Metalldetektoren auf Mikroschaltungen mit Vergleichsschaltung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Metalldetektoren

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Vor- und Nachteile

Das Funktionsprinzip all dieser Geräte basiert auf dem Vergleich der Schwingungsfrequenzen zweier Generatoren:

• Hinweis;
• Suche, Änderung der Frequenz, wenn ein Metallgegenstand seinem Schwingkreis ausgesetzt wird.

Es gibt andere bekannte Methoden:

• Brücke, wenn eine Unwucht der Messbrücke festgestellt wird, in deren einem Arm eine Suchspule enthalten ist;
• Phasenverschiebungsmethode, bei der die Phasenverschiebung der Schwingungen des Referenz- und Suchoszillators gemessen wird;
• Sender-Empfänger-Methode, bei der die von einem Objekt ausgesendete Hochfrequenzenergie aufgezeichnet wird.

Sie sind effizienter als die Methode zum Vergleichen von Frequenzwerten (Beat-Methode). Aber es ist einfacher umzusetzen. Damit gebaute Metalldetektoren haben folgende Vorteile:

• sie sind kompakt;
• erfordern keine sorgfältige Abstimmung und Maßnahmen zur Hochfrequenzstabilisierung;
• unprätentiös im Betrieb.

Daher sind sie bei Heimwerkern und Funkamateuren weit verbreitet.

Schematische Darstellung eines einfachen Metalldetektors

Das Gerät kann eine Fünf-Kopeken-Münze in einer Tiefe von bis zu 80 mm und eine Kanaldeckelabdeckung in einer Tiefe von bis zu 0,8 m erkennen.

Das schematische Diagramm eines einfachen Metalldetektors ist in Abb. dargestellt. 2.6, a. Es ist auf nur einem K176LP2-Chip aufgebaut. Eines seiner Elemente (DD1.1) wird im Standardgenerator verwendet, das andere (DD1.3) im abstimmbaren Generator.

Der Schwingkreis des Referenzoszillators besteht aus der Spule L1 und den Kondensatoren C1 und C2, und der Suchoszillatorkreis besteht aus der Suchspule L2 und dem Kondensator C4. Die Frequenz des ersten Schaltkreises wird durch einen variablen Kondensator C1 eingestellt, die zweite durch eine Auswahl des Kondensators C4. Element DD1.3 enthält einen Mischer aus Standard- und variablen Frequenzschwingungen.

Von der Last dieses Knotens – dem variablen Widerstand R5 – geht das Differenzfrequenzsignal zum Eingang des Elements DD1.4 und die dadurch verstärkte Audiofrequenzspannung geht zum BF1-Kopfhörer.

Schematische Darstellung eines hochempfindlichen Metalldetektors

Betrachten wir einen hochempfindlichen Metalldetektor, dessen Diagramm in Abb. dargestellt ist. 2.7, a. Es verwendet die Mikroschaltung K118UN1D (DA1) als Mischer und Verstärker von Differenzfrequenzschwingungen.

Reis. 2.6. Der einfachste Metalldetektor auf Mikroschaltungen mit Vergleichsschaltung: a - Schaltplan; b - Leiterplatte

Reis. 2.7. Hochempfindlicher Metalldetektor auf Mikroschaltungen mit Vergleichsschaltung: a - Schaltplan; b - Leiterplatte

Die Referenz- und Suchoszillatoren dieses Geräts sind im Schaltkreis identisch. Jeder von ihnen basiert auf zwei Wechselrichtern (DD1.1, DD1.2 bzw. DD2.1, DD2.2). Die Elemente DD1.3 und DD2.3 wirken als Puffer und schwächen den Einfluss des Mischers auf die Generatoren.

Der Referenzoszillator muss mit einem variablen Kondensator C1 auf eine bestimmte Frequenz eingestellt werden, und der Suchoszillator muss durch Auswahl eines Kondensators C2 angepasst werden.

Verbesserte Schlagmetalldetektorschaltung

Sie können die Empfindlichkeit eines Metalldetektors, der die Schwebungsmethode verwendet, erhöhen, indem Sie den Referenzoszillator auf eine Frequenz einstellen, die fünf- bis zehnmal höher ist als die Frequenz des Suchoszillators.

In diesem Fall treten Schwebungen zwischen den Schwingungen des Referenzoszillators und der nächstliegenden Frequenz (5.-10.) Harmonische des Suchoszillators auf. In diesem Fall führt eine Verstimmung von nur 10 Hz zu einer Erhöhung der Frequenz der Differenzschwingungen um 100 Hz.

Auf diese Weise wird die erhöhte Empfindlichkeit des Metalldetektors erreicht, dessen Diagramm in Abb. 2.8, a.

Mit Hilfe eines solchen Metalldetektors kann eine Fünf-Kopeken-Münze in einer Tiefe von bis zu 100 mm und eine Brunnenabdeckung in einer Tiefe von bis zu 1 m aufgespürt werden.

