Detectores de metal em microcircuitos com um circuito de comparação. Esquema, descrição

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Vantagens e desvantagens

O princípio de funcionamento de todos esses dispositivos é baseado na comparação das frequências de oscilação de dois geradores:

referência;
busca, alterando a frequência quando exposto ao seu circuito oscilatório de um objeto de metal.

Existem outros métodos conhecidos:

ponte, quando registrado o desbalanceamento da ponte de medição, em um dos braços do qual está incluída a bobina sensora;
método de deslocamento de fase, quando é medido o deslocamento de fase das oscilações dos osciladores de referência e de busca;
o método transmissor-receptor, onde a energia de radiofrequência re-irradiada por um objeto é registrada.

Eles são mais eficientes que o método de comparação de valores de frequência (método beat). Mas é mais fácil de implementar. Os detectores de metal construídos com ele têm as seguintes vantagens:

são compactos;
não requer ajuste cuidadoso e medidas para estabilização de alta frequência;
despretensioso em operação.

Portanto, eles são amplamente utilizados por artesãos domésticos e radioamadores.

Diagrama esquemático de um detector de metais simples

O dispositivo pode detectar uma moeda de cinco copeques a uma profundidade de até 80 mm e a tampa de um poço de esgoto a uma profundidade de até 0,8 m.

O diagrama esquemático do detector de metais mais simples é mostrado na fig. 2.6, A. É montado em apenas um chip K176LP2. Um de seus elementos (DD1.1) é usado no gerador exemplar, o outro (DD1.3) - no sintonizável.

O circuito oscilatório do oscilador de referência consiste em uma bobina L1 e capacitores C1 e C2, e o circuito de busca consiste em uma bobina de busca L2 e um capacitor C4. O primeiro circuito é sintonizado em frequência por um capacitor variável C1 e o segundo por uma seleção do capacitor C4. No elemento DD1.3, é feito um misturador de oscilações das frequências exemplares e variáveis.

Da carga deste nó - um resistor variável R5 - o sinal de diferença de frequência é alimentado na entrada do elemento DD1.4, e a tensão de frequência de áudio amplificada por ele é enviada para os fones de ouvido BF1.

Diagrama esquemático de um detector de metais de alta sensibilidade

Considere um detector de metais de sensibilidade aumentada, cujo esquema é mostrado na fig. 2.7, A. Nele, o microcircuito K118UN1D (DA1) é usado como misturador e amplificador das oscilações de frequência de diferença.

Detectores de metal em microcircuitos com um circuito de comparação

Arroz. 2.6. O detector de metais mais simples em microcircuitos com um circuito de comparação: a - um diagrama de circuito; b - placa de circuito impresso

Detectores de metal em microcircuitos com um circuito de comparação

Arroz. 2.7. Detector de metais de alta sensibilidade em microcircuitos com circuito de comparação: a - diagrama de circuito; b - placa de circuito impresso

Os osciladores de referência e busca deste dispositivo são idênticos no esquema. Cada um deles é feito em dois inversores (DD1.1, DD1.2 e DD2.1, DD2.2, respectivamente). Os elementos DD1.3 e DD2.3 funcionam como um buffer, enfraquecendo a influência do mixer nos geradores.

O oscilador de referência deve ser sintonizado em uma determinada frequência com um capacitor variável C1 e o oscilador de busca - com uma seleção do capacitor C2.

Circuito de detector de metal batendo atualizado

Você pode aumentar a sensibilidade de um detector de metais que usa o método de batida definindo o oscilador de referência para uma frequência 5 a 10 vezes maior que a frequência do oscilador de pesquisa.

Nesse caso, há batimentos entre as oscilações do oscilador de referência e o harmônico de frequência mais próximo (5-10º) do gerador de busca. Neste caso, a desafinação em apenas 10 Hz leva a um aumento na frequência das oscilações de diferença em 100 Hz.

É assim que se consegue o aumento da sensibilidade do detector de metais, cujo esquema é mostrado na Fig. 2.8, A.

Com a ajuda desse detector de metais, uma moeda de cinco copeques pode ser detectada a uma profundidade de até 100 mm e uma tampa de poço a uma profundidade de até 1 m.

