|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Um simples detector de metais por pulso em microcircuitos. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / detectores de metal Recentemente, detectores de metal pulsados do tipo PI (Puls Induction) tornaram-se relativamente difundidos, nos quais o fenômeno da ocorrência de correntes parasitas de superfície em um objeto metálico sob a influência de um campo eletromagnético externo é usado para avaliar a presença de objetos metálicos na área de pesquisa. Nos detectores de metais do tipo PI, um sinal pulsado é aplicado a uma bobina transmissora na qual um campo eletromagnético alternado é iniciado. Quando um objeto metálico aparece na zona de ação deste campo, correntes parasitas aparecem periodicamente em sua superfície sob a influência de um sinal de pulso. Essas correntes são a fonte do sinal secundário, que é recebido pela bobina receptora. Devido ao fenômeno da autoindução, o formato do sinal secundário será diferente do formato do pulso emitido pela bobina transmissora. Neste caso, as diferenças nos parâmetros do sinal de pulso secundário são utilizadas para análise com a posterior geração de dados para a unidade de display. Em todos os detectores de metais pulsados conhecidos pelo autor, é avaliada a mudança na forma da borda posterior do pulso secundário. O dispositivo em questão utiliza um microprocessador com software apropriado. Infelizmente, no momento da publicação deste livro, não foi possível publicar uma versão 100% funcional de seu firmware. Portanto, leitores interessados e preparados têm a oportunidade de testar sua força na criação de firmware para um microcontrolador. O autor não duvida nem por um segundo que os artesãos russos enfrentarão essa tarefa com honra. Porém, segundo o autor, o projeto do detector de metais proposto é bastante complexo para ser replicado por radioamadores iniciantes. Vale ressaltar também as dificuldades que surgem na hora de ajustar este dispositivo. É necessário prestar especial atenção ao fato de que erros de instalação e configuração incorreta do dispositivo podem levar à falha de elementos caros. Diagrama esquemático O diagrama esquemático do detector de metais por pulso simples proposto pode ser dividido em duas partes, a saber: um bloco transmissor e um bloco receptor. Infelizmente, o espaço limitado deste livro não nos permite detalhar todos os recursos das soluções de circuito utilizadas para criar este dispositivo. Portanto, consideraremos ainda os fundamentos do funcionamento apenas dos nós e cascatas mais importantes. O bloco transmissor (Fig. 3.14) inclui um módulo de geração e sincronização de pulsos, o próprio transmissor e um conversor de tensão.
O principal componente de todo o projeto é o módulo de geração e sincronização de pulsos, feito em um microprocessador IC1 tipo AT89C2051 da ATMEL e que fornece a geração de pulsos para o transmissor, bem como sinais que controlam o funcionamento de todos os demais blocos. A frequência operacional do microcontrolador IC1 é estabilizada por um ressonador de quartzo (3,5 MHz). Na frequência operacional especificada, o microprocessador gera uma sequência periódica de pulsos de controle para vários estágios do detector de metais. Esta sequência consiste em 250 ciclos de clock de 9 µs cada. Inicialmente, um pulso de controle é gerado no pino IC1/14 do microprocessador para o transistor T6, após o qual um pulso semelhante é gerado no pino IC1/15 para o transistor T7. Este processo é então repetido mais uma vez. Como resultado, o conversor de tensão é iniciado. Em seguida, os pulsos de disparo do transmissor são gerados sequencialmente nos pinos IC1/8, IC1/7, IC1/6, IC1/16, IC1/17, IC1/19 e IC1/18. Nesse caso, esses pulsos têm a mesma duração, mas cada pulso subsequente é atrasado em relação ao anterior em vários ciclos de clock. O início do primeiro pulso gerado no pino IC1/8 coincide com o final do segundo pulso no pino IC1/15. Através da chave P1 é possível selecionar o tempo de atraso do pulso de partida do transmissor em relação ao pulso de partida. Alguns ciclos de clock após o final do pulso no pino IC1/18, um pulso curto de disparo para um dos canais do analisador é formado no pino IC1/3. Em seguida, um pulso semelhante destinado ao segundo canal do analisador é gerado no pino IC1/9. Após isso, é gerado um sinal de controle no pino IC1/11 para o transistor T10 do circuito de sinalização acústica da unidade receptora. Então, após uma breve pausa, uma sequência de pulsos de controle é formada novamente nas saídas correspondentes do microcontrolador. A tensão de alimentação de +5 V, previamente estabilizada pelo IC2, é aplicada ao pino IC1/20 do microcontrolador. O conversor de tensão, feito nos transistores T6-T8 e no estabilizador IC3, garante a formação de uma tensão de alimentação bipolar de 12 V, necessária para alimentar as cascatas da parte receptora. Os sinais de controle dos transistores T7 e T8 são gerados nos pinos correspondentes do microcontrolador IC1. Neste caso, este sinal é fornecido ao transistor T8 através de um conversor de nível montado no transistor T6. A seguir, a tensão de alimentação gerada é estabilizada pelo microcircuito IC3, de cuja saída