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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Um detector de metais simples com alta sensibilidade. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / detectores de metal Recursos do detector de metais O detector de metais apresentado é relativamente simples de fabricar, não contém elementos escassos, mas ao mesmo tempo possui uma sensibilidade bastante alta. Com ele, você pode detectar uma moeda enterrada no solo a uma profundidade de 15 a 20 cm. princípio de funcionamento A busca de objetos metálicos no solo baseia-se principalmente em dois fenômenos físicos. Um deles é o efeito das propriedades magnéticas de um objeto na indutância de uma bobina ou no coeficiente de acoplamento entre duas bobinas. Esses valores podem aumentar ou diminuir dependendo da permeabilidade magnética relativa do material. Todas as substâncias conhecidas são divididas em três grupos de acordo com suas propriedades magnéticas:
As diferenças na permeabilidade de diamagnetos e paramagnetos são muito insignificantes. Mas os materiais ferromagnéticos se destacam fortemente nessa base. O segundo fenômeno são as correntes parasitas que ocorrem em objetos eletricamente condutores em um campo magnético alternado. A intensidade das correntes depende tanto do tamanho e forma do objeto quanto da resistência elétrica específica de seu material. Em uma placa de metal plana, as correntes parasitas são muito mais fortes do que em um objeto de forma complexa com uma superfície irregular. A posição de um objeto em um campo magnético (o número de linhas de força que o penetram) também é importante. Se também levarmos em consideração a dependência do efeito da distância e a influência do solo, fica claro o quão difícil é a tarefa. O detector de metais simples descrito funciona de acordo com o princípio TR / IB. Esta abreviação significa Transmit-Receive / Induction Balance - equilíbrio de transmissão, recepção e indução. Neste caso, duas bobinas são instaladas no sensor, transmitindo e recebendo. A presença do metal altera o acoplamento indutivo entre eles, o que afeta o sinal recebido. Seu sensor consiste em duas bobinas. O dispositivo contém apenas dois transistores e um microcircuito. Diagrama esquemático Mostrado na fig. 2.20 o esquema é bastante simples. O gerador no transistor VT1 opera no modo de oscilação intermitente. Ele gera duas frequências ao mesmo tempo - alta e baixa, e as oscilações de alta frequência são adicionalmente moduladas por oscilações de baixa frequência. Com o início da geração, o capacitor C2 é carregado através do diodo VD1. Ao atingir uma certa tensão em (2), as oscilações de alta frequência são interrompidas e o capacitor é descarregado através do resistor R1. Depois de um tempo, as oscilações reaparecem e o ciclo se repete.
As bobinas transmissoras L1-L1 são conectadas entre o coletor e a base do transistor VT3, que são projetadas de forma que os efeitos capacitivos dos objetos ao redor deles se anulem. O capacitor C5, localizado próximo às bobinas, determina a frequência gerada. As bobinas L4 e L5 são receptoras, elas são colocadas ao lado dos transmissores. As zonas cobertas pelas voltas das bobinas receptora e transmissora se sobrepõem parcialmente. Na ausência de objetos metálicos, o sinal induzido nas bobinas receptoras é compensado pelo sinal vindo diretamente do gerador através do capacitor variável Sat. O metal que apareceu nas proximidades perturba o equilíbrio. O sinal é alimentado à entrada inversora do comparador DA1, que o compara com uma tensão constante. Este último é definido pelos resistores variáveis R5 (GROUGH) e R6 (FINE). O diodo VD2 é necessário para que apenas tensão positiva seja aplicada à entrada do comparador. Se o sinal estiver acima do limite definido, uma tensão aparece na saída do comparador, abrindo o transistor VT2. Como os picos dos flashes de sinal passam pelo comparador, um som é ouvido na cabeça acústica BA1 (potência - 0,1 W, resistência - pelo menos 8 ohms). A alteração do acoplamento entre as bobinas de transmissão e recepção afeta a amplitude do sinal recebido, o que, por sua vez, leva a uma alteração na largura de pulso na saída do comparador. De ouvido, isso é percebido como uma mudança no volume e no timbre do som. A tensão negativa retificada pelo diodo VD3, proporcional ao nível do sinal no coletor do transistor VT2, é devolvida à entrada do comparador. Isso atinge um ajuste de limite automático que compensa as mudanças lentas no sinal induzido nas bobinas receptoras. Na saída do dispositivo existe um microamperímetro RA1 com um dreno de deflexão total de 100-250 μA. Portanto, é possível julgar a presença de objetos metálicos próximos às bobinas pelas vibrações de sua flecha. Quando o botão SB1 é pressionado, usando um microamperímetro, você pode verificar a tensão da bateria. Construção do detector de metais O bom funcionamento do detector de metais só pode ser alcançado com a fabricação correta do sensor, cujo desenho é mostrado na Fig. 2.21. Os quadros de bobina são duas placas de vidro orgânico ou outro material dielétrico durável. A madeira neste caso não é adequada devido à sua higroscopicidade. Ao longo do perímetro de cada placa em sua borda com um cortador ou lima, é necessário fazer uma ranhura para colocar os enrolamentos.
