K561LE5 チップに基づくシンプルな金属探知機。スキーム、説明

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K561LE5チップをベースにし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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概略図

すでに述べたように、問題の金属探知機は、BFO (Beat Frequency Oscillator) タイプの装置の多くのバリエーションのうちの XNUMX つであり、つまり、XNUMX つの周波数のうなりを分析する原理に基づいた装置です。さらに、この設計では、周波数の変化を耳で評価します。

米。 3.4. K561LE5チップをベースにした金属探知機の概略図 (クリックして拡大)

このデバイスの回路は、測定発振器と基準発振器、ミキサー、および音響表示回路に基づいています (図 3.4)。基準発振器と測定発振器は、IC1 マイクロ回路の要素で作成されます。

基準発振器は要素 IC1.1 に組み込まれています。この素子の出力 (ピン 3) と入力 (ピン 1、2) の間の負の DC フィードバックは、抵抗 R1 とインダクタ L1 を介して実行されます。コイル L1 と抵抗 R1 のパラメータは、素子が伝達特性の線形部分で動作するように選択されます。このようにして、回路要素 L100C1C1C2 のパラメータによって決定される約 3 kHz の周波数でカスケードを励起するための条件が作成されます。素子 IC1.1 は入力インピーダンスが高いため、回路の品質係数と発生器の周波数安定性は比較的高くなります。抵抗 R3 は、回路上の素子の出力抵抗による分流効果を弱めます。必要に応じて、基準発振器の発振周波数は、可変コンデンサ C2 を使用して小さな制限内で変更できます。

測定ジェネレータは、要素 IC1.2 の同様の回路に従って作成されます。この場合、この発生器の動作周波数は、L2C4C5 回路要素のパラメータによって決まります。コイルＬ２はサーチコイルである。チューナブル発電機の発振回路のサーチコイルL2が金属物に近づくと、そのインダクタンスが変化し、発電機の動作周波数が変化します。

基準発振器および測定発振器からの発振は、信号ミキサーとして機能する要素 IC1.3 の入力に供給されます。その結果、素子IC1.3の出力には、発生器の基本周波数の信号だけでなく、差周波数と和周波数の高調波成分の信号も含まれることになります。最も強力なものの 4 つは、抵抗 R3 に割り当てられる差周波信号です。残りの信号は、抵抗 R6 とコンデンサ CXNUMX を含むフィルターによって抑制されます。

ボリュームコントロール R4 を介した出力信号は、BF1 ヘッドフォンに直接供給されます。素子ＩＣ１．３の出力信号の振幅は数ボルトであるため、追加の低周波増幅器を使用する必要はない。

IC1 は 1V 電源 B9 から給電されます。

詳細と構造

問題の金属探知機を製造するには、任意のブレッドボードを使用できます。したがって、使用する部品は全体の寸法に関する制限を受けません。

K561LE5チップ上の単純な金属探知機
米。 3.5. K561LE5 チップ上の金属検出器のプリント基板 (a) と素子の配置 (b)

この金属探知機の部品（サーチコイル L2、抵抗器 R4、コネクタ X1、スイッチ S1 を除く）は、片面箔でできた 60x55 mm のプリント基板上に配置することをお勧めします（図 3.5）。 getinax または textolite。 IC1 の 176 番目の要素の未使用の入力ピンはコモンに接続する必要があります。このデバイスでは、少なくとも 561 つの論理要素「or-not」または「and-not」を含む、K564、K561、K5 シリーズのマイクロ回路を使用できます (たとえば、タイプ K561LE7、K561LA9、K561LA10、または KXNUMXLEXNUMX)。

コンデンサ C2 には小型ラジオの可変コンデンサを使用することをお勧めします。このコンデンサの最大静電容量は少なくとも 150 pF である必要があります。残りのコンデンサは、KLS、KM、KT タイプなどの小型のセラミックコンデンサを使用できます。デバイスの熱安定性を高めるには、コンデンサ C1、C3 ～ C5 の TKE が M750 または M1500 と同等でなければならないことに注意してください。固定抵抗器には、MLT-0,125 タイプなどの小型のものを使用できます。可変抵抗器 R4 の抵抗値は 10 ～ 68 kΩ です。ただし、このようなレギュレータとして電源スイッチ S1 に機械的に接続された抵抗を使用することは推奨されません。

基準発振回路のL1コイルは小型トランジスタ受信機のIF回路コイルをフレーム上に作成できます。このコイルは、Sokol-403 ラジオ受信機の IF 回路の 1 セクションのフレームに巻かれています。この場合、L8,6 コイルは、600NN フェライトで作られた直径 2,8 mm の装甲コア内に、同じフェライトで作られた直径 12、長さ 1 mm のトリマーを使用して配置されます。コイル L200 には、直径 2 mm の PEV-0,09 ワイヤが XNUMX 回巻かれています。

