|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Wykrywacz metali na zasadzie transmisji-odbioru. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / wykrywacz metalu Proponowany wykrywacz metali przeznaczony jest do poszukiwań na duże odległości stosunkowo dużych obiektów. Montuje się go według najprostszego schematu bez dyskryminatora według rodzaju metalu. Urządzenie jest łatwe w produkcji. Głębokość wykrywania to:
Schemat strukturalny Schemat blokowy pokazano na ryc. 4. Składa się z kilku bloków funkcjonalnych.
Generator jest źródłem prostokątnych impulsów, z których następnie tworzony jest sygnał trafiający do cewki emitującej. Ten sam sygnał jest używany do generowania sygnału dźwiękowego. Sygnał generatora jest dzielony przez częstotliwość przez 4 za pomocą licznika pierścieniowego na przerzutnikach. Licznik, zgodnie z obwodem pierścieniowym, jest tak skonstruowany, że na jego wyjściach mogą być generowane dwa sygnały przesunięte względem siebie w fazie o 90°. Sygnał prostokątny (meander) podawany jest z pierwszego wyjścia licznika pierścieniowego na wejście wzmacniacza mocy, którego obciążeniem jest obwód oscylacyjny z cewką promieniującą. Ze względu na swój rodzaj wzmacniacz mocy jest przetwornikiem napięcia na prąd, co pozwala zapobiec przeciążeniom stopnia wyjściowego, gdy zmienia się polaryzacja wejściowego sygnału prostokątnego wzmacniacza mocy. Wzmacniacz napięcia odbiorczego wzmacnia sygnał pochodzący z cewki odbiorczej. Oprócz sygnału użytecznego do cewki odbiorczej przedostaje się również sygnał pasożytniczy ze względu na niedoskonałą konstrukcję układu cewek wykrywacza metalu, przewodność gleby i inne przyczyny. System rekompensat ma na celu wyeliminowanie tego zjawiska. Znaczenie jego działania polega na tym, że część sygnału z wyjściowego obwodu oscylacyjnego jest mieszana z sygnałem wzmacniacza odbiorczego, aby zminimalizować (najlepiej doprowadzić do zera) sygnał wyjściowy detektora synchronicznego w przypadku braku metalowych przedmiotów w pobliżu czujnika. Obwód kompensacyjny reguluje się za pomocą potencjometru regulacyjnego. Detektor synchroniczny przekształca użyteczny sygnał prądu przemiennego pochodzący z wyjścia wzmacniacza odbiorczego na sygnał prądu stałego. Ważną cechą detektora synchronicznego jest zdolność do izolowania sygnału użytecznego od tła szumu i zakłóceń, które znacznie przekraczają amplitudę sygnału użytecznego. Sygnał odniesienia detektora synchronicznego pobierany jest z drugiego wyjścia licznika pierścieniowego, którego sygnał ma przesunięcie fazowe względem pierwszego wyjścia o 90°. Zakres dynamiczny zmian sygnału użytecznego zarówno na wyjściu cewki odbiorczej, jak i na wyjściu detektora synchronicznego jest bardzo szeroki. Aby urządzenie wskazujące – wskaźnik czy wskaźnik dźwiękowy równie dobrze rejestrowało zarówno bardzo słabe sygnały, jak i bardzo (np. 100-krotnie) silniejsze sygnały, konieczne jest posiadanie w urządzeniu urządzenia kompresującego zakres dynamiki. Takim urządzeniem jest wzmacniacz nieliniowy, którego charakterystyka amplitudowa jest zbliżona do logarytmicznej. Wskaźnikowe urządzenie pomiarowe jest podłączone do wyjścia wzmacniacza nieliniowego. Tworzenie sygnalizacyjnego sygnału dźwiękowego rozpoczyna się od ogranicznika na minimum, tj. blok posiadający martwą strefę dla małych sygnałów. Oznacza to, że sygnalizacja dźwiękowa włączana jest tylko dla sygnałów przekraczających określony próg amplitudy. Dzięki temu słabe sygnały, związane głównie z ruchem urządzenia i jego odkształceniami mechanicznymi, nie podrażniają ucha. Generator referencyjnego sygnału sygnalizacji dźwiękowej generuje pakiety impulsów prostokątnych o częstotliwości 2 kHz z częstotliwością powtarzania pakietów 8 Hz. Za pomocą zbalansowanego modulatora ten sygnał odniesienia jest mnożony przez sygnał wyjściowy ogranicznika na poziomie minimum, tworząc w ten sposób sygnał o pożądanym kształcie i amplitudzie. Wzmacniacz emitera piezoelektrycznego zwiększa amplitudę sygnału trafiającego do przetwornika akustycznego – emitera piezoelektrycznego. Schemat obwodu Schemat ideowy wykrywacza metalu opracowanego przez autora w oparciu o zasadę „transmisja-odbiór” pokazano na ryc. 5 - blok wejściowy i na ryc. 6 - blok wyświetlacza. Podział na bloki jest dowolny i nie odzwierciedla cech konstrukcyjnych.
