シンプルで経済的な金属探知機。スキーム、説明

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シンプルで経済的な金属探知機です。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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提案されたデバイスは、エネルギー効率、感度の向上、信号伝達の簡素化の点で、以前に発表された同様のクラスの金属探知機と比べて優れています。提案された金属探知機は、地中にある磁性および非磁性の金属物体、建物の壁の中の深さ、25 コペイカ硬貨 - 10 ～ 15 cm、より大きな物体 - 最大 60 cm を検出します。簡素化されたアラームにより、検索エリアにさらに集中することができます。提案された装置の欠点には、探索発生器の周波数のドリフトが遅いことが含まれます。これは、このクラスの金属探知機では一般的です。

金属探知機のブロック図を図1に示します。 XNUMX。

シンプルで経済的な金属探知機
図。 1

PC サーチコイル上の金属物体にさらされると、PG サーチジェネレーターの周波数が増加します。周波数が変化する PG 信号はアンプによって増幅されます。増幅された信号は石英フィルターに供給されます。 PG の周波数が PF の共振周波数と一致する場合 (PC 付近に金属がない場合)、信号は IM の振幅検出器に渡され、一定成分に変換され、FI パルス内の対数パルスが形成されます。形作る人。「1」。ログ。「1」は CC 警報システムに影響し、可聴信号は生成されません。 PCサーチコイルの領域に金属物体が現れると、PGジェネレーターが周波数を変更し、その結果、CC入力にログが表示されます。「0」の場合、PC エリアに金属物がある限りアラームが動作し始めます。必要なすべての回路要素は、MV 電圧安定化装置によって電力供給されます。デバイスの消費電流は最大 8,5 mA です。

概略図を図2に示します。 XNUMX。

シンプルで経済的な金属探知機
図。 2

探索発生器は、トランジスタ VT1 の共通ベースを備えた容量性 1 点回路に従って作成され、その負荷はコイル L5 と信号増幅器の入力回路 C3R2 であり、トランジスタ VT5 のエミッタフォロワ回路に従って作成されます。抵抗器 R1 からの増幅された信号は、石英フィルター ZQ1 に供給されます。水晶フィルタの共振周波数に等しい周波数を持つ探索発生器信号は、ダイオード VD2 と VD3 を使用して作られた振幅検出器に供給されます。定数成分の形の検出信号は、トランジスタＶＴ３−Ｆ１のベースに供給される。電流は抵抗器 R7 を通って流れ、その両端に電圧降下が生じ、対数が形成されます。 DD1の入力1に「1.1」。同時に、ログが DD2 の入力 1.1 に適用されます。出力 1 DD4 から「1.2」。この時点で、要素 DD1.1 および DD1.2 上に作成されたワンショットデバイスは閉じられており、DD3 の出力 1.1 にログが存在します。「0」。

要素 DD1.3 および DD1.4.B で作成されたマルチバイブレーターは、BQ1 エミッターと一緒には動作しません。サーチコイルL1が金属物体に近づくと、金属の「色」に関係なくPGの周波数が上昇します。周波数が高くなったPG信号は、水晶フィルタZQ1の透過限界を超えます。 ZQ1 の出力に信号が存在しないと、FI がロックされ、単安定の 1 DD1.1 にログが表示されます。「0」。単安定 DD1.1 および DD1.2 がトリガーされ、出力 3 DD1.1 にログが表示されます。「1」。これによりマルチバイブレータ DD1.3 と DD1.4 がトリガーされます。エミッター BQ1 はオーディオ周波数信号の放射を開始します。石英フィルタの後に信号が短期間損失した場合（PC の高速動作）、エミッタ BQ1 の動作時間はコンデンサ C10 の静電容量の値に依存します。提案された装置では、警報は「記憶」によって瞬時に作動します。聴覚に障害のある方のために、図の点線で接続された VD3 LED を取り付けることができます。この場合、デバイスの消費電流が増加します。電圧安定器 DA1 は、デバイス回路の目的で電圧調整回路を簡素化します。

