|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Indukcyjny wykrywacz metali z pojedynczą cewką. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / wykrywacz metalu Proponowany indukcyjny wykrywacz metali jest uniwersalny. Jego czujnik jest prosty w konstrukcji i może być produkowany o średnicy 0,1 ... 1 m. W przybliżeniu proporcjonalnie do średnicy zmieni się rozmiar wykrywanych obiektów i odległość, z jakiej wykrywacz metalu wykrywa te obiekty. Dla standardowego czujnika o średnicy 180 mm głębokość detekcji wynosi:
Urządzenie jest wyposażone w prosty dyskryminator, który pozwala odfiltrować sygnały z małych żelaznych przedmiotów, jeśli te ostatnie nie są przedmiotem zainteresowania wyszukiwania. Schemat strukturalny Schemat blokowy pokazano na ryc. 14. Składa się z kilku bloków funkcjonalnych.
Oscylator kwarcowy jest źródłem prostokątnych impulsów, z których następnie tworzony jest sygnał, który wchodzi do cewki czujnika. Sygnał oscylatora jest dzielony przez częstotliwość przez 4 za pomocą licznika pierścieniowego na przerzutnikach. Zgodnie z obwodem pierścieniowym licznik jest tak zaprojektowany, że na jego wyjściach można wygenerować dwa sygnały F1 i F2, przesunięte względem siebie w fazie o 90 °, co jest niezbędne do zbudowania obwodu dyskryminatora. Sygnał prostokątny (meander) jest podawany na wejście pierwszego integratora, którego wyjściem jest odcinkowo liniowe napięcie piłokształtne. Drugi integrator wytwarza z „piły” sygnał, który kształtem jest bardzo zbliżony do sinusoidalnego i składa się z półfal o kształcie parabolicznym. Ten sygnał o stabilnej amplitudzie jest podawany do wzmacniacza mocy, który jest przetwornikiem napięcia na prąd, umieszczonym na cewce czujnika. Napięcie czujnika nie ma już stabilnej amplitudy, ponieważ zależy od sygnału odbitego od metalowych przedmiotów. Bezwzględna wartość tej niestabilności jest bardzo mała. Aby go zwiększyć, to znaczy podświetlić sygnał użyteczny, obwód kompensacyjny odejmuje napięcie wyjściowe drugiego integratora od napięcia na cewce czujnika. Tutaj celowo pominięto wiele szczegółów dotyczących budowy wzmacniacza mocy, układu kompensacji oraz sposobu załączenia cewki czujnika, co ułatwia zrozumienie zasady działania urządzenia, choć nie do końca poprawnego. Więcej informacji znajduje się w opisie schematu obwodu. Z obwodu kompensacyjnego użyteczny sygnał jest podawany do wzmacniacza odbiorczego, gdzie jest wzmacniany napięciem. Detektory synchroniczne przetwarzają sygnał użyteczny na wolno zmieniające się napięcia, których wartości i polaryzacja zależą od przesunięcia fazowego odbitego sygnału względem sygnału napięciowego cewki czujnika. Innymi słowy, sygnały wyjściowe detektorów synchronicznych to nic innego jak składowe ortogonalnego rozwinięcia wektora użytecznego sygnału odbitego względem bazy wektorowej podstawowych harmonicznych sygnałów odniesienia F1 i F2. Część bezużytecznego sygnału, która nie jest kompensowana przez obwód kompensacyjny z powodu swojej niedoskonałości, nieuchronnie przenika do wzmacniacza odbiorczego. Na wyjściach detektorów synchronicznych ta część sygnału jest przetwarzana na składowe stałe. Filtry górnoprzepustowe (HPF) odcinają bezużyteczne stałe składowe, przepuszczając i wzmacniając jedynie zmienne składowe sygnałów związane z ruchem czujnika względem metalowych przedmiotów. Dyskryminator generuje sygnał sterujący do uruchomienia kształtownika sygnału dźwiękowego tylko przy określonej kombinacji polaryzacji sygnału na wyjściu filtra, co eliminuje sygnalizację dźwiękową małych przedmiotów żelaznych, rdzy i niektórych minerałów Schemat obwodu Schemat ideowy opracowanego przez autora indukcyjnego wykrywacza metali przedstawiono na rys. 15 – część wejściowa, ryc. 16 - synchroniczne detektory i filtry, ryc. 17 - dyskryminator i kształtownik sygnału dźwiękowego, ryc. 18 to schemat połączeń zewnętrznych. Oscylator kwarcowy (rys. 15) Oscylator kwarcowy jest montowany na falownikach D1.1-D1.3. Częstotliwość oscylatora jest stabilizowana rezonatorem kwarcowym lub piezoceramicznym Q o częstotliwości rezonansowej 215 Hz - 32 kHz („zegar kwarcowy”). Obwód R1C2 zapobiega wzbudzeniu generatora przy wyższych harmonicznych. Przez rezystor R2 obwód OOS jest zamknięty, przez rezonator Q obwód POS jest zamknięty. Generator charakteryzuje się prostotą, niskim poborem prądu, niezawodną pracą przy napięciu zasilania 3...15 V, nie zawiera elementów strojonych oraz rezystorów o zbyt dużej rezystancji. Częstotliwość wyjściowa generatora wynosi około 32 kHz.