Generator Generator jest montowany na elementach logicznych 2I-NOT D1.1-D1.4. Częstotliwość generatora stabilizowana jest za pomocą rezonatora kwarcowego lub piezoceramicznego Q o częstotliwości rezonansowej 215 Hz - 32 kHz („kwarc zegarowy”). Obwód R1C1 zapobiega wzbudzaniu generatora wyższymi harmonicznymi. Obwód OOS jest zamknięty poprzez rezystor R2, a obwód POS zamyka się poprzez rezonator Q. Generator jest prosty, ma niski pobór prądu ze źródła zasilania, pracuje niezawodnie przy napięciu zasilania 3...15 V, nie zawiera elementów tuningowych i jest zbyt wysoki -rezystory oporowe. Częstotliwość wyjściowa generatora wynosi około 32 kHz. licznik pierścieni Licznik pierścieniowy ma dwie funkcje. Najpierw dzieli częstotliwość oscylatora przez 4, do częstotliwości 8 kHz. Po drugie, generuje dwa sygnały przesunięte względem siebie w fazie o 90°. Jeden sygnał służy do wzbudzenia obwodu oscylacyjnego z cewką nadawczą, drugi służy jako sygnał odniesienia dla detektora synchronicznego. Licznik pierścieniowy składa się z dwóch przerzutników D2.1 i D2.2, zamkniętych w pierścieniu z inwersją sygnału wzdłuż pierścienia. Sygnał zegara jest wspólny dla obu wyzwalaczy. Dowolny sygnał wyjściowy pierwszego wyzwalacza D2.1 ma przesunięcie fazowe o plus minus jedną czwartą okresu (tj. 90°) w stosunku do dowolnego sygnału wyjściowego drugiego wyzwalacza D2.2. Wzmacniacz Wzmacniacz mocy jest montowany na wzmacniaczu operacyjnym (wzmacniaczu operacyjnym) D3.1. Obwód oscylacyjny z cewką emitującą tworzą elementy L1C2. Parametry cewki podano w tabeli. 2. Marka drutu nawojowego - PELSHO 0,44. Tabela 2. Parametry wzbudników czujnika
Wyjściowy obwód oscylacyjny jest zawarty tylko w 25% w obwodzie sprzężenia zwrotnego wzmacniacza, dzięki odczepowi z 50. zwoju cewki promieniującej L1. Pozwala to na zwiększenie amplitudy prądu w cewce przy akceptowalnej wartości pojemności precyzyjnego kondensatora C2. Wartość prądu przemiennego w cewce ustalana jest przez rezystor R3. Rezystor ten musi mieć wartość minimalną, ale taką, aby wzmacniacz operacyjny wzmacniacza mocy nie wpadł w tryb ograniczania sygnału wyjściowego prądem (nie więcej niż 40 mA) lub, co najprawdopodobniej biorąc pod uwagę zalecane parametry cewkę indukcyjną L1 napięciem (nie większym niż ±3,5 V przy napięciu akumulatora ±4,5 V). Aby upewnić się, że nie ma trybu ograniczającego, wystarczy sprawdzić kształt sygnału na wyjściu wzmacniacza operacyjnego D3.1 za pomocą oscyloskopu. Podczas normalnej pracy wzmacniacza na wyjściu powinien pojawić się sygnał zbliżony kształtem do fali sinusoidalnej. Wierzchołki fal sinusoidalnych powinny mieć gładki kształt i nie powinny być obcinane. Obwód korekcji wzmacniacza operacyjnego D3.1 składa się z kondensatora korekcyjnego C3 o pojemności 33 pF. Wzmacniacz odbiorczy Wzmacniacz odbiorczy jest dwustopniowy. Pierwszy etap jest wykonany przy użyciu wzmacniacza operacyjnego D5.1. Ma wysoką impedancję wejściową ze względu na sprzężenie zwrotne napięcia szeregowego. Umożliwia to wyeliminowanie strat sygnału użytecznego na skutek bocznikowania obwodu oscylacyjnego L2C5 przez impedancję wejściową wzmacniacza. Wzmocnienie napięcia pierwszego stopnia wynosi: Ku = (R9/R8) + 1 = 34. Obwód korekcji wzmacniacza operacyjnego D5.1 składa się z kondensatora korekcyjnego C6 o pojemności 33 pF. Drugi stopień wzmacniacza odbiorczego wykonany jest przy użyciu wzmacniacza operacyjnego D5.2 z