XNUMX つの超小型回路の金属探知機。スキーム、説明

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XNUMX つのマイクロ回路上の金属探知機。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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基準発振器と測定発振器が 100 つの超小型回路の要素上に組み立てられている BFO (ビート周波数発振器) タイプの金属検出器には、いくつかの欠点があります。まず第一に、マイクロ回路結晶内の個々の要素間の寄生接続の発生が含まれますが、これを排除することはほとんど不可能です。そのため、このような金属探知機では 300 ～ XNUMX Hz を超えるビート周波数を選択する必要があり、これは必然的にデバイスの感度の低下につながります。したがって、基準発振器と測定発振器が別個の超小型回路上に組み立てられる、ビート信号の分析に基づくデバイスがますます普及してきています。

概略図

提案されたデバイスは、BFO (Beat Frequency Oscillator) タイプの金属検出器の変形の XNUMX つであり、つまり、周波数が近い XNUMX つの信号のビートを分析する原理に基づいたデバイスです。同時に、この設計では、ビート周波数の変化の評価が耳で行われます。

このデバイス (図 3.10) の基礎は、基準発振器と測定発振器、整合ステージ、ミキサー、および音響表示回路です。

米。 3.10. XNUMX つのマイクロ回路上の金属検出器の概略図 (クリックして拡大)

検討中の設計では、1.1 つの単純な LC 発振器が基準発振器と測定発振器として使用されます。これらの発電機の回路ソリューションはほぼ同じです。この場合、基準発振器は IC1.2 チップの要素 IC1 と IC2.1 に組み込まれ、2.2 番目の測定発振器または調整可能な発振器は IC2 チップの要素 IC1 と IC3 に作成されます。基準発振器の動作周波数は、その発振回路を構成する素子のパラメータ、つまりコンデンサC5、C6、C1、C2の静電容量とコイルL4のインダクタンスによって決まります。測定用発振回路はコンデンサ C7、C8、C2、C300 とサーチコイル LXNUMX を使用します。この場合、両方の発電機は約 XNUMX kHz の動作周波数に調整されます。

要素 IC1.3 および IC2.3 上に作成されたカスケードは、交流電圧によって発電機間のデカップリングを提供し、発電機に対するミキサーの影響も弱めます。バッファ段の出力から、コンデンサ C11 および C12 を介して RF 信号がミキサーに供給され、次に IC3 チップ上に作成された差周波発振増幅器に供給されます。ビート信号は BF1 ヘッドフォンに送信されます。この場合、コンデンサ C15 は信号の高周波成分のフィルタリングを行います。

電力は、コンデンサ C1 と C9 によって形成されるフィルタを介して、電源 B16 から 17 V の電圧でマイクロ回路に供給されます。

チューナブル発電機の発振回路のサーチコイルL2を金属物に近づけると、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。磁性金属物体がコイル L2 の近くにある場合、そのインダクタンスが増加し、発電機の周波数の低下につながります。非鉄金属はコイル L2 のインダクタンスを低減し、発電機の動作周波数を高めます。ヘッドフォンのビート信号の周波数を変えることで、金属物体がサーチコイルのカバーエリアに出現したと結論付けることができ、トーンを増減することで、検出された物体がどのような金属でできているかを知ることができます。

詳細と構造

検討中の金属検出器のすべての部品（サーチコイル L2、コネクタ X1 と X2、およびスイッチ S1 を除く）は、サイズ 60x50 mm のプリント基板上に配置されています（図 3.11）。側面をホイルでコーティングした getinax または textolite。

XNUMXチップ金属探知機
米。 3.11。プリント基板 (a) と XNUMX つの超小型回路上の金属検出器の要素の位置 (b)

このデバイスで使用される部品には特別な要件はありません。プリント基板上に問題なく配置できる小型のコンデンサと抵抗器を使用することをお勧めします。同時に、ボードは MLT-0,125 タイプまたはその他の小型サイズの固定抵抗器 (MLT-0,25 や VS-0,125 など) を実装できるように設計されています。コンデンサ C2、C5 ～ C7、および C8 は KT-1 タイプ、コンデンサ C3、C4、C9 ～ C12、C15 および C16 - KM-4 または K10-7V タイプ、コンデンサ C13 と C17 - K50 を使用できます。 ●6型。

コンデンサ C1 には小型ラジオ受信機の可変コンデンサを使用することを推奨します。容量が 3 ～ 25 pF の KPK-150 タイプの同調コンデンサも使用できます。コンデンサ C1 の最大静電容量は少なくとも 200 pF である必要があります。

基準発振回路のコイル L1 は、600NN K8x6x2 リング磁気回路のフレーム上に作成され、直径 50 mm の PELSHO ワイヤが 0,2 回巻かれ、磁気回路の全周に均等に巻かれています。

サーチコイル L2 には、直径 50 mm の PELSHO ワイヤーが 0,27 回巻かれ、直径 180 ～ 220 mm のリング状に作られています。このコイルは剛体フレーム上で作成する方が簡単ですが、剛体フレームなしでも作成できます。この場合、任意の適切な丸いオブジェクトを一時的なフレームとして使用できます。コイルのターンはまとめて巻かれ、その後フレームから取り外され、機械的強度を高めるためにエポキシ接着剤が含浸されます。次に、コイル L2 は静電シールドでシールドされます。静電シールドは、巻線の束の上に巻かれたオープンストリップのアルミニウムフォイルです。テープの巻き始めと巻き終わりの間の隙間（スクリーンの端の間の隙間）は少なくとも15〜20 mmである必要があります。

コイル L2 の製造では、短絡コイルが形成されるため、シールドテープの端が閉じないことを確認することが特に必要です。損傷を防ぐために、ホイルを XNUMX 層または XNUMX 層の絶縁テープで巻くことができます。

TON-2、TA-4 などの高インピーダンスのヘッドフォンは、音声信号のソースとして機能します。

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。ハウジングカバーには、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とスイッチS2を接続するためのコネクタX1が取り付けられています。

確率

本金属探知機は、L2サーチコイルから金属物体が1,5m以上離れた状態で調整してください。

デバイスを直接調整するには、希望のビート周波数を選択します。これを行うには、オシロスコープまた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。まず最初に、IC10 のピン 1 でその値を制御して、基準発振器の周波数を設定する必要があります。基準発振器の周波数は、コンデンサ C300 と C5 の静電容量を選択し、必要に応じてコイル L6 のコアを調整することにより、約 1 kHz に設定されます。あらかじめ、コンデンサ C1 のロータをほぼ中央の位置に設定しておく必要があります。次に、コンデンサ C2 の静電容量を選択し、測定用発振器の周波数を設定し、IC10 のピン 2 でその値を制御する必要があります。この場合、測定用発振器の周波数は、その値が基準発振器の周波数と約 500 ～ 1000 Hz 異なるように選択されます。

これで、デバイスのセットアッププロセスは完了です。

仕事の手続き

検討中の金属探知機の実際の使用方法は、サーチコイルのカバーエリア内の金属物体の存在の評価が耳で行われる他のBFOデバイスを使用する手順と大きく変わりません。

動作中に、サーチコイルL2の作用領域に金属物体が現れると、ヘッドフォンのビート信号の周波数が変化します。一部の金属に近づくと信号の周波数が増加し、他の金属に近づくと信号の周波数が減少します。ビート信号の音色を変化させることにより、一定の経験を積めば、検出された物体が磁性体か非磁性体が何の金属でできているかを容易に判断することができる。

可変コンデンサ C1 は、ビート信号の必要な周波数を維持しますが、ビート信号はさまざまな要因 (土壌の磁気特性の変化、周囲温度、バッテリーの放電など) の影響で変化する可能性があります。

この装置を使用すると、深さ 60 ～ 70 mm までの小さな物体 (中型のコインなど)、および深さ 0,5 m までの下水道マンホールの蓋を検出できます。

著者：アダメンコM.V.

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