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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Um detector de metais simples e econômico. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / detectores de metal O dispositivo proposto compara-se favoravelmente com detectores de metais publicados anteriormente de uma classe semelhante em termos de eficiência energética, maior sensibilidade e sinalização simplificada. O detector de metais proposto detecta objetos metálicos magnéticos e não magnéticos no solo, na parede de um edifício a uma profundidade: uma moeda de 25 copeques - 10...15 cm, objetos maiores - até 60 cm. O alarme simplificado torna isso possível possível focar mais na área de pesquisa. As desvantagens do dispositivo proposto incluem: desvio lento da frequência do gerador de busca, típico de detectores de metais desta classe. O diagrama de blocos do detector de metais é mostrado na fig. 1.
Quando exposto a objetos metálicos na bobina de busca do PC, a frequência do gerador de busca PG aumenta. O sinal PG com frequência variável é amplificado por um amplificador. O sinal amplificado é alimentado em um filtro de quartzo. Quando a frequência do PG coincide com a frequência de ressonância do PF (ausência de metal próximo ao PC), o sinal passa para o detector de amplitude do IM e é convertido em um componente constante, que forma um pulso log no pulso FI modelador. "1". Registro. “1” afeta o sistema de alarme CC e nenhum sinal sonoro é gerado. Quando objetos de metal aparecem na área da bobina de busca do PC, o gerador PG altera a frequência, resultando em um registro na entrada CC. "0" e o alarme começa a funcionar enquanto houver objetos metálicos na área do PC. Todos os elementos de circuito necessários são alimentados por um estabilizador de tensão MT. O consumo de corrente do dispositivo é de até 8,5 mA. O diagrama esquemático é mostrado na fig. 2.
O gerador de busca é feito de acordo com um circuito capacitivo de três pontos com base comum no transistor VT1, cuja carga é a bobina L1 e o circuito de entrada C5R3 do amplificador de sinal, feito de acordo com o circuito seguidor de emissor no transistor VT2. O sinal amplificado do resistor R5 é alimentado no filtro de quartzo ZQ1. O sinal do gerador de busca com frequência igual à frequência de ressonância do filtro de quartzo é alimentado a um detector de amplitude feito por meio dos diodos VD1 e VD2. O sinal detectado na forma de um componente constante é fornecido à base do transistor VT3 - FI. A corrente flui através do resistor R7, criando uma queda de tensão nele e formando um log. "1" na entrada 1 de DD1.1. Ao mesmo tempo, um log é aplicado à entrada 2 de DD1.1. "1" da saída 4 DD1.2. Neste momento, o dispositivo one-shot, feito nos elementos DD1.1 e DD1.2, é fechado e um log está presente na saída 3 do DD1.1. "0". O multivibrador, feito nos elementos DD1.3 e DD1.4.B, não funciona em conjunto com o emissor BQ1. Quando a bobina sensora L1 se aproxima de um objeto metálico, a frequência do PG aumenta independentemente da “cor” do metal. O sinal PG com frequência aumentada ultrapassa o limite de transmissão do filtro de quartzo ZQ1. A ausência de sinal na saída do ZQ1 leva ao travamento do FI, e aparece um log em 1 DD1.1 do monoestável. "0". O monoestável DD1.1 e DD1.2 é acionado e um log aparece em sua saída 3 DD1.1. “1”, que por sua vez aciona os multivibradores DD1.3 e DD1.4. O emissor BQ1 começa a emitir um sinal de frequência de áudio. Se houver uma perda de sinal de curto prazo após o filtro de quartzo (movimento rápido do PC), a duração da operação do emissor BQ1 dependerá do valor da capacitância do capacitor C10. No dispositivo proposto, o alarme funciona instantaneamente e com “memória”. Para pessoas com deficiência auditiva, pode-se instalar o LED VD3, conectado no diagrama com linhas