licznik pierścieni (rys. 15) Licznik pierścieni ma dwie funkcje. Po pierwsze, dzieli częstotliwość oscylatora przez 4, aż do typowej częstotliwości 8 kHz dla takich urządzeń. Po drugie, generuje dwa sygnały odniesienia dla detektorów synchronicznych, przesuniętych względem siebie o 90° w fazie. Licznik pierścieniowy składa się z dwóch przerzutników D2.1 i D2.2 zamkniętych w pierścieniu z inwersją sygnału wzdłuż pierścienia.Sygnał zegarowy jest wspólny dla obu przerzutników. Dowolny sygnał wyjściowy pierwszego wyzwalacza D2.1 ma przesunięcie fazowe plus minus jedna czwarta okresu (tj. 90°) względem dowolnego sygnału wyjściowego drugiego wyzwalacza D2.2. Integratorzy (rys. 15) Integratory są wykonane na OS D3.1 i D3.2. Ich stałe czasowe są określone przez obwody R3C6 i R5C9. Tryb DC jest obsługiwany przez rezystory R4, R6. Kondensatory separujące C5, C8 zapobiegają gromadzeniu się błędu statycznego, który może wyprowadzić integratory z trybu ze względu na ich wysokie wzmocnienie DC. Wartości znamionowe elementów wchodzących w skład obwodów integratora dobiera się tak, aby całkowite przesunięcie fazowe obu integratorów przy częstotliwości pracy 8 kHz wynosiło dokładnie 180°, uwzględniając oba główne obwody RC oraz uwzględniając wpływ separacji obwodów i końcową prędkość wzmacniacza operacyjnego z wybraną poprawką. Obwody korekcyjne wzmacniaczy operacyjnych integratorów są standardowe i składają się z kondensatorów 33 pF. Wzmacniacz (rys. 15) Wzmacniacz mocy jest montowany na wzmacniaczu operacyjnym D4.2 z równoległym sprzężeniem zwrotnym napięcia. Element nastawczy prądu z kompensacją termiczną, składający się z rezystorów R72, R78 i termistora R73 (patrz ryc. 18), jest podłączony między wyjściem drugiego integratora a wejściem odwracającym wzmacniacza operacyjnego D4.2. Obciążeniem wzmacniacza, który jest również elementem OOS, jest obwód oscylacyjny składający się z cewki czujnika L1 i kondensatora C61. W numeracji rezystorów i kondensatorów na schematach z ryc. 15-18 pominięto niektóre pozycje, co wiąże się z licznymi modyfikacjami w obwodzie indukcyjnego wykrywacza metali i nie jest to pomyłka. Obwód oscylacyjny jest dostrojony do rezonansu przy jednej czwartej częstotliwości rezonatora kwarcowego oscylatora głównego, tj. do częstotliwości przyłożonego do niego sygnału. Moduł impedancji obwodu oscylacyjnego przy częstotliwości rezonansowej wynosi około 4 kOhm. Parametry cewki czujnika L1 są następujące: liczba zwojów wynosi 100, marka drutu to PEL, PEV, PELSHO 0,2 ... 0,5, średnia średnica i średnica trzpienia nawijającego wynoszą 165 mm. Cewka ma ekran z folii aluminiowej podłączony do wspólnej szyny przyrządu. Aby zapobiec tworzeniu się zwartego zwoju, niewielka część obwodu uzwojenia cewki, około 1 cm, jest wolna od ekranu. Elementy czujnika R72, R73, R78, L1, C61 są dobrane tak, aby: po pierwsze, były równe wartości napięcia na wejściu i wyjściu wzmacniacza mocy. Aby to zrobić, konieczne jest, aby rezystancja obwodu R72, R73, R78 była równa modułowi impedancji obwodu oscylacyjnego L1, C61 przy częstotliwości rezonansowej 8 kHz, a raczej 8192 Hz. Ten moduł rezystancyjny ma, jak już wspomniano, około 4 kOhm i jego wartość należy określić dla konkretnego czujnika. Po drugie, współczynnik temperaturowy rezystancji (TCR) obwodu R71-R73 musi zgadzać się wielkością i znakiem z TCR modułu impedancji obwodu oscylacyjnego L1, C61 przy częstotliwości rezonansowej, co uzyskuje się: z grubsza - wybierając wartość termistora R73, a dokładnie - wybierając stosunek R72-R78 i uzyskuje się eksperymentalnie podczas strojenia. Niestabilność temperaturowa obwodu oscylacyjnego jest związana przede wszystkim z niestabilnością rezystancji omowej drutu miedzianego cewki. Wraz ze wzrostem temperatury rezystancja ta wzrasta, co zwiększa straty w obwodzie i zmniejsza jego współczynnik jakości. Dlatego moduł jego impedancji przy częstotliwości rezonansowej maleje. Rezystor R18 nie odgrywa zasadniczej roli w obwodzie i służy do utrzymywania wzmacniacza