超低周波金属探知機。スキーム、説明

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超低周波金属探知機です。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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この金属探知機は、XNUMX つの発電機のビート周波数を変更する原理に基づいて構築されています。その動作スキームは単純です。サーチジェネレーターとリファレンスジェネレーターからの信号がミキサーに入り、出力で差周波信号が生成されます。金属が探索発生器のコイルに近づくと、その周波数が変化し、その結果、基準発生器との差周波数は、原則として可聴範囲内になります。

一見すると、金属探知機の発振器の周波数が高いほど感度が高くなることが明らかです。実際にはそうではありません。周波数が増加すると、土壌による電磁波の吸収が増加します。したがって、電源回路や寄生実装容量を介した通信による発電機の不要な自己同期を取り除くことがより困難になります。

さらに、探索発生器の周波数のランダムな変動は、金属物体の近接によって引き起こされる周波数の変化に匹敵する値に達します。

最後に、超低動作周波数 (数十キロヘルツ) でのみ、鉄金属と非鉄金属を遠隔から区別することができます。 PLL ループを使用して同期された、検索発振器と基準発振器の発振間の位相差を変更することにより、金属の存在を検出します。検索は、センサーによるストロークの繰り返し周期が約 1 秒で動的に実行されます。

この金属探知機は、BLACK/COLORに基づいて金属を区別することができます。

概略図

金属探知機の概略図を図に示します。 2.10. 基準発振器は DD1 チップ上に作られており、その周波数 32768 Hz は ZOXNUMX 水晶共振器によって安定化されています。

この発生器からの信号は、抵抗分圧器 R3R4 を介してミキサー VD6VD13 に供給されます。

検索ジェネレータはトランジスタ VT1 で作成されます。金属探知機の感応素子として機能するコイル L1 は、1 線シールドケーブルで発電機に接続されています。コイルのタップからのフィードバック信号は、トランジスタVT6のエミッタに供給され、回路R7CXNUMXを介してミキサに供給されます。

サーチジェネレーターバリキャップ VD1 の周波数を制御します。回路 R13C10 および R17C11 は追加のフィルタリングを提供し、アンプ DA1 の出力における高周波成分のレベルを低減します。

金属探知機の感度は可変抵抗器 R25 によって調整されます。ダイオード VD7 ～ VD10 は、デバイスのセットアップ中にジェネレータの同期が中断された場合、または大きな金属物体が検出された場合に、DA3 アンプの過負荷を防ぎます。

金属探知機センサーが強磁性を持たない非鉄金属でできた物体の上を通過すると、オペアンプ DA3 の出力で最初に正極性、次に負極性の信号バーストが発生します。

正の半波はトランジスタ VT2 を開き、トランジスタ VT4 と VT5 のサウンドジェネレータをオンにします。物体が強磁性の性質を持っている場合、サージは逆の極性を持ちます。その最初の（負の）半波はトランジスタ VT3 を開き、その結果コンデンサ C21 が充電されます。トランジスタ VT6 が開き、抵抗 R21 を介してコンデンサ C31 を放電するのに必要な時間の間、トランジスタ VT33 のコレクタ負荷である抵抗 R5 が分流され、信号の XNUMX 番目の (正の) 半波の作用下で音声信号が禁止されます。

これは、スイッチ SA2 の接点が開いている (「非鉄金属」の位置) 場合に発生します。閉じた接点 (「BLACK METAL」位置) では、鉄または鋼製の物体が検出されたときに音による表示も機能しますが、これはセンサーコイルがその上を通過した後でのみ機能します。

追加の抵抗器 R1 を備えた微小電流計 PA16 は、出力 DA1 の電圧の定数成分 (スイッチ SA1 が「WORK」位置) または可変成分 (「SETTING」位置) を測定する電圧計として機能します。 XNUMXつ目は、検出されたオブジェクトの位置を明確にすることを可能にし、XNUMXつ目は、ジェネレーターの同期の瞬間とその故障を修正することを可能にします。

パワーノードの概略図

図上。 2.11に金属探知機の電源ユニットの図を示します。サウンダーに電力を供給する電圧 +9 V は、バッテリー GB1 から直接取得されます (SA3 スイッチが閉じている場合)。金属検出器の主要コンポーネントに電力を供給するための +6 V 電圧レギュレータは、トランジスタ VT7 と VT8 に組み込まれており、最初のトランジスタはツェナーダイオードとして機能します。オペアンプ DA3 を使用して、人工的な「中間点」(+4 V 回路) が作成されました。

超低周波金属探知機

米。 2.10. 回路図

超低周波金属探知機

米。 2.11. 超低周波金属探知機の電源ユニットの概略図

構造と詳細

L1 センサーコイルの製造の基礎となるのは、外径 14 mm の薄肉アルミニウムチューブで、両端の間のギャップが 250 mm で直径 10 mm のリングに曲げられます。弓鋸やカッターを使ってリングの外側の周囲に沿ってスロットを作る必要があります。それを通して、L1コイル（PELSHOワイヤー0,3）のターンがパイプ内に配置されます。ターン数は地球端から25+55+120です。

巻き付けの過程では、2〜3回転ごとにワイヤーにエポキシ樹脂を塗布する必要があります。完成したコイルのパイプの空洞にはシリコンシーラントを充填し、構造全体をニトロペイントで覆う必要があります。

ギャップの近くでは、コンタクトパッドを備えたグラスファイバーボードをリングに取り付け、それにはんだ付けする必要があります。

コイルリード;
コンデンサC1;
ケーブルワイヤーを接続します。

基板への取り付け点のパイプの一方の端の下に金属タブを配置し、そこに接続ケーブルのシールド編組の出力をはんだ付けする必要があります。

金属探知機のセットアップが完了したら、湿気から保護するために、このアセンブリ全体をプラスチックの箱で覆うか、シリコンシーラントを充填する必要があります。

コイルを木製の十字架に取り付け、その中央部分に誘電体材料で作られた伸縮ロッドと接続するためのプラスチックの「耳」を作るのが最善です。金属探知機の主要部品を備えたボードは、コイルとは反対側のロッドの端に固定された金属ケースに入れる必要があります。

ループコンデンサ C1 は、図に示されている総静電容量と等しい並列接続されたいくつかの K71-7 コンデンサで構成されています。他の熱安定コンデンサ (グループ TKE M47 または M75) も使用できます。トランジスタ VT7 は、エミッタ接合降伏電圧が 6,2 ～ 6,5 V になるように選択する必要があります。残りの回路要素には特別な要件はありません。

可変コンデンサ C5 - トランジスタラジオから。水晶発振子 ZQ1 - 時計。微小電流計 RA1 - 目盛りの中央にゼロがあります。追加の抵抗器 R16 は、+2,5 V および -2,5 V の電圧でマイクロアンメータの針がスケールの対応する端にずれるように選択されます。

HA1 としてさまざまな放音器がテストされました。巻線抵抗が 311 オームの TEMK-250 電話カプセルが最適であることが判明しました。サウンドジェネレーターの消費電流が 3 mA 以下であれば、信号の音量は十分です。ハイインピーダンスのヘッドホンを使用すると、さらに消費電流を低減できます。

著者：DzhuguryanL。

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