Detector de metais de baixo custo. Esquema, descrição

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Detector de metais de baixo custo. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Este detector de metais exclusivo é feito de apenas cinco componentes - um microcircuito barato, um capacitor variável, duas bobinas de busca e um fone de ouvido. Mas, apesar de sua simplicidade, possui parâmetros muito bons.

Este circuito se aplica a detectores de metal. E embora contenha alguns componentes de outros detectores de metais, seu princípio de funcionamento difere deles.

Não seria exagero dizer que as características do circuito correspondem a um detector de equilíbrio de indução (IB) barato. Recolha-o - e você verá por si mesmo! Esse projeto é ainda mais simples do que o detector de batimentos original, cujo esquema foi publicado na EPE em maio de 2004.

Nos testes, o Old English Penny foi detectado no ar a uma distância de 15 cm, embora devido a vários fatores que afetam a sensibilidade, o alcance de detecção pode cair para 12,5 cm.

No entanto, este detector pode competir com IBs de baixo custo e até mesmo ter alguns recursos úteis herdados dos detectores de batida.

Introdução

Em vez de usar osciladores de busca e referência (como nos detectores de batida), ou bobinas de transmissão e recepção (como nos detectores IB), esse detector usa dois transmissores (ou osciladores de busca) com bobinas sobrepostas mutuamente, como nos detectores IB.

Detector de metais de baixo custo
Arroz. 1. Diagrama esquemático - dificilmente poderia ser mais simples

Observe o diagrama: cada bobina contém 70 voltas de fio PEL-0,32 enroladas em um mandril com diâmetro de 12 cm.

As bobinas devem se sobrepor para produzir tom nos fones de ouvido.

Como você pode ver na Figura 1, o circuito é muito simples. Cada oscilador é construído em torno de um amplificador operacional quad mais uma bobina de busca!

Os sinais desses geradores são misturados (semelhante ao tipo de detectores de batida) e, como resultado, um sinal de batida pode ser ouvido.

Mas além de toda essa semelhança com os detectores de batida, também há uma diferença. E essa diferença, que aumenta significativamente a sensibilidade do detector, é que cada uma das bobinas altera a frequência do gerador por meio de um acoplamento indutivo. O resultado é um "equilíbrio" como o dos detectores IB e a sensibilidade se torna maior que a dos circuitos de batida.

Além de tudo isso, é necessário um meio para controlar a frequência do batimento de saída para que o dispositivo possa ser sintonizado. Isso pode ser feito de várias maneiras, neste caso usando um capacitor variável padrão de 100 pF de um receptor AM conectado entre dois osciladores.

Como o conceito do circuito é emprestado dos detectores de equilíbrio por indução e batimento, chamaremos o princípio de operação desse detector de "equilíbrio de batimento" (BB).

características de

As principais características do esquema são:

Dependendo de como é projetado, este detector tem potencialmente a mesma sensibilidade que um detector IB.
Nenhum amplificador receptor ou detector de nível é necessário, o que simplifica muito o circuito e reduz seu custo. O esquema apresentado contém apenas dois componentes principais, enquanto um esquema de IS orçamentário semelhante em sensibilidade conterá cerca de 10 a 20 componentes.
Ambos os geradores de busca são idênticos, portanto o circuito é resistente a mudanças na tensão de alimentação e temperatura ambiente. Devido a isso, não há necessidade de circuitos de compensação e estabilizador de tensão.
Cada uma das bobinas tem uma resposta oposta ao alvo e, portanto, uma alta imunidade à mineralização do solo. Ao mesmo tempo, o circuito possui boa discriminação no ponto de sobreposição de ambas as bobinas.

Condução

O design é baseado no gerador mais simples em um inversor. Considere primeiro o gerador em IC1. A partir do momento em que o indutor começa a resistir a mudanças rápidas de tensão (chamadas de reação), qualquer mudança no nível lógico na saída (pino 1) será transmitida para a entrada inversora 2 com um atraso de tempo. A taxa de variação da tensão de saída é de aproximadamente 8V/ms, todas as comutações subsequentes de IC1 são atrasadas de forma correspondente e, portanto, o gerador entra no modo de operação, com oscilações constantes na saída.

Uma das saídas da bobina sensora é conectada a uma entrada não inversora (pino 3), que estabiliza a operação. Em princípio, o pino 3 poderia ser deixado desconectado, mas isso seria uma solução abaixo do ideal.

Como diferentes circuitos integrados têm diferentes taxas de variação e resistências de entrada, é improvável que funcionem neste circuito. No entanto, o TL074CN está amplamente disponível e a disponibilidade não deve ser um problema.

A bobina sensora é uma parte crítica do gerador e deve ser projetada adequadamente para que o gerador funcione e a frequência de saída necessária seja obtida.

Essa frequência deve ser grande o suficiente, mas não tão alta que seja afetada por ruído ou instabilidade de parâmetros.

As características do IC1 e a indutância da bobina afetam a frequência de oscilação, que fica na região de 260 kHz (sem blindagem de Faraday conectada). A tela de Faraday aumenta a indutância da bobina em cerca de um fator de dois, respectivamente, a frequência na saída do gerador torna-se cerca de metade.

O oscilador em IC1b é ligado exatamente da mesma maneira que IC1a, exceto que sua bobina de busca está conectada em anti-fase.

À medida que a bobina de busca é movida paralelamente ao solo, o aparecimento de metal aumenta a indutância primeiro L1 e depois L2, ou vice-versa, fazendo com que a frequência de oscilação diminua ligeiramente. Um terceiro amplificador, IC1c, é usado para misturar os sinais dos dois osciladores e emitir uma frequência de batida na faixa de áudio.

Tudo isso é uma característica distintiva do detector do tipo BB. A presença de metal não apenas altera a frequência do oscilador de busca, mas, assim como no detector IB, afeta a outra bobina. Na verdade, ambos os cocôs se influenciam por indução mútua, e esta é a razão de um aumento significativo na sensibilidade do sistema.

Além de tudo isso, é necessário encontrar uma forma de sintonizar o detector. Isso é obtido usando um capacitor variável VC1, que é conectado a duas indutâncias (bobinas de busca). Quase qualquer capacitor variável funcionará como VC1, é desejável que ele tenha apenas uma capacitância não muito grande - de 47 pF a 100 pF. Se não for esse o caso, você pode usar um capacitor maior conectando uma capacitância de 47pF em série com ele.

Os telefones piezo são usados como fones de ouvido. Se o volume for muito alto, ele pode ser reduzido conectando um resistor de valor adequado em série com os fones de ouvido. O uso de uma sirene indutiva não é recomendado devido ao risco de sobrecarga do IC1c.

A corrente consumida pelo circuito é de aproximadamente 15mA. Oito pilhas AA fornecem aproximadamente 70 horas de operação.

projeto

Não há muitos detalhes no diagrama, por isso é difícil cometer algum erro. É importante não se enganar com a inclusão do microcircuito e o faseamento das bobinas de busca. Fora isso, não deve haver outros problemas.