Ein Gerät zur Erkennung bewegter Metallobjekte. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Metalldetektoren

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Zweck und Funktionsprinzip

Das Funktionsprinzip des beschriebenen Geräts basiert auf dem Einfluss von Wirbelströmen, die in einem Metallgegenstand entstehen, auf den Gütefaktor der Spule, die das Magnetfeld erzeugt.

Es kann in vielen Fällen verwendet werden:

• um unerwünschte Metallgegenstände in der bewegten Masse eines Rohmaterials oder Endprodukts zu identifizieren;
• um Metallteile zu zählen oder die Anzahl der Fahrzeuge, die einen Kontrollpunkt passieren usw.

Schematische Darstellung

Das schematische Diagramm des Geräts ist in Abb. dargestellt. 2.26. Es besteht aus vier Hauptteilen:

• Generator (VT1, VT2);
• seine Signalverarbeitungseinheit (VT3, DA1);
• elektronisches Relais (VT4, VT5, K1);
• Sensor, bei dem es sich um die Spule L1 handelt, die mit den Kondensatoren C1 und C2 den Schwingkreis des Generators bildet.

Der Transistor VT2 übernimmt die Funktionen einer stabilen Stromquelle und einer dynamischen Last des Transistors VT1. Die Amplitude der erzeugten Schwingungen wird stabilisiert, indem das Gate dieses Transistors (über die Integrationsschaltung R4C6R5 und die Spule L1) mit einer konstanten Komponente der durch die Dioden VD1, VD2 gleichgerichteten Generatorausgangsspannung versorgt wird.

Die Signalverarbeitungseinheit enthält:

• Emitterfolgertransistor VT3;
• gleichrichter, hergestellt nach dem Schema der Verdoppelung der Spannung an den Dioden VD3, VD4;
• Integrationsschaltungen R9C11R11C13 und R10C12R12C14 mit unterschiedlichen Zeitkonstanten und einem Komparator am Operationsverstärker DA1.

Reis. 2.26. Schematische Darstellung eines Geräts zur Erkennung bewegter Metallobjekte (zum Vergrößern anklicken)

Im eingeschwungenen Zustand ist die Ausgangsspannung des Komparators Null, die Transistoren VT4, VT5 sind geschlossen und das Relais K1 ist stromlos. Im Moment des Einschaltens ist das Gate-Potential des Transistors VT1 Null, seine Steigung ist maximal und der Generator ist selbsterregt. Während sich der Kondensator C6 auflädt, nimmt die Schwingungsamplitude allmählich ab und stabilisiert sich nach einigen Sekunden auf einem bestimmten Niveau. Etwa zur gleichen Zeit stellt sich am Ausgang des Operationsverstärkers DA1 eine Nullspannung ein.

Wenn sich ein Metallgegenstand der Spule L1 nähert, erhöhen sich die Verluste im Stromkreis L1C1C2 und die Amplitude der erzeugten Schwingungen sinkt für einige Zeit (bestimmt durch die Parameter der Schaltkreiselemente R4C6R5). Dadurch sinkt die Spannung am Gleichrichterausgang (VD3, VD4) und mit einer kurzen Verzögerung auch am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA1. Da das Potential seines anderen Eingangs zu diesem Zeitpunkt keine Zeit hat, sich zu ändern (aufgrund der größeren Zeitkonstante der Schaltung R10C12R12C14), sinkt die Ausgangsspannung des Komparators schlagartig.

In diesem Fall öffnen die Transistoren VT4, VT5 und das Relais K1 wird aktiviert, wodurch ein Befehl zum Anhalten des Förderbands oder zum Einschalten des Alarms gegeben wird. Mit den im Diagramm angegebenen Werten der Elemente der Integrierkreise erkennt das Gerät Objekte, die sich mit einer Geschwindigkeit von mehr als 0,5 m/s bewegen.

Anpassung

Die Empfindlichkeit kann durch Einstellen des Widerstands R1 eingestellt werden. Langsame Spannungsschwankungen an den Eingängen der Integrierschaltungen (wenn die Bewegungsgeschwindigkeit von Metallgegenständen geringer als angegeben ist) führen nicht dazu, dass an den Eingängen des Operationsverstärkers DA1 eine Potentialdifferenz auftritt, sodass der Komparator nicht funktioniert.

Das Gerät reagiert nicht auf stationäre Metallgegenstände, die sich in der Nähe der L1-Spule befinden.

Angewandte Teile

Die Spule L1 ist in Form eines runden Rahmens mit einem Durchmesser von 320 mm gefertigt und enthält 250 Windungen Litzenwickeldraht (Litze) PEL 35 x 0,05. Spuleninduktivität 42 mH, Gleichstromwiderstand 32 Ohm. Die Frequenz der vom Gerät erzeugten Schwingungen beträgt etwa 23,5 kHz.

Im Gerät können Sie die OU K553UD1A, Transistoren der Serien KT315 (VT3), KT349 (VT4), KT608A (VT5), Dioden der Serien D220 (VD1-VD5) und D223 (VD6), RES9-Relais (Pass RS4.524.202).

Autor: Tenew L.

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