równoległym sprzężeniem zwrotnym napięcia. Rezystancja wejściowa drugiego stopnia: Rin = R10 = 10 kOhm – nie jest tak krytyczna jak pierwszego stopnia, ze względu na niską rezystancję jego źródła sygnału. Kondensator separujący C7 nie tylko zapobiega kumulacji błędów statycznych w stopniach wzmacniacza, ale także koryguje jego odpowiedź fazową. Pojemność kondensatora dobiera się w taki sposób, że postęp fazowy wytworzony przez obwód C7R10 przy częstotliwości roboczej 8 kHz kompensuje opóźnienie fazowe spowodowane skończoną prędkością wzmacniaczy operacyjnych D5.1 i D5.2. Drugi stopień wzmacniacza odbiorczego dzięki swojemu układowi umożliwia łatwe sumowanie (miksowanie) sygnału z układu kompensacyjnego przez rezystor R11. Wzmocnienie drugiego stopnia dla użytecznego napięcia sygnału wynosi: Кu = - R12/R10 = -33, a dla kompensacyjnego napięcia sygnału: Кuk = - R12/R11 = - 4. Obwód korekcji wzmacniacza operacyjnego D5.2 składa się kondensatora korekcyjnego C8 o pojemności 33 pF . Schemat stabilizacji Obwód kompensacyjny jest wykonany na wzmacniaczu operacyjnym D3.2 i jest falownikiem o Ku = - R7/R5 = -1. Potencjometr regulacyjny R6 jest podłączony pomiędzy wejściem i wyjściem tego falownika i umożliwia usunięcie sygnału mieszczącego się w zakresie [-1, +1] z napięcia wyjściowego wzmacniacza operacyjnego D3.1. Sygnał wyjściowy obwodu kompensacyjnego z potencjometru regulacyjnego R6 doprowadzany jest na wejście kompensacyjne drugiego stopnia wzmacniacza odbiorczego (do rezystora R11). Regulując potencjometr R6, na wyjściu detektora synchronicznego osiąga się wartość zerową, co w przybliżeniu odpowiada kompensacji niepożądanego sygnału, który przedostał się do cewki odbiorczej. Obwód korekcyjny wzmacniacza operacyjnego D3.2 składa się z kondensatora korekcyjnego C4 o pojemności 33 pF. Detektor synchroniczny Detektor synchroniczny składa się ze zbalansowanego modulatora, obwodu integrującego i wzmacniacza sygnału stałego (CSA). Modulator zbalansowany realizowany jest w oparciu o wielofunkcyjny przełącznik D4, wykonany w technologii zintegrowanej z komplementarnymi tranzystorami polowymi zarówno jako dyskretne zawory sterujące, jak i jako przełączniki analogowe. Przełącznik działa jak przełącznik analogowy. Przy częstotliwości 8 kHz zamyka naprzemiennie „trójkątne” wyjścia układu scalającego, składającego się z rezystorów R13 i R14 oraz kondensatora C10, do wspólnej szyny. Sygnał częstotliwości odniesienia doprowadzony jest do modulatora zbalansowanego z jednego z wyjść licznika pierścieniowego. Sygnał na wejście „trójkąta” układu scalającego przechodzi przez kondensator izolujący C9 z wyjścia wzmacniacza odbiorczego. Stała czasowa układu scalającego t = R13*C10 = R14*C10. Z jednej strony powinien być jak największy, aby w jak największym stopniu ograniczyć wpływ szumów i zakłóceń. Nie powinna natomiast przekraczać pewnej granicy, gdy bezwładność układu scalającego uniemożliwia śledzenie szybkich zmian amplitudy sygnału użytecznego. Największą szybkość zmian amplitudy sygnału użytecznego można scharakteryzować pewnym minimalnym czasem, w którym może nastąpić ta zmiana (od wartości ustalonej do maksymalnego odchylenia), gdy czujnik wykrywacza metalu porusza się względem metalowego przedmiotu. Oczywiście maksymalna szybkość zmian amplitudy sygnału użytecznego będzie obserwowana przy maksymalnej prędkości czujnika. W przypadku „wahadłowego” ruchu czujnika