|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Pokonaj wykrywacz metalu. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / wykrywacz metalu Proponowany wykrywacz metali przeznaczony jest do wyszukiwania obiektów „z bliska”. Jest montowany zgodnie z najprostszym schematem. Urządzenie jest kompaktowe i łatwe w produkcji. Głębokość wykrywania wynosi:
Schemat strukturalny Schemat blokowy pokazano na ryc. 8. Składa się z kilku bloków funkcjonalnych. Oscylator kwarcowy jest źródłem prostokątnych impulsów o stałej częstotliwości.
Obwód oscylacyjny jest podłączony do generatora pomiarowego, który zawiera czujnik - cewkę indukcyjną. Sygnały wyjściowe obu generatorów podawane są na wejścia detektora synchronicznego, który na swoim wyjściu generuje sygnał różnicowy częstotliwości. Sygnał ten ma w przybliżeniu kształt piłokształtny. Dla wygody dalszego przetwarzania, synchroniczny sygnał detektora jest konwertowany za pomocą wyzwalacza Schmidta na sygnał prostokątny. Urządzenie wyświetlające jest przeznaczone do generowania sygnału dźwiękowego o różnicy częstotliwości za pomocą emitera piezoelektrycznego oraz do wizualnego wyświetlania wartości tej częstotliwości za pomocą wskaźnika LED. Schemat obwodu Schemat ideowy opracowanego przez autora detektora dudnień przedstawiono na ryc. 9.
Oscylator kwarcowy ma obwód podobny do generatora wykrywacza metali, oparty na zasadzie „nadaj-odbiór”, ale zaimplementowany na falownikach D1.1-D1.3. Częstotliwość oscylatora jest stabilizowana rezonatorem kwarcowym lub piezoceramicznym Q o częstotliwości rezonansowej 215 Hz ~ 32 kHz („zegarek kwarcowy”). Obwód R1C2 zapobiega wzbudzeniu generatora przy wyższych harmonicznych. Przez rezystor R2 obwód PIC jest zamknięty, a przez rezonator Q obwód PIC jest zamknięty. Generator charakteryzuje się prostotą, niskim poborem prądu ze źródła zasilania, niezawodną pracą przy napięciu zasilania 3..15 V, nie zawiera elementów strojonych oraz zbyt wysokooporowych rezystorów. Częstotliwość wyjściowa generatora wynosi około 32 kHz. Dodatkowy wyzwalacz zliczający D2.1 jest potrzebny do wygenerowania sygnału o współczynniku wypełnienia dokładnie równym 2, który jest wymagany dla kolejnego synchronicznego obwodu detektora. generator pomiarowy Sam generator jest realizowany na stopniu różnicowym na tranzystorach VT1, VT2. Obwód POS jest realizowany galwanicznie, co upraszcza obwód. Obciążeniem stopnia różnicowego jest obwód oscylacyjny L1C1. Częstotliwość generowania zależy od częstotliwości rezonansowej obwodu oscylacyjnego i do pewnego stopnia od prądu trybu stopnia różnicowego. Prąd ten jest ustalany przez rezystory R3 i R3'. Regulacja częstotliwości generatora pomiarowego podczas ustawiania urządzenia odbywa się zgrubnie - poprzez wybór pojemności C1 i płynnie - poprzez regulację potencjometru R3'. Aby przekonwertować niskonapięciowy sygnał wyjściowy stopnia różnicowego na standardowe poziomy logiczne cyfrowych mikroukładów CMOS, stosuje się kaskadę zgodnie z obwodem wspólnego emitera na tranzystorze VT3. Kształtownik z wyzwalaczem Schmidta na wejściu elementu D3.1 zapewnia strome zbocza impulsów dla normalnej pracy kolejnego wyzwalacza zliczającego. Dodatkowy wyzwalacz zliczający D2.2 jest potrzebny do wygenerowania sygnału o współczynniku wypełnienia dokładnie równym 2, który jest wymagany dla kolejnego synchronicznego obwodu detektora. Detektor synchroniczny Detektor składa się z mnożnika zaimplementowanego na elemencie D4.1 „XOR” oraz układu całkującego R6C4. Jego sygnał wyjściowy ma kształt zbliżony do piłokształtnego, a częstotliwość tego sygnału jest równa różnicy między częstotliwościami oscylatora kwarcowego i oscylatora pomiarowego. Spust Schmidta Przerzutnik Schmidta jest zaimplementowany na elemencie D3.2 i generuje prostokątne impulsy z napięcia piłokształtnego detektora synchronicznego. Urządzenie wyświetlające Jest to po prostu wydajny falownik buforowy, zaimplementowany na pozostałych trzech falownikach D1.4-D1.6, połączonych równolegle w celu zwiększenia obciążalności. Obciążeniem urządzenia wyświetlającego jest dioda LED i emiter piezoelektryczny. Rodzaje i konstrukcja części Rodzaje stosowanych mikroukładów podano w tabeli. 4. Tabela 4. Rodzaje zastosowanych mikroukładów
