比較回路を備えたマイクロ回路上の金属探知機。スキーム、説明

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比較回路を備えたマイクロ回路上の金属検出器。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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利点と欠点

これらすべてのデバイスの動作原理は、XNUMX つの発電機の発振周波数の比較に基づいています。

参照;
金属物体の発振回路にさらされると周波数が変化して探索します。

他の既知の方法があります：

ブリッジ、測定ブリッジの不均衡が検出されたとき、アームの XNUMX つにサーチコイルが含まれています。
位相シフト法。基準発振器と探索発振器の発振の位相シフトを測定する場合。
送受信方式。物体から再放射される無線周波数エネルギーが記録されます。

周波数値を比較する方法（ビート法）よりも効率的です。しかし、実装は簡単です。これを使用して構築された金属探知機には次の利点があります。

それらはコンパクトです。
高周波安定化のための注意深い調整や対策は必要ありません。
気取らない操作。

そのため、家庭の職人やアマチュア無線家の間で広く普及しています。

単純な金属探知機の概略図

この装置は、深さ 80 mm までの 0,8 コペイカ硬貨と、深さ XNUMX m までの下水井戸の蓋を検出できます。

簡単な金属探知機の概略図を図に示します。 2.6、a. 176 つの K2LP1.1 チップ上に組み立てられています。その要素の 1.3 つ (DDXNUMX) は標準ジェネレータで使用され、もう XNUMX つ (DDXNUMX) は調整可能なジェネレータで使用されます。

基準発振器の発振回路はコイルL1とコンデンサC1、C2で構成され、サーチ発振回路はサーチコイルL2とコンデンサC4で構成されます。最初の回路は可変コンデンサ C1 によって周波数が調整され、4 番目の回路はコンデンサ C1.3 の選択によって調整されます。要素 DDXNUMX には、標準周波数発振と可変周波数発振のミキサーが含まれています。

このノードの負荷 (可変抵抗器 R5) から、差周波信号が要素 DD1.4 の入力に送られ、それによって増幅されたオーディオ周波数電圧が BF1 ヘッドフォンに送られます。

高感度金属探知機の概略図

高感度金属探知機について考えてみましょう。その図を図に示します。 2.7、a. K118UN1D (DA1) マイクロ回路を差周波発振のミキサーおよびアンプとして使用します。

比較回路を備えたマイクロ回路上の金属探知機

米。 2.6. 比較回路を備えたマイクロ回路上の最も単純な金属検出器： a - 回路図。 b - プリント基板

比較回路を備えたマイクロ回路上の金属探知機

米。 2.7. 比較回路を備えたマイクロ回路上の高感度金属検出器：a - 回路図。 b - プリント基板

このデバイスの基準発振器と検索発振器の回路は同一です。それらはそれぞれ 1.1 つのインバーター (それぞれ DD1.2、DD2.1 および DD2.2、DD1.3) で構成されています。要素 DD2.3 と DDXNUMX はバッファーとして機能し、ジェネレーターに対するミキサーの影響を弱めます。

基準発振器は可変コンデンサ C1 を使用して所定の周波数に調整する必要があり、検索発振器はコンデンサ C2 を選択することによって調整する必要があります。

アップグレードされた鼓動金属探知機回路

基準発振器を検索発振器の周波数の 5 ～ 10 倍の周波数に調整することで、ビート法を使用する金属検出器の感度を高めることができます。

この場合、基準発振器の発振と検索発振器の最も近い周波数 (5 ～ 10 次) 高調波との間でビートが発生します。この場合、わずか 10 Hz の離調により、差動振動の周波数が 100 Hz 増加します。

このようにして、金属探知機の感度が向上します。その図を図に示します。 2.8、a.

このような金属探知機を使用すると、100コペイカ硬貨を最大1 mmの深さで検出でき、井戸の蓋を最大XNUMX mの深さで検出できます。

比較回路を備えたマイクロ回路上の金属探知機

米。 2.8. ビート時の金属探知機の最新化された回路: a - 回路図; b - プリント基板

近代化された金属探知回路の動作

金属検出器の基準発振器は DD2 マイクロ回路の 1 つの要素で作られ、周波数 1 MHz に調整され、必要な周波数安定性は ZQXNUMX 水晶共振子によって確保されます。

検索ジェネレーターは、DD1 マイクロ回路の 1 つの要素を使用します。その発振回路 L2C3C1VDXNUMX は、基準発振器よりも数倍低い周波数に調整されています。

回路を再構成するには、バリキャップ VD1 が使用され、その電圧は可変抵抗器 R2 によって調整されます。ミキサーは要素 DD1.4 で作成され、要素 DD1.3 と DD2.3 はバッファとして使用されます。

検索インジケーターはBF1ヘッドホンです。

取り付けとPCB

検討中の金属探知機はそれぞれ、厚さ 1,5 mm のフォイルグラスファイバーラミネートで作られたプリント基板に取り付けることができます。基板図と部品配置を図に示します。それぞれ2.6、b、2.7、b、2.8、b。

このボードは、固定抵抗器 MJIT-OD25 (MLT-025、VS-0D25)、コンデンサ KT-1、KM-4 または K10-7V、K50-6 を取り付けるように設計されています。

発電機の周波数を調整するには、小型トランジスタ受信機の固体誘電体を備えた可変コンデンサが使用されます。

最初のデバイスの「世界」;
XNUMX番目のデバイスの「惑星」。

容量が 3 ～ 25 pF のトリマ KPK-150 など、サイズと最小および最大静電容量値が適切な他のコンデンサを使用することも可能です。

可変抵抗器R5およびR2-小型の任意のタイプ。

コイル製造

金属探知機用コイルL1を図のとおりに組み立てます。 2.6、a および 2.7、a は、標準サイズ K600 x 8 x 6 のフェライト (2NN) リング磁気コアに巻かれています。

最初の金属探知機では、コイルに 180 回の PELSHO 0,14 ワイヤが含まれており、50 番目のコイルには 0,2 回の PELSHO XNUMX ワイヤが含まれています。

どちらの場合も、磁気回路の周囲全体に均一に巻かれています。

最初の金属検出器では、コイルはBF-2接着剤でプリント基板に直接接着され、1,5番目では（スペース不足のため）厚さXNUMX mmのポリスチレンシートを曲げて基板に接着した小さなコーナーにコイルが接着されています。同じ接着剤で。

検討した各金属探知機のサーチコイルは、外径 15 mm、内径 10 mm のビニールプラスチックチューブを曲げてリング状に巻かれています。

リングの外径は次のとおりです。

最初のスキームの場合-250mm（100ターン）;
200 番目と 50 番目 - XNUMX mm (XNUMX 回転)。

使用済みワイヤー-PELSHO0,27。

各リングは、コイルとアース間の静電容量の影響を排除するために、静電シールドのためにアルミ箔テープで巻く必要があります。損傷から保護するために、ホイルを XNUMX 層または XNUMX 層の絶縁テープで巻くことをお勧めします。

テープを巻くときは、テープの両端間の電気的接触が許容されないことに注意してください (そうしないと、閉ループが形成されます)。

記載された方法で作られた完成したコイルの図を図2.9に示します。 XNUMX。

比較回路を備えたマイクロ回路上の金属探知機

米。 2.9。完成したサーチコイルの様子

サーチコイルの直径が小さくなるにつれて、「捕捉ゾーン」は狭くなりますが、デバイスは小さな物体に対してより敏感になります。逆に直径が大きくなると「捕捉ゾーン」が拡大し、小さな物体に対する感度が低下します。

検索を示すために、TON-2 ヘッドフォンがすべてのデバイスで使用されています。金属検出器は、１つのクローナ電池、または２つの電池３３３６、または直列に接続された６つのセル３１６、３３２から電力を供給することができる。

著者：SketerisR。

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