pontilhadas. Neste caso, o consumo atual do dispositivo aumentará. O estabilizador de tensão DA1 simplifica o circuito de estabilização de tensão para fins de circuito de dispositivo. Detalhes. Todos os resistores são do tipo MLT de 0,125 W. Capacitor de sintonia C1 tipo 1KPVM ou outro tipo com dielétrico de ar. .Se estes não estiverem disponíveis, você pode usar um capacitor variável de pequeno porte com um dielétrico sólido de rádios de bolso com capacidade de até 50 pF. Se não houver tal capacitor, você pode usar um capacitor maior conectando em série com ele um capacitor constante do tamanho necessário. É aconselhável utilizar capacitores de circuito C2-C4 com grupo negativo TKE, por exemplo M47-M750. Você pode tentar misturar os grupos M e PMO. O capacitor C2 pode ser retirado do diagrama de circuitos de rádios de pequeno porte. Ressonador de quartzo de pequeno porte de 100 kHz a 1 MHz. Neste caso, o número de voltas da bobina sensora L1 deverá ser selecionado para o ressonador correspondente. Emissor piezoelétrico BQ1 fabricado na China para pequenos telefones ou relógios. Você pode usar um emissor doméstico do tipo 3P-1, mas é maior e consome mais energia. Toda a parte eletrônica do dispositivo é montada em uma placa de circuito impresso feita de folha de fibra de vidro unilateral com 1,5 mm de espessura. Uma placa de controle feita do mesmo material é soldada na extremidade da placa em um ângulo de 90°, na qual estão instalados o capacitor de sintonia C1 e a chave de pequeno porte SA1. Na versão do autor, a placa, do tamanho de uma caixa de fósforos, é colocada em uma caixa retangular de alumínio (tela do circuito IF do receptor de rádio "Cazaquistão"). A haste é constituída por um tubo hidráulico de alumínio e revestida interna e externamente por uma bainha plástica de 16 mm de diâmetro. A bobina sensora L1 é feita da seguinte forma: um círculo com diâmetro de 150 mm é desenhado em uma placa ou compensado grosso. Nos pontos de intersecção das cordas, martele pregos de metal de 20 mm de comprimento em um ângulo de 45° com inclinação afastada do centro do círculo. Enrole a bobina L1 no modelo resultante com PEV-2, fio PELSHO com um diâmetro de 0,31...0,47 mm. Na versão do autor, a bobina é enrolada com fio LESHO 10x0,07 - 15 voltas. Após enrolar a bobina L1, não corte a ponta do fio, pois pode ser necessário rebobiná-lo ou desenrolá-lo durante a configuração. Limpe as extremidades da bobina e solde-as ao cabo de conexão. O número de voltas na sua versão pode ser calculado aproximadamente em proporção ao original com base no ressonador de quartzo que você possui. Depois de enrolar a bobina e prender suas pontas, as voltas da bobina são presas amarrando várias voltas de linha e prendendo-as com um nó. Esta fixação é feita ao longo de todo o perímetro da bobina através de dois pregos, após os quais os pregos são arrancados. O cabo de conexão da bobina L1 pode ser blindado. A versão do autor utiliza um fio blindado coberto na parte superior por uma bainha plástica com diâmetro de 1,2 mm. Você pode usar um fio de montagem flexível comum, bem torcido para estabilizar sua capacitância. Depois de montar todo o dispositivo e ajustar o número de voltas da bobina sensora, ele é colocado em um tubo de PVC de diâmetro adequado, cortado de um lado em todo o comprimento em um plano. O comprimento do tubo deve ultrapassar a circunferência da bobina em 5 mm e é conectado nas extremidades da bobina com uma sobreposição. O cabo de conexão da bobina deve ser retirado na junção do tubo de PVC. No futuro, haverá uma lacuna entre o revestimento de blindagem neste local. Tente manter o tamanho da conexão entre o tubo e a saída do cabo entre 5...10 mm. Coloque a bobina colocada no tubo sobre uma superfície plana com o corte voltado para cima. Coloque jornal por baixo. Espalhando consistentemente o corte