operacyjnego D4.2 w trybie, gdy odpowiednik złącza X1 jest wyłączony. Obwód korekcji wzmacniacza operacyjnego D4.2 jest standardem i składa się z kondensatora 33 pF. System rekompensat (rys. 15) Głównymi elementami układu kompensacji realizującymi odejmowanie napięcia wyjściowego drugiego integratora od napięcia cewki czujnika są rezystory R15, R17 o tej samej wartości rezystancji. Ze wspólnego punktu połączenia sygnał użyteczny jest podawany do wzmacniacza odbiorczego. Dodatkowymi elementami, dzięki którym uzyskuje się ręczną regulację i regulację urządzenia, są potencjometry R74, R75 (Rys. 18). Z tych potencjometrów można pobrać sygnał, który leży w zakresie [-1, +1] od sygnału napięciowego czujnika (lub sygnału wyjściowego drugiego integratora, który ma prawie taką samą amplitudę). Regulując te potencjometry, uzyskuje się minimalny sygnał na wejściu wzmacniacza odbiorczego i sygnały zerowe na wyjściach detektorów synchronicznych. Poprzez rezystor R16 część sygnału wyjściowego jednego potencjometru jest bezpośrednio miksowana do obwodu kompensacyjnego, a za pomocą elementów R11-R14, C14-C16 - z przesunięciem o 90 ° od wyjścia innego potencjometru. Wzmacniacz operacyjny D4.1 jest podstawą kompensatora wyższych harmonicznych układu kompensacyjnego. Implementuje podwójny integrator z inwersją, którego stałe czasowe są ustalane przez wspólny dla integratora równoległy obwód sprzężenia zwrotnego napięcia R7C12, a także kondensator C16 ze wszystkimi otaczającymi go rezystorami. Meander o częstotliwości 8 kHz jest podawany na wejście podwójnego integratora z wyjścia elementu D1.5. Poprzez rezystory R8, R10 główna harmoniczna jest odejmowana od meandra. Całkowita rezystancja tych rezystorów wynosi około 10 kOhm i jest wybierana eksperymentalnie podczas ustawiania minimalnego sygnału na wyjściu wzmacniacza operacyjnego D4.1. Wyższe harmoniczne pozostające na wyjściu podwójnego integratora wchodzą do układu kompensacyjnego z taką samą amplitudą jak wyższe harmoniczne przenikające przez integratory główne. Zależność fazowa jest taka, że na wejściu wzmacniacza odbiorczego wyższe harmoniczne z tych dwóch źródeł są praktycznie kompensowane. Wyjście wzmacniacza mocy nie jest dodatkowym źródłem wyższych harmonicznych, ponieważ wysoki współczynnik jakości obwodu oscylacyjnego (około 30) zapewnia wysoki stopień tłumienia wyższych harmonicznych. Wyższe harmoniczne w pierwszym przybliżeniu nie wpływają na normalną pracę urządzenia, nawet jeśli są wielokrotnie większe niż użyteczny sygnał odbity. Należy je jednak zredukować, aby wzmacniacz odbiorczy nie wpadł w tryb przesterowania, gdy szczyty „koktajlu” od wyższych harmonicznych na jego wyjściu zaczynają być odcinane ze względu na skończoną wartość napięcia zasilania wzmacniacza operacyjnego. Takie przejście wzmacniacza do trybu nieliniowego gwałtownie zmniejsza wzmocnienie sygnału użytecznego. Elementy D1.4 i D1.5 zapobiegają tworzeniu się pasożytniczego pierścienia PIC przez rezystor R7 z powodu niezerowej wartości wyjściowego co- | rezystancja wyjściowa wyzwalacza D2.1. Próba podłączenia rezystora R7 bezpośrednio do przerzutnika prowadzi do samowzbudzenia układu kompensacyjnego przy niskiej częstotliwości. Obwód korekcji wzmacniacza operacyjnego D4.2 jest standardem i składa się z kondensatora 33 pF. Wzmacniacz odbiorczy (rys. 15) Wzmacniacz odbiorczy jest dwustopniowy. Jego pierwszy stopień jest wykonany na wzmacniaczu operacyjnym D5.1 z równoległym sprzężeniem zwrotnym napięcia. Użyteczne wzmocnienie sygnału wynosi: Ku = - R19/R17 = -5. Druga kaskada jest tworzona na wzmacniaczu operacyjnym D5.2 z szeregowym sprzężeniem zwrotnym napięcia. Współczynnik wzmocnienia Ku = R21/R22 + 1 = 6. Stałe czasowe obwodów separujących dobiera się tak, aby przy częstotliwości roboczej utworzone przez nie przesunięcie fazowe kompensowało opóźnienie sygnału spowodowane skończoną prędkością wzmacniacza operacyjnego. Obwody korekcji wzmacniacza operacyjnego D5.1 i D5.2 są standardowe i składają się z kondensatorów 33 pF.
