu IC1/15 dla tranzystora T7. Proces ten jest następnie powtarzany jeszcze raz. W rezultacie uruchamia się przetwornica napięcia. Ponadto, kolejno na wnioskach IC1/8, IC1/7, IC1/6, IC1/16, IC1/17, IC1/19 i IC1/18, formowane są impulsy wyzwalające nadajnika. W tym przypadku impulsy te mają ten sam czas trwania, ale każdy kolejny impuls jest opóźniony względem poprzedniego o kilka cykli. Początek pierwszego impulsu generowanego na styku IC1/8 pokrywa się z końcem drugiego impulsu na styku IC1/15. Za pomocą przełącznika P1 można wybrać czas opóźnienia impulsu startowego nadajnika w stosunku do impulsu startowego. Kilka cykli po zakończeniu impulsu na kołku IC1/18, na kołku IC1/3 generowany jest krótki impuls strobujący dla jednego z kanałów analizatora. Następnie podobny impuls, przeznaczony dla drugiego kanału analizatora, powstaje na wyjściu IC1/9. Następnie na wyjściu IC1/11 generowany jest sygnał sterujący dla tranzystora T10 obwodu sygnalizacji akustycznej odbiornika. Następnie po krótkiej przerwie ponownie tworzona jest sekwencja impulsów sterujących na odpowiednich wyjściach mikrokontrolera. Na pin IC5/2 mikrokontrolera podawane jest napięcie zasilania +1 V, stabilizowane wcześniej przez układ IC20. Przetwornica napięcia, wykonana na tranzystorach T6-T8 i stabilizatorze IC3, zapewnia tworzenie bipolarnego napięcia zasilania 12 V, które jest niezbędne do zasilania kaskad części odbiorczej. Sygnały sterujące dla tranzystorów T7 i T8 są generowane na odpowiednich pinach mikrokontrolera IC1. Jednocześnie sygnał ten jest podawany do tranzystora T8 przez przetwornik poziomu zamontowany na tranzystorze T6. Ponadto generowane napięcie zasilania jest stabilizowane przez mikroukład IC3, z którego wyjścia dostarczane jest napięcie +12 V do kaskad części odbiorczej. Stopnie wyjściowe przetwornika wykonane są na mocnych tranzystorach T1, T2 i T3, pracujących na wspólnym obciążeniu, jakim jest cewka L1, zbocznikowana łańcuchem rezystorów R1-R6. Działanie tranzystorów stopnia wyjściowego jest kontrolowane przez tranzystor T4. Sygnał sterujący do bazy tranzystora T4 jest dostarczany z odpowiedniego wyjścia procesora IC1 przez tranzystor T5. Impuls generowany przez mikroprocesor IC1 zgodnie z programem zapisanym w jego pamięci jest podawany przez przełącznik na wejście tranzystora T5 i dalej przez tranzystor T4 do stopni wyjściowych przekaźnika, wykonanych na tranzystorach T1-T3 , a następnie do cewki nadawczo-odbiorczej L1. Gdy metalowy przedmiot pojawi się w obszarze pokrycia cewki L1, na jego powierzchni wzbudzane są powierzchniowe prądy wirowe pod wpływem zewnętrznego pola elektromagnetycznego inicjowanego impulsem nadajnika. Żywotność tych prądów zależy od czasu trwania impulsu emitowanego przez cewkę L1. Z kolei prądy powierzchniowe są źródłem wtórnego sygnału impulsowego, który odbierany jest z odpowiednim opóźnieniem przez cewkę L1, wzmacniany i podawany do układu analizującego. Należy zauważyć, że ze względu na zjawisko samoindukcji czas trwania sygnału wtórnego będzie dłuższy niż czas trwania impulsu emitowanego przez cewkę nadawczą. W tym przypadku kształt impulsu wtórnego zależy od właściwości metalu, z którego wykonany jest wykrywany obiekt. Przetwarzanie informacji o różnicach parametrów impulsów emitowanych i odbieranych przez cewkę L1 zapewnia tworzenie danych dla jednostki wskazującej o obecności metalowego przedmiotu. W rozważanym wykrywaczu metalu do analizy wykorzystywane są parametry zbocza opadającego wtórnego sygnału impulsowego. Jednostka odbiorcza (ryc. 3.15) zawiera dwustopniowy wzmacniacz sygnału wejściowego, analizator i obwód sygnalizacji dźwiękowej.