na pręcie może on osiągnąć prędkość 5 m/s. Czas zmiany amplitudy sygnału użytecznego można oszacować jako stosunek podstawy czujnika do prędkości ruchu. Ustawiając minimalną wartość podstawy czujnika równą 0,2 m, uzyskujemy minimalny czas zmiany amplitudy sygnału użytecznego wynoszący 40 ms. Jest to kilkukrotnie większa niż stała czasowa układu scalającego dla wybranych wartości rezystorów R13, R14 i kondensatora C10. Dzięki temu bezwładność układu scalającego nie zakłóci dynamiki nawet najszybszych z możliwych zmian amplitudy sygnału użytecznego z czujnika wykrywacza metalu. Sygnał wyjściowy układu scalającego jest usuwany z kondensatora SJ. Ponieważ obie płytki tego ostatniego znajdują się pod „zmiennym potencjałem”, UPS jest wzmacniaczem różnicowym wykonanym przy użyciu wzmacniacza operacyjnego D6. Oprócz wzmacniania sygnału stałego, UPS pełni funkcję filtra dolnoprzepustowego (LPF), który dodatkowo tłumi niepożądane składowe o wysokiej częstotliwości na wyjściu detektora synchronicznego, związane głównie z niedoskonałością modulatora zbalansowanego. Filtr dolnoprzepustowy realizowany jest dzięki kondensatorom C11, C13. W przeciwieństwie do innych elementów wykrywacza metali, wzmacniacz operacyjny UPS pod względem parametrów powinien być zbliżony do precyzyjnych wzmacniaczy operacyjnych. Przede wszystkim dotyczy to wielkości prądu wejściowego, wielkości napięcia polaryzacji i wielkości dryfu temperaturowego napięcia polaryzacji. Dobrą opcją łączącą dobre parametry i względną przystępność cenową jest wzmacniacz operacyjny typu K140UD14 (lub KR140UD1408). Obwód korekcyjny wzmacniacza operacyjnego D6 składa się z kondensatora korekcyjnego C12 o pojemności 33 pF. Wzmacniacz nieliniowy Wzmacniacz nieliniowy wykonany jest przy użyciu wzmacniacza operacyjnego D7.1 z nieliniowym sprzężeniem zwrotnym napięcia. Nieliniowy OOS realizowany jest za pomocą sieci z dwoma zaciskami składającej się z diod VD1-VD8 i rezystorów R20-R24. Odpowiedź amplitudowa wzmacniacza nieliniowego jest zbliżona do logarytmicznej. Jest to odcinkowe liniowe przybliżenie zależności logarytmicznej, z czterema punktami przerwania dla każdej polaryzacji. Dzięki gładkiemu kształtowi charakterystyk prądowo-napięciowych diod, charakterystyka amplitudowa wzmacniacza nieliniowego jest wygładzona w punktach załamania. Wzmocnienie napięciowe małosygnałowego wzmacniacza nieliniowego wynosi: Kuk = - (R23+R24)/R19 = -100. Wraz ze wzrostem amplitudy sygnału wejściowego wzmocnienie maleje. Wzmocnienie różnicowe dla dużego sygnału wynosi: dUout/dUin = - R24/R19 = = -1. Do wyjścia wzmacniacza nieliniowego podłącza się przyrząd pomiarowy zegarowy - mikroamperomierz z dodatkowym rezystorem R25 połączonym szeregowo. Ponieważ napięcie na wyjściu detektora synchronicznego może mieć dowolną polaryzację (w zależności od przesunięcia fazowego między sygnałem odniesienia a sygnałem wejściowym), stosuje się mikroamperomierz z zerem na środku skali. Zatem urządzenie wskaźnikowe ma zakres wskazań -100... 0... +100 µA. Obwód korekcji wzmacniacza operacyjnego D7.1 składa się z kondensatora korekcyjnego C18 o pojemności 33 pF. Ogranicznik minimum Ogranicznik minimalny jest zaimplementowany na wzmacniaczu operacyjnym D7.2 z nieliniowym równoległym napięciem OOS.Nieliniowość jest zawarta w wejściowej sieci z dwoma zaciskami i składa się z dwóch diod ustawionych tyłem do siebie VD9, VD10 i rezystora R26.
