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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Ein einfacher Metalldetektor mit einer 4,6-kHz-Schaltung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Metalldetektoren Arbeitsprinzip Dieser Metalldetektor besteht aus der Registrierung eines von einem Metallgegenstand reflektierten Signals. Dieses Signal entsteht durch den Einfluss des magnetischen Wechselfeldes der Sendespule auf das Metall. Die Empfangsspule befindet sich in derselben Ebene wie die Sendespule, sodass die durch sie verlaufenden magnetischen Kraftlinien eine niedrige EMF erzeugen. An den Anschlüssen der Empfangsspule liegt kein oder nur ein sehr geringes Signal an. Eine zusätzliche Reduzierung dieses Signals erfolgt durch eine Kompensationseinheit. Wenn jedoch ein Metallgegenstand in das Feld der Spulen eindringt, ändert sich die induktive Kopplung zwischen den Spulen, und an den Anschlüssen der Empfangsspule erscheint ein elektrisches Signal, das verstärkt, gleichgerichtet und anschließend gefiltert wird. Dadurch entsteht am Ausgang des Filters eine gewisse konstante Spannung, die mit zunehmender Annäherung der Spulen an den Metallgegenstand ansteigt. Diese Spannung wird einem der Eingänge des Vergleichsknotens zugeführt und dort mit der Referenzspannung verglichen, die an seinem zweiten Eingang anliegt. Der Referenzspannungspegel wird so angepasst, dass bereits ein kleiner Anstieg des Signals zu einer deutlichen Änderung des Signalpegels am Ausgang des Vergleichsknotens führt. Dadurch wird wiederum ein elektronischer Schlüssel aktiviert, der den akustischen Alarm zur Erkennung von Metallobjekten steuert. Schematische Darstellung Das Diagramm des Metalldetektors ist in Abb. dargestellt. 2.2. Der aus dem Transistor VT2 und der Schaltung L1C3 bestehende Generator arbeitet mit einer Frequenz von etwa 4,6 kHz.
Eine niedrige Generatorfrequenz bietet:
Die Erkennungstiefe von Objekten durch einen Metalldetektor hängt von der Frequenz des Betriebssignals, seiner Leistung, der Größe der Induktoren sowie der Größe und Form des Objekts und seiner Position ab. Je höher die Generatorfrequenz, desto geringer ist die Erkennungstiefe kleiner Objekte. Je größer die Induktoren sind, desto größer ist die Detektionstiefe. Der Generator ist auf einer 2TS3103A-Transistorbaugruppe montiert. Der Transistor VT2 arbeitet direkt im Generator und der Transistor VT1 arbeitet zusammen mit einem Teiler aus den Teilen R2...R4 in einem thermischen Stabilisator, der für einen Temperaturausgleich sorgt. Die an der Empfangsspule L2 ankommenden Signale werden (bei Erkennung eines großen Metallgegenstandes) durch die Dioden VD1, VD2 in ihrer Amplitude begrenzt und anschließend durch den Operationsverstärker DA1.1 verstärkt. Der Eingang dieser Mikroschaltung empfängt ein Kompensationssignal vom Generator über den Kondensator C5, die Widerstände R7-R10 und den Kondensator C8. Es dämpft das Signal, das von Spule L3 zur Spule L1 gelangt, wenn sich keine Metallgegenstände in der Nähe befinden. Nach der Verstärkung gelangt das Signal durch den Filter R16C11 zum Operationsverstärker DA1.2. Wenn dem nicht invertierten Eingang der Mikroschaltung eine positive Eingangsspannung zugeführt wird, ist die Diode VD3 offen und sorgt für eine negative Rückkopplung. Der Kondensator C12 lädt sich auf und 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.
