ピエゾフィルターを備えたシンプルな金属探知機。スキーム、説明

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ピエゾフィルターを備えた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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目的と機会

この金属探知機は、部品点数が少なく製造が容易であるにもかかわらず、非常に高感度です。暖房ラジエーターなどの大きな金属物体は最大 60 cm の距離で検出でき、小さな金属物体 (直径 25 mm のコインなど) は 15 cm の距離で検出できます。

動作原理

この装置の動作原理は、近くの金属の影響下で測定用発生器の周波数を変更し、測定用発生器と基準発生器の間の差周波数 (ビート) を分離することに基づいています。

この周波数は可聴範囲にあるため、ヘッドフォンで聞くことができます。

概略図

金属探知機の概略図を図に示します。 2.46。この回路では、DD1.1で作成した基準発振器の周波数を圧電素子を用いて安定化させています。圧電素子としては、家庭用スーパーヘテロダインラジオ受信機に搭載されている中間周波数（1kHz）用のピエゾフィルタ（ZQ465）を使用しました。

このような素子は広く普及しており、水晶振動子よりもはるかに安価です。圧電素子を使用することにより、従来のLCまたはRC発電機と比較して基準発振器の周波数安定性を高めることができるため、金属物体の検出範囲が広がります。

ピエゾフィルター付きのシンプルな金属探知機
米。 2.46。ピエゾフィルターを備えた単純な金属探知機の概略図

測定ジェネレーターは論理要素 DD1.2 上に組み立てられ、センサーであるフレームの形のコイル (L1) を含みます。コイルが金属に近づくと、そのインダクタンスが変化し、それが自己発振器の周波数の変化につながります。自己発振器の初期周波数は要素 C1C2C3L1 によって決定され、調整可能なコンデンサ C1 を使用して、基準発振器の周波数 (465 kHz よりわずかに多いか少ない) に近く調整されます。

要素 DD1.3 では、1.3 つの発生器の信号が混合されます。出力信号 DD3 には差高調波が含まれており、それを高周波パルスから分離するためにフィルター R5C2 が取り付けられています。低周波信号は電界効果トランジスタ VT1 によって増幅され、サウンドエミッターであるヘッドフォン BF2 BFXNUMX に供給されます。

自己発振器に CMOS マイクロ回路論理素子を使用すると、入力抵抗が高いため、サーチジェネレーターの発振回路で高い品質係数を得ることができ、その周波数安定性が向上します。これにより、小さな拍動での作業が可能になり、金属探知機の感度が向上します。自動発電機の電源は、高精度ツェナーダイオード KS166V を使用して安定化されています。周囲温度が変化したときに電圧ドリフトがゼロに近いのは、電圧が約 6 V のパラメトリックスタビライザのみです。

電圧が 5 V に低下しても金属検出回路は動作し続けますが、この場合、電源電圧は安定化されません。金属探知機によって消費される電流 (したがって動作時間) は、出力に接続されているヘッドフォンの抵抗に大きく依存します。このため、抵抗はできるだけ高くする必要があり (>100 オーム)、そのためにヘッドフォン内のフォーンは直列に接続されます。

抵抗 R7 はヘッドフォンの短絡時のトランジスタ VT2 の最大電流を制限し、抵抗 R6 により音量を調整できます。便宜上、この抵抗は電源スイッチ SA1 と組み合わせられています。

ヘッドフォンは、標準のソケットを介して接続されます。

ソケット X2 は、バッテリー G1 の主電源充電器を接続するためのものです。これにより、バッテリーをケースから取り出さずに充電できるようになります。

要素ベース

同調コンデンサ C1 は、小型ラジオ受信機 (KP-180 など) から取得できます。 C2 と C3 は最小限の負の TKE (M47、M75)、C4 と C5 は K10 シリーズ (K10-17)、C6 ～ K53-1 は 16 V でなければなりません。

可変抵抗器 R6 - SP3-3bM (基板水平設置用、スイッチ SA1 内蔵)、調整抵抗器 R5 タイプ SPZ-19a、その他は小型のものに適しています。ピエゾ共振器 (ピエゾフィルター Z01) は、FP1P1-61 シリーズ (-01、-02 など) のいずれかに適している可能性が高く、XNUMX つの出力を持つ中国の受信機の他の多くのタイプのピエゾフィルターを試すこともできます。

回路基板

デバイス部品は、厚さ 1,5 mm、寸法 75 x 40 mm のグラスファイバー製の片面プリント基板上に配置できます (図 2.47、a-b)。

ボードを L1 センサーコイルの近くに配置することをお勧めします。素子を実装した基板を固定する場所はシールドする必要がありません。

コイル作り

金属探知機センサーコイル L1 はトロイダルフレームの形状をしています (図 2.47、c)。これは、例えば発泡プラスチックから切り出された直径２０ｃｍの任意の適切なマンドレルに、直径１．２ｍｍのＰＥＶ銅線で巻かれる。

巻線は 30 ターンまとめて行う必要があります (インダクタンスは約 480 μH)。コイルを巻いた後、フレームを誘電体テープ (ワニス布または絶縁テープ) で包み、次に薄いアルミホイルで包みます。

銅箔を使用することもできます。コイル端子近くの約10 mmの領域をホイルで覆う必要はありません（図2.47、cに示すように、スクリーンの端の間に隙間が残ります）。

ピエゾフィルター付きのシンプルな金属探知機
米。 2.47。ピエゾフィルターを備えたシンプルな金属検出器: a - プリント基板。 b - ボード上の要素の配置。 c - サーチコイルの外観

コイルのスクリーンにより寄生容量の影響が軽減され、探索発振器の動作周波数の安定性が向上します。

L1 の製造に太いワイヤを使用すると、追加の締結要素を使用せずにコイルの品質係数が向上し、フレームに剛性が与えられます。

著者：シェレストフI。

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