Tworzenie sygnalizacyjnego sygnału audio z sygnału wyjściowego wzmacniacza nieliniowego rozpoczyna się od kolejnej regulacji charakterystyki amplitudowej ścieżki wzmocnienia. W tym przypadku w obszarze małych sygnałów tworzy się martwa strefa. Oznacza to, że sygnalizacja dźwiękowa jest aktywowana tylko w przypadku sygnałów przekraczających określony próg. Ten próg jest określony napięcie stałe diod VD9, VD10 wynosi około 0,5 V. Dzięki temu słabe sygnały, związane głównie z ruchem urządzenia i jego odkształceniami mechanicznymi, są odcinane i nie drażnią ucha. Wzmocnienie małego sygnału ogranicznika wynosi zero w jego minimum. Wzmocnienie napięcia różnicowego dla dużego sygnału wynosi: dUout/dUin = - R27/R26 = -1. Obwód korekcji wzmacniacza operacyjnego D7.2 składa się z kondensatora korekcyjnego C19 o pojemności 33 pF. Modulator równowagi Sygnał dźwiękowy jest generowany w następujący sposób. Stały lub wolno zmieniający się sygnał na wyjściu ogranicznika jest mnożony do minimum przez sygnał referencyjny sygnalizacji audio. Sygnał odniesienia określa kształt sygnału audio, a sygnał wyjściowy ogranicznika minimalnego określa amplitudę. Mnożenie dwóch sygnałów odbywa się za pomocą zbalansowanego modulatora. Jest on zaimplementowany na wielofunkcyjnym przełączniku D11, działającym jako przełącznik analogowy, i wzmacniaczu operacyjnym D8.1. Współczynnik transmisji urządzenia wynosi +1 przy otwartym kluczu i -1 przy zamkniętym. Obwód korekcyjny wzmacniacza operacyjnego D8.1 składa się z kondensatora korekcyjnego C20 o pojemności 33 pF. Referencyjny kondycjoner sygnału Układ kształtujący sygnał odniesienia jest zaimplementowany w liczniku binarnym D9 i liczniku dekoderze D10. Licznik D9 dzieli częstotliwość 8 kHz z wyjścia licznika pierścieniowego na 2 kHz i 32 Hz. Sygnał o częstotliwości 2 kHz jest dostarczany do młodszego bitu adresu AO przełącznika wielofunkcyjnego D11, ustawiając w ten sposób sygnał tonowy o częstotliwości najbardziej czułej dla ludzkiego ucha. Sygnał ten będzie oddziaływał na przełącznik analogowy modulatora zbalansowanego tylko wtedy, gdy najbardziej znaczący bit adresu A1 przełącznika wielofunkcyjnego D11 zawiera logiczną 1. Jeżeli na A1 jest zero logiczne, przełącznik analogowy modulatora zbalansowanego jest zawsze otwarty . Sygnał dźwiękowy jest generowany w sposób przerywany, aby zmniejszyć zmęczenie słuchu. W tym celu stosuje się licznik-dekoder D10, który jest sterowany częstotliwością zegara 32 Hz z wyjścia licznika binarnego D9 i generuje na swoim wyjściu sygnał prostokątny o częstotliwości 8 Hz i stosunku czasu trwania jednostkę logiczną do zera logicznego równego 1/3. Sygnał wyjściowy licznika dekodera D10 jest wysyłany do najbardziej znaczącego bitu adresu A1 przełącznika wielofunkcyjnego D11, okresowo przerywając tworzenie komunikatu tonowego w modulatorze zrównoważonym. Wzmacniacz brzęczyka piezoelektrycznego Wzmacniacz emitera piezoelektrycznego jest realizowany przy użyciu wzmacniacza operacyjnego D8.2. Jest to falownik o wzmocnieniu napięciowym Ki = - 1. Obciążenie wzmacniacza - emiter piezoelektryczny - jest podłączone poprzez obwód mostkowy pomiędzy wyjściami wzmacniacza operacyjnego D8.1 i D8.2. Pozwala to podwoić amplitudę napięcia wyjściowego przy obciążeniu. Przełącznik S służy do wyłączania sygnalizacji dźwiękowej (np. podczas konfiguracji). Obwód korekcyjny wzmacniacza operacyjnego D8.2 składa się z kondensatora korekcyjnego C21 o pojemności 33 pF. Rodzaje i konstrukcja części Rodzaje stosowanych mikroukładów podano w tabeli. 3. Zamiast mikroukładów serii K561 można zastosować mikroukłady serii K1561. Możesz spróbować użyć niektórych mikroukładów serii K176 i zagranicznych analogów. Tabela 3. Rodzaje zastosowanych mikroukładów