詳細。すべての抵抗は MLT タイプ 0,125 W です。同調コンデンサ C1 タイプ 1KPVM または空気誘電体を使用した別のタイプ。これらが入手できない場合は、ポケットラジオの固体誘電体を備えた最大 50 pF の容量の小型可変コンデンサを使用できます。そのようなコンデンサがない場合は、必要なサイズの定コンデンサを直列に接続することで、より大きなコンデンサを使用できます。回路コンデンサ C2 ～ C4 を負のグループ TKE (M47 ～ M750 など) で使用することをお勧めします。グループ M と PMO を混合してみることもできます。コンデンサ C2 は小型ラジオの回路図から引用できます。

100kHz～1MHzの小型水晶振動子です。この場合、サーチコイルL1の巻き数は、対応する共振器に合わせて選択する必要があります。小型携帯電話や時計用の中国製圧電エミッタ BQ1。家庭用の3P-1タイプのエミッタも使用できますが、サイズが大きく消費電力も大きくなります。デバイスの電子部品全体は、厚さ 1,5 mm の片面フォイルグラスファイバーで作られたプリント基板に実装されています。基板の端には同材質の制御基板が90°の角度で半田付けされており、同調コンデンサC1と小型スイッチSA1が取り付けられています。

著者のバージョンでは、マッチ箱ほどの大きさのボードが長方形のアルミニウムの箱（「カザフスタン」のラジオ受信機からのIF回路のスクリーン）の中に置かれています。ロッドはアルミニウム製の配管チューブでできており、直径 16 mm のプラスチックのシースで内側と外側がコーティングされています。 L1サーチコイルは、板または厚い合板に直径150mmの円を描きます。弦の交点に長さ 20 mm の金属釘を円の中心から離れる方向に 45°の角度で打ち込みます。得られたテンプレート上に、直径 1 ～ 2 mm の PELSHO ワイヤー PEV-0,31 を使用してコイル L0,47 を巻き付けます。著者のバージョンでは、コイルは LESHO 10x0,07 ワイヤで 15 回巻かれています。 L1 コイルを巻いた後は、セットアップ中に巻き戻したり巻き戻したりする必要がある場合があるため、ワイヤーの端を切らないでください。コイルの端をきれいにして、接続ケーブルにはんだ付けします。お使いのバージョンの巻き数は、お持ちの水晶振動子に基づいて、元の巻き数に比例しておおよそ計算できます。

コイルを巻いて端を固定した後、糸を数回結び結び目で固定することでコイルの巻きを固定します。この固定は、1 本の釘を介してコイルの全周に沿って行われ、その後釘が引き抜かれます。コイルL1,2の接続ケーブルはシールド可能です。著者のバージョンでは、直径 XNUMX mm のプラスチックのシースで上部が覆われたシールド線を使用しています。静電容量を安定させるためにしっかりと撚られた通常の柔軟な取り付けワイヤを使用できます。

装置全体をセットアップし、サーチコイルの巻き数を調整した後、適切な直径のPVCチューブ内に配置し、片側を5つの平面で全長に沿って切断します。チューブの長さはコイルの周囲を 5 mm 超える必要があり、コイルの端でオーバーラップして接続されます。コイル接続ケーブルは塩ビチューブの接合部から出してください。将来的には、この場所のシールドコーティングの間に隙間が生じるでしょう。チューブとケーブル出口の間の接続のサイズを 10 ～ XNUMX mm 以内に保つようにしてください。チューブに入れたコイルを切り口を上にして平らな場所に置きます。下に新聞紙を敷きます。ドライバーでチューブの切り口を広げながら、コイルが配置されているスペースを準備したエポキシ接着剤で満たします。チューブ壁の膨らみや分岐がある場所は、ネジで固定する必要があります。必要な直径の丸いロールに保管された PVC チューブを選択することをお勧めします。このようなチューブを切断すると、その壁の広がりが少なくなります。

エポキシ接着剤の重合後（8 時間後）、リールから滴りを取り除き、糸を取り除き、表面を滑らかにする必要があります。幅 10 ～ 0,05 mm、厚さ 0,1 ～ 5 mm の銅または真鍮箔のシールド層がコイルの滑らかな表面に巻き付けられます。その目的は、サーチコイルのパラメータに対する地球や他の物体の容量性の影響を排除することです。シールド層は PVC チューブの接合部から巻き始め、PVC チューブの接合部の他端から巻き終える必要があります。シールド層の始まりと終わりの間のギャップは 20 ～ 1 mm にすることができます。いかなる状況でも、シールド層の最初と最後を接続しないでください。接続すると短絡が発生します。シールド層の一方の端は、コイルの出力と接続ケーブルのシールド層に接続されます。内周に沿ったコイル L5 のシールド層は、全長に沿って 10 ～ XNUMX mm のはんだ付け幅ではんだ付けされます。

多くの刊行物では、サーチコイルのシールド層をアルミニウム箔で作ることが提案されている。著者がアルミニウム箔スクリーンを備えたいくつかの設計のサーチコイルをテストしたところ、次の欠点が明らかになりました。

家庭でアルミニウムをはんだ付けすることが不可能であるため、シールド層と出力ケーブルのワイヤとの接触の信頼性が低く、寿命が短い。
シールド層のアルミ箔の巻き間の接触は一定ではないため、サーチコイルのパラメータは変化します。

一部の出版物では、サーチコイルのシールド層を PVC テープで巻くことを提案しています。このようにコーティングされたいくつかのコイルをテストしたところ、温度や機械的応力の変化によってサーチコイルのパラメーターが変化することが判明しました。これは、シールド層を手でしっかりと巻き付けることができないためです。温度やその他の要因にさらされたときの PVC テープの弾性の影響により、シールド層の箔とコイルの間のギャップが変化し、それに伴ってサーチコイルのパラメータも変化します。

上記の欠点を解消するために、シールドコイルを切断した PVC チューブに配置し、エポキシ接着剤で充填しました。完成したコイルは、コイルが嵌合するプレートに開けられた穴に通した太い糸を使用して、三日月形のテキストライトプレートに取り付けられます。コイルとテキストライトプレートの接着箇所とネジ止めバンドにエポキシ接着剤を塗布します。コイルを備えたプレートは、幅 30 mm、厚さ 0,5 ～ 1 mm の真鍮、スチール、アルミニウムのシートで作られたクランプを使用して、中央で「棒」の形に端が曲がったロッドに取り付けられます。外周のクランプは 3 本の M2 ボルトで締め付けられます。クランプのまっすぐな脚は、4 つまたは 3 つの M300 ボルトを使用してコイルのテキストライトプレートに取り付けられます。コイルの接続ケーブルをロッド内に通し、穴を通して電子ユニットに接続します。 Krona バッテリーは電子ユニットの下にあり、長方形のクランプで固定されています。金属探知機とクローナバッテリーの重量は XNUMX g です。

セットアップ中。ミリ電流計を介してデバイスを 9V 電源に接続します。ミリ電流計は 8mA の電流を示すはずです。エミッタ BQ1 は低周波信号を放射する必要があります。抵抗 R9 を調整することで、最大音量を実現します。アラームを無効にするには、DD1 のピン 1.1 を回路または抵抗 R7 から切り離す必要があります。コンデンサ C2 の代わりに、0 ～ 500 pF の可変コンデンサを接続します。セットアップには空気誘電体を備えた 2x500 pF デュアルコンデンサを使用することをお勧めします。「未完成」のサーチコイルを一定の長さの接続ケーブルを介して回路に接続します。オシロスコープを VT2 のエミッタに接続します。約 3 V のレベルの RF 成分が画面に表示されますので、デジタル周波数メーターを VT2 エミッターに接続し、サーチジェネレーターの周波数を決定します。可変コンデンサ C1 を中間の位置に設定します。

