Beat-Metalldetektor mit Schmidt-Trigger. Schema, Beschreibung

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Metalldetektoren

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Schematische Darstellung Der Metalldetektor ist in Abb. dargestellt. 2.12. Der 32768-Hz-Referenzoszillator ist auf einem DD1.1-Logikelement und einem ZQ1-Quarzresonator aufgebaut.

Der Suchgenerator besteht aus dem Element DD2.1 und der Spule L1, bei der es sich um einen Metallsensor handelt. Darüber hinaus enthält der Generator Frequenzeinstellschaltungen – einen Abstimmkondensator C3 und eine elektronische Frequenzabstimmeinheit auf einer Zenerdiode VD1, die die Rolle eines Varicap spielt.

Elemente DD1.2 und DD2.2 - Puffer. Das DD1.3-Element übernimmt die Funktion eines Addierers, seine Last ist der L2C8-Filter, der hochfrequente Schwingungen unterdrückt, aber eine niedrige Schwebungsfrequenz durchlässt.

Auf den Transistoren VT1, VT2 ist ein Schmidt-Trigger montiert, der aus einem Signal, das einer Sinusform nahe kommt, Rechteckimpulse bildet. Der Verstärker am Transistor VT3 erhöht die Amplitude der Impulse auf einen Pegel gleich der Versorgungsspannung. Element DD3.1 vervollständigt die Bildung von Rechteckimpulsen und invertiert sie.

Beat-Metalldetektor mit Schmidt-Trigger
Reis. 2.12. Schematische Darstellung

Diese Impulse werden einem Eingang des Koinzidenzelements DD2.3 zugeführt und vom Ausgang des Generators über die Wechselrichter DD2, DD3.2 werden Rechteckimpulse mit einer Frequenz von 3.3 kHz an den anderen Eingang angeschlossen. Die Elemente DD3.4-DD3.6 übernehmen die Rolle eines Ausgangsverstärkers für den piezokeramischen Schallgeber HA1.

Der Metalldetektor wird mit einer GB1-Batterie betrieben.

Aufbau des Metalldetektors

Bevor mit der Suche nach versteckten Metallgegenständen begonnen wird, ist es notwendig, am Ausgang des Addierers DD1.3 Nullschwebungen zu erreichen, also die exakte Gleichheit der Generatorfrequenzwerte herzustellen.

Dazu benötigen Sie den Gerätesensor - Spule L1 -:

an einem Ort aufstellen, der mindestens 1 m vom Boden und Metallgegenständen entfernt ist;
schalten Sie das Gerät ein;
bewegen Sie den variablen Widerstand R7 in die mittlere Position;
Stellen Sie mit einem abgestimmten Kondensator C3 eine solche Frequenz des Suchgenerators ein, bei der der Schallsender HA1 seltene kurze Tonsignale wiedergibt oder ganz stoppt.
Durch Drehen des Drehknopfs des variablen Widerstands R7 kann innerhalb eines sehr kleinen Bereichs das vollständige Aufhören des Tons erreicht werden.

Jetzt muss der Sensor auf den Boden abgesenkt werden und langsam beginnen, über seine Oberfläche zu fahren und dabei auf das Geräusch des Geräts zu achten. Wenn sich der Sensor einem Metallgegenstand nähert, ertönen seltene kurze Töne, die nach und nach häufiger werden und schließlich zu einem fast kontinuierlichen Brummen verschmelzen.

Konzeptarbeit

Bei null Schwebungen ist die Differenzfrequenz der Generatoren Null, am Eingang des Schmidt-Triggers treten keine Spannungsschwankungen auf, er schaltet also nicht. Der Transistor VT3 ist geschlossen, der Ausgang des Wechselrichters DD3.1 ist niedrig, sodass das Element DD2.3 nicht an den Ausgangsverstärker der Generatorschwingungen DD3.2, DD3.3 gelangt.

Sobald sich die L1-Spule einem Metallgegenstand nähert, ändert sich ihre Induktivität und damit die Frequenz des Suchgenerators. Am Ausgang des L2C8-Filters erscheint eine Wechselspannung. Je größer das Objekt und je näher der Sensor daran ist, desto höher ist die Schwebungsfrequenz.

Dies führt zu einem häufigeren Öffnen des DD2.3-Elements und einer Erhöhung der Wiederholungsfrequenz von Schalltönen. Generatorfrequenz auf den Elementen DD3.2. und DD3.3 (2 kHz) wird nahe an der Eigenfrequenz des piezoelektrischen Senders ZP-5 gewählt, um die maximale Lautstärke des Signals sicherzustellen.

Elementbasis und Ersatz

Der Metalldetektor verwendet einen Quarzresonator vom Uhrentyp, aber auch andere Resonatoren mit Frequenzen bis zu 80-100 kHz sind geeignet. Allerdings müssen hierfür die Windungszahl L1 und die Werte der Kondensatoren in den Generatoren angepasst werden. Die Kondensatoren C1, C2, C4, C5 sollten mit einem minimalen TKE ausgewählt werden. Der variable Widerstand R7 muss zur Gruppe A gehören.

Die Transistoren KT361B können durch KT3107K ersetzt werden. KT3107L und KT315B – auf KT3102GM, KT3102EM. Anstelle des ZP-5 können auch andere Piezostrahler verwendet werden. Stromquelle - Batterie „Korund“ oder Akku.

Metalldetektor-Design

Es empfiehlt sich, die Platine mit den Teilen in eine kleine, stabile Kunststoffbox zu legen, an der die L1-Sensorspule befestigt wird. Die Spule sollte 450 Windungen PEV-2 0,18 enthalten. Es muss auf einen runden Vorsprung mit einem Durchmesser von 210 mm gewickelt, dann abgenommen und mit PVC-Klebeband umwickelt werden. Spulenwiderstand - etwa 200 Ohm.

Die Spule muss in einem starren Schirm platziert werden, bei dem es sich um einen offenen Ring handelt, der aus einem weichen Duraluminiumrohr gebogen ist. Entlang des Rohrs muss eine Nut geschnitten werden, deren Breite ausreichend ist, um die mit Klebeband isolierte Spule darin zu verlegen. Wickeln Sie den Schirm mit der gestapelten Spule fest mit PVC-Klebeband um und befestigen Sie ihn mit zwei Schrauben an der Box mit der Platine.

Nicht verwendete Pins der Mikroschaltungen DD1, DD2 sollten mit dem positiven Stromkabel verbunden werden.

Zero-Beat-Einstellung

Manchmal ist es nicht möglich, Nullschläge sofort festzustellen. Die Gründe hierfür können sein:

entladene Batterie;
Fehlfunktion des variablen Widerstands R7;
Instabilität der Generatorfrequenz.

Es empfiehlt sich, jeden Mikroschaltkreis über einen RC-Filter mit Strom zu versorgen. Der Filterkondensator mit einer Kapazität von 0,01 uF sollte direkt an die Pins der Mikroschaltung angelötet werden, besser ist es, einen Widerstand experimentell auszuwählen.

Autor: Kompanenko L.

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