Sygnał z metalowego przedmiotu jest odbierany przez cewkę L1 i poprzez układ zabezpieczający wykonany na diodach D1 i D2 jest podawany do wejściowego dwustopniowego pojemnościowego wzmacniacza sprzężenia zwrotnego wykonanego na wzmacniaczach operacyjnych IC4 i IC5. Z wyjścia IC5 (wyjście IC5 / 6) wzmocniony sygnał impulsowy jest podawany do obwodu analizatora, wykonanego na mikroukładach IC6-IC8. Wzmacniacze IC6 i IC7 są stale wyłączane podczas pracy urządzenia, a napięcie zasilające jest do nich podawane tylko wtedy, gdy na odpowiednie wejścia (wyjścia IC6/8 i IC7/8) docierają impulsy strobujące, z których czas trwania wynosi 9 μs (jeden cykl). Jednocześnie do wzmacniacza IC6 podawany jest impuls strobujący opóźniony względem końca impulsu wyzwalającego wybranego nadajnika o 30-100 μs, a do wzmacniacza IC7 opóźniony względem końca pierwszego impulsu strobującego o 200 μs μs. Konieczność takiego opóźnienia tłumaczy się tym, że kształt odbieranego sygnału zależy od wpływu wielu zewnętrznych czynników, więc użyteczny sygnał można zaobserwować dopiero w przedziale około 400 μs po zakończeniu impulsu. W tym przypadku użytecznym sygnałem jest wzrost napięcia dodatniego, gdy cewka L1 zbliża się do metalowego przedmiotu w wyniku wydłużenia czasu trwania zbocza opadającego impulsu wtórnego w porównaniu z impulsem emitowanym. Pod koniec napięcia zasilania na wyjściach każdego wzmacniacza (mikroukłady IC6 i IC7) przez kilka sekund utrzymywany jest poziom odbieranego sygnału, ustalony podczas ekspozycji na impulsy strobujące. W ten sposób odebrany sygnał impulsowy podawany jest na jedno z wejść odpowiedniego wzmacniacza (zaciski IC6/3 i IC7/3), a odpowiadający mu impuls strobujący z modułu kształtowania i synchronizacji impulsów (piny IC6/8 i IC7/8). Sygnały generowane na wyjściach układów IC6 i IC7 (piny IC6/5 i IC7/5) podawane są następnie na odpowiednie wejścia wzmacniacza różnicowego wykonanego na układzie IC8. W tym przypadku sygnał z wyjścia wzmacniacza IC6 przechodzi przez rezystor zmienny R45, za pomocą którego regulowana jest czułość urządzenia. Jeżeli w obszarze wykrywania wykrywacza metali znajdzie się metalowy przedmiot, poziomy sygnału na odpowiednich wejściach wzmacniacza różnicowego (piny IC8/2 i IC8/3) będą takie same. W rezultacie wyjście tego wzmacniacza (pin IC8/6) będzie niskie. Spadek napięcia na wyjściu wzmacniacza IC8 prowadzi do otwarcia tranzystora T9 i podłączenia do wspólnego przewodu słuchawek BF1. Gdy sygnał sterujący zostanie odebrany z odpowiedniego wyjścia mikrokontrolera (pin IC1/11) do tranzystora T10, w słuchawkach będzie słyszalny sygnał częstotliwości audio. Rezystor R44 ogranicza prąd płynący przez słuchawki BF1. Wybierając go, możesz dostosować głośność sygnału akustycznego. Zasilanie tego wykrywacza metali odbywa się ze źródła B1 o napięciu 12 V. Szczegóły i projekt Wszystkie części rozpatrywanego urządzenia (z wyjątkiem cewki L1, rezystora R45, przełącznika P1 i przełącznika S1) znajdują się na płytce drukowanej o wymiarach 105x65 mm (ryc. 3.16), wykonanej z dwustronnej folii getinax lub tekstolitu.
Nie ma specjalnych wymagań dla części używanych w tym urządzeniu. Zaleca się stosowanie dowolnych małych kondensatorów i rezystorów, które bez problemu można umieścić na płytce drukowanej (rys. 3.17).