é fornecida uma tensão de +12 V às cascatas da parte receptora. Os estágios de saída do transmissor são feitos nos poderosos transistores T1, T2 e T3, operando em uma carga comum, que é a bobina L1, desviada por uma cadeia de resistores R1-R6. A operação dos transistores do estágio de saída é controlada pelo transistor T4. O sinal de controle para a base do transistor T4 é fornecido pela saída correspondente do processador IC1 através do transistor T5. O pulso gerado pelo microprocessador IC1 de acordo com o programa armazenado em sua memória é alimentado através de uma chave para a entrada do transistor T5 e depois, através do transistor T4, para os estágios de saída do transmissor, feitos nos transistores T1-T3, e então para a bobina de transmissão-recepção L1. Quando um objeto metálico aparece na área de cobertura da bobina L1, correntes superficiais parasitas são excitadas em sua superfície sob a influência de um campo eletromagnético externo iniciado por um pulso transmissor. A vida útil destas correntes depende da duração do pulso emitido pela bobina L1. Por sua vez, as correntes superficiais são fonte de um sinal de pulso secundário, que com atraso adequado é recebido pela bobina L1, amplificado e alimentado ao circuito de análise. Deve-se notar que devido ao fenômeno da autoindução, a duração do sinal secundário será maior que a duração do pulso emitido pela bobina transmissora. Neste caso, a forma do pulso secundário depende das propriedades do metal do qual o objeto detectado é feito. O processamento de informações sobre as diferenças nos parâmetros dos pulsos emitidos e recebidos pela bobina L1 garante a geração de dados para a unidade de indicação sobre a presença de um objeto metálico. No detector de metais em consideração, os parâmetros da borda posterior do sinal de pulso secundário são usados para análise. A unidade receptora (Fig. 3.15) inclui um amplificador de sinal de entrada de dois estágios, um analisador e um circuito de indicação de áudio.
O sinal do objeto metálico é recebido pela bobina L1 e, através de um circuito de proteção composto pelos diodos D1 e D2, é alimentado ao amplificador de realimentação capacitiva de dois estágios de entrada composto pelos amplificadores operacionais IC4 e IC5. Da saída do microcircuito IC5 (pino IC5/6), o sinal de pulso amplificado é alimentado ao circuito analisador, feito nos microcircuitos IC6-IC8. Os amplificadores IC6 e IC7 são constantemente desligados durante a operação do dispositivo, e a tensão de alimentação é fornecida a eles somente quando os pulsos de porta são recebidos nas entradas correspondentes (pinos IC6/8 e IC7/8), a duração de cada um dos quais é 9 μs (um ciclo de clock). Neste caso, um pulso estroboscópico é fornecido ao amplificador IC6, atrasado em relação ao final do pulso de disparo do transmissor selecionado em 30-100 μs, e ao amplificador IC7 - atrasado em relação ao final do primeiro pulso estroboscópico em 200 μs. A necessidade de tal atraso é explicada pelo fato de que a forma do sinal recebido depende da influência de muitos fatores estranhos, de modo que o sinal útil pode ser observado apenas em um intervalo de aproximadamente 400 μs após o término do pulso. Neste caso, um sinal útil é um aumento na tensão positiva à medida que a bobina L1 se aproxima de um objeto metálico como resultado de um aumento na duração da borda posterior do pulso secundário em comparação com o pulso emitido. Após a aplicação da tensão de alimentação, o nível do sinal recebido registrado durante a exposição aos pulsos estroboscópicos é mantido por vários segundos nas saídas de cada amplificador (microcircuitos IC6 e IC7). Assim, o sinal de pulso recebido é fornecido a uma das entradas do amplificador correspondente (pinos IC6/3 e IC7/3), e o pulso estroboscópico correspondente do módulo de geração e sincronização de pulso (pinos IC6/8 e IC7/8). Os sinais gerados nas saídas dos microcircuitos IC6 e IC7 (pinos IC6/5 e IC7/5) são então alimentados nas entradas correspondentes de um amplificador diferencial feito no chip IC8. Neste caso, o sinal da saída do amplificador IC6 passa por um resistor variável R45, com o qual a sensibilidade do dispositivo é ajustada. Se houver um objeto metálico no alcance do detector de metais, os níveis de sinal nas entradas correspondentes do amplificador diferencial (pinos IC8/2 e IC8/3) serão os mesmos. Como resultado, a saída deste amplificador (pino IC8/6) será baixa. A queda de tensão na saída do amplificador IC8 leva à abertura do transistor T9 e à conexão ao fio comum dos fones de ouvido BF1. Quando um sinal de controle é recebido da saída correspondente do microcontrolador (pino IC1/11) para o transistor T10, um sinal de frequência de áudio será ouvido nos fones. O resistor R44 limita a corrente que flui pelos fones de ouvido BF1. Ao selecioná-lo, você pode ajustar o volume do sinal acústico. Este detector de metais é alimentado pela fonte B1 com tensão de 12 V. Detalhes e construção Todas as partes do dispositivo em questão (com exceção da bobina sensora L1, resistor R45, chave P1 e chave S1) estão localizadas em uma placa de circuito impresso medindo 105x65 mm (Fig. 3.16), feita de folha dupla-face getinax ou textolite.