Zamiast mikroukładów serii K561 można zastosować mikroukłady serii K1561. Możesz spróbować użyć niektórych żetonów z serii K176. Wejść nieużywanych elementów układów cyfrowych nie wolno pozostawiać niepodłączonych! Powinny być podłączone do wspólnej magistrali lub do szyny zasilającej. Tranzystory VT1, VT2 są elementami scalonego zespołu tranzystorowego typu K159NT1 z dowolną literą. Można je zastąpić dyskretnymi tranzystorami o przewodności npn typu KT315, KT312 itp. Tranzystor VT3 - typ KT361 z dowolną literą lub podobny typ o przewodności pnp. Nie ma specjalnych wymagań dotyczących rezystorów stosowanych w obwodzie wykrywacza metali. Muszą być tylko solidne i łatwe w montażu. Znamionowe rozpraszanie mocy powinno wynosić 0,125 ... 0,25 W. Pożądany jest potencjometr kompensacyjny R3' wieloobrotowy typu SP5-44 lub z regulacją noniuszową typu SP5-35. Możesz sobie poradzić z konwencjonalnymi potencjometrami dowolnego typu. W takim przypadku pożądane jest użycie dwóch połączonych szeregowo. Jeden - do zgrubnej regulacji, o wartości nominalnej 1 kOhm. Drugi służy do precyzyjnego strojenia, o nominalnej wartości 100 omów. Cewka indukcyjna L1 ma wewnętrzną średnicę uzwojenia 160 mm i zawiera 100 zwojów drutu. Rodzaj drutu - PEL, PEV, PELSHO itp. Średnica drutu 0,2...0,5 mm. Zobacz poniżej projekt cewki. Kondensator C3 jest elektrolityczny. Zalecane typy - K50-29, K50-35, K53-1, K53-4 i inne małe. Pozostałe kondensatory, z wyjątkiem kondensatora obwodu oscylacyjnego cewki generatora pomiarowego, są typu ceramicznego K10-7 itp. Kondensator obwodu C1 jest specjalny. Stawia się mu wysokie wymagania w zakresie dokładności i stabilności termicznej. Kondensator składa się z kilku (5...10 sztuk) pojedynczych kondensatorów połączonych równolegle. Zgrubne dostrojenie obwodu do częstotliwości oscylatora kwarcowego odbywa się poprzez wybór liczby kondensatorów i ich wartości znamionowych. Zalecany typ kondensatorów to K10-43. Ich grupa stabilności termicznej to MPO (tj. w przybliżeniu zero TKE). Możliwe jest zastosowanie kondensatorów precyzyjnych i innych typów, np. K71-7. Na koniec można pokusić się o zastosowanie termostabilnych kondensatorów mikowych ze srebrnymi płytkami typu KSO lub kondensatorów styropianowych. Dioda LED VD1 typu AL336 lub podobna o wysokiej wydajności. Każda inna dioda LED w widzialnym zakresie promieniowania będzie odpowiednia. Rezonator kwarcowy Q - dowolny mały kwarcowy zegarek (podobne są również używane w przenośnych grach elektronicznych). 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). Konstrukcja urządzenia może być dość dowolna. Podczas jego opracowywania pożądane jest uwzględnienie zaleceń przedstawionych w rozdziałach dotyczących czujników i konstrukcji obudowy. 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 baterię lub zasilacz 9V, ściśle przestrzegając biegunowości. Włącz urządzenie i zmierz pobierany prąd. Powinno być około 10mA. Ostre odchylenie od określonej wartości wskazuje na nieprawidłową instalację lub awarię mikroukładów. 3. Upewnij się, że na wyjściu oscylatora kwarcowego i na wyjściu elementu D3.1 występuje czysty meander o częstotliwości około 32 kHz. 4. Upewnić się, że na wyjściach wyzwalaczy D2.1 i D2.2 są sygnały o częstotliwości około 16 kHz. 5. Upewnić się, że na wejściu elementu D3.2 występuje napięcie piłokształtne o różnicy częstotliwości, a na jego wyjściu impulsy prostokątne. 