Detektory synchroniczne (rys. 16) Detektory synchroniczne są tego samego typu i mają identyczne obwody, więc tylko jeden z nich, górny w obwodzie, będzie brany pod uwagę. Detektor synchroniczny składa się ze zrównoważonego modulatora, układu całkującego i stałego wzmacniacza sygnału (CCA). Zbalansowany modulator jest realizowany w oparciu o zintegrowany zespół przełączników analogowych D6.1 na tranzystorach polowych. Z częstotliwością 8 kHz przełączniki analogowe naprzemiennie zamykają wyjścia „trójkąta” układu całkującego, składającego się z rezystorów R23 i R24 oraz kondensatora C23, do wspólnej szyny. Sygnał częstotliwości odniesienia jest podawany do zbalansowanego modulatora z jednego z wyjść licznika pierścieniowego. Ten sygnał jest sygnałem sterującym dla przełączników analogowych. Sygnał na wejście „trójkąta” układu całkującego jest podawany przez kondensator odsprzęgający C21 z wyjścia wzmacniacza odbiorczego. Stała czasowa układu całkującego t = -R23*C23 = R24*C23. Więcej szczegółów na temat schematu detektora synchronicznego można znaleźć w rozdz. 2.1. OA UPS D7 posiada standardowy układ korekcyjny, składający się z kondensatora o pojemności 33 pF dla OA typu K140UD1408. W przypadku zastosowania wzmacniacza operacyjnego typu K140UD12 (z wewnętrzną korekcją) kondensator korekcyjny nie jest potrzebny, ale wymagany jest dodatkowy rezystor nastawczy prądu R68 (pokazany linią przerywaną). Filtry (rys. 16) Filtry są tego samego typu i mają identyczne obwody, więc tylko jeden z nich, górny w obwodzie, będzie brany pod uwagę. Jak wspomniano powyżej, typ filtra odnosi się do HPF. Dodatkowo przypisano mu w obwodzie rolę dalszego wzmocnienia sygnału wyprostowanego przez detektor synchroniczny. Podczas implementacji tego rodzaju filtrów w wykrywaczach metali pojawia się specyficzny problem. Jego istota jest następująca. Użyteczne sygnały z wyjść detektorów synchronicznych są stosunkowo wolne, więc dolna częstotliwość graniczna WPF mieści się zwykle w przedziale 2...10 Hz. Zakres dynamiczny sygnałów w amplitudzie jest bardzo duży, na wejściu filtra może osiągnąć 60 dB. Oznacza to, że filtr bardzo często będzie pracował w nieliniowym trybie międzyszczytowym. Wyjście z trybu nieliniowego po narażeniu na tak duże przeciążenia amplitudowe dla liniowego filtra górnoprzepustowego może trwać kilkadziesiąt sekund (podobnie jak czas gotowości urządzenia po włączeniu zasilania), co sprawia, że najprostsze układy filtrów nie nadają się do ćwiczeń. Aby rozwiązać ten problem, idą na wszelkiego rodzaju sztuczki. Najczęściej filtr jest podzielony na trzy lub cztery stopnie ze stosunkowo niewielkim wzmocnieniem i mniej lub bardziej równomiernym rozłożeniem łańcuchów rozrządu na stopnie. Takie rozwiązanie przyspiesza wyjście urządzenia do trybu normalnego po przeciążeniach. Jednak jego wdrożenie wymaga dużej liczby systemów operacyjnych. W proponowanym schemacie HPF jest jednostopniowy. Aby zmniejszyć skutki przeciążeń, jest on nieliniowy. Jego stała czasowa dla dużych sygnałów jest około 60 razy mniejsza niż dla sygnałów o małej amplitudzie. Schematycznie HPF jest wzmacniaczem napięciowym na wzmacniaczu operacyjnym D9.1, objętym przez obwód OOS przez integrator na wzmacniaczu operacyjnym D10. Dla małego sygnału właściwości częstotliwościowe i czasowe HPF są określane przez dzielnik rezystorów R45, R47, stałą czasową integratora R43 C35 i wzmocnienie wzmacniacza napięcia na wzmacniaczu operacyjnym D9.1. Wraz ze wzrostem napięcia wyjściowego HPF po pewnym progu zaczyna wpływać wpływ łańcucha diod VD1-VD4, które są głównym źródłem nieliniowości. Określony obwód bocznikuje rezystor R45 przy dużych sygnałach, zwiększając w ten sposób głębokość OOS w HPF i zmniejszając stałą czasową HPF. Użyteczne wzmocnienie sygnału wynosi około 200. Aby stłumić zakłócenia o wysokiej częstotliwości, obwód filtra ma kondensator C31. Wzmacniacz napięciowy wzmacniacza operacyjnego D9.1 ma standardowy obwód korekcji składający się z kondensatora 33 pF. Wzmacniacz operacyjny integratora D10 ma obwód korekcyjny składający się z kondensatora 33 pF dla wzmacniacza operacyjnego typu K140UD1408. W przypadku zastosowania wzmacniacza operacyjnego typu K140UD12 (z wewnętrzną korekcją) kondensator korekcyjny nie jest potrzebny, ale wymagany jest dodatkowy rezystor nastawczy prądu R70 (pokazany linią przerywaną).