Não há requisitos especiais para as peças utilizadas neste dispositivo. Recomenda-se usar quaisquer capacitores e resistores de pequeno porte que possam ser colocados em uma placa de circuito impresso sem problemas (Fig. 3.17).
Um chip como o LF357 (IC4) pode ser substituído por um LM318 ou NE5534, mas tal substituição pode resultar em problemas de instalação. Além do microcircuito tipo LF5 indicado no diagrama, você pode usar o microcircuito CA356 como amplificador IC3140. Chips como LF398 (IC6, IC7) podem ser facilmente substituídos por MAC198. Em vez do amplificador CA3140 (IC8), você pode usar o chip TL071. Como transistores T1-T3, além dos indicados no diagrama de circuito, você pode usar transistores como BU2508, BU2515 ou ST2408. A frequência operacional do ressonador de quartzo deve ser de 3,5 MHz. No entanto, qualquer outro elemento de quartzo com frequência de ressonância de 2 a 6 MHz pode ser utilizado. Para montar o microprocessador IC1, use um soquete especial. Nesse caso, o microcontrolador é instalado na placa somente após a conclusão de todo o trabalho de instalação. Esta condição também deve ser observada ao realizar trabalhos de ajuste relacionados à soldagem ao selecionar os valores de elementos individuais. Atenção especial deve ser dada à fabricação da bobina L1, cuja indutância deve ser de 500 μH. A bobina L1 é feita em forma de anel com diâmetro de 250 mm e contém 30 voltas de fio com diâmetro não superior a 0,5 mm. Ao usar um fio de diâmetro maior, a corrente na bobina aumentará, mas os valores das correntes parasitas parasitas aumentarão ainda mais rápido, o que levará a uma deterioração na sensibilidade do dispositivo. Não é recomendado o uso de fio envernizado para fazer uma bobina, pois a diferença de potencial entre espiras adjacentes quando um pulso é emitido chega a 20 V. Se durante o enrolamento das espiras da bobina houver condutores próximos, por exemplo, o primeiro e o quinto voltas, uma quebra do isolamento é praticamente garantida. Isso pode levar à falha dos transistores do transmissor e de outros elementos. Portanto, o fio utilizado na fabricação da bobina L1 deve ter, no mínimo, isolamento de PVC. Também é recomendado que a bobina acabada esteja bem isolada. Para fazer isso, você pode usar resina epóxi ou vários enchimentos de espuma. A bobina L1 deve ser conectada à placa usando um fio bem isolado de dois núcleos, cujo diâmetro de cada núcleo não deve ser menor que o diâmetro do fio do qual a própria bobina é feita. Não é recomendado o uso de cabo coaxial devido à sua capacitância inerente significativa. A fonte dos sinais sonoros pode ser fones de ouvido com impedância de 8 a 32 ohms ou um pequeno alto-falante com impedância de bobina semelhante. Recomenda-se utilizar uma bateria com capacidade de cerca de 1 A/h como fonte de alimentação para B2, pois a corrente consumida por este detector de metais é de pelo menos 200 mA. A placa de circuito impresso com os elementos nela localizados e a fonte de alimentação são colocados em qualquer caixa adequada. Na tampa da caixa estão instalados um resistor variável R45, uma chave P1, conectores para conexão de fones de ouvido BF1 e uma bobina L1, além de uma chave S1. Estabelecimento Este dispositivo deve ser configurado em condições onde quaisquer objetos metálicos sejam removidos da bobina sensora L1 a uma distância de pelo menos 1,5 m. A peculiaridade de configurar e ajustar o detector de metais em questão é que seus blocos individuais e cascatas são conectados gradualmente . Neste caso, cada operação de conexão (soldagem) é realizada com a fonte de alimentação desligada. Em primeiro lugar, é necessário verificar a presença e a magnitude da tensão de alimentação nos contatos correspondentes da tomada do microcircuito IC1 na ausência de um microcontrolador. Se a tensão de alimentação estiver normal, então você deve instalar um microprocessador na placa e usar um frequencímetro ou osciloscópio para verificar o sinal nos pinos IC1/4 e IC1/5. A frequência do sinal piloto nos pinos especificados deve corresponder à frequência operacional do ressonador de quartzo utilizado. Após conectar os transistores do conversor de tensão (sem carga), o consumo de corrente deverá aumentar em 50 mA. A tensão no capacitor C10 na ausência de carga deve ser de cerca de 20 V. Em seguida, os estágios do