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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Elektronischer Metalldetektor mit niedriger Betriebsfrequenz. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Metalldetektoren Arbeitsprinzip Ein Metalldetektor ist ein relativ einfaches Gerät, dessen elektronische Schaltung für eine gute Empfindlichkeit und Stabilität sorgt. Eine Besonderheit eines solchen Geräts ist seine niedrige Betriebsfrequenz. Die Induktoren des Metalldetektors arbeiten mit einer Frequenz von 3 kHz. Dies bietet:
Der Metalldetektorgenerator regt die Sendespule zu Schwingungen mit einer Frequenz von etwa 3 kHz an und erzeugt so ein magnetisches Wechselfeld. Die Empfangsspule ist senkrecht zur Sendespule angeordnet, so dass die durch sie verlaufenden magnetischen Kraftlinien eine kleine EMF erzeugen. Am Ausgang der Empfangsspule fehlt das Signal oder ist sehr klein. Ein Metallgegenstand, der in das Feld der Spule gelangt, verändert den Induktivitätswert. In diesem Fall erscheint am Ausgang ein elektrisches Signal, das dann verstärkt, gleichgerichtet und gefiltert wird. Somit liegt am Ausgang des Systems ein konstantes Spannungssignal an, dessen Wert leicht ansteigt, wenn sich die Spule dem Metallgegenstand nähert. Dieses Signal wird einem der Eingänge der Vergleichsschaltung zugeführt und dort mit der Referenzspannung verglichen, die an ihrem zweiten Eingang anliegt. Der Referenzspannungspegel wird so angepasst, dass bereits ein kleiner Anstieg der Signalspannung zu einer Zustandsänderung am Ausgang der Vergleichsschaltung führt. Dies wiederum betätigt den elektronischen Schalter. Als Ergebnis dieses Vorgangs wird ein Audiosignal an die Ausgangsverstärkerstufen gesendet, das den Bediener auf das Vorhandensein eines Metallgegenstands aufmerksam macht. Schematische Darstellung Das Schaltbild des Metalldetektors ist in Abb. 2.38 dargestellt. XNUMX.
Ein Sender, bestehend aus dem Transistor VT1 und zugehörigen Elementen, regt Schwingungen in der Spule L1 an. Die in die L2-Spule eintretenden Signale werden dann vom D1-Chip verstärkt und vom D2-Chip gleichgerichtet, der entsprechend der Amplitudendetektorschaltung angeschlossen ist. Das Signal vom Detektor wird dem Kondensator C9 zugeführt und durch einen Tiefpassfilter geglättet, der aus den Widerständen R14, R15 und den Kondensatoren CY und C11 besteht. Das Signal wird dann dem Eingang der Vergleichsschaltung D3 zugeführt, wo es mit der durch die variablen Widerstände RP3 und RP4 eingestellten Referenzspannung verglichen wird. Der auf einem Transistor mit einem VT2-Anschluss aufgebaute Generator arbeitet im Dauerbetrieb. Das von ihm erzeugte Signal gelangt jedoch erst dann an der Basis des Transistors VT4 an, wenn der Transistor VT3 schließt. Schließlich überbrückt dieser Transistor im offenen Zustand den Ausgang des Generators. Wenn am Eingang des Mikroschaltkreises D3 ein Signal ankommt, sinkt die Spannung an seinem Ausgang, der Transistor VT3 schließt und das Signal vom Transistor VT2 über den Transistor VT4 und den Lautstärkeregler RP5 gelangt zur Ausgangsstufe und zum Lautsprecher. Stromversorgung der Schaltung Die Schaltung verwendet zwei Netzteile, wodurch die Möglichkeit einer Rückkopplung vom Ausgang der Schaltung zu ihrem empfindlichen Eingang ausgeschlossen ist. Der Hauptstromkreis wird von einer Batterie mit einer Spannung von 18 V gespeist, die mithilfe des D4-Chips auf eine stabile Spannung von 12 V reduziert wird. In diesem Fall ändert ein Abfall der Batteriespannung während des Betriebs des Stromkreises nichts an den Geräteeinstellungen . Die Endstufen werden von einem separaten 9V-Netzteil versorgt. Der Strombedarf ist recht gering, sodass das Gerät mit drei Akkus betrieben werden kann. Für die Endstufenbatterie ist kein spezieller Schalter erforderlich, da die Endstufe bei fehlendem Signal praktisch keinen Strom verbraucht. Schaltungsmontage Es wird empfohlen, die Metalldetektorschaltung auf einem Steckbrett zu montieren. Eine solche Platine ist in Abb. dargestellt. 2.39. Die Platine verfügt über 24 Kupferstreifen mit jeweils 50 Löchern im Rastermaß 2,5 mm. Zunächst müssen Sie 64 Einschnitte in die Leisten machen und drei Montagelöcher bohren.
