Detector de metais de bobina única do tipo indução, teoria. Esquema, descrição

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A palavra "indução" em nome dos detectores de metais desse tipo revela totalmente o princípio de seu trabalho, se nos lembrarmos do significado da palavra "indução" (lat.) - orientação. O dispositivo deste tipo tem como parte do sensor uma bobina de qualquer formato conveniente, excitada por um sinal alternado. O aparecimento de um objeto de metal próximo ao sensor causa o aparecimento de um sinal refletido (reirradiado), que "induz" um sinal elétrico adicional na bobina. Resta apenas selecionar este sinal adicional.

O detector de metais do tipo indução ganhou o direito à vida, principalmente devido à principal desvantagem dos dispositivos baseados no princípio "transmissão-recepção" - a complexidade do design dos sensores. Essa complexidade leva ao alto custo e complexidade de fabricação do sensor, ou à sua rigidez mecânica insuficiente, o que causa o aparecimento de sinais falsos durante o movimento e reduz a sensibilidade do dispositivo.

Se nos propusermos a eliminar essa deficiência em dispositivos baseados no princípio de "transmissão-recepção", eliminando sua própria causa, podemos chegar a uma conclusão incomum - as bobinas emissora e receptora de um detector de metais devem ser combinadas em uma ! De fato, não há movimentos e dobras muito indesejáveis de uma bobina em relação à outra neste caso, pois há apenas uma bobina e ela está emitindo e recebendo ao mesmo tempo. Há também a extrema simplicidade do sensor. A desvantagem dessas vantagens é a necessidade de isolar o sinal de retorno útil do sinal de acionamento da bobina transmissora/receptora muito maior.

O sinal refletido pode ser distinguido subtraindo do sinal elétrico presente na bobina do sensor um sinal da mesma forma, frequência, fase e amplitude do sinal na bobina na ausência de metal próximo. 'Como isso pode ser feito de uma das maneiras é mostrado na Fig. 3.

Detector de metais de bobina única do tipo indução, teoria
Arroz. 3. Diagrama estrutural do nó de entrada do detector de metais por indução

O gerador gera uma tensão alternada senoidal com amplitude e frequência constantes. O conversor "tensão-corrente" (PNT) converte a tensão do gerador Ug em corrente Ig, que é ajustada no circuito oscilatório do sensor. O circuito oscilatório consiste

do capacitor C e da bobina L do sensor. Sua frequência de ressonância é igual à frequência do gerador. O coeficiente de conversão PNT é escolhido de forma que a tensão do circuito oscilatório id seja igual à tensão do gerador Ug (na ausência de metal próximo ao sensor). Assim, dois sinais da mesma amplitude são subtraídos no somador e o sinal de saída - o resultado da subtração - é igual a zero. Quando o metal aparece perto do sensor, ocorre um sinal refletido (em outras palavras, os parâmetros da bobina do sensor mudam) e isso leva a uma mudança na tensão do circuito oscilatório Ud. A saída é um sinal diferente de zero.

Na fig. 3 mostra apenas a versão mais simples de um dos esquemas da parte de entrada dos detectores de metais do tipo considerado. Em vez de PNT neste circuito, em princípio, é possível usar um resistor de ajuste de corrente. Vários circuitos de ponte podem ser usados para ligar a bobina do sensor, somadores com diferentes coeficientes de transmissão para entradas inversoras e não inversoras, inclusão parcial de um circuito oscilatório, etc.

No diagrama da fig. 3, um circuito oscilatório é usado como sensor. Isso é feito para simplificar, a fim de obter um deslocamento de fase zero entre os sinais Ug e Ud (o circuito é sintonizado para ressonância). É possível abandonar o circuito oscilatório com a necessidade de ajustá-lo para ressonância e utilizar apenas a bobina sensora como carga PNT. No entanto, o ganho do POT para este caso deve ser complexo para corrigir o deslocamento de fase de 90° resultante da natureza indutiva da carga do POT.

Autor: Shchedrin A.I.

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