transmissor devem ser conectados. Os modos de operação dos transistores T1-T4 devem ser iguais e são definidos selecionando os valores dos resistores R13-R16. A resistência da bobina L1, desviada pelos resistores R1-R3, deve ser de aproximadamente 500 ohms. Nesse caso, as conclusões da bobina e dos resistores devem estar bem soldadas, pois uma falha de contato nesse circuito acarreta na falha dos transistores de saída do transmissor. Para verificar a funcionalidade das cascatas do transmissor, você pode segurar a bobina L1 perto do ouvido e ligar o detector de metais. Após cerca de meio segundo (após zerar o microcontrolador), você pode ouvir um sinal de tom baixo, cuja ocorrência é devido à microvibração de voltas individuais da bobina. Neste caso, um pulso pontiagudo não modulado com duração de cerca de 1-3 μs será formado nos coletores dos transistores T10-T20, cuja forma pode ser monitorada por meio de um osciloscópio. Um aumento na resistência dos resistores R1-R3 leva a um aumento na amplitude do pulso de saída com uma diminuição em sua duração. Para selecionar o valor da resistência shunt da bobina L1, não é recomendado o uso de resistor variável, pois mesmo uma interrupção de curto prazo do contato do motor com o caminho condutor pode levar à falha dos transistores de saída do transmissor . Portanto, é aconselhável alterar gradualmente o valor do shunt em incrementos de 50 ohms. Antes de substituir peças, a fonte de alimentação do dispositivo deve ser desligada. A seguir, você pode começar a configurar a parte receptora. Se todas as peças estiverem em bom estado e a instalação for feita corretamente, então após ligar o detector de metais (aproximadamente 20 μs após o final do pulso de partida), na saída do microcircuito IC4 (pino IC4/6), usando um osciloscópio, você pode observar um sinal crescente exponencialmente, transformando-se em um sinal de nível constante. A distorção da frente deste sinal é eliminada selecionando os resistores R1-R3, bobina de derivação L1. Depois disso, você deve verificar o formato e a amplitude do sinal na saída do chip IC5 (pino IC5/6). A amplitude máxima deste sinal é definida selecionando o valor do resistor R36. Na saída do chip IC6 (pino IC6/5) deve ser gerado um sinal constante, dependendo do pulso selecionado através da chave P1, bem como da presença de objetos metálicos na faixa da bobina L1. O ideal é que este sinal esteja próximo de zero em todas as posições da chave P1. Concluindo, resta estabelecer corretamente a posição do pulso de medição de referência em relação ao pulso de partida. Para isso, basta selecionar a frequência de operação adequada selecionando o ressonador de quartzo Q1. Procedimento de trabalho Antes do uso prático deste detector de metais, você deve definir o atraso mínimo do pulso com a chave P1 e a sensibilidade máxima com o resistor R45. Se durante a operação houver um objeto metálico no alcance da bobina sensora L1, um sinal acústico aparecerá nos fones de ouvido. Deve-se notar que mudar para um modo de operação com um atraso de pulso mais longo eliminará a influência não apenas das propriedades magnéticas do solo, mas também eliminará a reação do dispositivo a todos os tipos de objetos estranhos (pregos enferrujados, folhas de maços de cigarros, etc.) e subsequentes buscas inúteis. Autor: Adamenko M.V.
Couro artificial para emulação de toque
15.04.2024 Areia para gatos Petgugu Global
15.04.2024 A atratividade de homens atenciosos
14.04.2024
▪ Novas fontes de alimentação para LEDs
▪ seção do site Para um radioamador iniciante. Seleção de artigos ▪ artigo Plásticos. História da invenção e produção ▪ artigo Qual é o tamanho do Grand Canyon? Resposta detalhada ▪ artigo de Berek. Lendas, cultivo, métodos de aplicação ▪ artigo O que é DECT. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica ▪ artigo Carregador com temporizador. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Comentários sobre o artigo: Vad A linguagem não se volta para chamar este dispositivo de simples. Então Clone, Tracker... o chtoli mais simples?? O mais simples é com o gene em NE555 e um K157UD2 a 20 cm por níquel.
Página principal | Biblioteca | Artigos | Mapa do Site | Revisões do site
www.diagrama.com.ua |
Veja outros artigos seção 
Últimas notícias de ciência e tecnologia, nova eletrônica:
Todos os idiomas desta página