Podwójne wzmacniacze operacyjne (wzmacniacze operacyjne) serii K157 można zastąpić dowolnymi pojedynczymi wzmacniaczami operacyjnymi ogólnego przeznaczenia o podobnych parametrach (z odpowiednimi zmianami w obwodach pinów i korekcji), chociaż zastosowanie podwójnych wzmacniaczy operacyjnych jest wygodniejsze ( wzrasta gęstość instalacji). Wzmacniacz operacyjny detektora synchronicznego D6, jak wspomniano powyżej, pod względem parametrów powinien być zbliżony do precyzyjnych wzmacniaczy operacyjnych. Oprócz typu wskazanego w tabeli odpowiednie są K140UD14, 140UD14. Możliwe jest zastosowanie OU K140UD12, 140UD12, KR140UD1208 w odpowiednim obwodzie przełączającym. Rezystory stosowane w obwodzie wykrywacza metalu nie mają specjalnych wymagań. Muszą jedynie mieć solidną konstrukcję i być łatwe w montażu. Nominalne straty mocy 0,125...0,25 W. Potencjometr kompensacyjny R6 jest korzystnie wieloobrotowy typu SP5-44 lub z noniuszem typu SP5-35. Można sobie poradzić z konwencjonalnymi potencjometrami dowolnego typu. W takim przypadku wskazane jest użycie dwóch z nich. Jeden do regulacji zgrubnej, znamionowy 10 kOhm, podłączony zgodnie ze schematem. Drugi do precyzyjnej regulacji, podłączony zgodnie z obwodem reostatu w szczelinę jednego z zewnętrznych zacisków pierwszego potencjometru, o wartości nominalnej 0,5...1 kOhm. Kondensatory C15, C17 są elektrolityczne. Polecane typy - K50-29, K50-35, K53-1, K53-4 i inne mniejsze. Pozostałe kondensatory, z wyjątkiem kondensatorów obwodów oscylacyjnych cewek odbiorczych i nadawczych, to ceramika typu K10-7 (do wartości nominalnej 68 nF) i folia metalowa typu K73-17 (wartości nominalne powyżej 68 nF). Kondensatory obwodu - C2 i C5 - są wyjątkowe. Podlegają one wysokim wymaganiom dotyczącym dokładności i stabilności termicznej. Każdy kondensator składa się z kilku (5...10 szt.) kondensatorów połączonych równolegle. Dostrajanie obwodów do rezonansu odbywa się poprzez wybór liczby kondensatorów i ich wartości znamionowych. Zalecany typ kondensatorów K10-43. Ich grupą stabilności termicznej jest MPO (tj. w przybliżeniu zero TKE). Można zastosować kondensatory precyzyjne innego typu, na przykład K71-7. Na koniec możesz spróbować zastosować staromodne, termostabilne kondensatory mikowe ze srebrnymi płytkami, takie jak KSO lub kondensatory polistyrenowe. Diody VD1-VD10 typu KD521, KD522 lub podobny krzem małej mocy. Mikroamperomierz - dowolny typ, przeznaczony dla prądu 100 μA z zerem na środku skali. Wygodne są mikroampery o małych rozmiarach, na przykład typ M4247. Rezonator kwarcowy Q - dowolny kwarcowy zegarek o niewielkich rozmiarach (podobne rezonatory kwarcowe stosowane są w przenośnych grach elektronicznych). Wyłącznik zasilania - dowolny typ, małogabarytowy. Baterie są typu 3R12 (wg międzynarodowego oznaczenia) i „kwadratowe” (wg naszego). Emiter piezoelektryczny Y1 - może być typu ЗП1-ЗП18. Dobre wyniki uzyskuje się stosując emitery piezoelektryczne importowanych telefonów (idą w ogromnych ilościach „na marne” przy produkcji telefonów z identyfikacją dzwoniącego). Projekt urządzenia może być całkiem dowolne. Przy jego opracowywaniu warto uwzględnić zalecenia przedstawione poniżej, a także w akapitach poświęconych czujnikom i konstrukcji obudowy. Wygląd urządzenia pokazano na ryc. 7.