do tubo com uma chave de fenda, preencha o espaço onde está a bobina com a cola epóxi preparada. Locais de abaulamento ou divergência das paredes do tubo devem ser fixados com roscas. É preferível escolher um tubo de PVC armazenado em rolos redondos com o diâmetro necessário. Depois de cortar esse tubo, suas paredes divergirão menos. Após a polimerização da cola epóxi (após 8 horas), a bobina deve ser limpa de respingos, os fios removidos e a superfície lisa. Uma camada protetora de folha de cobre ou latão com 10...0,05 mm de largura e 0,1...5 mm de espessura é enrolada na superfície lisa da bobina. Seu objetivo é eliminar a influência capacitiva da terra e de outros objetos nos parâmetros da bobina sensora. É necessário iniciar o enrolamento da camada de blindagem a partir da junção do tubo de PVC e finalizar o enrolamento a partir da outra extremidade da junção do tubo de PVC. A distância entre o início e o fim da camada de blindagem pode ser de 20...1 mm. Sob nenhuma circunstância você deve conectar o início e o final da camada de blindagem, pois isso resultará em um curto-circuito. Uma das extremidades da camada de blindagem é conectada à saída da bobina e à camada de blindagem do cabo de conexão. A camada de blindagem da bobina L5 ao longo do perímetro interno é soldada ao longo de todo o comprimento com uma largura de solda de 10...XNUMX mm. Em muitas publicações, propõe-se que a camada de blindagem da bobina sensora seja feita de folha de alumínio. Durante os testes do autor de vários designs de bobinas exploradoras com tela de folha de alumínio, as seguintes desvantagens foram reveladas:
Algumas publicações sugerem envolver a camada de proteção da bobina sensora com fita de PVC. Ao testar várias bobinas revestidas dessa maneira, descobriu-se que os parâmetros da bobina sensora mudavam com mudanças de temperatura ou estresse mecânico. Isto se deve ao fato de que não é possível enrolar manualmente a camada de blindagem com firmeza. Sob a influência da elasticidade da fita de PVC quando exposta à temperatura e outros fatores, as lacunas entre a folha da camada de blindagem e a bobina mudam e, com elas, os parâmetros da bobina sensora. Para eliminar as desvantagens acima, a bobina blindada foi colocada em um tubo de PVC cortado e preenchida com cola epóxi. A bobina acabada é fixada a uma placa textolite em forma de meia-lua por meio de fios grossos passados por orifícios perfurados na placa onde a bobina se encaixa. Os locais onde a bobina adere à placa textolite e às faixas de fixação dos fios são revestidos com cola epóxi. A placa com a bobina é fixada a uma haste curvada na extremidade em forma de “pau” no meio por meio de uma pinça feita de chapa de latão, aço, alumínio com 30 mm de largura e 0,5...1 mm de espessura. A braçadeira ao redor do perímetro é apertada com dois parafusos M3. As pernas esticadas do grampo são fixadas à placa textolite da bobina por meio de 2 ou 4 parafusos M3. O cabo de conexão da bobina é passado na haste e conectado através do orifício à unidade eletrônica. A bateria Krona está localizada sob a unidade eletrônica e fixada com uma braçadeira retangular. O detector de metais junto com a bateria Krona pesa 300 g. Configurando. Conecte o dispositivo a uma fonte de alimentação de 9V por meio de um miliamperímetro. O miliamperímetro deve mostrar uma corrente de 8mA. O emissor BQ1 deve emitir um sinal de baixa frequência. Ajustando o resistor R9, alcance o volume máximo. Para desabilitar o alarme, deve-se desconectar o pino 1 do DD1.1 do circuito ou resistor R7. Em vez do capacitor C2, conecte um capacitor variável de 0...500 pF. É melhor usar um capacitor duplo de 2x500 pF com dielétrico de ar para configuração. Conecte a bobina sensora “inacabada” ao circuito por meio de um cabo de conexão de determinado comprimento. Conecte o osciloscópio ao