Dyskryminator (rys. 17) Dyskryminator składa się z komparatorów na wzmacniaczu operacyjnym D12.1, D12.2 oraz pojedynczych wibratorów na przerzutnikach D13.1, D13.2. Gdy czujnik wykrywacza metalu przesunie się nad metalowym przedmiotem, na wyjściach filtra pojawia się użyteczny sygnał w postaci dwóch półfal napięcia o przeciwnej biegunowości, następujących po sobie jednocześnie na każdym wyjściu. W przypadku małych obiektów żelaznych sygnały na wyjściach obu filtrów będą zgodne w fazie: napięcie wyjściowe „przeskoczy” najpierw do minusa, a następnie do plusa i powróci do zera. W przypadku metali nieferromagnetycznych i dużych przedmiotów żelaznych reakcja będzie inna: napięcie wyjściowe tylko pierwszego (górnego zgodnie z obwodem filtra) „przechyli się” najpierw do minusa, a następnie do plusa. Reakcja na wyjściu drugiego filtra będzie odwrotna: napięcie wyjściowe „przeskoczy” najpierw do plusa, a potem do minusa. Impulsy wyjściowe komparatorów uruchamiają jeden z pojedynczych wibratorów na wyzwalaczach D13.1, D13.2. Pojedyncze wibratory nie mogą uruchomić się w tym samym czasie - sprzężenie zwrotne przez diody VD9, VD11 blokuje uruchomienie jednego wibratora, jeśli drugi już pracuje. Czas trwania impulsów na wyjściach pojedynczych wibratorów wynosi około 0,5 s i jest kilkakrotnie dłuższy niż czas trwania obu impulsów sygnału użytecznego, gdy czujnik porusza się szybko. Dlatego drugie półfale sygnałów wyjściowych filtrów nie wpływają już na decyzję dyskryminatora - zgodnie z pierwszymi impulsami sygnału użytecznego wyzwala on jeden z pojedynczych wibratorów, podczas gdy drugi jest blokowany i stan ten jest ustalona na czas 0,5 s. Aby wykluczyć działanie komparatorów z zakłóceń, a także opóźnić sygnał wyjściowy pierwszego filtra względem drugiego, na wejściach komparatorów instaluje się układy całkujące R49, C41 i R50, C42. Stała czasowa obwodu R49, C41 jest kilkakrotnie większa, dlatego przy jednoczesnym nadejściu dwóch ujemnych półfal z wyjść filtra komparator D12.2 zadziała jako pierwszy i jednorazowo na spuście Uruchomi się D13.2, wydając sygnał kontrolny („ferro” - żelazo). Kondycjoner sygnału dźwiękowego (rys. 17) Układ kształtowania sygnału audio składa się z dwóch identycznie sterowanych generatorów częstotliwości audio na wyzwalaczach Schmidta z logiką AND na wejściach D14.1, D14.2. Każdy generator jest uruchamiany bezpośrednio przez sygnał wyjściowy odpowiedniego wibratora pojedynczego dyskryminatora. Górny oscylator jest wyzwalany poleceniem „metal” z wyjścia górnego pojedynczego wibratora - celu nieferromagnetycznego lub dużego żelaznego przedmiotu - i wytwarza impuls tonowy o częstotliwości około 2 kHz. Dolny oscylator jest wyzwalany poleceniem „ferro” z wyjścia dolnego pojedynczego wibratora - małych żelaznych przedmiotów - i wytwarza komunikat tonalny o częstotliwości około 500 Hz. Czasy trwania komunikatów są równe czasowi trwania impulsów na wyjściach pojedynczych wibratorów. Element D14.3 miksuje sygnały dwóch generatorów tonów. Element D14.4, podłączony zgodnie z obwodem falownika, jest przeznaczony do realizacji obwodu mostkowego do włączania emitera piezoelektrycznego. Rezystor R63 ogranicza skoki prądu pobierane przez mikroukład D14, spowodowane pojemnościowym charakterem impedancji piezoelektrycznej. Jest to środek zapobiegawczy mający na celu zmniejszenie wpływu zakłóceń zasilania i zapobieżenie ewentualnemu samowzbudzeniu toru wzmacniającego. Schemat połączeń zewnętrznych (rys. 18)
Schemat połączeń zewnętrznych przedstawia elementy, które nie są zainstalowane na płytce drukowanej urządzenia i są z nią połączone za pomocą złączy elektrycznych. Elementy te obejmują:
Przeznaczenie wymienionych elementów jest w zasadzie oczywiste i nie wymaga dodatkowych wyjaśnień. Rodzaje i konstrukcja części Rodzaje stosowanych mikroukładów podano w tabeli. 5. Tabela 5. Rodzaje zastosowanych mikroukładów