Dann müssen Sie auf der Rückseite der Platine installieren:
Dann können Sie die Kondensatoren C16, C17 und den Chip D4 installieren. Diese Elemente bilden eine Stromquelle mit einer Spannung von 12 V. Diese Kaskade wird durch vorübergehendes Anschließen einer Batterie mit einer Spannung von 18 V überprüft. In diesem Fall sollte die Spannung am Kondensator C16 12 ± 0,5 V betragen. Danach können Sie mit der Installation der Elemente der Endstufe fortfahren:
Das Gehäuse des VT6-Transistors ist mit seinem Kollektor verbunden, sodass ein Kontakt des Gehäuses mit benachbarten Elementen und Brücken nicht akzeptabel ist. Da die Ausgangsstufe bei fehlendem Signal keinen Strom verbraucht, reicht es aus, dies durch vorübergehendes Anschließen eines Lautsprechers, eines variablen Widerstands RP5 und einer 9-V-Batterie zu überprüfen. Dann müssen Sie die Widerstände R20-R22 und den Transistor VT2 installieren, um einen Audiosignalgenerator zu bilden. Wenn zwei Stromquellen angeschlossen sind, ist im Lautsprecher ein Hintergrundton zu hören, der sich mit der Position des Lautstärkereglers ändert. Danach müssen die Widerstände R16-R19, der Kondensator C12, der Transistor VT3 und der Chip D3 auf der Platine montiert werden. Überprüfen der Funktion der Vergleichsschaltung Die Funktion der Vergleichsschaltung wird wie folgt überprüft. An den Messeingang D3 müssen die variablen Widerstände RP3 und RP4 angeschlossen werden. Dieser Eingang wird aus zwei 10-kOhm-Widerständen gebildet, von denen einer mit der positiven +12-V-Versorgungsschiene und der andere mit der Nullschiene verbunden ist. Verbinden Sie die zweiten Anschlüsse der Widerstände mit Pin 2 des D3-Chips. Der Jumper von diesem Pin dient als temporärer Verbindungspunkt. Bei der Grobabstimmung (beide Batterien sind im Lieferumfang enthalten), die über den variablen Widerstand RP4 erfolgt, wird das Tonsignal an einer bestimmten Position unterbrochen, während bei der Feinabstimmung mit dem variablen Widerstand RP3 das Signal in der Nähe dieser Position sanft wechseln sollte. Vorabprüfung der Kaskadenleistung Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, können Sie mit der Installation der Widerstände R6-R15, der Kondensatoren C6-C11, der Diode VD3 und der Mikroschaltungen D1 und D2 beginnen. Nach dem Einschalten der Stromversorgung müssen Sie zunächst prüfen, ob am Ausgang des D1-Chips (Pin 6) ein Signal vorhanden ist. Sie sollte die Hälfte des Versorgungswertes (ca. 6 V) nicht überschreiten. Die Spannung am Kondensator C9 sollte nicht von der Ausgangssignalspannung dieser Mikroschaltung abweichen, obwohl Störungen durch das Wechselstromnetz zu einem leichten Anstieg dieser Spannung führen können. Das Berühren des Eingangs des Mikroschaltkreises (der Basis des Kondensators C6) mit dem Finger führt zu einem Spannungsanstieg aufgrund eines Anstiegs des Geräuschpegels. Befinden sich die Einstellknöpfe in einer Position, in der kein Tonsignal ertönt, führt eine Berührung des Kondensators C6 mit dem Finger dazu, dass das Tonsignal erscheint und verschwindet. Damit ist die Vorprüfung der Leistungsfähigkeit der Kaskaden abgeschlossen. Letzte Kontrolle und Einstellung Die Endkontrolle und Justierung des Metalldetektors erfolgt nach der Herstellung der Induktoren. Nach einer vorläufigen Überprüfung der Kaskaden der Schaltung können Sie die restlichen Elemente mit Ausnahme des Kondensators C5 auf der Platine installieren. Stellen Sie den variablen Widerstand RP2 vorübergehend auf die mittlere Position. Befestigen Sie die Platine mit drei Schrauben durch Kunststoffscheiben am L-förmigen Aluminiumgehäuse (um die Möglichkeit eines Kurzschlusses auszuschließen). Das Chassis wird im Gehäuse des Bedienfelds mit zwei Schrauben befestigt, die zwei