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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Metalldetektor für den Haushalt. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Metalldetektoren Viele Menschen sind heute auf der Suche nach Schätzen, verlorenen Münzen und Schmuck. Für solche Arbeiten braucht man natürlich ein gutes Gerät – einen Metalldetektor. Der Autor des vorgeschlagenen Artikels hat ein ähnliches Gerät zusammengebaut, es in Aktion getestet und empfiehlt jedem, es zu wiederholen. Grundlage des Metalldetektors war das im Buch von Flind E. „Elektronische Geräte für zu Hause“ (Energoatomizdat, 1984) beschriebene Gerät. Während des Prototypings und Tests des Geräts wurde der Generator verbessert, die Elementbasis durch eine besser zugängliche ersetzt, die Ausgangsstufe der Metallanwesenheitsanzeige vereinfacht, eine Zeigeranzeige eingeführt und ein Rauschfilter installiert. Das Funktionsprinzip des resultierenden „Sende-Empfangs“-Metalldetektors besteht darin, ein von einem Metallgegenstand reflektiertes Signal zu registrieren. Dieses Signal entsteht durch die Wirkung eines magnetischen Wechselfeldes der Sendespule (Strahlerspule) des an den Generator angeschlossenen Metalldetektors auf das Metall. Die Empfangsspule befindet sich in derselben Ebene wie die Sendespule, sodass die durch sie verlaufenden magnetischen Kraftlinien eine kleine EMF erzeugen. An den Spulenanschlüssen fehlt das Signal oder ist sehr klein. Eine weitere Verringerung des Signals wird durch den Kompensationsknoten bereitgestellt. Wenn ein Metallgegenstand in das Feld der Spulen eindringt, ändert sich die induktive Kopplung zwischen ihnen, an den Anschlüssen der Empfangsspule erscheint ein elektrisches Signal, das verstärkt, gleichgerichtet und anschließend gefiltert wird. Dadurch entsteht am Ausgang des Filters eine konstante Spannung, die ansteigt, wenn sich die Spulen einem Metallgegenstand nähern. Dieses Signal wird einem der Eingänge der Vergleichseinheit zugeführt und dort mit der an ihrem zweiten Eingang anliegenden Referenzspannung verglichen. Der Referenzspannungspegel wird so angepasst, dass bereits ein kleiner Anstieg des Signals zu einer deutlichen Änderung des Signalpegels am Ausgang der Vergleichseinheit führt. Dadurch wird wiederum der elektronische Schlüssel aktiviert, der den Summer des Metalldetektors steuert. Das Schema des verbesserten Metalldetektors ist in Abb. dargestellt. 1. Der Generator, der auf dem VT2-Transistor und der L1C3-Schaltung basiert, arbeitet mit einer Frequenz von ungefähr 4,6 kHz. Die niedrige Frequenz des Generators sorgt einerseits für eine schwache Reaktion des Metalldetektors auf unerwünschte Signale (z. B. solche, die bei nassem Sand, kleinen Metallstücken usw. auftreten) und andererseits Hand, gutes Feingefühl. Bei Bedarf kann die Generatorfrequenz durch Ändern der Parameter der Teile L1, C3 und L2, C6 sowie des R16C11-Filters wiederhergestellt werden.
Die Erkennungstiefe von Objekten hängt von der Frequenz des Arbeitssignals, seiner Leistung, der Größe der Induktoren sowie der Größe und Form des Objekts und seiner Position ab. Je höher die Frequenz des Generators, desto geringer ist die Erkennungstiefe kleiner Objekte. Je größer die Induktoren sind, desto größer ist die Detektionstiefe. Dieser Metalldetektor erkennt beispielsweise eine Münze mit einem Durchmesser von 25 mm in einem Abstand von 13 cm und eine Aluminiumplatte mit den Maßen 100x100 mm in einem Abstand von 40 cm. Der Generator ist auf einer Transistorbaugruppe montiert. Der Transistor VT2 arbeitet direkt im Generator, aVT1, zusammen mit einem Teiler der Teile R2-R4 in einem thermischen Stabilisator, der für einen Temperaturausgleich sorgt. Die an der Empfangsspule L2 ankommenden Signale werden (bei Vorhandensein eines großen Metallgegenstands) durch die Dioden VD1, VD2 in ihrer Amplitude begrenzt und anschließend durch den Operationsverstärker DA1.1 verstärkt. Der Eingang dieser Mikroschaltung erhält über den Kondensator C5, die Widerstände R7-R10 und den Kondensator C8 ein Kompensationssignal vom Generator – er dämpft das Signal von der L2-Spule, das an der L1-Spule ankommt, wenn keine Metallgegenstände in der Nähe sind. Nach der Verstärkung durchläuft das Signal