Układ scalony typu LF357 (IC4) można zastąpić układem LM318 lub NE5534, jednak może to spowodować problemy z konfiguracją. Jako wzmacniacz IC5, oprócz układu LF356 wskazanego na schemacie, można użyć układu CA3140. Chipy takie jak LF398 (IC6, IC7) są łatwo zastępowane przez MAC198. Zamiast wzmacniacza CA3140 (IC8) można zastosować układ TL071. Jako tranzystory T1-T3, oprócz wskazanych na schemacie obwodu, można zastosować tranzystory takie jak BU2508, BU2515 lub ST2408. Częstotliwość robocza rezonatora kwarcowego powinna wynosić 3,5 MHz. Można jednak użyć dowolnego innego elementu kwarcowego o częstotliwości rezonansowej od 2 do 6 MHz. Do zamontowania mikroprocesora IC1 należy użyć specjalnego gniazda. W takim przypadku mikrokontroler jest instalowany na płytce dopiero po zakończeniu wszystkich prac instalacyjnych. Warunek ten musi być również przestrzegany podczas wykonywania prac regulacyjnych związanych z lutowaniem przy doborze wartości poszczególnych elementów. Szczególną uwagę należy zwrócić na wykonanie cewki L1, której indukcyjność powinna wynosić 500 μH. Cewka L1 jest wykonana w postaci pierścienia o średnicy 250 mm i zawiera 30 zwojów drutu o średnicy nie większej niż 0,5 mm. Przy zastosowaniu drutu o większej średnicy prąd w cewce wzrośnie, ale pasożytnicze prądy wirowe będą rosły jeszcze szybciej, co doprowadzi do pogorszenia czułości urządzenia. Do produkcji cewki nie zaleca się stosowania drutu lakierowanego, ponieważ różnica potencjałów między sąsiednimi zwojami podczas emisji impulsu sięga 20 V. Jeśli podczas nawijania zwojów cewki w pobliżu znajdują się przewodniki, np. , pierwszego i piątego zwoju, przebicie izolacji jest praktycznie gwarantowane. Może to prowadzić do awarii tranzystorów nadajnika i innych elementów. Dlatego drut użyty do produkcji cewki L1 musi być co najmniej izolowany PVC. Zaleca się również dobrą izolację gotowej cewki. Aby to zrobić, możesz użyć żywicy epoksydowej lub różnych wypełniaczy piankowych. Cewkę L1 należy podłączyć do płytki przewodem dwużyłowym dobrze izolowanym, którego średnica każdego rdzenia nie powinna być mniejsza niż średnica drutu, z którego wykonana jest sama cewka. Nie zaleca się używania kabla koncentrycznego ze względu na jego znaczną pojemność własną. Źródłem sygnałów dźwiękowych mogą być słuchawki o impedancji od 8 do 32 omów lub mały głośnik o podobnej impedancji cewki. Jako źródła zasilania dla B1 zaleca się stosowanie akumulatora o pojemności około 2 Ah, ponieważ ilość prądu pobieranego przez ten wykrywacz metali wynosi co najmniej 200 mA. Płytkę drukowaną wraz z umieszczonymi na niej elementami oraz zasilacz umieszczamy w dowolnej odpowiedniej obudowie. Na pokrywie obudowy zamontowano rezystor nastawny R45, przełącznik P1, złącza do podłączenia słuchawek BF1 i cewki L1 oraz przełącznik S1. Ustanowienie Regulację tego urządzenia należy przeprowadzić w warunkach, gdy jakiekolwiek metalowe przedmioty zostaną usunięte z cewki wyszukiwania L1 w odległości co najmniej 1,5 m. Specyfika ustawiania i regulacji wykrywacza metali polega na stopniowym łączeniu poszczególnych jego bloków i kaskad. W takim przypadku każda operacja połączenia (lutowania) jest wykonywana przy wyłączonym zasilaniu. Przede wszystkim należy sprawdzić obecność i wielkość napięcia zasilania na odpowiednich pinach gniazda mikroukładu IC1 przy braku mikrokontrolera. Jeśli napięcie zasilania jest normalne, należy wtedy zainstalować mikroprocesor na płytce i za pomocą miernika częstotliwości lub oscyloskopu sprawdzić sygnał na pinach IC1/4 i IC1/5. Częstotliwość sygnału pilota na tych pinach musi być zgodna z częstotliwością roboczą zastosowanego rezonatora kwarcowego. Po podłączeniu tranzystorów przetwornicy napięcia (bez obciążenia) pobór prądu powinien wzrosnąć o 50 mA. Napięcie na kondensatorze C10 przy braku obciążenia powinno wynosić około 20 V. Następnie należy połączyć stopnie nadajnika. Tryby pracy tranzystorów T1-T4 muszą być takie same i są ustawiane poprzez wybór wartości rezystorów R13-R16. Rezystancja