emissor do VT2. Deve aparecer na tela um componente de RF com um nível de cerca de 3 V. Conecte um frequencímetro digital ao emissor VT2 e determine a frequência do gerador de busca. Coloque o capacitor variável C1 na posição intermediária. Usando um capacitor de ajuste, defina a frequência do oscilador de busca igual à frequência do ressonador de quartzo ZQ1. Se a frequência do gerador de busca for maior e for impossível baixá-la com o capacitor de ajuste, conecte a segunda seção deste capacitor em paralelo com o capacitor de ajuste. Se esta operação não ajudar a reduzir a frequência do PG para um CF ressonante, será necessário dar corda em várias voltas do PC. Se, pelo contrário, a frequência do PG for baixa e o capacitor de ajuste não conseguir aumentá-la, será necessário desenrolar várias voltas do PC. Após comparar as frequências de PG e CF, conecte um osciloscópio à saída CF no ponto de conexão entre VD1 e VD2. Coloque o controle deslizante do resistor R5 na posição superior. Se o ZQ1 estiver funcionando corretamente e o PG estiver ajustado, uma imagem do componente RF deverá aparecer na tela do osciloscópio. Quando o resistor R7 estiver conectado, um log deverá aparecer no emissor do VT3. "1", ou seja tensão 2,4...5,7 V. Quando o CC está conectado, o emissor deve ficar silencioso. O número de voltas do PC deve ser selecionado de forma que a capacitância do capacitor C2 seja de aproximadamente 50 pF. Com modificações adicionais do PC, ou seja, Ao aplicar uma camada de blindagem, preenchê-la com resina epóxi e fixá-la em uma haste, a indutância da bobina diminuirá. Para fazer isso, adicione mais 2 a 4 voltas antes de concluir o processo de fabricação do PC. Após concluir a fabricação do PC, é necessário reajustar novamente e determinar o valor da capacitância C2 por meio de um medidor de capacitância. Na ausência dos dispositivos acima, a presença de geração SG pode ser determinada pela componente constante em R5 desconectando e conectando o capacitor C3. A presença de coincidência da frequência do PG com o CF pode ser determinada pela componente constante em R7 e pelo funcionamento do CC. O valor da capacitância do capacitor C2 pode ser determinado experimentalmente pela posição do rotor do capacitor de ajuste. Durante o ajuste final, é necessário ajustar o PG para a frequência de ressonância com o CF usando o capacitor C1 até que o emissor pare de soar. Neste caso, a capacitância do capacitor C2 deve ser tal que a ressonância de frequência ocorra na posição intermediária do capacitor de sintonia C1. Gire o controle deslizante do resistor R5 para “baixo” totalmente e o alarme deverá soar. Gire o controle deslizante R5 para trás até que o sinal de alarme desapareça e mais alguns graus. Para o ajuste final após a montagem completa, é necessário fazer um furo no corpo do dispositivo para ajustar o resistor R5. Deve ser lembrado que a sensibilidade máxima do detector de metais estará na frequência PG, que está no limite da banda passante CF superior. Quando objetos de metal aparecem na área do PC, a frequência muda “para cima” em unidades, dezenas de hertz, dependendo do tamanho dos objetos de pesquisa e da distância deles até o PC. Ao configurar o PG para a banda passante inferior do CF, o impacto de objetos metálicos no PC levará à reestruturação do PG para a banda passante média do CF, o que não acionará o SS. Com base no exposto, é melhor ter um desvio de frequência “ascendente” no dispositivo, que aumenta automaticamente a sensibilidade antes que o alarme seja acionado, do que um desvio “descendente”, que reduz a sensibilidade por um longo tempo. Portanto, no circuito SG é melhor usar capacitores com TKE negativo ou em conjunto com TKE negativo e positivo. Literatura
Autor: B. N. Dubinin, Novoyavorovsk, região de Lviv.
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