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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Detector de minas. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Radioamador iniciante Existem muitos projetos de detectores de minas ou, como costumam ser chamados na literatura, detectores de metal, mas nos familiarizaremos com apenas três, diferindo nas soluções e capacidades do circuito. O primeiro projeto é um detector de minas com dois transistores (Fig. 69). Foi desenvolvido pelo rádio amador de Moscou V. Vasiliev. O princípio de operação de um detector de minas, como a maioria dos projetos semelhantes, é que quando um objeto de metal se aproxima do indutor do gerador, a frequência do gerador muda. Quanto mais próximo o objeto e maior ele for, mais forte será sua influência na frequência do gerador.
O gerador do detector de minas é feito no transistor V1 de acordo com o circuito capacitivo de três pontos. A geração é formada devido ao feedback positivo entre os circuitos emissor e base do transistor. A frequência do gerador depende da capacitância dos capacitores C1-C3 e da indutância da bobina L1. Quando a bobina se aproxima de um objeto de metal, sua indutância muda - aumenta se o metal for ferromagnético, por exemplo, ferro, e diminui se o metal não for ferroso - cobre, latão. Mas como rastrear a mudança na frequência? Para isso, é utilizado um receptor montado no segundo transistor. Este também é um gerador montado, como o primeiro, de acordo com o esquema capacitivo de três pontos. Sua frequência depende da capacitância dos capacitores C4-C6 e da indutância da bobina L2 e não difere muito da frequência do primeiro gerador. A diferença de frequência necessária é selecionada com um trimmer de bobina. Além disso, a cascata no transistor V2 também combina a função de um detector que seleciona as oscilações de baixa frequência das oscilações de alta frequência que entram na base do transistor. A carga do detector são fones de ouvido B1; o capacitor C8 desvia a carga para oscilações de alta frequência. O circuito oscilatório do receptor é conectado indutivamente ao circuito do gerador, portanto, no circuito coletor do transistor V2, circulam correntes com a frequência de ambos os geradores, bem como uma corrente de diferença de frequência, ou seja, a frequência de batida. Se, por exemplo, a frequência do gerador principal for 460 kHz e a frequência do gerador receptor for 459 kHz, a diferença será de 1 kHz, ou seja, 1000 Hz. Este sinal é ouvido em telefones. Mas assim que a bobina de busca L1 for aproximada do metal, a frequência do som nos fones mudará - dependendo do tipo de metal, diminuirá ou aumentará. Isso servirá como um sinal para a detecção de "minas". Em vez dos indicados no diagrama, P401, P402 e outros transistores de alta frequência são adequados. Os fones de ouvido são de alta resistência, TON-1 ou TON-2, mas suas cápsulas devem ser conectadas em paralelo para que a resistência total seja de 800 ... 1200 Ohms. O volume do som neste caso será um pouco mais alto. Resistores - MLT-0,25, capacitores - KLS-1 ou BM-2. A bobina L1 é uma estrutura retangular medindo 175x230 mm, composta por 32 voltas de fio PEV-2 0,35 (fio PELSHO 0,37 é adequado). O projeto da bobina L2 é mostrado na fig. 70. Em dois quadros de papel cilíndricos 6, são colocados segmentos de uma haste com diâmetro de 7 mm de ferrite 400NN ou 600NN: um (1) 20 ... 22 mm de comprimento, permanentemente fixo, o outro (2) - 35 ... 40 mm (móvel - para ajustar a bobina). As molduras são enroladas com fita de papel 3, sobre a qual é enrolada uma bobina L2 (5) - 55 voltas de fio PELSHO (você pode PEV-1 ou PEV-2) com diâmetro de 0,2 mm. Os cabos da bobina são fixados com anéis de borracha 4.
Fonte de alimentação - bateria 3336L, chave S1 - chave seletora, conector X1 - bloco de dois slots. Os transistores, capacitores e resistores do gerador são montados em uma placa (Fig. 71) feita de material isolante. A placa é conectada às bobinas, à bateria, à chave e ao conector com um fio trançado isolado. A placa e outros detalhes do detector de minas são colocados em uma caixa de compensado colado com dimensões de 40x200x350 mm. A bobina L1 é fixada na parte inferior da caixa e a bobina L5 é colocada dentro da bobina a uma distância de 7 ... 2 mm de suas voltas. Uma placa é anexada ao lado desta bobina. O conector e o interruptor são fixados na parte externa da pilha lateral do gabinete. De cima, uma alça de madeira com cerca de um metro de comprimento é fixada na caixa (de preferência com cola).