cewki L1, bocznikowanej przez rezystory R1-R3, powinna wynosić około 500 omów. W takim przypadku wnioski cewki i rezystorów muszą być dobrze przylutowane, ponieważ awaria styku w tym obwodzie pociąga za sobą awarię tranzystorów wyjściowych nadajnika. Aby sprawdzić działanie stopni nadajnika, możesz przyłożyć cewkę L1 do ucha i włączyć zasilanie wykrywacza metali. Około pół sekundy później (po zresetowaniu mikrokontrolera) słychać niski sygnał tonowy, którego pojawienie się spowodowane jest mikrowibracjami poszczególnych zwojów cewki. W takim przypadku na kolektorach tranzystorów T1-T3 powstanie niemodulowany impuls spiczasty o czasie trwania około 10-20 μs, którego kształt można kontrolować za pomocą oscyloskopu. Wzrost rezystancji rezystorów R1-R3 prowadzi do wzrostu amplitudy impulsu wyjściowego wraz ze spadkiem jego czasu trwania. Aby wybrać wartość rezystancji bocznika cewki L1, nie zaleca się stosowania rezystora zmiennego, ponieważ nawet krótkotrwałe naruszenie styku silnika z torem przewodzącym prąd może doprowadzić do awarii tranzystorów wyjściowych nadajnik. Dlatego pożądana jest stopniowa zmiana wartości bocznika w krokach co 50 omów. Przed wymianą części należy wyłączyć zasilanie urządzenia. Następnie możesz przejść do ustanowienia części odbiorczej. Jeśli wszystkie części są w dobrym stanie, a instalacja jest wykonana poprawnie, to po włączeniu wykrywacza metalu (około 20 μs po zakończeniu impulsu startowego) można zaobserwować wykładniczo rosnący sygnał na wyjściu układu IC4 (pin IC4 / 6) za pomocą oscyloskopu, zamieniając się w sygnał o stałym poziomie. Zniekształcenie czoła tego sygnału jest eliminowane przez dobór rezystorów R1-R3, bocznikujących cewkę L1. Następnie należy sprawdzić kształt i amplitudę sygnału na wyjściu układu IC5 (pin IC5 / 6). Maksymalną amplitudę tego sygnału ustawia się wybierając wartość rezystora R36. Na wyjściu IC6 (pin IC6 / 5) powinien być generowany stały sygnał, zależny od impulsu wybranego przełącznikiem P1, a także od obecności metalowych przedmiotów w obszarze cewki L1. W idealnym przypadku sygnał ten powinien być bliski zeru dla wszystkich pozycji przełącznika P1. Podsumowując, pozostaje prawidłowe ustalenie położenia przykładowego impulsu pomiarowego względem impulsu startowego. W tym celu wystarczy wybrać odpowiednią częstotliwość pracy wybierając rezonator kwarcowy Q1. Procedura pracy Przed praktycznym użyciem tego wykrywacza metali należy ustawić minimalne opóźnienie impulsu za pomocą przełącznika P1, a maksymalną czułość za pomocą rezystora R45. Jeśli podczas pracy metalowy przedmiot pojawi się w obszarze wykrywania cewki L1, wówczas w słuchawkach pojawi się sygnał akustyczny. Należy zaznaczyć, że przejście w tryb pracy z dłuższym opóźnieniem impulsu zapewni wykluczenie wpływu nie tylko właściwości magnetycznych gruntu, ale również wyeliminuje reakcję urządzenia na wszelkiego rodzaju ciała obce (zardzewiałe gwoździe, folii z paczek papierosów itp.) i późniejszych daremnych poszukiwań. Autor: Adamenko M.V.
Sztuczna skóra do emulacji dotyku
15.04.2024 Żwirek dla kota Petgugu Global
15.04.2024 Atrakcyjność troskliwych mężczyzn
14.04.2024
▪ Rosnące komórki macierzyste na ISS ▪ 20-calowe wyświetlacze AMOLED firmy Ignis ▪ Sonda kosmiczna NASA była w stanie wytrzymać eksplozję na Słońcu ▪ Wegetarianie są zdrowsi niż mięsożercy
▪ sekcja serwisu Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki. Wybór artykułów ▪ artykuł Podszycie. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Co to są jagody? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Bukszpan. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Miernik poziomu wody. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Moneta przechodzi przez chusteczkę. Sekret ostrości
Komentarze do artykułu: Vad Język nie zwraca się do nazwania tego urządzenia prostym. Potem Clone, Tracker... najprostsze chtoli??? Najprostszy jest z genem na NE555 i jednym K157UD2 na 20 cm na nikiel.
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony