Ein einfacher, kostengünstiger Metalldetektor. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Metalldetektoren

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Das vorgeschlagene Gerät schneidet im Vergleich zu zuvor veröffentlichten Metalldetektoren einer ähnlichen Klasse hinsichtlich Energieeffizienz, erhöhter Empfindlichkeit und vereinfachter Signalisierung gut ab. Der vorgeschlagene Metalldetektor erkennt magnetische und nichtmagnetische Metallobjekte im Boden, in der Wand eines Gebäudes in einer Tiefe: eine 25-Kopeken-Münze – 10...15 cm, größere Objekte – bis zu 60 cm. Der vereinfachte Alarm macht es möglich möglich, sich stärker auf den Suchbereich zu konzentrieren. Zu den Nachteilen des vorgeschlagenen Geräts zählen: langsame Drift der Suchgeneratorfrequenz, die typisch für Metalldetektoren dieser Klasse ist.

Das Blockschaltbild des Metalldetektors ist in Abb. 1 dargestellt. eines.

Fig. 1

Bei Kontakt mit Metallgegenständen auf der PC-Suchspule erhöht sich die Frequenz des PG-Suchgenerators. Das frequenzveränderliche PG-Signal wird durch einen Verstärker verstärkt. Das verstärkte Signal wird einem Quarzfilter zugeführt. Wenn die Frequenz des PG mit der Resonanzfrequenz des PF übereinstimmt (Fehlen von Metall in der Nähe des PC), gelangt das Signal zum Amplitudendetektor des IM und wird in eine konstante Komponente umgewandelt, die im FI-Impuls einen logarithmischen Impuls bildet Former. „1“. Protokoll. „1“ wirkt sich auf das CC-Alarmsystem aus und es wird kein akustisches Signal erzeugt. Wenn Metallgegenstände im Bereich der PC-Suchspule auftauchen, ändert der PG-Generator die Frequenz, wodurch am CC-Eingang ein Protokoll erscheint. „0“, und der Alarm beginnt zu funktionieren, solange sich Metallgegenstände im PC-Bereich befinden. Alle notwendigen Schaltungselemente werden von einem MV-Spannungsstabilisator gespeist. Die Stromaufnahme des Gerätes beträgt bis zu 8,5 mA.

Das schematische Diagramm ist in Abb. 2 dargestellt. XNUMX.

Fig. 2

Der Suchgenerator ist nach einer kapazitiven Dreipunktschaltung mit gemeinsamer Basis am Transistor VT1 aufgebaut, dessen Last die Spule L1 und der Eingangskreis C5R3 des Signalverstärkers ist, der nach der Emitterfolgerschaltung am Transistor VT2 aufgebaut ist. Das verstärkte Signal vom Widerstand R5 wird dem Quarzfilter ZQ1 zugeführt. Das Suchgeneratorsignal mit einer Frequenz gleich der Resonanzfrequenz des Quarzfilters wird einem Amplitudendetektor zugeführt, der aus den Dioden VD1 und VD2 besteht. Das erfasste Signal in Form einer Konstantkomponente wird der Basis des Transistors VT3 - FI zugeführt. Strom fließt durch den Widerstand R7, erzeugt einen Spannungsabfall an ihm und bildet ein Protokoll. „1“ am Eingang 1 von DD1.1. Gleichzeitig wird ein Protokoll an Eingang 2 von DD1.1 angelegt. „1“ von Ausgang 4 DD1.2. In diesem Moment ist das aus den Elementen DD1.1 und DD1.2 bestehende One-Shot-Gerät geschlossen und am Ausgang 3 von DD1.1 liegt ein Protokoll an. „0“.

Der Multivibrator, der aus den Elementen DD1.3 und DD1.4.B besteht, funktioniert nicht zusammen mit dem BQ1-Emitter. Wenn sich die Suchspule L1 einem Metallobjekt nähert, erhöht sich die Frequenz des PG unabhängig von der „Farbe“ des Metalls. Das PG-Signal mit erhöhter Frequenz überschreitet die Übertragungsgrenze des Quarzfilters ZQ1. Das Fehlen eines Signals am Ausgang von ZQ1 führt zur Sperrung des FI und ein Protokoll erscheint an 1 DD1.1 des Monostabils. „0“. Die monostabilen DD1.1 und DD1.2 werden ausgelöst und an ihrem Ausgang 3 DD1.1 erscheint ein Protokoll. „1“, was wiederum die Multivibratoren DD1.3 und DD1.4 ansteuert. Der Sender BQ1 beginnt ein Audiofrequenzsignal auszusenden. Bei einem kurzzeitigen Signalverlust nach dem Quarzfilter (schnelle Bewegung des PCs) hängt die Betriebsdauer des Senders BQ1 vom Wert der Kapazität des Kondensators C10 ab. Bei dem vorgeschlagenen Gerät funktioniert der Alarm sofort und mit „Gedächtnis“. Für Menschen mit Hörbehinderung können Sie eine VD3-LED installieren, die im Diagramm mit gestrichelten Linien verbunden ist. In diesem Fall erhöht sich der Stromverbrauch des Geräts. Der Spannungsstabilisator DA1 vereinfacht den Spannungsregelkreis für Geräteschaltungszwecke.

Einzelheiten. Alle Widerstände sind MLT-Widerstände mit 0,125 W. Abstimmkondensator C1 Typ 1KPVM oder ein anderer Typ mit Luftdielektrikum. .Wenn diese nicht verfügbar sind, können Sie einen kleinen Drehkondensator mit festem Dielektrikum aus Taschenradios mit einer Kapazität von bis zu 50 pF verwenden. Wenn kein solcher Kondensator vorhanden ist, können Sie einen größeren Kondensator verwenden, indem Sie einen Konstantkondensator der erforderlichen Größe in Reihe schalten. Es empfiehlt sich, Schaltungskondensatoren C2-C4 mit der negativen Gruppe TKE zu verwenden, zum Beispiel M47-M750. Sie können versuchen, die Gruppen M und PMO zu mischen. Der Kondensator C2 kann dem Schaltplan von Kleinradios entnommen werden.

Kleiner Quarzresonator von 100 kHz bis 1 MHz. In diesem Fall muss die Windungszahl der Suchspule L1 für den entsprechenden Resonator ausgewählt werden. In China hergestellter piezoelektrischer Emitter BQ1 für kleine Telefone oder Uhren. Sie können einen Haushaltsstrahler vom Typ 3P-1 verwenden, dieser ist jedoch größer und verbraucht mehr Strom. Der gesamte elektronische Teil des Gerätes ist auf einer Leiterplatte aus einseitiger Glasfaserfolie mit einer Dicke von 1,5 mm montiert. Am Ende der Platine ist im 90°-Winkel eine Steuerplatine aus dem gleichen Material angelötet, auf der der Abstimmkondensator C1 und der kleine Schalter SA1 verbaut sind.

In der Version des Autors befindet sich die Platine in der Größe einer Streichholzschachtel in einer rechteckigen Aluminiumbox (dem Bildschirm der ZF-Schaltung des Funkempfängers „Kasachstan“). Der Stab besteht aus einem Sanitärrohr aus Aluminium und ist innen und außen mit einer Kunststoffummantelung mit einem Durchmesser von 16 mm ummantelt. Die L1-Suchspule wird wie folgt hergestellt: Ein Kreis mit einem Durchmesser von 150 mm wird auf ein Brett oder dickes Sperrholz gezeichnet. An den Kreuzungspunkten der Sehnen schlagen Sie 20 mm lange Metallnägel in einem Winkel von 45° mit einer Neigung vom Kreismittelpunkt weg ein. Wickeln Sie die Spule L1 mit PEV-2, PELSHO-Draht mit einem Durchmesser von 0,31...0,47 mm auf die resultierende Schablone. In der Version des Autors ist die Spule mit LESHO 10x0,07-Draht gewickelt – 15 Windungen. Schneiden Sie nach dem Aufwickeln der L1-Spule nicht das Ende des Drahtes ab, da Sie ihn während der Einrichtung möglicherweise auf- oder abwickeln müssen. Reinigen Sie die Enden der Spule und verlöten Sie diese mit dem Anschlusskabel. Die Anzahl der Windungen in Ihrer Version kann anhand des Quarzresonators, den Sie haben, ungefähr im Verhältnis zum Original berechnet werden.