Reis. 2.3. Aussehen von drei Leiterplatten eines Metalldetektors mit 4,6-kHz-Schaltung Das Signal vom Detektor wird durch den Filter R21C14R22C15 geglättet und gelangt zum Komparator DA2.1, 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 und der auf dem Operationsverstärker DA2.2 montierte Tongenerator beginnt zu arbeiten. Sein Ausgangssignal wird einem Leistungsverstärker zugeführt, der auf einem VT4-Transistor basiert und dessen Last der Kopfhörer des Hörgeräts ist. Die Lautstärke wird durch den variablen Widerstand R38 gesteuert. Die Ausgangsstufe wird von einer separaten Quelle gespeist, wodurch die Möglichkeit einer Erregung des Geräts ausgeschlossen ist. Der Hauptteil der Metalldetektorschaltung wird von einer 12-V-Quelle gespeist, die zusätzlich durch die DA3-Mikroschaltung auf einem Niveau von 9 V stabilisiert wird. Die Metalldetektorteile sind auf drei Leiterplatten (Abb. 2.3, a-c) aus einseitiger Glasfaserfolie montiert. Sie sind für die Verwendung von MLT-0,125-Widerständen, SP4-1-Widerständen (R10) und K71-7-Kondensatoren (C3, C6) ausgelegt. Die Messuhr PA1 ist ein Indikator für den Aufnahmepegel eines beliebigen Tonbandgeräts. Spulenherstellung Besonderes Augenmerk sollte auf die Herstellung von Spulen gelegt werden. Dies wird in Zukunft die Qualität des Metalldetektors bestimmen. Optimal ist es, die Spulen auf einen Dorn mit einem Durchmesser von 140 mm zu wickeln, wofür man am besten ein Glasgefäß verwendet. Jede Spule sollte aus 200 Windungen emailliertem Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,27 mm und einem Abgriff vom Mittelgewinde bestehen. Vor dem Entfernen der Dornspule sollte diese an drei bis vier Stellen bandagiert und nach der Entfernung mit einem starken Faden umwickelt werden, damit die Spulen eng aneinander anliegen. Als nächstes müssen die Spulen die in Abb. gezeigte Form erhalten. 2.4 und befestige sie mit Gewinde 1 an einer Kunststoffplatte 2. Unten befindet sich die Sendespule 3, oben die Empfangsspule 4. Die Empfangsspule muss mit einem Aluminiumschirm (aus einem Folienstreifen) mit einem Spalt ausgestattet sein, der die Bildung einer geschlossenen Windung verhindert. Die Spulenanschlüsse müssen über ein geschirmtes, geflochtenes Kabel mit dem Rest des Geräts verbunden werden. Der Abstand zwischen den vertikalen (gemäß Abb. 2.4) Windungen der Spulen sollte ca. 25 mm betragen. Die endgültige Klärung erfolgt, nachdem der Metalldetektor auf den Mindestwert des PA1-Indikators eingestellt wurde und keine Metallgegenstände in der Nähe der Spulen vorhanden waren.
Reis. 2.4. Spulenform Nachdem die Spulen endgültig mit Leim oder Dichtmittel befestigt wurden, können sie oben mit einer dekorativen Hülle abgedeckt und der Stab daran befestigt werden. Einrichtung und Bedienung Das Einrichten des Metalldetektors besteht darin, den Schieber des Widerstands R10 (wobei sich der Schieber des Widerstands R48 in der Mittelposition befindet) so einzustellen, dass der Pfeil der Anzeige PA1 auf der „Null“-Marke steht. Zur einfacheren Bedienung des Gerätes empfiehlt es sich, den Pfeil durch Auswahl des Widerstands R19 auf die Mitte der Skala zu stellen. Dazu ist es in manchen Fällen erforderlich, den Anschluss der Anschlüsse einer der Generatorspulen zu ändern. Beim Betrieb des Metalldetektors ist es nach 20 Minuten nach Herstellung des Betriebsmodus mit Widerstand R8 erforderlich, auf der Messuhr einen „Null“-Wert zu erreichen. Danach sollten die variablen Widerstände R25 und R23 verwendet werden, um die Referenzspannung nahe an den Betrieb des Komparators und das Erscheinen eines tonalen Klangs anzupassen. Autor: Grichko V.
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