Zamiast mikroukładów serii K561 można zastosować mikroukłady serii K1561. Możesz spróbować użyć niektórych żetonów z serii K176. Podwójne wzmacniacze operacyjne (wzmacniacze operacyjne) serii K157 można zastąpić dowolnymi pojedynczymi wzmacniaczami operacyjnymi ogólnego przeznaczenia o podobnych parametrach (z odpowiednimi zmianami w obwodach wyprowadzeń i korekcji), chociaż stosowanie podwójnych wzmacniaczy operacyjnych jest wygodniejsze (gęstość montażu wzrasta). Pożądane jest, aby używane typy systemów operacyjnych nie były gorsze od zalecanych typów pod względem szybkości. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku mikroukładów D3-D5. Wzmacniacze operacyjne detektorów synchronicznych i integratory filtrów górnoprzepustowych powinny zbliżyć się parametrami do precyzyjnych wzmacniaczy operacyjnych. Oprócz typu wskazanego w tabeli odpowiednie są K140UD14, 140UD14. Możliwe jest użycie wzmacniaczy operacyjnych mikromocy K140UD12, 140UD12, KR140UD1208 w odpowiednim obwodzie przełączającym. Nie ma specjalnych wymagań dotyczących rezystorów stosowanych w obwodzie wykrywacza metali. Muszą tylko być solidne i miniaturowe oraz łatwe w instalacji. W celu uzyskania maksymalnej stabilności termicznej w obwodach czujników, integratorach iw obwodzie kompensacyjnym należy stosować wyłącznie rezystory metalizowane. Moc rozpraszania mocy wynosi 0,125 ... 0,25 W. Termistor R73 musi mieć ujemny TKS i wartość około 4,7 kOhm. Zalecany typ KMT to 17 W. Pożądane są potencjometry kompensacyjne R74, R75 wieloobrotowe typu SP5-44 lub z regulacją noniuszową typu SP5-35. Możesz sobie poradzić z konwencjonalnymi potencjometrami dowolnego typu. W takim przypadku wskazane jest użycie dwóch z nich. Jeden - do zgrubnej regulacji, o wartości nominalnej 10 kOhm, uwzględniony zgodnie ze schematem. Drugi służy do precyzyjnego strojenia, podłączony zgodnie z obwodem reostatu do szczeliny jednego ze skrajnych zacisków potencjometru głównego, o wartości nominalnej 0,5 ... 1 kOhm. Kondensatory C45, C49, C51 są elektrolityczne. Zalecane typy - K50-29, K50-35, K53-1, K53-4 i inne małe. Pozostałe kondensatory, z wyjątkiem kondensatorów obwodu oscylacyjnego czujnika, są typu ceramicznego K10-7 (do wartości nominalnej 68 nF) i metalowo-foliowego typu K73-17 (wartości powyżej 68 nF). Kondensator obwodu C61 jest specjalny. Stawia się mu wysokie wymagania w zakresie dokładności i stabilności termicznej. Kondensator C61 składa się z kilku (5 ... 10 szt.) Kondensatorów połączonych równolegle. Dostrajanie obwodu do rezonansu 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 precyzyjnych kondensatorów i innych typów, na przykład K71-7. W ostateczności można spróbować zastosować stare termostabilne kondensatory mikowe ze srebrzonymi kondensatorami typu KSO lub jakieś kondensatory styropianowe. Diody VD1-VD12 typu KD521, KD522 lub podobne krzemowe małej mocy. Wygodne jest również stosowanie zintegrowanych zespołów diod mostkowych typu KD1 jako diod VD4-VD5 i VD8-VD906. Konkluzje (+) i (-) zespołu diod są ze sobą lutowane, a konkluzje (~) są zawarte w obwodzie zamiast czterech diod. Diody ochronne VD13-VD14 typu KD226, KD243, KD247 i inne małe na prąd 1 A. Mikroamperomierze - dowolnego typu dla prądu 50 μA z zerem na środku skali (-50 μA ... 0 ... + 50 μA). Wygodne są małe mikroamperomierze, na przykład typ M4247. Rezonator kwarcowy Q - dowolny mały kwarcowy zegarek (podobne są również używane w przenośnych grach elektronicznych). Przełącznik trybów pracy - dowolnego typu biszkoptowy lub krzywkowy małogabarytowy w 5 pozycjach i 6 kierunkach. Baterie typu 3R12 (według oznaczenia międzynarodowego) lub „kwadratowe” (według 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). Złącza Х1-ХЗ - standardowe, do lutowania na płytce drukowanej, z rastrem pinów 2,5 mm. Takie złącza są obecnie szeroko stosowane w telewizorach i innych urządzeniach gospodarstwa domowego. Złącze X4 musi być wykonane na zewnątrz, z metalowymi częściami zewnętrznymi, najlepiej z posrebrzanymi lub pozłacanymi stykami i uszczelnionym wyjściem kablowym. Zalecany typ to PC7 lub PC10 z przyłączem gwintowanym lub bagnetowym. Płytka drukowana Konstrukcja urządzenia może być dość dowolna. Przy jego projektowaniu należy wziąć pod uwagę zalecenia przedstawione poniżej w paragrafach dotyczących czujników i konstrukcji obudowy. Główna część elementów schematu urządzenia znajduje się na płytce drukowanej.