Ze względu na swój rodzaj czujnik proponowanego wykrywacza metali należy do czujników o osiach prostopadłych. Cewki czujnika sklejone są z włókna szklanego za pomocą kleju epoksydowego. Uzwojenia cewek wraz z osprzętem ich ekranów elektrycznych wypełniane są tym samym klejem. Pręt wykrywacza metali wykonany jest z rury ze stopu aluminium (AMGZM, AMG6M lub D16T) o średnicy 48 mm i grubości ścianki 2...3 mm. Cewki przykleja się do pręta za pomocą kleju epoksydowego: współosiowego (promieniującego) - za pomocą tulei wzmacniającej adaptera; prostopadle do osi pręta (odbioru) - stosując odpowiedni kształt adaptera. Te części pomocnicze są również wykonane z włókna szklanego. Obudowa modułu elektronicznego wykonana jest z folii z włókna szklanego metodą lutowania. Połączenia cewek czujnika z modułem elektronicznym wykonane są drutem ekranowanym z izolacją zewnętrzną i ułożone wewnątrz pręta. Ekrany tego przewodu podłączane są jedynie do wspólnej szyny przewodowej na płytce części elektronicznej urządzenia, do której podłączony jest także ekran obudowy w postaci folii i pręta. Zewnętrzna część urządzenia jest pomalowana emalią nitro. Płytkę drukowaną części elektronicznej wykrywacza metali można wykonać dowolną z tradycyjnych metod, wygodnie jest również użyć gotowych płytek drukowanych do pakietu DIP mikroukładów (raster 2,5 mm). Konfiguracja urządzenia Zaleca się ustawienie urządzenia w następującej kolejności. 1. Sprawdź poprawność instalacji zgodnie ze schematem połączeń. Upewnij się, że nie ma zwarć między sąsiednimi przewodami PCB, sąsiednimi nogami mikroukładu itp. 2. Podłącz baterie lub bipolarne źródło zasilania, ściśle przestrzegając polaryzacji. Włącz urządzenie i zmierz pobór prądu. Powinno wynosić około 20 mA na każdą szynę zasilającą. Ostre odchylenie zmierzonych wartości od określonej wartości wskazuje na nieprawidłową instalację lub nieprawidłowe działanie mikroukładów. 3. Upewnić się, że na wyjściu generatora występuje czysty meander o częstotliwości około 32 kHz. 4. Upewnij się, że na wyjściach wyzwalaczy D2 występuje meander o częstotliwości ok. 8 kHz. 5. Wybierając kondensator 02, wyreguluj obwód wyjściowy L1C2 do rezonansu. W najprostszym przypadku - przez maksymalną amplitudę napięcia na nim (około 10 V), a dokładniej - przez zerowe przesunięcie fazowe napięcia obwodu względem meandra na wyjściu 12 wyzwalacza D2. 6. Upewnij się, że wzmacniacz odbiorczy działa. Ustaw wejściowy obwód oscylacyjny L2C5 na rezonans. Sygnał pasożytniczy przenikający z cewki nadawczej jest wystarczający jako sygnał wejściowy. Dostrojenie do rezonansu, podobnie jak w przypadku obwodu wyjściowego, odbywa się poprzez lutowanie lub usunięcie wymaganej liczby kondensatorów o odpowiednich wartościach znamionowych. 7. Upewnij się, że sygnał pasożytniczy można skompensować potencjometrem R6. Aby to zrobić, najpierw użyj oscyloskopu do monitorowania wyjścia wzmacniacza operacyjnego D5.2. Podczas obracania osi potencjometru R6 amplituda sygnału o częstotliwości 8 kHz na wyjściu wzmacniacza operacyjnego D5.2 powinna się zmienić i w jednym ze środkowych położeń suwaka R6 amplituda ta będzie minimalna. Następnie należy sprawdzić wyjście detektora synchronicznego - wyjście wzmacniacza operacyjnego D6. Podczas obracania osi potencjometru R6 poziom sygnału stałego na wyjściu wzmacniacza operacyjnego D6 powinien zmieniać się z wartości maksymalnej +3,5 V na minimalną -3,5 V i odwrotnie. To przejście jest dość ostre i żeby je „uchwycić”, wygodnie jest skorzystać z wspomnianej wyżej precyzyjnej regulacji. Ustawienie polega na ustawieniu napięcia na wyjściu wzmacniacza operacyjnego D6 na zero za pomocą potencjometru R6. Uwaga! Kalibrację potencjometrem R6 należy wykonywać w przypadku braku dużych metalowych przedmiotów, w tym przyrządów pomiarowych, w pobliżu cewek czujnika wykrywacza metalu! W przeciwnym razie podczas przesuwania tych obiektów lub przesuwania czujnika względem nich urządzenie zostanie zakłócone, a jeśli w pobliżu czujnika znajdą się duże metalowe przedmioty, nie będzie możliwe ustawienie napięcia wyjściowego detektora synchronicznego na zero. Informacje na temat rekompensaty można znaleźć w paragrafie dotyczącym możliwych modyfikacji. 