O estabelecimento de um detector de minas começa com a medição dos modos de operação dos transistores. Ligando a energia, meça a tensão no emissor do primeiro transistor (em relação ao fio comum - mais energia) - deve ser 2,1 V. Mais precisamente, essa tensão pode ser selecionada pelo resistor R2. Em seguida, a tensão no emissor do segundo transistor é medida - deve ser de 1 V (é definida com mais precisão selecionando o resistor R4). Depois disso, movendo lentamente o núcleo de afinação da bobina L2, um som alto e claro de baixa frequência é obtido nos fones de ouvido. Aproximando uma lata da bobina detectora, fixa-se o início da mudança no tom do som. Via de regra, isso acontece a uma distância de 30 ... 40 cm, com um ajuste mais preciso da frequência do segundo gerador, consegue-se a maior sensibilidade do aparelho. O próximo projeto é um detector de minas de três transistores (Fig. 72). É capaz de detectar latas ou chapas de ferro com área mínima de 150 cm2 a uma profundidade de até 30 cm.
Vamos analisar o funcionamento de um detector de minas de acordo com seu conceito. Um gerador é montado no transistor V1, que gera oscilações com frequência de 80 ... 100 kHz. A geração é formada devido ao feedback entre a bobina coletora L1 e a bobina L2 conectada à base do transistor. A frequência de oscilação depende da indutância da bobina L1 e da capacitância do capacitor C2. De acordo com o mesmo esquema, o segundo gerador foi montado no transistor V2 com uma frequência aproximadamente igual à do primeiro. As bobinas de acoplamento (L3 e L4) de ambos os geradores são ligadas em série e conectadas ao estágio de saída, montado no transistor V3. Os fones de ouvido B1 estão incluídos em seu circuito coletor (via conector X1). A frequência do primeiro gerador é constante (se não houver objeto de metal próximo à bobina de busca L1), a frequência do segundo é alterada ajustando a indutância da bobina L6. Correntes alternadas fluirão pelos fones de ouvido na frequência de ambos os geradores e na frequência da batida. Se a frequência do segundo gerador for ajustada suavemente à frequência do primeiro, um som de baixa frequência será ouvido primeiro nos fones de ouvido, que diminuirá gradualmente e, em seguida, "batidas zero" aparecerão - o som nos telefones desaparecerá. Agora vale a pena trazer a bobina do primeiro gerador para um objeto de metal - e o som voltará a ser ouvido nos fones. Sua altura será tanto maior quanto mais próxima a bobina estiver do objeto e também maior o próprio objeto. Neste projeto, você pode usar transistores da série MP39-MP42 com qualquer índice de letras e um coeficiente de transferência de corrente estática de 30 ... 40. É desejável levar capacitores de mica (KSO-1 ou KSO-2), resistores - MLT-0,25. Fones de ouvido - TON-1 ou TON-2. A fonte de energia é uma bateria 3336L ou três baterias pequenas D-0,25 conectadas em série. Na primeira versão, o aparelho funcionará 100 ... 150 horas, na segunda - 40 ... 50 horas (e depois as baterias terão que ser carregadas). Conector XI - bloco de dois soquetes, interruptor de energia - qualquer design. As bobinas L4-L6 do segundo gerador são enroladas com fio PEV-1 0,2 em uma estrutura feita de material isolante, que é então colocada em um núcleo de carbonila SB-28a (SB-4a). Primeiro, uma bobina de L6-260 voltas é enrolada no quadro com uma torneira da 60ª volta, contando da parte superior de acordo com o esquema de saída. Em seguida, uma bobina de L5-40 voltas é enrolada e, por último - L4 (2 voltas). Para tornar mais conveniente girar o núcleo de afinação, um botão de afinação é parafusado nele (Fig. 73).
Para as bobinas do primeiro gerador, primeiro é feito um quadro (Fig. 74). É constituído por um disco de contraplacado 3 com um diâmetro de 445 e uma espessura de 5...6 mm e faces 1 e 4 recortadas em contraplacado fino. As bochechas são coladas ou pregadas no disco, e uma alça de madeira 5 é presa à bochecha superior XNUMX de tal comprimento que é conveniente usar o dispositivo na busca de "minas" próximas ao solo.
Entre as bochechas são colocadas as bobinas 2. Primeiro, uma bobina L1-55 de voltas de fio PEV-1 0,6 é enrolada com uma torneira da 15ª volta, contando de cima de acordo com o esquema de saída. Uma bobina L2-10 voltas de PEV-1 0,25 é enrolada em cima dela. A bobina L3 é enrolada por último - contém 2 voltas de fio PEV-1 0,25. As principais conclusões das bobinas de acordo com o esquema (podem ser, por exemplo, seus primórdios - ao enrolar, é claro, todas as bobinas em uma direção) se conectam e fazem uma conclusão comum com um fio de montagem flexível em isolamento de 100 ... 120 mm de comprimento. Solde os condutores de mesmo comprimento aos outros terminais das bobinas. Em seguida, solde todos os condutores aos contatos da barra instalada na face superior próxima ao cabo. Coloque o capacitor C2 aqui também. Depois disso, cubra as bobinas com várias camadas de verniz e enrole fita isolante sobre elas entre as bochechas. Coloque o restante das peças no estojo (Fig. 75), na parede superior da qual fixa o botão liga / desliga e a bobina do segundo gerador, e na parede lateral - uma tomada para o plugue do fone de ouvido. Prenda a caixa à alça em um local conveniente para o trabalho e conecte os fios das bobinas do primeiro gerador às partes correspondentes. Aqui é melhor usar um cabo caseiro. Para fazê-lo, pegue três fios de montagem multicoloridos e passe-os por dentro de uma blindagem de metal, como uma trança de metal de um fio blindado. Coloque um tubo de PVC ou borracha em cima do cabo e prenda o cabo na alça. Conecte a trança metálica ao fio comum das bobinas e os condutores multicoloridos aos condutores restantes.
Estabelecer um detector de minas se resume a determinar a frequência do primeiro gerador e ajustar o segundo. A maneira mais fácil de fazer isso é com qualquer receptor de transmissão com soquete de antena. Primeiro, desligue o segundo gerador dessoldando, por exemplo, a saída do emissor do transistor V2 do positivo da fonte de alimentação. Com os fones de ouvido ligados, conecte a saída inferior (ou seja, o coletor do transistor) através de um capacitor de 15 ... 20 pF ao conector da antena do receptor. Depois de ligar o detector de minas, gire o botão de sintonização do rádio. Em vários pontos da escala de alcance de ondas longas, você ouvirá um ruído característico no alto-falante ou verá um estreitamento do setor do indicador de sintonia (normalmente encontrado em rádios de tubo). A diferença de frequência entre dois pontos adjacentes corresponderá à frequência do gerador. Da mesma forma, a frequência do segundo gerador é verificada desligando o primeiro. Com a posição intermediária do núcleo de sintonia, é necessário igualar a frequência do segundo gerador à frequência do primeiro selecionando o capacitor C5. Em seguida, ambos os geradores são ligados, "zero batidas" são alcançadas girando o núcleo de afinação e, em seguida, o núcleo é girado um pouco para trás para que um som de tom baixo seja ouvido nos fones de ouvido. Esta configuração corresponde à sensibilidade máxima do dispositivo. Traga a bobina de busca para perto de um objeto de metal e o tom mudará. Durante a busca, o detector de minas deve ser carregado a uma curta distância da superfície da terra e balançado de um lado para o outro. Então, pela maior mudança de tom nos fones de ouvido, é fácil determinar a localização exata da "mina". E mais um projeto - um detector de minas com sete transistores (Fig. 76). Foi desenvolvido pelos rádios amadores de Moscou L. Bulgak e A. Stepanov. Tal abundância, em comparação com projetos anteriores, de transistores tornou possível alcançar uma sensibilidade relativamente alta, estabilidade na operação e uma distinção clara entre metais ferrosos e não ferrosos.
O funcionamento do detector de minas é baseado no princípio de bater as frequências de dois geradores, já conhecidos por você, um dos quais é uma referência e o outro é sintonizável. A aproximação da bobina remota do circuito oscilatório ao metal é acompanhada por uma mudança em sua indutância e, portanto, na frequência do gerador. Um objeto de metal ferroso (ferroímã) aumenta a indutância da bobina e, consequentemente, reduz a frequência do gerador. O metal não ferroso, ao contrário, aumenta a frequência do gerador. O sinal do oscilador de referência é mixado com o sinal do oscilador sintonizável, após o qual o sinal de batida resultante é enviado ao amplificador e depois aos fones de ouvido. Mesmo pequenas mudanças na frequência do oscilador sintonizável são sentidas nos telefones como uma mudança na frequência do som. Como foram tomadas medidas no detector de minas para aumentar a estabilidade das frequências do gerador, tornou-se possível trabalhar com uma frequência de batida de 1 ... 10 Hz. E isso aumenta a sensibilidade do aparelho e reduz a corrente consumida por ele da fonte de alimentação. Por exemplo, o dispositivo detecta pregos a uma profundidade de até 15 cm e objetos maiores - até meio metro. O oscilador sintonizável é feito em um transistor V1 de acordo com um circuito capacitivo de três pontos, e o transistor é conectado de acordo com um circuito básico comum (em outras palavras, a base é conectada em alta frequência a um fio comum). A geração ocorre devido ao feedback positivo entre os circuitos coletor e emissor. A frequência do gerador depende da indutância da bobina L1 (é remota) e da capacitância dos capacitores C1-C3. A frequência do gerador pode ser ajustada com um resistor variável R7, do motor do qual uma tensão constante é fornecida ao diodo zener VXNUMX, que neste caso desempenha o papel de um varicap. Um varicap é um capacitor cuja capacitância depende da tensão aplicada em seus terminais. Os diodos Zener, assim como alguns diodos, têm a mesma propriedade de alterar sua capacitância sob a influência da tensão, se a tensão reversa for aplicada a eles (mais no cátodo, menos no ânodo). Naturalmente, esta tensão não deve exceder a tensão permitida especificada nos dados de referência. Em nosso caso, a capacitância do diodo zener muda quando a tensão constante através dele muda com um resistor variável. O oscilador de referência é feito no transistor V2, também de acordo com o esquema capacitivo de três pontos. Sua frequência depende da indutância da bobina L2 e da capacitância dos capacitores C6, C7, C9. O modo de operação dos transistores do gerador é definido pelos resistores R1-R4. Os sinais de alta frequência dos geradores são misturados no resistor R5. A amplitude do sinal resultante muda com a frequência do batimento: é igual à diferença nas frequências dos sinais. Para isolar o envelope de baixa frequência do sinal, foi utilizado um detector, feito de acordo com o esquema de duplicação de tensão nos diodos V4, V5. A carga do detector é o resistor R6; capacitor C11 é instalado para filtrar o componente de alta frequência. O sinal de baixa frequência da carga do detector é alimentado através do capacitor C12 para o pré-amplificador, montado no transistor V6. Da carga da cascata (resistor R10), o sinal é alimentado ainda mais ao amplificador - o modelador de pulsos retangulares no transistor V7. Os resistores R11 e R12 definem esse modo de operação do transistor, no qual ele está no limite de abertura. Como resultado, na carga da cascata (resistor R13), em vez de um sinal senoidal, são emitidos pulsos retangulares, que são diferenciados pelo capacitor C14 e se transformam em picos pontiagudos. Sua duração não depende da taxa de repetição e duração dos pulsos retangulares. Os picos positivos do sinal gerado acionam o transistor V9. Pulsos retangulares de duração fixa aparecem na carga do coletor da cascata (resistores R16 e R17), que são alimentados do motor do resistor variável R16 (este é o controle de volume) para o estágio de saída montado nos transistores V10, V11. Esta cascata é carregada nos fones de ouvido B1 conectados através dos soquetes X2 e X3. Em um detector de minas, você pode usar o chip K159NT1 com qualquer índice de letras. Em casos extremos, dois transistores KT315G com o mesmo ou possivelmente próximo coeficiente de transferência de corrente estática e corrente de coletor reverso servirão. Em vez dos transistores KT342B, KT315G, KT503E, KT3102A - KT3102E são adequados. Substituímos o transistor KT502E por KT361 e KT503E - por KT315 com qualquer índice de letras. Mas, neste caso, os fones de ouvido devem ser de alta resistência (TON-1, TON-2). Se os fones forem de baixa resistência, o transistor V11 deve ser mais potente, por exemplo, KT6OZB, KT608B. O diodo zener, além do indicado no diagrama, pode ser D803-D813, KS156A. Diodos V4, V5 - qualquer uma das séries D2, D9, D10 e V8 - qualquer silício. Resistores fixos - MLT-0,125, variável R7 - SP-1, R16 - de qualquer tipo, mas combinados com a chave liga/desliga S1. Capacitores eletrolíticos - K50-6, o resto - KSO, PM, MBM ou similar. Atenção especial deve ser dada à seleção de capacitores operando em geradores; eles devem ter estabilidade de alta temperatura. A bobina L2 é enrolada em um núcleo de ferrite ou ferro carbonílico, como SB-12a ou SB-23-lla. Sua indutância deve ser de 4 mH. Para garantir essa indutância, o número de voltas para o núcleo SB-12a deve ser 420 e para o núcleo SB-23-11a - 250, o fio PEV-1 é 0,1. Algumas partes do detector de minas são montadas em uma placa (Fig. 77), na qual são instalados pinos de montagem para soldar os condutores das peças.
A base do núcleo da bobina L2 é colada na placa. Após a instalação, a placa é colocada em uma caixa (Fig. 78) de compensado. Dimensões da caixa 115x170x40 mm. No painel frontal do gabinete, estão instalados resistores variáveis, um conector de entrada X1 (SG-3) e conectores para conectar um fone de ouvido (pode ser instalado um soquete de dois soquetes).
A bobina remota L1 é feita na forma de um anel (Fig. 79) com um diâmetro de 160 nm. Ele contém 100 voltas de fio PEV-1 0,3. Para enrolar a bobina, é conveniente usar qualquer moldura adequada, as voltas são empilhadas a granel e, em seguida, a bobina é removida e telada - embrulhada com papel alumínio para que haja um espaço de cerca de 10 mm entre as extremidades da tela. Em seguida, a bobina é impregnada com cola epóxi ou revestida com massa epóxi. Os condutores em isolamento de cloreto de polivinila são pré-soldados aos terminais da bobina, outro desses condutores é anexado à folha. Após o endurecimento da cola ou massa de vidraceiro, a superfície da bobina resultante é limpa com lixa e um compensado ou jumper de plástico é preso à bobina. No jumper é instalado um rack, ao qual é fixada uma haste - eles seguram a bobina para ela ao procurar por "min". A fixação da haste à cremalheira deve ser tal que seja possível alterar o ângulo entre a haste e a bobina.
Um cabo de cerca de um metro de comprimento é soldado às saídas dos condutores da bobina, na outra extremidade da qual está instalado um conector SSH-3 - eles são conectados da bobina ao conector de entrada. Nesse caso, o próprio dispositivo é usado no ombro (um cinto é preso nos cantos do corpo) ou preso à barra. A etapa final do trabalho é a instalação de um detector de minas. Ao ligar o aparelho, o motor do resistor variável R7 é colocado na posição intermediária e girando o núcleo de afinação da bobina L2, cliques com frequência de 1 ... 5 Hz são alcançados nos fones. Se necessário, selecione o capacitor C6. A seleção do resistor R8 atinge o maior volume de sinal. Deve-se lembrar que o núcleo de sintonia da bobina L2 pode definir a frequência do oscilador de referência tanto acima quanto abaixo da frequência do oscilador sintonizável. Por sua vez, depende disso a direção da mudança na frequência dos sinais sonoros, dependendo do tipo de metal detectado. Portanto, é aconselhável verificar a configuração praticamente aproximando o dispositivo de um determinado objeto de metal para saber sobre ele no futuro. Durante a busca por "minas", a frequência do som nos fones pode mudar devido ao descarregamento da bateria, mudança significativa na temperatura ambiente (por exemplo, em tempo ensolarado e nublado), mudanças nas propriedades magnéticas do solo. Portanto, o ajuste final do aparelho é feito no momento em que a bobina remota se aproxima do solo - para isso, é instalado um resistor variável R7. Autor: B.S. Ivanov
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