Płytka drukowana części elektronicznej wykrywacza metali może być wykonana na bazie gotowej uniwersalnej płytki drukowanej do pakietu DIP mikroukładów o rastrze 2,5 mm. W tym przypadku instalacja odbywa się za pomocą jednożyłowego ocynowanego drutu miedzianego w izolacji. Ten projekt jest wygodny do prac eksperymentalnych. Dokładniejszy i bardziej niezawodny projekt płytki drukowanej uzyskuje się, prowadząc ścieżki w tradycyjny sposób dla danego obwodu. Ze względu na swoją złożoność, w tym przypadku płytka drukowana musi być obustronnie metalizowana. Zastosowaną przez autora topologię drukowanych ścieżek przedstawiono na ryc. 19 - strona płytki drukowanej od strony montażu części i na ryc. 20 - strona płytki drukowanej od strony lutowania. Rysunek topologii nie ma rzeczywistego rozmiaru. Dla wygody wykonania fotomaski autor podaje rozmiar płytki drukowanej wzdłuż zewnętrznej ramki obrazu - 130x144 (mm). Cechy PCB:
Gęstość przewodów na płytce drukowanej nie jest zbyt wysoka, co umożliwia wykonanie rysunku do wytrawiania w domu. Aby to zrobić, zaleca się użycie cienkiego szklanego pisaka lub odciętej igły strzykawki wraz z plastikową rurką.
Powszechnym odczynnikiem do wytrawiania standardowej płytki drukowanej wykonanej z włókna szklanego folią miedzianą 35 ... 50 mikronów jest wodny roztwór chlorku żelazowego FeCl3. Istnieją inne sposoby na wykonanie płytek drukowanych w domu. Położenie części na płytce drukowanej pokazano na ryc. 21 (mikroukłady, złącza, diody "i rezonator kwarcowy), na ryc. 22 (rezystory i zworki) i na ryc. 23 (kondensatory).
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 zasilacz bipolarny, ściśle przestrzegając biegunowości. Włącz urządzenie i zmierz pobierany prąd. Powinien wynosić około 40 mA na każdej szynie zasilającej. Ostre odchylenie zmierzonych wartości od wskazanej 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. Upewnić się, że na wyjściu pierwszego integratora występuje napięcie piłokształtne, a na wyjściu drugiego integratora napięcie prawie sinusoidalne o zerowych składowych stałych. Uwaga! Dalszą regulację urządzenia należy przeprowadzić w przypadku braku dużych metalowych przedmiotów w pobliżu cewki czujnika wykrywacza metali, w tym przyrządów pomiarowych! W przeciwnym razie, jeśli te obiekty zostaną przesunięte lub czujnik zostanie przesunięty względem nich, urządzenie będzie rozstrojone, a jeśli w pobliżu czujnika znajdują się duże metalowe przedmioty, strojenie nie będzie możliwe. 6. Upewnić się, że wzmacniacz mocy pracuje poprzez obecność na jego wyjściu napięcia sinusoidalnego o częstotliwości 8 kHz ze składową stałą zerową (przy podłączonym czujniku). 7. Dostosuj obwód oscylacyjny czujnika do rezonansu, wybierając liczbę kondensatorów obwodu oscylacyjnego i ich moc. Strojenie jest kontrolowane z grubsza - przez maksymalną amplitudę napięcia obwodu, dokładnie - przez przesunięcie fazowe o 180 ° między napięciami wejściowymi i wyjściowymi wzmacniacza mocy. 8. Wymień element oporowy czujnika (rezystory R71-R73) na stały opornik. Wybierz jego wartość, aby napięcia wejściowe i wyjściowe wzmacniacza mocy miały jednakową amplitudę. 9. Upewnij się, że wzmacniacz odbiorczy działa, dla którego sprawdź tryb jego wzmacniacza operacyjnego i przepływ sygnału. 10. Upewnij się, że działa obwód kompensacji wyższych harmonicznych. Potencjometry regulacyjne R74, R75 w celu uzyskania minimalnej podstawowej harmonicznej sygnału na wyjściu wzmacniacza odbiorczego. Dobierając dodatkowy rezystor R8, uzyskano minimum wyższych harmonicznych na wyjściu wzmacniacza odbiorczego. W takim przypadku wystąpi pewna nierównowaga w podstawowej harmonicznej. Wyeliminuj to ustawiając potencjometry R74, R75 i ponownie uzyskaj minimum wyższych harmonicznych wybierając rezystor R8 i tak dalej kilka razy. 11. Upewnij się, że detektory synchroniczne działają. Przy prawidłowo skonfigurowanym czujniku i prawidłowo skonfigurowanym obwodzie kompensacyjnym napięcia wyjściowe detektorów synchronicznych są ustawiane na zero w przybliżeniu w środkowej pozycji suwaków potencjometru R74, R75. Jeśli tak się nie stanie (przy braku błędów instalacji), konieczne jest dostrojenie obwodu czujnika i dokładniejsze dobranie jego elementu rezystorowego. Kryterium prawidłowego ustawienia końcowego czujnika jest wyważenie urządzenia (tj. zerowanie na wyjściach czujników synchronicznych) w środkowym położeniu suwaków potencjometru R74, R75. Podczas regulacji należy zwrócić uwagę, aby w pobliżu stanu wyważenia tylko urządzenie W74 reagowało na ruch rączki potencjometru R1 i tylko urządzenie W75 na ruch rączki potencjometru R2. Jeśli ruch rączki jednego z potencjometrów w pobliżu stanu wyważenia odbija się na dwóch urządzeniach jednocześnie, to należy albo pogodzić się z tą sytuacją (nieco trudniej będzie zrównoważyć urządzenie za każdym razem, gdy zostanie ono obrócone on) lub dokładniej wybierz wartość kondensatora C14. 