6. Upewnij się, że urządzenie wyświetlające działa - wizualnie i dźwiękowo. Możliwe modyfikacje Schemat urządzenia jest niezwykle prosty i dlatego możemy mówić tylko o dalszych ulepszeniach. Obejmują one: 1. Dodanie opcjonalnego wskaźnika logarytmicznego LED częstotliwości. 2. Zastosowanie czujnika transformatorowego w generatorze pomiarowym. Przyjrzyjmy się bliżej tym modyfikacjom. Logarytmiczny wskaźnik częstotliwości Logarytmiczny wskaźnik częstotliwości to zaawansowany wskaźnik LED. Jego skala składa się z ośmiu pojedynczych diod LED. Gdy zmierzona częstotliwość osiągnie określony próg, odpowiednia dioda LED na skali zapala się, pozostałe siedem nie świeci. Cechą wskaźnika jest to, że progi odpowiedzi częstotliwościowej dla sąsiednich diod LED różnią się od siebie dwukrotnie. Innymi słowy, skala wskaźnika ma podziałkę logarytmiczną, co jest bardzo wygodne dla urządzenia takiego jak bijący wykrywacz metalu. Schemat ideowy wskaźnika częstotliwości logarytmicznej pokazano na ryc. 10. Pomimo faktu, że schemat tego wskaźnika został opracowany przez autora niezależnie, nie twierdzi on, że jest oryginalny, ponieważ wyszukiwanie patentowe wykazało, że takie schematy są znane. Niemniej jednak zarówno sam schemat wskaźników, jak i jego implementacja na bazie elementów krajowych są, zdaniem autora, interesujące.
Wskaźnik logarytmiczny działa w następujący sposób. Wejście wskaźnika odbiera sygnał z wyjścia wyzwalacza Schmidta bijącego obwodu wykrywacza metalu (patrz ryc. 9). Sygnał ten jest wejściem dla liczników binarnych D5.1-D5.2 (numeracja jest kontynuowana zgodnie ze schematem na ryc. 9). Liczniki te są okresowo resetowane przez sygnał wysokiego poziomu z oscylatora pomocniczego na wyzwalaczu Schmidta D3.3 o częstotliwości około 10 Hz. Na zboczu narastającym sygnału generatora pomocniczego stan liczników jest również zapisywany do równoległych rejestrów czterobitowych D6 i D7. Tak więc na wyjściach rejestrów D6 i D7 znajduje się cyfrowy kod częstotliwości sygnału dudnienia. Dość łatwo jest przekonwertować ten kod na skalę logarytmiczną (i to jest „podświetlenie” tego schematu), jeśli odpowiednia dioda LED na skali jest ustawiona tak, aby odpowiadała pojawieniu się jednego w pewnym bicie kodu częstotliwości z samych zer w wyższych bitach kodu. Oczywiście zadanie to powinno być realizowane przez układ kombinacyjny. Najprostszą implementacją takiego schematu jest okresowo powtarzające się powiązania elementów OR. W obwodzie praktycznym zastosowano elementy OR-NOT D8, D9 wraz z potężnymi falownikami buforowymi D10, D11. Na wyjściu układu uzyskuje się logiczny sygnał do sterowania diodami LED wagi w postaci „fali jednostek”. Z punktu widzenia oszczędzania energii baterii oczywiście bardziej wskazane jest, aby skala nie miała postaci świecącej kolumny diod LED (do 8 sztuk na raz), ale w postaci ruchomej kropki z jedna świecąca dioda LED. Aby to zrobić, diody LED linii wskaźnika są połączone między wyjściami obwodu kombinowanego. Dla bardzo niskich częstotliwości wskazanie w postaci migającej diody LED jest jeszcze bardziej odpowiednie. W proponowanym schemacie jest połączona z początkiem skali LED i gaśnie, gdy tylko zapali się jej kolejny segment. Wybierając elementy R8, C5, można zmienić wartość częstotliwości generatora pomocniczego, zmieniając tym samym granicę skali częstotliwości. Rodzaje i konstrukcja części Rodzaje stosowanych mikroukładów podano w tabeli. 4. Tabela 4. Rodzaje zastosowanych mikroukładów