den Tiefpassfilter R16C11 und wird vom Operationsverstärker DA1.2 gleichgerichtet. Wenn eine positive Eingangsspannung an den nicht invertierten Eingang der Mikroschaltung angelegt wird, ist die VD3-Diode offen und sorgt für eine negative Rückkopplung. Der Kondensator C12 wird geladen, der Anzeigepfeil PA1 weicht ab. Bei einer negativen Eingangsspannung ist die Diode geschlossen, es gibt keine Rückkopplung und an der Kathode der Diode liegt eine Spannung von Null an. Das Signal vom Detektor wird durch den Filter R21C14R22C15 geglättet und dem Komparator DA2.1 zugeführt, wo es mit der Referenzspannung verglichen wird, die durch die variablen Widerstände R23 (grob) und R25 (fein) geregelt wird. Wenn der Komparator ausgelöst wird, sinkt die Spannung an seinem Ausgang, der Transistor VT3 schließt, der auf dem Operationsverstärker DA2.2 montierte Tongenerator beginnt zu arbeiten. Sein Ausgangssignal wird einem Leistungsverstärker zugeführt, der auf einem VT4-Transistor basiert, dessen Last der Kopfhörer BF1 (von einem Hörgerät) ist. Die Lautstärke wird in einem kleinen Bereich durch einen variablen Widerstand R38 reguliert. Die Ausgangsstufe wird von einer separaten Quelle gespeist, wodurch die Möglichkeit einer Erregung des Geräts ausgeschlossen ist. Der Hauptteil des Metalldetektors wird von einer 12-V-Quelle (Batterie) gespeist, die mithilfe des DA3-Stabilisators auf 9 V reduziert wird. Die Details des Metalldetektors sind auf drei Leiterplatten (Abb. 2-4) aus einseitiger Glasfaserfolie montiert. Sie sind für die Verwendung der Widerstände MLT-0,125, des Widerstands R10 SP4-1 und der Kondensatoren C3, C6 – K71-7 ausgelegt.
Es ist zulässig, die Transistorbaugruppe 2TC3103A durch die KTC3103 zu ersetzen, Sie müssen jedoch die Zeichnung der Leiterplatte ändern. Pfeilanzeige RA1 – Aufnahmepegelanzeige von jedem Tonbandgerät. Platinen und andere Teile des Metalldetektors werden in einem Gehäuse aus Isoliermaterial untergebracht (Abb. 5).
Besonderes Augenmerk sollte auf die Herstellung von Spulen gelegt werden. Sie werden auf einen Dorn mit einem Durchmesser von 140 mm gewickelt, wofür man gut ein Glasgefäß verwenden kann. Jede Spule besteht aus 200 Windungen aus emailliertem Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,27 mm und einem Abgriff in der mittleren Windung. Bevor die Spule vom Dorn entfernt wird, wird sie an drei oder vier Stellen festgebunden und nach dem Entfernen mit einem starken Faden umwickelt, damit die Windungen eng zusammenpassen. Als nächstes werden die Spulen wie in Abb. gezeigt geformt. 6, und befestigen Sie diese mit Fäden 1 an einer Kunststoffplatte 2. Die Sendespule 3 ist unten angebracht, die Empfangsspule 4 ist oben. Die Empfangsspule muss mit einem Aluminiumschirm mit Spalt ausgestattet sein, um die Bildung einer geschlossenen Schleife zu verhindern. Die Ausgänge der Spulen sind mit einem Kabel 5 in einem abgeschirmten Geflecht mit dem Rest des Geräts verbunden. Der Abstand zwischen den vertikalen (gemäß der Abbildung) Windungen der Spulen sollte 25 mm betragen. Er wird endgültig festgelegt, nachdem der Metalldetektor auf den Mindestwert des PA1-Indikators eingestellt wurde, wenn sich kein Metallgegenstand in der Nähe der Spulen befindet .
Nach der endgültigen Befestigung der Spulen werden diese von oben mit einem Ziergehäuse abgedeckt und ein Stab daran befestigt (Abb. 7).
Das Einrichten des Metalldetektors besteht darin, den Schieber des Widerstands R10 mit der Mittelposition des Schiebers R8 so einzustellen, dass der Pfeil des Indikators PA1 auf der „Null“-Marke steht (der Einfachheit halber ist der Pfeil auf eingestellt). Mittelmarkierung der Skala durch Auswahl des Widerstands R19. Dazu müssen Sie ggf. den Anschluss der Klemmen einer der Generatorspulen ändern. Während des Betriebs des Metalldetektors erreicht der Widerstand R20 nach 8-minütiger Einrichtung des Betriebsmodus einen „Null“-Wert der Messuhr. Danach stellen die variablen Widerstände R25 und R23 die Referenzspannung nahe an den Betrieb des Komparators und das Erscheinen eines tonalen Klangs ein. Selbstverständlich erfolgt diese Einstellung, wenn sich in der Nähe der Spulen kein Metall befindet. Autor: V. Grichko, Krasnodar
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