12. Upewnij się, że filtry działają. Składowa stała napięcia na ich wyjściach nie powinna przekraczać 100 mV. Jeśli tak nie jest, należy wymienić kondensatory C35, C37 (nawet wśród folii typu K73-17 zdarzają się jednostki wadliwe z rezystancją upływu - dziesiątki megaomów). Może być również konieczna wymiana OU D10 i D11. Upewnij się, że filtry reagują na użyteczny sygnał, który można zasymulować małymi obrotami pokręteł R74, R75. Wygodnie jest obserwować sygnał wyjściowy filtrów bezpośrednio za pomocą urządzeń wskaźnikowych W1 i W2. Upewnij się, że napięcie wyjściowe filtrów wraca do zera po ekspozycji na sygnały o dużej amplitudzie (nie później niż kilka sekund). Może się okazać, że niekorzystne środowisko elektromagnetyczne utrudni regulację urządzenia. W takim przypadku strzałki mikroamperomierzy będą wykonywać chaotyczne lub okresowe oscylacje, gdy urządzenie zostanie ustawione w pozycjach przełącznika S1 „Tryb 1” iw „Tryb 2”. Opisane niepożądane zjawisko tłumaczy się interferencją wyższych harmonicznych sieci 50 Hz na cewce czujnika. W znacznej odległości od przewodów z elektrycznością strzałki nie powinny się zmieniać, gdy urządzenie jest dostrojone. Podobne zjawisko można zaobserwować również w przypadku samowzbudzenia OA integratorów. 13. Upewnić się, że działa dyskryminator i obwód generowania sygnału dźwiękowego. 14. Wykonać kompensację termiczną czujnika. Aby to zrobić, musisz najpierw skonfigurować i zrównoważyć wykrywacz metali za pomocą rezystora zamiast rezystancyjnego elementu czujnika. Następnie lekko podgrzej czujnik na chłodnicy lub schłodź go w lodówce. Należy zwrócić uwagę w jakiej pozycji suwaka "metalowego" potencjometru R74 urządzenie będzie się balansowało przy zmianie temperatury czujnika. Zmierzyć rezystancję rezystora tymczasowo zainstalowanego w czujniku i zastąpić go obwodem R72, R73, R78 z termistorem i rezystorami o takich parametrach, aby całkowita rezystancja wskazanego obwodu była równa rezystancji wymienianego rezystora stałego . Trzymaj czujnik w temperaturze pokojowej przez co najmniej pół godziny i powtórz doświadczenie ze zmianą temperatury. Porównaj wyniki. Jeśli punkt równowagi na skali suwaka R74 przesunie się w jedną stronę, oznacza to, że czujnik jest niedokompensowany i konieczne jest zwiększenie wpływu termistora, osłabiając działanie bocznikujące rezystora R72, przez co zwiększy się jego rezystancja i zmniejszy się rezystancję dodatkowego rezystora R71 (aby utrzymać stałą wartość rezystancji całego łańcucha). Jeśli punkt równowagi dla tych dwóch eksperymentów zostanie przesunięty w różnych kierunkach, to czujnik jest przekompensowany i konieczne jest osłabienie wpływu termistora poprzez zwiększenie efektu bocznikowania rezystora R72, w tym celu zmniejszenie jego rezystancji i zwiększenie rezystancja dodatkowego rezystora R71 (aby utrzymać stałą wartość rezystancji całego łańcucha). Po przeprowadzeniu kilku eksperymentów z doborem rezystorów R71 i R72 należy upewnić się, że dostrojone i zbalansowane urządzenie nie traci zdolności do balansowania, gdy temperatura zmienia się o 40 ° C (chłodzenie od temperatury pokojowej do temperatury lodówka z zamrażarką). W przypadku awarii i odchyleń w zachowaniu poszczególnych elementów obwodu wykrywacza metali należy postępować zgodnie z ogólnie przyjętą metodą:
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
▪ Stacja radiowa FM w nanoskali ▪ Inteligentna lodówka Bosch z technologią Blockchain ▪ Nowa technologia druku 3D złożonych obiektów na bazie celulozy ▪ Znalazłem hormon, który przywraca tkankę serca
▪ sekcja strony Dom, ogrodnictwo, hobby. Wybór artykułów ▪ artykuł Czas leczy rany. Czas jest najlepszym lekarzem, lekarstwem. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Czym są promienie kosmiczne? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Praca z narzędziem do gwintowania. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
25 mm - 15 cm;
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony