マイクロ回路上にクォーツ安定化を備えた金属探知機。スキーム、説明

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マイクロ回路に石英安定化機能を備えた金属検出器。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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最近、ラジオ市場の棚では、誰でも簡単な金属探知機を手間をかけずにすぐに組み立てることができる、あらゆる種類の組み立てキットや構成部品のセットを見つけることができます。著者は、大人にもお勧めできる子供向けおよび青少年用の組み立てセットをいくつか知ることができてうれしかったです。

これらのキットの 80 つの基礎となったのは金属探知機回路で、前世紀の XNUMX 年代後半に初めて出版され、その後、さまざまな変更や追加が加えられ、国内外のさまざまな出版物で繰り返し出版されました。

概略図

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、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。

知られているように、BFO タイプの金属検出器の感度は、測定用発振器の周波数値よりも 5 ～ 10 倍高い基準発振器の周波数値を選択すると、ある程度まで高めることができます。この場合、基準発振器の基本周波数と測定用発振器の最も近い高調波周波数の発振の間に生じるビート周波数の変化を推定します。その結果、外部の影響による測定発生器の周波数のわずか 10 Hz の変化は、差動振動の周波数の 50 ～ 100 Hz の増加につながります。

したがって、測定用発振器の周波数を 100 ～ 200 kHz の範囲内で選択する場合、基準発振器の周波数は 500 ～ 2 kHz である必要があります。基準発振器の周波数を安定させる必要があることに注意してください。

このデバイスの回路の基礎（図 3.12）は、測定発振器と基準発振器、バッファ段、ミキサー、音響表示回路で構成されています。

米。 3.12. 石英安定化機能を備えた金属検出器の概略図 (クリックして拡大)

基準発振器は、IC1.1 マイクロ回路の要素 IC1.2 および IC1 で作成され、その動作周波数は水晶共振器 Q1 (1 MHz) によって安定化されます。測定または調整可能な発生器は、IC2.1 マイクロ回路の要素 IC2.2 および IC2 で作成されます。この発電機の動作周波数は、発振回路を構成する要素のパラメータ、つまりコンデンサ C2、C3、バリキャップ D1 の静電容量とコイル L1 のインダクタンスによって決まります。この場合、バリキャップＤ１の容量の変更は、可変抵抗器Ｒ２を用いて行われる。測定用発生器の動作周波数は 1 ～ 2 kHz の範囲です。チューナブルジェネレーターの発振回路のコイルL200はサーチコイルです。金属物体に近づくとコイルのインダクタンスが変化し、これにより発電機の動作周波数が変化し、それに応じてビート周波数も変化します。

要素 IC1.3 と IC2.3 上に作られたカスケードは、発電機間の AC 電圧絶縁を提供し、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、RF 信号が要素 IC1.4 上に作られたミキサーに供給されます。次に、ビート信号が BF1 ヘッドフォンに送信されます。この場合、コンデンサ C10 は信号の高周波成分のフィルタリングを行います。

回路への電力は、コンデンサ C1 と C9 で形成されるフィルタを介して、電源 B8 から 9 V の電圧で供給されます。

詳細と構造

問題のデバイスのすべての部品（サーチコイル L1、抵抗器 R2、コネクタ X1 と X2、スイッチ S1 を除く）は、50x50 mm のプリント基板上に配置されています（図 3.13）。 -両面フォイル getinax または textolite。

マイクロサーキットでクォーツ安定化を備えた金属探知機
米。 3.13。水晶安定化機能を備えた金属検出器のプリント基板 (a) と素子の配置 (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。この場合、ボードは MLT-0,125 やその他の小型抵抗器 (MLT-0,25 や VS-0,125 など) などの永久抵抗器を取り付けるように設計されています。コンデンサ C2、C3、C5、および C7 はタイプ KT-1、コンデンサ C4、C7、C8、および C10 はタイプ KM-4 または K10-7V、コンデンサ C9 はタイプ K50-6 にすることができます。

可変抵抗器 R2 は小型のものであれば使用できますが、電源スイッチ S1 に機械的に接続された抵抗器をレギュレータとして使用することはお勧めできません。

水晶振動子 Q1 は別のグラスファイバー基板に実装され、部品側でメイン基板と平行に固定されています。その周波数は 0,5 ～ 1,8 MHz の範囲内であれば任意です。ただし、共振周波数が 1 MHz を超える水晶を使用する場合、一部の情報源では、バッファ要素 IC2.3 (ピン IC2/10) の出力と要素 IC1.4 のミキサの対応する入力の間に分周器を含めることを推奨しています。 .1 (ピン IC13/0,5) 周波数、基準周波数を 1 ～ 176 MHz に下げます。このような分周器は、K561 または KXNUMX シリーズの超小型回路で作成できます。

サーチコイル L1 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。このコイルは剛性の高いフレーム上に作成する方が簡単ですが、それなしで行うこともできます。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 L1 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エンドのアルミニウムフォイルストリップです。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 L1 を作成するときは、シールドテープ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。損傷を防ぐために、ホイルを XNUMX 層または XNUMX 層の絶縁テープで包みます。

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。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

この装置は、金属物体がサーチコイル L1 から少なくとも 1,5 m 離れた距離にある状態で調整する必要があります。

金属検出器をセットアップするプロセスは、測定発生器を 100 ～ 200 kHz の周波数に設定することから構成され、これはコンデンサ C2 の静電容量値を選択することによって実行されます。この場合、可変抵抗器 R2 のスライダーは中間の位置にある必要があります。測定発生器の周波数は、要素 IC1.3 (ピン IC1/10) の出力にある周波数計によって制御されます。測定発生器の選択された周波数値の正確さの監視は、ヘッドフォンで差周波信号を聞くことによって実行されます。この信号は、基準発振器と測定発振器の可能な限り高い周波数比で十分な大きさでなければなりません。必要に応じて、オシロスコープを使用してビート信号の振幅を推定できます。

仕事の手続き

このデバイスを実際に使用する場合、ビート信号の必要な周波数を維持するには、可変抵抗器 C1 を使用する必要があります。ビート信号の周波数は、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。）。

動作中にサーチコイルL1のカバーエリアに金属物体が現れると、電話機の信号周波数が変化します。一部の金属に近づくとビート信号の周波数が増加し、他の金属に近づくとビート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。

この装置を使用すると、小さな物体（中型のコインなど）を最大80〜100 mmの深さで検出でき、マンホールの蓋を55〜65 cmの深さで検出できます。

著者：アダメンコM.V.

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アレクサンダーUR3ICN
計画は 100% うまくいっています。孫のおもちゃとして作りました。マイクロ回路を適切なインクルージョンを備えたK561LE5に置き換えました。ヘッドフォンとして - 56オームのTA1600。 B1 パッケージではクォーツ 1 MHz が望ましい (デバイス全体の消費電流に影響する)。サーチコイルは 333 kHz の周波数にチューニングされています。 (第 1 高調波は 2 MHz になります) コンデンサ C2、R2 は中間の位置にあります。ボリュームは目で十分です。丁寧なコイル製作で安定性抜群。需要電流- XNUMXmA。

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