調整コンデンサを使用して、探索発振器の周波数を水晶振動子 ZQ1 の周波数と等しく設定します。サーチジェネレーターの周波数が高く、調整コンデンサーで周波数を下げることができない場合は、このコンデンサーの 1 番目のセクションを調整コンデンサーと並列に接続します。この操作で PG の周波数を共振 CF に下げることができない場合は、PC を数回巻く必要があります。逆に、PG の周波数が低く、調整コンデンサがそれを増やすことができない場合は、PC から数ターンを解く必要があります。 PG と CF の周波数を比較した後、VD2 と VD5 の間の接続点の CF 出力にオシロスコープを接続します。抵抗器 R1 スライダーを上の位置に設定します。 ZQ7 が適切に動作し、PG が調整されている場合、RF コンポーネントの画像がオシロスコープ画面に表示されるはずです。抵抗 R3 が接続されている場合、VT1 のエミッタにログが表示されるはずです。「2,4」、つまり電圧 5,7...2 V。CC が接続されている場合、エミッタは静かでなければなりません。 PC の巻数は、コンデンサ C50 の静電容量が約 XNUMX pF になるように選択する必要があります。

PC をさらに改造すると、つまりシールド層を塗布し、エポキシ樹脂を充填してロッドに取り付けると、コイルのインダクタンスが減少します。これを行うには、PC の製造プロセスが完了する前に、さらに 2 ～ 4 回転を追加します。 PCの製造完了後、再度再調整し、静電容量計を用いて静電容量C2の値を求める必要があります。上記のデバイスがない場合、SG 発生の存在は、コンデンサ C5 を切り離したり接続したりすることにより、R3 の定数成分によって判断できます。 PG の周波数と CF の一致の存在は、R7 の定数成分と CC の動作によって判断できます。コンデンサ C2 の静電容量値は、調整コンデンサのロータの位置によって実験的に決定できます。

最終調整では、エミッタが鳴らなくなるまでコンデンサ C1 を使用して PG を CF との共振周波数に調整する必要があります。この場合、コンデンサ C2 の静電容量は、同調コンデンサ C1 の中間位置で周波数共振が発生するようなものでなければなりません。抵抗器 R5 のスライダーを完全に「下」に回すと、アラームが鳴ります。アラーム信号が消えるまで、さらに数度 R5 スライダーを戻します。完全に組み立てた後の最終調整のために、抵抗器 R5 を調整するためにデバイス本体に穴を開ける必要があります。

金属検出器の最大感度は、上部 CF 通過帯域の端にある PG 周波数になることに注意してください。金属物体が PC エリアに出現すると、探索物体のサイズと金属物体から PC までの距離に応じて、周波数が数十ヘルツ単位で「上昇」します。 PG を CF の低い通過帯域に設定すると、PC 上の金属物体の影響により、PG が CF の中間の通過帯域に再構築され、SS はトリガーされません。上記に基づくと、デバイスの周波数ドリフトは、長期間にわたって感度が低下する「下向き」ドリフトよりも、アラームがトリガーされる前に自動的に感度が高まる「上向き」周波数ドリフトの方が良いことがわかります。したがって、SG 回路では、負の TKE を持つコンデンサ、または負と正の TKE を組み合わせたコンデンサを使用することをお勧めします。

文学

インターネットからのスキーム-アマチュア無線家。 -2001.-No.1。 -P.37。
ドゥビニンB.N. セキュリティデバイス-アマチュア無線家。 -2002-No.1。 -P.36。
HareN.Biteシグナリングデバイス-アマチュア無線家。 -2002年。-第10号。 -P.20。

著者：B.N. Dubinin、ノボヤヴォロフスク、リヴィウ地方。

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