石英を使用したトランジスタの金属探知機。スキーム、説明

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水晶を使用したトランジスタの金属検出器。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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ビート周波数偏差 (BFO) に基づく金属検出器は、弱い強磁性特性を持つ金属 (銅、錫、銀など) を検索する場合の感度が比較的低くなります。従来の表示方法では周波数の違い（うなり）が分かりにくいため、BFO金属探知機の感度を上げることは非常に困難でした。

当然のことながら、この状況は他の回路ソリューションを探す良い動機になりました。何年も前に、著者は元のデバイスのスキームに基づいてデバイスを作成し、ジャーナル「Radio-Electronics」(1967 年、No.11) に掲載されました。金属物の存在を分析するために使用される主な元素は石英でした。分析結果は視覚的に評価されました。

概略図

読者の注意を引くために提供された設計は、FM（周波数計）タイプの金属検出器の変形の1つです。つまり、金属の影響下での基準発振器の周波数偏差を分析する原理に基づいたデバイスです。サーチコイルの領域に落ちた物体。このデバイスの主な特徴は、Q2.15 水晶素子で作られたアナライザーの興味深い回路設計と、インジケーターとしてのポインターデバイスの使用と考えることができます。検討されている金属検出器（図XNUMX）のスキームの基礎は、測定発生器、バッファステージ、分析器、高周波発振検出器、および表示装置です。

米。 2.15。石英を用いた金属探知機の模式図

トランジスタ T1 で構成される高周波発生器の発振回路は、コイル L1 とコンデンサ C1 ～ C4 で構成されます。 RF ジェネレーターの動作周波数は、サーチコイルでもある L1 コイルのインダクタンスの偏差、および同調 (C2) および調整 (C1) コンデンサーの静電容量の変化に依存します。コイルL1のカバーエリアに金属物体がない場合、RF発生器で励起される振動の周波数は水晶素子Q1の周波数、つまりこの場合は1MHzに等しくなければなりません。

金属物体がコイル L1 に近づくと、そのインダクタンスが変化します。これは、RF 発生器の発振周波数の偏差につながります。次に、RF 信号がバッファ段に供給され、発生器と後続の回路の整合が保証されます。トランジスタ T2 上に作られたエミッタフォロワはバッファ段として使用されます。

エミッタフォロワの出力から、調整抵抗器 R8 と水晶 Q1 を通った RF 信号は、ダイオード D2 で作られた検出器に送られます。水晶は品質係数が高いため、測定用発振器の周波数がわずかに変化すると、水晶素子のインピーダンスが低下します。その結果、低周波（LF）信号がトランジスタT3で行われるDCアンプ（DCA）の入力に供給され、その振幅の変化により表示装置の矢印の対応する偏差が生じます。トランジスタ T3 に形成される UPT の負荷は、合計偏向電流が 1 mA のポインタデバイスです。

金属探知機は、1Vの電圧の電源B9から電力を供給されます。

詳細と構造

前述の設計の一部と同様に、任意のブレッドボードを使用して石英素子を備えた金属検出器を作成できます。したがって、使用する部品は外形寸法に関する制限はありません。取り付けはヒンジ式とプリント式の両方が可能です。

サーチコイルＬ１は、外径８〜１０ｍｍのケーブル（例えば、ＰＫ−５０ブランドのケーブル）からなる環状の枠体である。ケーブルの中心芯を取り除き、その代わりに直径1～8mm、長さ10mmのPELタイプのワイヤーを50芯張ります。得られた多芯ケーブルは、形成されたループの最初と最後の間に幅約 0,1 ～ 0,2 mm の隙間が残るように、適切なマンドレル上でリング状に曲げる必要があります。

最初の巻きの始まりであるワイヤの端はケーブルのシールド編組にはんだ付けされ、1 番目の巻きの始まりは最初の巻きの終わりに、というようにはんだ付けされます。その結果、XNUMX 回巻いたワイヤを含むコイルが完成します。コイル LXNUMX の製造では、短絡コイルが形成されるため、シールド編組の端が閉じないことを確認することが特に必要です。

コイル L1 を直径 400 mm、厚さ 5 ～ 7 mm の合板またはゲティナクで作られた 2 枚のディスクの間に配置すると、コイル L2924 の設計の剛性をさらに高めることができます。図に示されている 315N1 タイプのトランジスタの代わりに、KT4001B タイプなど、ほぼすべての国産の低電力シリコントランジスタをこの設計で使用できます。 2N2 (D9) ダイオードの代わりに、任意の文字インデックスを持つ D1 または D753 シリーズのゲルマニウムダイオードを使用することをお勧めします。また、2N156 タイプのツェナーダイオードは、たとえば XNUMXSXNUMXA ツェナーダイオードと問題なく置き換えることができます。

1 kHz ～ 900 MHz の周波数を持つ任意の水晶素子を Q1,1 素子として使用できます。電源 V1 として、たとえば、Krona バッテリーまたは直列に接続された 3336 つの XNUMXL バッテリーを使用できます。

要素が配置されたボードと電源は、適切なプラスチックまたは木製のケースに入れられます。ハウジングカバーには、可変抵抗器Ｒ８、サーチコイルＬ１を接続するためのコネクタＸ１、スイッチＳ１、表示器ＰＡ１が取り付けられている。サーチコイル L8 は、長さ 1 ～ 1 cm の適切なハンドルの先端に取り付けられ、多芯シールドケーブルでデバイス基板に接続されます。

確率

このデバイスを高品質にチューニングするための主な条件は、サーチコイルL1,5から少なくとも1mの距離に大型の金属物体がないことです。

金属探知機の直接調整は、RF 発生器によって生成される希望の発振周波数を設定することから始める必要があります。 RF 発振周波数は Q1 水晶素子の周波数と一致する必要があります。この調整にはデジタル周波数メーターを使用することをお勧めします。この場合、まずコンデンサ C2 の静電容量を変更することで周波数値を大まかに設定し、次にコンデンサ C1 を調整することで周波数値を正確に設定します。

周波数メーターがない場合は、PA1 インジケーターの読み取り値に従って RF ジェネレーターの設定を実行できます。水晶 Q1 は、デバイスの探索部と表示部の間の接続要素であるため、共振時の抵抗が非常に高くなります。したがって、指針計器ＰＡ１の最小読み取り値は、水晶の周波数に対するＲＦ発生器の発振の微調整を示すことになる。

このデバイスの感度レベルは、抵抗R8によって調整されます。

仕事の手続き

この金属探知機を実際に使用する場合は、可変抵抗器 R8 を使用して、指示計 PA1 の矢印を目盛上のゼロに設定する必要があります。この場合、バッテリーの放電、周囲温度の変化、または土壌の磁気特性の偏差による動作モードの変化がある程度補償されます。

動作中にサーチコイルL1の領域に金属物体が現れると、インジケータPA1の矢印が外れます。

著者：アダメンコM.V.

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