Todas as bobinas devem ser enroladas com fio de cobre com diâmetro de 0,3 mm com isolamento de esmalte. O início do fio deve ser fixado com uma gota de cola no ponto A do quadro, enrole 22 voltas da bobina L2 no sentido horário. A ponta do enrolamento também precisa ser colada na placa no ponto A. Sem cortar o fio, é aconselhável limpar seu pequeno trecho de isolamento e soldar o início de outro pedaço de fio a ele, com o qual enrolar quatro voltas anti-horário - bobina L1. Depois disso, com o fio que foi enrolado na bobina L2, é preciso dar mais 22 voltas no sentido horário - a bobina L3. As conclusões de todos os enrolamentos devem ser firmemente coladas à placa da estrutura no ponto A. As bobinas L4 e L5 são propostas para serem colocadas na segunda placa. Cada um deles começa e termina no ponto B e contém 36 voltas enroladas na mesma direção. Os capacitores C5 e C7 devem ser soldados diretamente nos terminais da bobina conforme esquema e colados nas placas. As placas de enrolamento devem ser empilhadas umas sobre as outras e fixadas entre si com parafusos de material isolante (por exemplo, nylon) conforme mostrado na fig. 2.21. Um corte arqueado em uma das placas permite fixar as placas na posição ideal ao configurar o dispositivo. É melhor prender todo o conjunto na extremidade de uma haste de madeira ou plástico de 1 a 1,5 m de comprimento. Sob nenhuma circunstância devem ser usados \uXNUMXb\uXNUMXbparafusos de metal, parafusos ou porcas para fixar o conjunto. Na extremidade oposta (superior) da haste, é necessário instalar uma caixa (pode ser de metal) com a placa de circuito impresso do aparelho. As alças dos controles (SA1, SB1, C6, R5 e R6) devem ser trazidas preferencialmente para o painel frontal do gabinete. As bobinas L1 - L5 devem ser conectadas à placa do detector de metais com fios blindados. Configurando o detector de metais Antes de montar o detector de metais, ambas as placas com bobinas devem ser giradas no ângulo máximo sem fixá-las. Não instale os fios jumper A e B ainda. Após ligar a energia, em uma determinada posição dos resistores variáveis R5 e R6, um som deve ser ouvido na cabeça BA1. Mova lentamente as bobinas (não deve haver metal perto delas) até que o volume do som comece a diminuir. Ao girar os eixos dos resistores variáveis e mover as bobinas, é necessário atingir um volume mínimo. Às vezes, isso leva várias tentativas. Tendo encontrado o mínimo, mova as bobinas um pouco mais (menos de 1 mm) e fixe-as. A seguir, o detector de metais pode ser desligado e instalado o jumper A. Depois de ligar a energia, você precisa tentar encontrar a posição do rotor do capacitor C6, na qual nenhum som é ouvido. Se isso falhar, o jumper A terá que ser removido, o jumper B instalado e tente novamente. Se isso não ajudar, a posição das bobinas provavelmente está errada. A última oportunidade de sintonizar o detector de metais é conectar um capacitor de 470 pF em paralelo com C6 e tentar novamente encontrar o ponto de equilíbrio. Em caso de falha, você terá que fazer outras bobinas, seguindo rigorosamente todas as recomendações. Ao começar a ajustar a unidade de controle da tensão de alimentação, defina esta última em 9 V. Usando R5 e R6, certifique-se de que nenhum som seja ouvido na cabeça BA1 e que a seta do microamperímetro PA1 não se desvie. Ao pressionar o botão SB1, use R14 para definir a seta para a última divisão da escala. Ao reduzir a tensão de alimentação para 7 V, marque a posição da seta correspondente à tensão mínima permitida. Resta ajustar a sensibilidade do dispositivo com um resistor variável R12 a seu critério. Às vezes, o som ouvido na cabeça BA1 é acompanhado por um zumbido com frequência de 100-150 Hz. Para se livrar do zumbido, você deve conectar um resistor sintonizado de 1 kΩ em série com R50 e selecionar a posição de seu controle deslizante. Introdução Antes de começar a trabalhar com um detector de metais, você precisa se certificar de que ao menor desvio do rotor do capacitor C6 do ponto de equilíbrio na cabeça BA1, um som seja ouvido. Tendo adquirido alguma experiência, é possível, ajustando C6 em várias posições, até mesmo distinguir materiais diamagnéticos de paramagnéticos. Literatura:
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