L2 サーチコイルを作成するには、内径 6 ～ 8 mm、長さ約 950 mm の銅またはアルミニウムのチューブを使用することをお勧めします。チューブの内側には、PVC チューブにあらかじめ伸ばされた直径 18 mm の MGTF ワイヤ 0,07 本の束を伸ばさなければなりません。ワイヤーが入ったジュラルミン管を型に合わせて曲げて直径約300mmのリングにします。最初の巻きの始まりであるワイヤの端は、コンデンサ C4 の対応する端子にはんだ付けされ、5 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。最後の巻きの端はコンデンサ C18 の対応する端子にはんだ付けされます。その結果、350 ターンを含み、約 XNUMX µH のインダクタンスを持つコイルが得られます。

コイル L2 を作成するときは、シールドチューブの端を短絡しないように特別な注意を払う必要があります。この場合、短絡ターンが形成されるためです。

薄肉チューブの代わりに、通常のアルミ箔を使用してスクリーンを作成することもできます。この場合、L2 コイルを適切なサイズの XNUMX 枚の合板または getinax ディスクの間に配置すると、LXNUMX コイルの設計にさらなる剛性を与えることができます。

音声信号のソースとして、可能な限り高い抵抗 (約 2000 オーム) を備えた高インピーダンスのヘッドフォンを使用する必要があります。たとえば、よく知られている TA-4 または TON-2 電話機が適しています。低インピーダンスの電話機を使用する場合は、金属探知機に KT315B トランジスタに基づくカスケードを追加し、抵抗値 3 kOhm の抵抗器 R10 と容量 6 pF のコンデンサ C1000 を取り付ける必要があります。

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。

要素が配置されたプリント回路基板と電源は、適切な金属ケース内に配置されます。筐体カバーには、可変抵抗器Ｒ５、ヘッドフォンＢＦ１を接続するためのコネクタＸ１、サーチコイルＬ２を接続するためのコネクタＸ２、スイッチＳ１が設けられている。

確率

他の金属探知機の調整と同様に、本装置の調整も L2 サーチコイルから XNUMX メートル以上離れた位置で金属物を取り除いた状態で行ってください。

まず、基準発振器の動作周波数を設定する必要があります。これを行うには、最初に、ヘッドフォン内の音声信号が完全に消えるまで、つまりビートが鳴るまで、L1 コイルの同調コアの位置を調整することによって、基準発振器の周波数を測定発振器の動作周波数と等しく設定します。はゼロに設定されます。まず、コンデンサ C2 のロータをほぼ中央の位置に取り付ける必要があります。その結果、コンデンサC2のノブをどの方向にでも少し回すと、低音がフォンに現れるはずです。必要に応じて、周波数メーターまたはオシロスコープを使用して、基準発振器の周波数を調整できます。

基準発振器と測定発振器の間の推奨周波数差は 400 ～ 500 Hz である必要があります。この場合、基準発振器の周波数は測定発振器の周波数よりも高くなければなりません。このような高い値の差周波数の選択は、両方の発振器、基準発振器と測定発振器が 100 つの共通のマイクロ回路結晶の要素上に作られているため、それらの間に必然的に寄生接続が発生するという事実によって説明されますが、これはほとんど不可能です。除去する。このため、この金属探知機では 300 ～ XNUMX Hz を超える周波数のビートを使用する必要があり、必然的に感度の低下につながります。

仕事の手続き

問題の金属探知機は、エラーのない取り付け、保守可能な部品、適切な調整により、セットアップ完了後すぐに使用できるようになります。コンデンサ C2 を使用して検索作業を開始する前に、ビート周波数をできるだけ低く設定することをお勧めします。これにより、測定用発生器の周波数の小さな変化も確実に記録できるため、デバイスの感度が向上します。ただし、非常に低いビート周波数を選択することはできません。この周波数では電話の音量が急激に低下するためです。

動作中にヘッドフォンの信号周波数が変化した場合、これはL2サーチコイルのカバーエリアに金属物体が存在することを示します。コイルが磁性金属（鉄、フェライト、ニッケルなど）でできた物体に近づくとビート信号の周波数が増加し、非磁性金属（アルミニウム、銅、真鍮など）でできた物体に近づくとビート信号の周波数が増加します。減少します。ある程度の経験があれば、ビート信号のトーンを変えることで、検出された物体が磁性か非磁性かにかかわらず、どのような金属でできているかを簡単に判断できます。

ヘッドフォンの信号の音量レベルは、抵抗 R4 によって調整されます。

著者: I. ネチャエフ

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