Detectores de metal em microcircuitos com um circuito de comparação

Arroz. 2.8. O esquema modernizado do detector de metais em batidas: a - um diagrama de circuito; b - placa de circuito impresso

A operação do circuito detector de metais atualizado

O oscilador de referência do detector de metais é feito em dois elementos do chip DD2 e é sintonizado na frequência de 1 MHz. A estabilidade de frequência necessária é fornecida pelo ressonador de quartzo ZQ1.

O gerador de busca usa dois elementos do chip DD1. Seu circuito oscilatório L1C2C3VD1 é sintonizado em uma frequência várias vezes menor que a do oscilador de referência.

Para reconstruir o circuito, é utilizado um varicap VD1, cuja tensão é regulada por um resistor variável R2. O misturador é feito no elemento DD1.4, os elementos DD1.3 e DD2.3 são usados como buffers.

O indicador de busca é fones de ouvido BF1.

Montagem e PCB

Cada um dos detectores de metal considerados pode ser montado em uma placa de circuito impresso feita de fibra de vidro com espessura de 1,5 mm. O desenho da placa e a localização das peças são mostrados na fig. 2.6b, 2.7b, 2.8b, respectivamente.

As placas são projetadas para a instalação de resistores fixos MJIT-OD25 (MLT-025, VS-0D25), capacitores KT-1, KM-4 ou K10-7V, K50-6.

Para sintonizar os geradores em frequência, são utilizados capacitores variáveis com um dielétrico sólido de receptores de transistores de pequeno porte:

"Mundo" no primeiro dispositivo;
"Planeta" no segundo dispositivo.

É possível usar qualquer outro capacitor adequado em termos de dimensões e valores das capacitâncias mínima e máxima, incluindo trimmers PDA-3 com capacidade de 25-150 pF.

Resistores variáveis R5 e R2 - qualquer tipo de tamanho pequeno.

Fabricação de bobinas

Bobinas L1 para detectores de metais montadas de acordo com os esquemas da fig. 2.6, a e 2.7, a, são enrolados em núcleos magnéticos de anel de ferrite (600 NN) de tamanho K8 x 6 x 2.

No primeiro detector de metais, a bobina contém 180 voltas de fio PELSHO 0,14, no segundo - 50 voltas de PELSHO 0,2.

O enrolamento em ambos os casos é uniforme em todo o perímetro do circuito magnético.

No primeiro detector de metais, a bobina é colada com cola BF-2 diretamente na placa de circuito impresso, e no segundo (por falta de espaço) - em um pequeno canto dobrado de uma folha de poliestireno de 1,5 mm de espessura e colado na placa com a mesma cola.

A bobina de busca de cada um dos detectores de metal considerados é enrolada em um anel dobrado a partir de um tubo de vinil plástico com diâmetro externo de 15 mm e diâmetro interno de 10 mm.

O diâmetro externo do anel é:

para o primeiro esquema - 250 mm (100 voltas);
para o segundo e terceiro - 200 mm (50 voltas).

Fio usado - PELSHO 0,27.

Cada anel deve ser envolvido com fita de alumínio para blindagem eletrostática para eliminar o efeito da capacitância entre a bobina e o terra. Para proteger contra danos, é aconselhável envolver a folha com uma ou duas camadas de fita isolante.

Ao enrolar a fita, deve-se lembrar que o contato elétrico entre suas extremidades é inaceitável (caso contrário, forma-se um circuito fechado).

Uma vista da bobina acabada, feita pelo método descrito, é mostrada na Fig. 2.9.

Detectores de metal em microcircuitos com um circuito de comparação

Arroz. 2.9. Vista da bobina de busca finalizada

Com a diminuição do diâmetro da bobina de busca, a "zona de captura" se estreita, mas o aparelho se torna mais sensível a pequenos objetos. Com o aumento do diâmetro, ao contrário, a "zona de captura" se expande e a sensibilidade a pequenos objetos diminui.

Para indicar a busca em todos os aparelhos, são utilizados fones de ouvido TON-2. Os detectores de metal podem ser alimentados por uma bateria Krona ou por duas baterias 3336 ou seis células 316, 332 conectadas em série.

Autor: Sketeris R.

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