Nach dem Aufwickeln der Spule und dem Sichern der Enden werden die Spulenwindungen durch das Zusammenbinden mehrerer Fadenwindungen und deren Befestigung mit einem Knoten gesichert. Diese Befestigung erfolgt entlang des gesamten Umfangs der Spule durch zwei Nägel, wonach die Nägel herausgezogen werden. Das Anschlusskabel für Spule L1 kann geschirmt sein. Die Version des Autors verwendet einen abgeschirmten Draht, der oben mit einer Kunststoffhülle mit einem Durchmesser von 1,2 mm bedeckt ist. Sie können einen normalen flexiblen Montagedraht verwenden, der fest verdrillt ist, um die Kapazität zu stabilisieren.

Nachdem das gesamte Gerät aufgebaut und die Windungszahl der Suchspule eingestellt wurde, wird diese in ein PVC-Rohr mit entsprechendem Durchmesser eingelegt, das auf einer Seite über die gesamte Länge in einer Ebene geschnitten ist. Die Länge des Rohres sollte den Umfang der Spule um 5 mm überschreiten und wird an den Enden der Spule mit einer Überlappung verbunden. Das Spulenanschlusskabel sollte an der Verbindungsstelle des PVC-Schlauchs herausgeführt werden. Zukünftig wird es an dieser Stelle eine Lücke zwischen der Abschirmbeschichtung geben. Versuchen Sie, die Größe der Verbindung zwischen Rohr und Kabelausgang innerhalb von 5 ... 10 mm zu halten. Legen Sie die im Rohr platzierte Spule mit dem Schnitt nach oben auf eine ebene Fläche. Legen Sie Zeitungspapier darunter. Spreizen Sie den Rohrschnitt mit einem Schraubendreher gleichmäßig und füllen Sie den Raum, in dem sich die Spule befindet, mit dem vorbereiteten Epoxidkleber. Wölbungen oder Abweichungen der Rohrwände müssen mit Gewinden gesichert werden. Es ist besser, einen PVC-Schlauch zu wählen, der in runden Rollen mit dem erforderlichen Durchmesser gelagert ist. Nach dem Schneiden eines solchen Rohrs werden seine Wände weniger auseinanderlaufen.

Nach der Polymerisation des Epoxidklebers (nach 8 Stunden) muss die Rolle von Tropfen befreit, die Fäden entfernt und die Oberfläche geglättet werden. Auf die glatte Oberfläche der Spule wird eine Abschirmschicht aus Kupfer- oder Messingfolie mit einer Breite von 10...0,05 mm und einer Dicke von 0,1...5 mm aufgewickelt. Sein Zweck besteht darin, den kapazitiven Einfluss des Bodens und anderer Objekte auf die Parameter der Suchspule zu eliminieren. Es ist notwendig, mit dem Aufwickeln der Abschirmschicht an der Verbindungsstelle des PVC-Rohrs zu beginnen und das Aufwickeln am anderen Ende der Verbindungsstelle des PVC-Rohrs zu beenden. Der Abstand zwischen Anfang und Ende der Abschirmschicht kann 20...1 mm betragen. Auf keinen Fall sollten Sie Anfang und Ende der Abschirmschicht verbinden, da dies zu einem Kurzschluss der Windung führt. Eines der Enden der Abschirmschicht ist mit dem Ausgang der Spule und der Abschirmschicht des Verbindungskabels verbunden. Die Abschirmschicht der Spule L5 entlang des Innenumfangs ist über die gesamte Länge mit einer Lötbreite von 10...XNUMX mm verlötet.

In vielen Veröffentlichungen wird vorgeschlagen, dass die Abschirmschicht der Suchspule aus Aluminiumfolie besteht. Bei den vom Autor durchgeführten Tests mehrerer Ausführungen von Suchspulen mit Aluminiumfolienschirm wurden folgende Nachteile festgestellt:

• unzuverlässiger und kurzlebiger Kontakt der Abschirmschicht mit dem Draht des Ausgangskabels aufgrund der Unmöglichkeit, Aluminium zu Hause zu löten;
• Der Kontakt zwischen den Windungen der Aluminiumfolie der Abschirmschicht ist nicht konstant, daher ändern sich die Parameter der Suchspule.