Zamiast mikroukładów serii K561 można zastosować mikroukłady serii K1561. Możesz spróbować użyć niektórych żetonów z serii K176. Okablowanie zasilania i numeracja pinów dla mikroukładów D8-D11 nie są konwencjonalnie pokazane dla uproszczenia. Diody LED VD2-VD9 typu AJ1336 lub podobne o wysokiej wydajności. Ich rezystory nastawcze R9-R17 mają tę samą wartość 1,0 ... 5,1 kOhm. Im mniejsza rezystancja tych rezystorów, tym jaśniej będą świecić diody LED. Jednak w tym przypadku nośność mikroukładów K561LN2 może nie być wystarczająca. W takim przypadku zaleca się stosowanie falowników wyjściowych połączonych równolegle w obwodzie wskaźnika. Najwygodniej jest zorganizować to połączenie równoległe, po prostu lutując dodatkowe obudowy mikroukładów tego samego typu (do 4 sztuk) na każdym z mikroukładów K561LN2 zainstalowanych w obwodzie. czujnik transformatora, Idea detektora transformatora do wykrywaczy metali jest prosta i elegancka. Jest znany od dawna i powstał z chęci uproszczenia konstrukcji cewki czujnika wykrywacza metalu. Powszechną wadą typowego czujnika wykrywacza metali dowolnej konstrukcji jest duża (ponad 100) liczba zwojów cewki. W efekcie uzyskuje się niewystarczającą sztywność konstrukcji czujnika, co wymaga zastosowania specjalnych środków, takich jak dodatkowe ramki, odlewy epoksydowe itp. Ponadto pojemność pasożytnicza takiej cewki jest duża i aby wyeliminować fałszywe sygnały wynikające ze sprzężenia pojemnościowego cewki (cewek) z masą i ciałem operatora, konieczne jest ekranowanie uzwojeń. Sposób na wyeliminowanie wymienionych mankamentów jest prosty i oczywisty - konieczne jest zastosowanie cewki składającej się z minimalnej liczby zwojów - od jednego obrotu! Oczywiście takie rozwiązanie nie sprawdza się „na czole”, gdyż znikoma indukcyjność jednego zwoju wymagałaby gigantycznych pojemności kondensatorów obwodu oscylacyjnego, generatorów sygnału o ogromnym prądzie wyjściowym i specjalnych trików zapewniających wysoki współczynnik jakości. I tu czas przypomnieć o istnieniu urządzenia przeznaczonego do dopasowywania impedancji, do zamiany sygnałów przemiennych wysokiego napięcia o niskim prądzie na sygnały niskiego napięcia o wysokim prądzie i odwrotnie o transformatorze. Rzeczywiście, weźmy transformator o współczynniku transformacji około stu i podłączmy jego uzwojenie obniżające do jednego zwoju, który jest czujnikiem wykrywacza metali, a uzwojenie podwyższające do obwodu wykrywacza metalu zamiast cewki indukcyjnej. Strukturalnie jeden obrót takiego czujnika transformatora można wykonać na różne sposoby. Na przykład może to być pierścień z jednożyłowego drutu miedzianego lub aluminiowego o przekroju 6 ... 10 mm2 dla miedzi i 10...35 mm2 dla aluminium. Wewnętrzne żyły kabli zasilających są wygodne w użyciu. Możliwe jest wykonanie cewki z metalowej rurki w celu zmniejszenia masy i zwiększenia sztywności. Możliwe jest wykonanie zwoju folii poprzez przyklejenie do arkusza materiału, a nawet ze zwykłej folii z włókna szklanego. W dowolnym dogodnym miejscu cewka jest uziemiana poprzez podłączenie do wspólnej szyny urządzenia, co zapewnia kompensację pasożytniczych sprzężeń pojemnościowych. Efekt tych połączeń przy danej konstrukcji czujnika jest o kilka rzędów wielkości mniejszy ze względu na mniejszą wartość całkowitego modułu rezystancji jednego zwoju. Czujnik transformatora umożliwia wdrożenie składanej konstrukcji kompaktowego, zdezelowanego wykrywacza metali. Jej szkic pokazano na ryc. 11. Transformator czujnikowy wykonany jest na toroidalnym rdzeniu magnetycznym montowanym bezpośrednio na płytce wykrywacza metali, umieszczonym w plastikowej obudowie. Uzwojenie obniżające transformatora i cewka czujnika stanowią konstrukcyjnie jedną całość w postaci prostokątnej ramy wykonanej z drutu jednożyłowego w izolacji miedzianej o przekroju 6 mm2, zamkniętej przez lutowanie. Podana ramka ma możliwość obracania. W pozycji złożonej rama znajduje się wzdłuż obwodu korpusu urządzenia i nie zajmuje dodatkowej przestrzeni. W pozycji roboczej obraca się o 180°. W celu zamocowania ościeżnicy w pozycji montażowej stosuje się tuleje uszczelniające wykonane z gumy lub innego podobnego materiału. Możliwe jest również zastosowanie dowolnych innych odpowiednich mechanicznych elementów ustalających do ramy.
