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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Ein einfacher Metalldetektor mit Piezofilter. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Metalldetektoren Zweck und Möglichkeiten Dieser Metalldetektor ist trotz der geringen Teileanzahl und der einfachen Herstellung recht empfindlich. Es kann große Metallobjekte, wie zum Beispiel einen Heizkörper, in einer Entfernung von bis zu 60 cm erkennen, während kleine, zum Beispiel eine Münze mit einem Durchmesser von 25 mm, in einer Entfernung von 15 cm erkannt werden können. Arbeitsprinzip Das Funktionsprinzip des Geräts basiert auf der Änderung der Frequenz im Messgenerator unter dem Einfluss benachbarter Metalle und der Isolierung der Differenzfrequenz (Schwingungen) zwischen Mess- und Referenzgenerator. Da diese Frequenz im Audiobereich liegt, ist sie über Kopfhörer hörbar. Schematische Darstellung Das schematische Diagramm des Metalldetektors ist in Abb. dargestellt. 2.46. In dieser Schaltung wird die Frequenz des auf DD1.1 hergestellten Referenzoszillators mithilfe eines piezoelektrischen Elements stabilisiert. Als piezoelektrisches Element wurde ein Piezofilter (ZQ1) für eine Zwischenfrequenz (465 kHz) verwendet, der in jedem Haushalts-Superheterodyn-Rundfunkempfänger vorhanden ist. Solche Elemente sind weit verbreitet und deutlich kostengünstiger als Quarzresonatoren. Durch den Einsatz eines piezoelektrischen Elements ist es möglich, die Frequenzstabilität des Referenzoszillators im Vergleich zu herkömmlichen LC- oder RC-Generatoren zu erhöhen und damit die Erkennungsreichweite von Metallobjekten zu erhöhen.
Der Messgenerator ist auf einem logischen Element DD1.2 aufgebaut und enthält eine Spule (L1) in Form eines Rahmens, die einen Sensor darstellt. Wenn sich die Spule dem Metall nähert, ändert sich ihre Induktivität, was zu einer Änderung der Frequenz des Selbstoszillators führt. Die Anfangsfrequenz des Selbstoszillators wird durch die Elemente C1C2C3L1 bestimmt und mithilfe eines einstellbaren Kondensators C1 nahe an der Frequenz des Referenzoszillators (etwas mehr oder weniger als 465 kHz) angepasst. Am Element DD1.3 werden die Signale der beiden Generatoren gemischt. Das Ausgangssignal DD1.3 enthält eine Differenzharmonische und um es von Hochfrequenzimpulsen zu trennen, ist ein Filter R3C5 installiert. Das Niederfrequenzsignal wird durch den Feldeffekttransistor VT2 verstärkt und dem Schallsender zugeführt – Kopfhörer BF1 BF2. Die Verwendung von CMOS-Mikroschaltkreis-Logikelementen in Selbstoszillatoren ermöglicht aufgrund ihres hohen Eingangswiderstands die Erzielung eines hohen Qualitätsfaktors im Schwingkreis des Suchgenerators, was dessen Frequenzstabilität erhöht. Dadurch ist es möglich, mit kleinen Schlägen zu arbeiten und so die Empfindlichkeit des Metalldetektors zu erhöhen. Die Stromversorgung von Autogeneratoren wird mit einer Präzisions-Zenerdiode KS166V stabilisiert. Nur parametrische Stabilisatoren mit einer Spannung von etwa 6 V weisen bei Änderungen der Umgebungstemperatur eine Spannungsdrift nahe Null auf. Der Metalldetektorkreis bleibt betriebsbereit, wenn die Spannung auf 5 V absinkt, in diesem Fall erfolgt jedoch keine Stabilisierung der Versorgungsspannung. Der vom Metalldetektor verbrauchte Strom (und damit die Betriebsdauer) hängt stark vom Widerstand des am Ausgang angeschlossenen Kopfhörers ab. Aus diesem Grund sollte ihr Widerstand möglichst hoch sein (>100 Ohm), wozu die Kopfhörer im Kopfhörer in Reihe geschaltet werden. Der Widerstand R7 begrenzt den maximalen Strom des Transistors VT2 bei einem Kurzschluss im Kopfhörer und der Widerstand R6 ermöglicht die Einstellung der Lautstärke. Der Einfachheit halber ist dieser Widerstand mit dem Leistungsschalter SA1 kombiniert. Kopfhörer werden über jede Standardbuchse angeschlossen. Buchse X2 ist für den Anschluss des Netzladegeräts für die Batterie G1 vorgesehen. Dadurch können Sie die Akkus aufladen, ohne sie aus dem Gehäuse nehmen zu müssen. Elementare Basis Der Abstimmkondensator C1 kann von jedem Miniaturradioempfänger (z. B. KP-180) übernommen werden. C2 und C3 müssen mit minimaler negativer TKE (M47, M75), C4 und C5 aus der K10-Serie (K10-17), C6 - K53-1 bei 16 V sein. Variabler Widerstand R6 - SP3-3bM (ermöglicht die horizontale Installation auf der Platine und verfügt über einen eingebauten Schalter SA1), einstellbarer Widerstand R5 vom Typ SPZ-19a, der Rest ist für alle kleinen geeignet. Der Piezoresonator (Piezofilter Z01) ist höchstwahrscheinlich für jede der FP1P1-61-Serien (-01, -02 usw.) geeignet, und Sie können auch viele andere Arten von Piezofiltern von chinesischen Empfängern ausprobieren, die über drei Ausgänge verfügen. Platine Die Geräteteile können auf einer einseitigen Leiterplatte aus Glasfaser mit einer Dicke von 1,5 mm und den Abmessungen 75 x 40 mm untergebracht werden (Abb. 2.47, a-b). Es empfiehlt sich, die Platine in der Nähe der L1-Sensorspule zu platzieren. Der Ort, an dem die Platine mit Elementen befestigt wird, muss nicht abgeschirmt werden. Spulenherstellung Die Sensorspule L1 des Metalldetektors hat die Form eines Ringrahmens (Abb. 2.47, c). Es wird mit PEV-Kupferdraht mit einem Durchmesser von 1,2 mm auf einen geeigneten Dorn mit einem Durchmesser von 20 cm gewickelt, beispielsweise aus Schaumstoff geschnitten. Das Wickeln sollte in großen Mengen mit 30 Windungen erfolgen (die Induktivität beträgt etwa 480 μH). Nach dem Aufwickeln der Spule muss der Rahmen mit einem dielektrischen Band (Lacktuch oder Isolierband) und anschließend mit dünner Aluminiumfolie umwickelt werden. Sie können auch Kupferfolie verwenden. Es ist nicht erforderlich, einen Bereich von etwa 10 mm in der Nähe der Spulenanschlüsse mit Folie abzudecken (zwischen den Enden des Schirms verbleibt ein Spalt, wie in Abb. 2.47, c dargestellt).
Die Abschirmung an der Spule reduziert den Einfluss parasitärer Kapazitäten, was die Stabilität der Betriebsfrequenz des Suchoszillators erhöht. Die Verwendung von dickem Draht bei der Herstellung von L1 sorgt für eine höhere Qualität der Spule und verleiht dem Rahmen Steifigkeit, ohne dass zusätzliche Befestigungselemente erforderlich sind. Autor: Schelestow I.
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