8. Upewnij się, że wzmacniacz nieliniowy działa. Najprostszy sposób jest wizualny. Mikroamperomierz musi reagować na proces regulacji dokonywanej przez potencjometr R6. W pewnym położeniu silnika R6 igła mikroamperomierza powinna przejść do zera. Im dalej igła mikroamperomierza jest od zera, tym słabiej mikroamperomierz powinien reagować na obrót silnika R6. Może się okazać, że niekorzystne środowisko elektromagnetyczne utrudni skonfigurowanie urządzenia. W takim przypadku igła mikroamperomierza będzie wykonywać chaotyczne lub okresowe oscylacje w miarę zbliżania się potencjometru R6 do pozycji, w której powinna nastąpić kompensacja sygnału. Opisane niepożądane zjawisko tłumaczy się zakłóceniami od wyższych harmonicznych sieci 50 Hz do cewki odbiorczej. W znacznej odległości od przewodów elektrycznych igła nie powinna drgać podczas regulacji. 9. Upewnij się, że komponenty generujące sygnał dźwiękowy działają. Należy zwrócić uwagę na obecność małej martwej strefy dla sygnału audio w pobliżu zera w skali mikroamperomierza. W przypadku awarii i odchyleń w zachowaniu poszczególnych elementów obwodu wykrywacza metali należy postępować zgodnie z ogólnie przyjętą metodą:
Możliwe modyfikacje Konstrukcja urządzenia jest dość prosta i dlatego możemy mówić tylko o dalszych udoskonaleniach. Obejmują one: 1. Dodanie dodatkowego potencjometru kompensacyjnego R6*, podłączonego równolegle z R6 na zaciskach zewnętrznych. Silnik tego potencjometru jest podłączony poprzez kondensator o pojemności 510 pF (należy sprawdzić eksperymentalnie) z wejściem odwracającym 5 wzmacniacza operacyjnego D5.2. W tej konfiguracji dostępne będą dwa stopnie swobody przy kompensacji sygnału pasożytniczego (sinus i cosinus), co może pomóc w skonfigurowaniu urządzenia podczas pracy ze znacznymi różnicami temperatur w czujniku, przy dużej mineralizacji gleby itp. 2. Dodanie dodatkowego kanału sygnalizacji wizualnej zawierającego detektor synchroniczny, wzmacniacz nieliniowy i mikroamperomierz. Sygnał referencyjny detektora synchronicznego kanału dodatkowego pobierany jest z przesunięciem o ćwierć okresu w stosunku do sygnału referencyjnego kanału głównego (z dowolnego wyjścia wyzwalacza innego licznika pierścieniowego). Mając pewne doświadczenie w poszukiwaniach, można nauczyć się oceniać charakter wykrytego obiektu na podstawie odczytów dwóch przyrządów wskaźnikowych, tj. działają nie gorzej niż dyskryminator elektroniczny. 3. Dodanie diod ochronnych podłączonych równolegle z zasilaczami w odwrotnej polaryzacji. Jeśli wystąpi błąd w polaryzacji baterii, masz pewność, że obwód wykrywacza metali nie ulegnie uszkodzeniu (choć jeśli nie zareagujesz na czas, nieprawidłowo podłączony akumulator zostanie całkowicie rozładowany). Nie zaleca się łączenia diod szeregowo z szynami zasilającymi, gdyż w tym przypadku marnuje się na nie 0,3...0,6 V cennego napięcia zasilaczy. Rodzaj diod ochronnych - KD243, KD247, KD226 itp. Autor: Szczedrin A.I.
Sztuczna skóra do emulacji dotyku
15.04.2024 Żwirek dla kota Petgugu Global
15.04.2024 Atrakcyjność troskliwych mężczyzn
14.04.2024
▪ Wydajna bateria litowo-anodowa ▪ Inteligentna karta płatnicza BrilliantTS ▪ Wydajne ogniwo słoneczne wykonane z konwencjonalnego krzemu
▪ sekcja serwisu Wzmacniacze niskich częstotliwości. Wybór artykułu ▪ artykuł Korespondencja modeli i obudów telewizorów DAEWOO. Informator ▪ artykuł Który artysta był najbardziej płodny? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Termometr cyfrowy na czujniku LM75AD. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
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