Einige Veröffentlichungen schlagen vor, die Abschirmschicht der Suchspule mit PVC-Band zu umwickeln. Beim Test mehrerer so beschichteter Spulen stellte sich heraus, dass sich die Parameter der Suchspule bei Temperaturänderungen oder mechanischer Beanspruchung veränderten. Dies liegt daran, dass es nicht möglich ist, die Abschirmschicht von Hand fest aufzuwickeln. Unter dem Einfluss der Elastizität des PVC-Bandes bei Temperatureinwirkung und anderen Faktoren verändern sich die Abstände zwischen der Folie der Abschirmschicht und der Spule und damit die Parameter der Suchspule.

Um die oben genannten Nachteile zu beseitigen, wurde die abgeschirmte Spule in ein geschnittenes PVC-Rohr gelegt und mit Epoxidkleber gefüllt. Die fertige Spule wird an einer halbmondförmigen Textolithplatte befestigt, wobei dicke Fäden durch Löcher in der Platte geführt werden, in die die Spule passt. Die Stellen, an denen die Spule an der Textolithplatte und den Fadenbefestigungsbändern haftet, sind mit Epoxidkleber beschichtet. Die Platte mit der Spule wird mit einer Klemme aus einem 30 mm breiten und 0,5... 1 mm dicken Blech aus Messing, Stahl, Aluminium an einem in der Mitte „stabförmig“ gebogenen Stab befestigt. Die Klammer um den Umfang wird mit zwei M3-Schrauben festgezogen. Die geraden Schenkel der Klemme werden mit 2 oder 4 M3-Schrauben an der Textolithplatte der Spule befestigt. Das Anschlusskabel der Spule wird in den Stab geführt und durch das Loch mit der Elektronikeinheit verbunden. Die Krona-Batterie befindet sich unter der Elektronikeinheit und wird mit einer rechteckigen Klemme befestigt. Der Metalldetektor wiegt zusammen mit der Krona-Batterie 300 g.

Einrichten. Schließen Sie das Gerät über ein Milliamperemeter an eine 9-V-Stromquelle an. Das Milliamperemeter sollte einen Strom von 8 mA anzeigen. Der Sender BQ1 muss ein niederfrequentes Signal aussenden. Durch Einstellen des Widerstands R9 erreichen Sie die maximale Lautstärke. Um den Alarm zu deaktivieren, müssen Sie Pin 1 von DD1.1 vom Stromkreis oder Widerstand R7 trennen. Anstelle des Kondensators C2 schließen Sie einen variablen Kondensator von 0...500 pF an. Für den Aufbau ist es besser, einen 2x500 pF Doppelkondensator mit Luftdielektrikum zu verwenden. Schließen Sie die „unfertige“ Suchspule über ein Verbindungskabel bestimmter Länge an den Stromkreis an. Schließen Sie das Oszilloskop an den Emitter von VT2 an. Auf dem Bildschirm sollte eine HF-Komponente mit einem Pegel von etwa 3 V erscheinen. Schließen Sie einen digitalen Frequenzmesser an den VT2-Sender an und bestimmen Sie die Frequenz des Suchgenerators. Stellen Sie den variablen Kondensator C1 auf die mittlere Position.

Stellen Sie mit einem Einstellkondensator die Frequenz des Suchoszillators gleich der Frequenz des Quarzresonators ZQ1 ein. Wenn die Frequenz des Suchgenerators höher ist und es nicht möglich ist, sie mit dem Einstellkondensator zu senken, schalten Sie den zweiten Abschnitt dieses Kondensators parallel zum Einstellkondensator. Wenn dieser Vorgang nicht dazu beiträgt, die Frequenz des PG auf einen resonanten CF zu reduzieren, müssen mehrere Windungen des PCs aufgezogen werden. Wenn dagegen die Frequenz des PG niedrig ist und der Einstellkondensator sie nicht erhöhen kann, müssen mehrere Umdrehungen vom PC abgewickelt werden. Nachdem Sie die Frequenzen von PG und CF verglichen haben, schließen Sie ein Oszilloskop an den CF-Ausgang am Verbindungspunkt zwischen VD1 und VD2 an. Stellen Sie den Schieberegler des Widerstands R5 auf die obere Position. Wenn ZQ1 ordnungsgemäß funktioniert und das PG angepasst ist, sollte ein Bild der HF-Komponente auf dem Bildschirm des Oszilloskops erscheinen. Wenn der Widerstand R7 angeschlossen ist, sollte am Emitter von VT3 ein Protokoll erscheinen. „1“, d.h. Spannung 2,4...5,7 V. Wenn der CC angeschlossen ist, sollte der Sender stumm sein. Die Windungszahl des PCs muss so gewählt werden, dass die Kapazität des Kondensators C2 etwa 50 pF beträgt.