Reis. 2.8. Modernisierte Schaltung eines Metalldetektors auf Beats: a - schematisches Diagramm; b - Leiterplatte

Der Betrieb der verbesserten Metalldetektorschaltung

Der Referenzoszillator des Metalldetektors besteht aus zwei Elementen der Mikroschaltung DD2 und ist auf eine Frequenz von 1 MHz abgestimmt. Die erforderliche Frequenzstabilität wird durch den Quarzresonator ZQ1 gewährleistet.

Der Suchgenerator verwendet zwei Elemente der DD1-Mikroschaltung. Sein Schwingkreis L1C2C3VD1 ist auf eine Frequenz abgestimmt, die um ein Vielfaches niedriger ist als die des Referenzoszillators.

Zur Umstrukturierung der Schaltung wird ein Varicap VD1 verwendet, dessen Spannung durch einen variablen Widerstand R2 geregelt wird. Der Mischer besteht aus Element DD1.4, die Elemente DD1.3 und DD2.3 werden als Puffer verwendet.

Die Suchanzeige ist BF1-Kopfhörer.

Montage und Leiterplatte

Jeder der betrachteten Metalldetektoren kann auf einer Leiterplatte aus 1,5 mm dickem Folien-Glasfaserlaminat montiert werden. Die Platinenzeichnung und die Anordnung der Teile sind in Abb. dargestellt. 2.6, b, 2.7, b, 2.8, b bzw.

Die Platinen sind für den Einbau von Festwiderständen MJIT-OD25 (MLT-025, VS-0D25), Kondensatoren KT-1, KM-4 oder K10-7V, K50-6 ausgelegt.

Um die Frequenz der Generatoren anzupassen, werden variable Kondensatoren mit einem festen Dielektrikum aus kleinen Transistorempfängern verwendet:

• "Welt" im ersten Gerät;
• "Planet" im zweiten Gerät.

Es ist möglich, alle anderen Kondensatoren mit geeigneter Größe und minimalen und maximalen Kapazitätswerten zu verwenden, einschließlich Trimmer KPK-3 mit einer Kapazität von 25–150 pF.

Variable Widerstände R5 und R2 - klein jeder Art.

Spulenherstellung

Spulen L1 für Metalldetektoren, montiert gemäß den Diagrammen in Abb. 2.6, a und 2.7, a, sind auf Ringmagnetkerne aus Ferrit (600NN) der Standardgröße K8 x 6 x 2 gewickelt.

Im ersten Metalldetektor enthält die Spule 180 Windungen PELSHO 0,14-Draht, im zweiten 50 Windungen PELSHO 0,2.

Die Wicklung ist in beiden Fällen gleichmäßig um den gesamten Umfang des Magnetkreises herum.

Beim ersten Metalldetektor wird die Spule mit BF-2-Kleber direkt auf die Leiterplatte geklebt, beim zweiten (aus Platzgründen) an einer kleinen Ecke, die aus 1,5 mm dickem Polystyrolblech gebogen und auf die Platine geklebt wird mit dem gleichen Kleber.

Die Suchspule jedes der betrachteten Metalldetektoren ist in einem Ring gewickelt, der aus einem Vinyl-Kunststoffrohr mit einem Außendurchmesser von 15 mm und einem Innendurchmesser von 10 mm gebogen ist.

Der Außendurchmesser des Rings beträgt:

• für das erste Schema - 250 mm (100 Umdrehungen);
• für die zweite und dritte - 200 mm (50 Umdrehungen).

Gebrauchter Draht - PELSHO 0,27.

Jeder Ring sollte zur elektrostatischen Abschirmung mit Aluminiumfolie umwickelt werden, um Kapazitätseffekte zwischen Spule und Erde zu vermeiden. Um sie vor Beschädigungen zu schützen, empfiehlt es sich, die Folie mit einer oder zwei Lagen Isolierband zu umwickeln.

Denken Sie beim Aufwickeln des Bandes daran, dass ein elektrischer Kontakt zwischen seinen Enden nicht akzeptabel ist (andernfalls entsteht eine geschlossene Schleife).

Eine Ansicht der fertigen Spule, die nach dem beschriebenen Verfahren hergestellt wurde, ist in Abb. 2.9.

Reis. 2.9. Ansicht der fertigen Suchspule

Mit abnehmendem Durchmesser der Suchspule wird die „Fangzone“ kleiner, das Gerät reagiert jedoch empfindlicher auf kleine Objekte. Mit zunehmendem Durchmesser hingegen vergrößert sich die „Einfangzone“ und die Empfindlichkeit gegenüber kleinen Objekten nimmt ab.

Um die Suche anzuzeigen, werden in allen Geräten TON-2-Kopfhörer verwendet. Metalldetektoren können mit einer Krona-Batterie oder mit zwei in Reihe geschalteten Batterien 3336 oder sechs in Reihe geschalteten Zellen 316, 332 betrieben werden.

Autor: Sketeris R.

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