Klammern halten, die dazu dienen, das Gehäuse des Bedienfelds an der Sucherstange zu befestigen. Die Seite des Gehäuses sichert die Netzteile im Gehäuse. Achten Sie beim Zusammenbau der Fernbedienung darauf, dass die Schalteranschlüsse auf der Rückseite des variablen Widerstands RP5 die Platinenelemente nicht berühren. Nachdem Sie ein rechteckiges Loch gebohrt haben, kleben Sie den Lautsprecher fest. Der Stab und die Verbindungsteile, die den Sucherkopfhalter bilden, können aus Kunststoffrohren mit einem Durchmesser von 19 mm gefertigt werden. Der Sucherkopf selbst ist eine Platte mit einem Durchmesser von 25 cm aus robustem Kunststoff. Sein Innenteil muss gründlich mit Schleifpapier geschliffen werden, um eine gute Haftung auf dem Epoxidharz zu gewährleisten. Fertigung der Sendespule Die Haupteigenschaften eines Metalldetektors hängen weitgehend von den verwendeten Spulen ab, daher erfordert deren Herstellung eine besondere Behandlung. Spulen gleicher Form und Größe sollten auf einen D-förmigen Stromkreis gewickelt werden, der aus Stiften besteht, die an einem geeigneten Stück Platine befestigt sind. Jede Spule sollte aus 180 Windungen aus 0,27 mm dickem Kupferlackdraht mit einer Anzapfung an der 90. Windung bestehen.
Bevor die Spulen von den Stiften entfernt werden, müssen sie an mehreren Stellen bandagiert werden, wie in Abb. 2.40, a. Dann muss jede Spule mit starkem Faden umwickelt werden, damit die Windungen eng aneinander liegen. Damit ist die Herstellung der Sendespule abgeschlossen. Herstellung einer Aufwickelspule Die Aufnahmetrommel muss mit einem Sieb ausgestattet sein. Die Spule ist wie folgt abgeschirmt. Zuerst müssen Sie es mit Draht umwickeln und dann mit einer Schicht Aluminiumfolie umwickeln, die erneut mit Draht umwickelt werden muss. Diese doppelte Wicklung garantiert einen guten Kontakt zur Aluminiumfolie. In den Drahtwicklungen und in der Folie sollte ein kleiner Spalt oder Spalt vorhanden sein, wie in Abb. 2.40, 6, wodurch die Bildung einer geschlossenen Windung um den Umfang der Spule verhindert wird. Zusammenbau eines Metalldetektors Die so hergestellten Spulen müssen mit Klammern an den Rändern der Kunststoffplatte befestigt und über ein vieradriges abgeschirmtes Kabel mit der Steuereinheit verbunden werden. Verbinden Sie die beiden zentralen Abgriffe und den Schirm der Empfangsspule über Abschirmdrähte mit dem Neutralleiter. Funktionsprüfung Wenn Sie einen Metalldetektor und einen Funkempfänger in der Nähe der Spule einschalten, können Sie ein hohes Pfeifen (mit der Frequenz des Metalldetektors) hören, das durch die Aufnahme eines Audiosignals im Funkempfänger verursacht wird. Dies zeigt an, dass der Metalldetektorgenerator ordnungsgemäß funktioniert. In diesem Fall spielt es keine Rolle, auf welches Band das Radio eingestellt ist. Sie können es also auch mit einem beliebigen Kassettenrecorder überprüfen. Der Ort der Arbeitsposition der Spulen wird bestimmt:
Die zweite Option zum Anbringen von Spulen ist viel einfacher. Die Spannung am Kondensator sollte etwa 6 V betragen. Danach können die äußeren Teile der Spulen mit Epoxidharz verklebt werden, die inneren Teile, die durch die Mitte verlaufen, sollten jedoch locker gelassen werden, um eine endgültige Anpassung zu ermöglichen. Endgültige Einrichtung Die endgültige Einstellung besteht darin, die losen Teile der Spulen so zu positionieren, dass nichteisenhaltige Gegenstände, wie z. B. Münzen, einen schnellen Anstieg des Ausgangssignals bewirken, während andere Gegenstände einen leichten Abfall bewirken. Wird das gewünschte Ergebnis nicht erreicht, müssen die Enden einer der Spulen vertauscht werden. Es ist zu beachten, dass die endgültige Einstellung bzw. Justierung der Spulen ohne Metallgegenstände erfolgen sollte. Nachdem Sie die Spulen installiert und fest befestigt haben, müssen Sie sie mit einer Schicht Epoxidharz bedecken, dann Glasfaser darauf auftragen und das Ganze mit Epoxidharz versiegeln. Nach der Fertigung des Suchkopfes sollten folgende Maßnahmen durchgeführt werden:
In diesem Fall sorgt der variable Widerstand RP1 auf der einen Seite der Mittelposition für die Erkennung von Stahlobjekten und auf der anderen Seite von Objekten aus Nichteisenmetall. Jedes Mal, wenn sich der Nennwert des Widerstands des variablen Widerstands RP1 ändert, ist eine Neukonfiguration des Geräts erforderlich. In der Praxis ist ein Metalldetektor ein leichtes, ausgewogenes und empfindliches Gerät. In den ersten Minuten nach dem Einschalten des Geräts kann es zu einem Ungleichgewicht des Nullpegels kommen, das jedoch nach einiger Zeit verschwindet oder unbedeutend wird. Veröffentlichung: loktek.ru
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Kommentare zum Artikel: Saratovets Hallo ihr Lieben Erklärt bitte wer WIRKLICH die "endgültige" Einstellung der Spulen dieses Gerätes kennt Die minimale Ausgangsspannung kontrolliert man (so wie ich) am besten mit einem Oszilloskop am nichtinvertierenden Eingang DA2! Und Diskriminierung „auf der einen und der anderen Seite des Widerstands RP1“ riecht nach Schamanismus! Ich habe dieses Gerät gemacht, es durch den Arsch aufgestellt (nicht wie empfohlen), ich habe 5 Cops (auf dem Luftweg) 12-12,5 cm bekommen. Das ist mit Kapazitäten C3 und C4 0,047 uF. ! Vielleicht hat das einer von euch gemacht? Und bei 0.22uF kommt Unsinn raus! Oder verlange ich viel von ihm (Gerät)? Mit freundlichen Grüßen! Wladimir, Uljanowsk Ich habe diesen Metalldetektor nach der gegebenen Beschreibung mit vielen Prüfungen hergestellt, er scheint zu funktionieren, obwohl die Empfindlichkeit gering ist - etwa 10 cm. Ich denke, der Grund liegt in der Herstellung von Spulen und der Abstimmung. Aber es gibt Fragen. Auf der in der Beschreibung angegebenen Topologie der Leiterplatte mit dem darauf befindlichen RE sitzt der Spannungsregler um78L12 falsch, weil. sein Eingang liegt auf "Masse", der gemeinsame Ausgang und der Ausgang auf ungeeigneten Bussen, d.h. es sollte eine „Zeile“ höher stehen. Das nächste Problem ist nach der Montage der Elemente der Ausgangsstufe der Transistoren VT4-VT6 und R23-26. Was sollte passieren, wenn diese Stufe beim Anschließen einer 9-V-Batterie, eines Lautsprechers und einer Variablen Rp5 überprüft wird? Der Lautsprecher sollte logischerweise stumm sein, aber er zischt.Dann montiere ich gemäß der Beschreibung einen Tongenerator auf Basis von KT117 (VT2, R20-22), ich überprüfe seinen Betrieb, indem ich zwei Batterien 9V, 18V, variabel Rp5 und anschließe ein Lautsprecher - es gibt kein Tonsignal Es gibt keine Erwähnung des Moments der Montage von C13. Kurz gesagt, nach vielen und häufigen Ersetzungen der RE und Überprüfung ihrer Parameter (obwohl die RE der Liste entsprachen), gelang es mir, den Tongenerator zu "starten", die Vergleichsschaltung (VT3, D3, R16 -19, C12) ging ohne Probleme, aber nach der Installation der Mikroschaltungen D1, D2, R6-15, C6-11, der VD3-Diode) überprüfe ich den Betrieb der Schaltung gemäß der Beschreibung, ich bekomme 6 V am 1. Ausgang von D6 und auf C9 9v statt 6v. Das Berühren von C6 mit dem Finger unter den empfohlenen Bedingungen führt nicht zu einem akustischen Signal, was ist der Grund? Vielleicht in der Schaltung selbst oder im verwendeten RE? Diejenigen, die an der Herstellung eines Metalldetektors gemäß dem vorgeschlagenen Schema und der vorgeschlagenen Beschreibung beteiligt waren, bitte ich Sie, herauszufinden, was was ist. Vielen Dank im Voraus.
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