Bei weiterer Modifikation des PCs, d.h. Durch das Aufbringen einer Abschirmschicht, das Füllen mit Epoxidharz und die Befestigung an einem Stab verringert sich die Induktivität der Spule. Fügen Sie dazu weitere 2-4 Umdrehungen hinzu, bevor Sie den PC-Herstellungsprozess abschließen. Nach Abschluss der Fertigung des PCs muss noch einmal nachjustiert und der Wert der Kapazität C2 mit einem Kapazitätsmessgerät ermittelt werden. Wenn die oben genannten Geräte nicht vorhanden sind, kann das Vorhandensein einer SG-Erzeugung durch die konstante Komponente an R5 durch Trennen und Anschließen des Kondensators C3 bestimmt werden. Das Vorhandensein einer Übereinstimmung der Frequenz des PG mit der CF kann durch die konstante Komponente an R7 und den Betrieb des CC bestimmt werden. Der Kapazitätswert des Kondensators C2 kann experimentell durch die Position des Rotors des Einstellkondensators bestimmt werden.

Bei der endgültigen Einstellung muss das PG mithilfe des Kondensators C1 auf die Resonanzfrequenz des CF eingestellt werden, bis der Emitter aufhört zu klingen. In diesem Fall muss die Kapazität des Kondensators C2 so bemessen sein, dass eine Frequenzresonanz in der Mittelposition des Abstimmkondensators C1 auftritt. Drehen Sie den Schieberegler des Widerstands R5 ganz nach unten, und der Alarm sollte ertönen. Drehen Sie den R5-Schieber zurück, bis das Alarmsignal verschwindet, und drehen Sie ihn noch ein paar Grad weiter. Zur endgültigen Einstellung nach der vollständigen Montage ist es erforderlich, ein Loch in den Gerätekörper zu bohren, um den Widerstand R5 einzustellen.

Es ist zu beachten, dass die maximale Empfindlichkeit des Metalldetektors bei der PG-Frequenz liegt, die am Rand des oberen CF-Durchlassbands liegt. Wenn Metallobjekte im PC-Bereich auftauchen, ändert sich die Frequenz um Einheiten von mehreren zehn Hertz „nach oben“, abhängig von der Größe der Suchobjekte und der Entfernung von ihnen zum PC. Wenn der PG auf den unteren Durchlassbereich des CF eingestellt wird, führt der Aufprall von Metallgegenständen auf den PC zu einer Umstrukturierung des PG in den mittleren Durchlassbereich des CF, wodurch der SS nicht ausgelöst wird. Basierend auf dem oben Gesagten ist es besser, eine Frequenzdrift „nach oben“ im Gerät zu haben, die die Empfindlichkeit automatisch erhöht, bevor der Alarm ausgelöst wird, als eine Drift „nach unten“, die die Empfindlichkeit für lange Zeit verringert. Daher ist es in der SG-Schaltung besser, Kondensatoren mit negativem TKE oder zusammen mit negativem und positivem TKE zu verwenden.

Literatur

1. Schemata aus dem Internet - Radioamator. - 2001. - Nr. 1. - S.37.
2. Dubinin B.N. Sicherheitsgerät - Radioamator. - 2002 - Nr. 1. - S.36.
3. Hare N. Bisssignalgeber - Radioamator. - 2002. - Nr. 10. - S.20.

Autor: B.N. Dubinin, Nowoyavorovsk, Gebiet Lemberg.

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