Przekrój przewodu, z którego wykonana jest cewka czujnika transformatora, musi być nie mniejszy niż całkowity przekrój wszystkich zwojów tworzących zwykłą cewkę czujnika wykrywacza metalu. Jest to konieczne nie tylko w celu nadania konstrukcji niezbędnej wytrzymałości i sztywności, ale także w celu uzyskania niezbyt niskiego współczynnika jakości dla obwodu oscylacyjnego z takim analogiem transformatora cewki indukcyjnej (nawiasem mówiąc, przy użyciu takiej cewki jak cewka promieniująca, prąd w niej może osiągnąć dziesiątki amperów!). Z tego samego powodu konieczny jest odpowiedni dobór przekroju przewodów uzwojenia obniżającego transformatora. Może mieć mniejszy przekrój niż przekrój przewodu cewki, ale jego rezystancja omowa nie powinna być większa niż rezystancja omowa cewki. Aby zmniejszyć straty spowodowane rezystancją omową, konieczne jest bardzo ostrożne połączenie zwoju z uzwojeniem obniżającym napięcie transformatora. Zalecaną metodą połączenia jest lutowanie (dla cewki miedzianej) oraz spawanie w środowisku gazu obojętnego (dla aluminium). Wymagania dla transformatora to: Po pierwsze, musi pracować z małymi stratami przy wymaganej częstotliwości. W praktyce oznacza to, że jego obwód magnetyczny musi być wykonany z ferrytu niskiej częstotliwości. Po drugie, jego uzwojenia nie powinny mieć zauważalnego wpływu na impedancję czujnika. W praktyce oznacza to, że indukcyjność uzwojenia obniżającego musi być zauważalnie większa niż indukcyjność cewki. Do toroidalnych rdzeni ferrytowych o przepuszczalności magnetycznej μ\u2000d 30 i o średnicy większej niż XNUMX mm, dotyczy to nawet jednego obrotu uzwojenia obniżającego. Po trzecie, przełożenie musi być takie, aby indukcyjność uzwojenia podwyższającego przy zwoju czujnika podłączonym do uzwojenia obniżającego była w przybliżeniu taka sama jak indukcyjność konwencjonalnej cewki typowego czujnika. Niestety, zalety czujnika transformatorowego znacznie przewyższają jego wady tylko w przypadku detektorów uderzeń. W przypadku bardziej czułych urządzeń taki czujnik nie ma zastosowania ze względu na dość dużą wrażliwość na odkształcenia mechaniczne, co prowadzi do fałszywych sygnałów pojawiających się podczas ruchu. Dlatego detektor transformatora jest omówiony tylko w sekcji detektora uderzeń. 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
▪ Przełom w wydajności półprzewodników organicznych ▪ AMDVLK - open source'owe sterowniki Vulkan dla Linuksa ▪ Elektroniczny tablet zamiast podręczników i zeszytów
▪ sekcja witryny Wykrywacze metali. Wybór artykułu ▪ artykuł Johna Heywooda. Słynne aforyzmy ▪ artykuł Kto jako pierwszy odkrył biegun północny? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Praca nad instalacją HDTV. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy ▪ artykuł Wskaźnik mocy wyjściowej. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Monety magicznie się mnożą. Sekret ostrości
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
25mm - 5cm;
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony