送受信原理で動作するシンプルな金属探知機。スキーム、説明

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送受信原理に基づいて動作するシンプルな金属探知機。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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動作原理

マルチバイブレータを送信機として使用し、可聴周波増幅器を受信機として使用しました。同じサイズと巻線データのコイルが、これらのデバイスの最初の出力と XNUMX 番目のデバイスの入力に接続されます。

このような送信機と受信機のシステムが金属探知機になるためには、異物の金属物体が存在しない場合、コイル間に実質的に接続がないように、つまり送信機の信号が受信機に直接届かないようにコイルを配置する必要があります。

知られているように、コイルの軸が相互に垂直であれば、コイル間の誘導結合は最小になります。したがって、送信コイルと受信コイルがこのように配置されている場合、受信機で送信信号は聞こえません。

金属物体がこの平衡システムの近くに現れると、送信コイルの交流磁場の影響を受けて、その中にいわゆる「渦電流」が発生し、その結果、それ自体の磁場が発生し、受信コイルに交流EMFが誘導されます。受信機が受信した信号は電話機によって音声に変換されます。その体積は、物体のサイズと物体までの距離によって異なります。

技術特性

金属探知機の技術的特徴は次のとおりです。

動作周波数 - 約2 kHz;
検出深度:
直径25mm～約10cmの硬貨。
鉄とアルミニウムの継ぎ目キャップ - それぞれ 20 cm と 25 cm。
寸法が200 x 300 mm - 40および45 cmのスチールおよびアルミニウムシート;
マンホールの蓋-60cm。

送信機の回路図

送信回路を図に示します。 2.13、a. これは、トランジスタ VT1、VT2 の対称マルチバイブレータです。発生する振動の周波数は、コンデンサ C1、C2 の静電容量と抵抗 R2、R3 の抵抗によって決まります。

トランジスタ VT2 のコレクタ負荷 (抵抗 R4) からのオーディオ周波数信号は、デカップリングコンデンサ C3 を介してコイル L1 に供給され、電気振動を交流磁場に変換します。

受信回路図

受信機は 2.13 段の可聴周波増幅器で、図に示す回路に従って作られています。 1b. その入力には、送信機と同じコイル L1 が含まれています。アンプの出力には、直列に接続された BFXNUMX 電話がロードされます。

送受信の原理に基づいて動作する単純な金属探知機
米。 2.13. 回路図：a - 送信機。 b - レシーバー

コンセプトに沿った金属探知機の働き

金属物体のコイルによって誘導された送信機の交流磁場が受信機コイルに作用します。その結果、約2kHzの周波数の電流が発生します。信号は分離コンデンサ C1 を介して、トランジスタ VT1 で構成される増幅器の初段の入力に供給されます。負荷（抵抗器 R2）からの増幅された信号は、デカップリングコンデンサ C3 を介して、トランジスタ VT2 に組み込まれた XNUMX 段目の入力に供給されます。

信号はコレクタからコンデンサ C5 を介して 3 段目の入力、つまりトランジスタ VT1 のエミッタフォロワに供給されます。電流信号を増幅し、低抵抗電話を負荷として接続できるようにします。アンプの安定性に対する周囲温度の影響を軽減するために、トランジスタ VT1 のコレクタとベース間の抵抗 R3、およびトランジスタ VT2 のベース間の抵抗 RXNUMX をオンにすることにより、負の DC 電圧フィードバックが第 XNUMX 段と第 XNUMX 段に導入されました。コレクタとベース VTXNUMX の間に抵抗 RXNUMX があります。

2 kHz 未満の周波数での利得の低減は、分離コンデンサ C1、C3 の静電容量を適切に選択することによって実現されます。 2 kHz を超える周波数でのゲイン低減 - コンデンサ C2 および C4 を介した交流電圧に対する周波数依存の負帰還を第 XNUMX 段と第 XNUMX 段に導入することによって。

これらの対策により、受信機のノイズ耐性を高めることが可能になりました。コンデンサ C6 は、バッテリの放電に伴って内部抵抗が増加した場合にアンプが自励するのを防ぎます。

コイル作成の推奨事項

受信コイルと送信コイルは同じです。以下の方法で作ることができます。 115 x 75 mm の長方形の角に、直径 2 ～ 2,5 mm の 50 本の釘をボードに打ち込みます。長さは60〜30mm。まず、長さ40〜XNUMX mmのPVCまたはポリエチレンのチューブを爪に置く必要があります。これにより、構造全体に十分な断熱効果が得られます。

このようにして分離された釘には、直径300〜2 mmのPEV-0,12ワイヤを0,14回巻き付ける必要があります。巻き終わったら、細い絶縁テープで周囲全体を巻きます。その後、爪を曲げてコイルを取り外します。

金属探知機の設計

受信機および送信機のハウジングとしてポリスチレンの箱を使用することが望ましい（内寸 - 120 x 80 mm）。バッテリーコンパートメント、PCB ラック、およびコイル固定要素は同じ材料で作成し、P-647 溶剤でハウジングに接着することができます (P-650 も使用できます)。

プリント回路基板のスケッチと部品の位置を図に示します。 2.14、a-b。

送受信の原理に基づいて動作する単純な金属探知機
米。 2.14. PCB スケッチと部品の位置

受信機および送信機のコイル内にあるすべての金属構造要素 (電源バッテリー、部品基板、電源スイッチ) は、その磁場に影響を与えます。動作中に位置が変化する可能性を排除するには、すべてをしっかりと固定する必要があります。これは、交換可能な構造要素としての Krona バッテリーに特に当てはまります。

確率

送信機の動作を確認するには、L1コイルの代わりに電話機を接続し、電源を入れたときに電話機から音が鳴ることを確認する必要があります。次に、コイルを所定の位置に接続した後、送信機が消費する電流を制御します。 5～7mA以内である必要があります。

受信機は入力を短絡した状態で同調されます。最初の段で抵抗 R1 を選択し、3 番目の段で R1 を選択することにより、電源電圧の約半分に等しい電圧が、それぞれトランジスタ VT2 と VT5 のコレクタに設定されます。次に、抵抗 R3 を選択して、トランジスタ VT5 のコレクタ電流が 7 ～ XNUMX mA に等しくなるようにする必要があります。

その後、入力を開いて、L1受信コイルをそれに接続し、約1mの距離で送信信号を受信して、システム全体が動作していることを確認します。

作者: ソロネンコ V.

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