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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Ein einfacher Metalldetektor basierend auf dem K561LE5-Chip. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Metalldetektoren Schematische Darstellung Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei dem betreffenden Metalldetektor um eine der vielen Varianten eines Geräts vom Typ BFO (Beat Frequency Oscillator), das heißt, es handelt sich um ein Gerät, das auf dem Prinzip der Analyse der Schwebungen zweier Frequenzen basiert. Darüber hinaus wird bei diesem Design die Frequenzänderung nach Gehör beurteilt.
Die Schaltung dieses Gerätes basiert auf Mess- und Referenzoszillatoren, einem Mischer und einer akustischen Anzeigeschaltung (Abb. 3.4). Die Referenz- und Messoszillatoren sind auf Elementen der IC1-Mikroschaltung aufgebaut. Der Referenzoszillator ist auf dem Element IC1.1 montiert. Die negative Gleichstromrückkopplung zwischen dem Ausgang (Pin 3) und dem Eingang (Pins 1, 2) dieses Elements erfolgt über den Widerstand R1 und die Induktivität L1. Die Parameter von Spule L1 und Widerstand R1 sind so gewählt, dass das Element im linearen Teil der Übertragungskennlinie arbeitet. Auf diese Weise werden Voraussetzungen für die Anregung der Kaskade mit einer Frequenz von ca. 100 kHz geschaffen, die durch die Parameter der Schaltungselemente L1C1C2C3 bestimmt wird. Element IC1.1 hat eine hohe Eingangsimpedanz, daher sind die Güte der Schaltung und die Frequenzstabilität des Generators relativ hoch. Der Widerstand R3 schwächt den Nebenschlusseffekt des Ausgangswiderstands des Elements auf den Stromkreis. Bei Bedarf kann die Schwingfrequenz des Referenzoszillators in kleinen Grenzen mit einem variablen Kondensator C2 verändert werden. Der Messgenerator ist nach einer ähnlichen Schaltung auf Element IC1.2 aufgebaut. In diesem Fall wird die Betriebsfrequenz dieses Generators durch die Parameter der L2C4C5-Schaltungselemente bestimmt. Spule L2 ist eine Suchspule. Nähert sich die Suchspule L2 des Schwingkreises des abstimmbaren Generators einem Metallgegenstand, ändert sich ihre Induktivität, was zu einer Änderung der Betriebsfrequenz des Generators führt. Schwingungen der Referenz- und Messoszillatoren werden den Eingängen des Elements IC1.3 zugeführt, das als Signalmischer fungiert. Dadurch enthält der Ausgang des Elements IC1.3 nicht nur Signale der Grundfrequenzen der Generatoren, sondern auch Signale der harmonischen Komponenten der Differenz- und Summenfrequenzen. Eines der leistungsstärksten wird das Differenzfrequenzsignal sein, das dem Widerstand R4 zugeordnet wird. Die verbleibenden Signale werden durch einen Filter unterdrückt, der den Widerstand R3 und den Kondensator C6 umfasst. Das Ausgangssignal über den Lautstärkeregler R4 wird direkt dem BF1-Kopfhörer zugeführt. Der Einsatz eines zusätzlichen Niederfrequenzverstärkers ist nicht erforderlich, da die Amplitude des Ausgangssignals des Elements IC1.3 mehrere Volt beträgt. IC1 wird von einer 1-V-Quelle B9 versorgt. Details und Design Zur Herstellung des betreffenden Metalldetektors können Sie jedes beliebige Steckbrett verwenden. Daher unterliegen die verwendeten Teile keinen Einschränkungen hinsichtlich der Gesamtabmessungen.
Es wird empfohlen, die Teile dieses Metalldetektors (mit Ausnahme der Suchspule L2, des Widerstands R4, des Steckers X1 und des Schalters S1) auf einer Leiterplatte mit den Maßen 60 x 55 mm (Abb. 3.5) aus einseitiger Folie zu platzieren Getinax oder Textolith. Die nicht verwendeten Eingangspins des vierten Elements von IC1 müssen mit Masse verbunden werden. In diesem Gerät können Sie Mikroschaltungen der Serien K176, K561, K564 verwenden, die mindestens drei logische Elemente „oder-nicht“ oder „und-nicht“ enthalten, beispielsweise Typ K561LE5, K561LA7, K561LA9 oder K561LE10. Es wird empfohlen, als Kondensator C2 einen beliebigen variablen Kondensator eines kleinen Radios zu verwenden. Die maximale Kapazität dieses Kondensators muss mindestens 150 pF betragen. Bei den übrigen Kondensatoren kann es sich um beliebige kleine Keramikkondensatoren handeln, beispielsweise vom Typ KLS, KM oder KT. Es ist zu beachten, dass die Kondensatoren C1, C3-C5 zur Erhöhung der thermischen Stabilität des Geräts einen TKE haben dürfen, der nicht schlechter als M750 oder M1500 ist. Festwiderstände können beliebig kleine Widerstände sein, zum Beispiel vom Typ MLT-0,125. Der variable Widerstand R4 kann einen Widerstandswert von 10 bis 68 kOhm haben. Es wird jedoch nicht empfohlen, mechanisch mit dem Leistungsschalter S1 verbundene Widerstände als solchen Regler zu verwenden. Die L1-Spule der Referenzoszillatorschaltung kann auf dem Rahmen der ZF-Schaltungsspule eines beliebigen kleinen Transistorempfängers hergestellt werden. Diese Spule ist auf einen dreiteiligen Rahmen der ZF-Schaltung des Funkempfängers Sokol-403 gewickelt. In diesem Fall wird die L1-Spule in einem gepanzerten Kern mit einem Durchmesser von 8,6 mm aus 600NN-Ferrit mit einem Trimmer mit einem Durchmesser von 2,8 und einer Länge von 12 mm aus demselben Ferrit platziert. Spule L1 enthält 200 Windungen PEV-2-Draht mit einem Durchmesser von 0,09 mm. Für die Herstellung der L2-Suchspule empfiehlt es sich, ein Stück Kupfer- oder Aluminiumrohr mit einem Innendurchmesser von 6-8 mm und einer Länge von etwa 950 mm zu verwenden. Im Inneren des Rohrs sollten Sie ein Bündel aus 18 Stück MGTF-Draht mit einem Durchmesser von 0,07 mm spannen, vorgestreckt in ein PVC-Rohr. Das Duraluminiumrohr mit den darin befindlichen Drähten muss nach einer Schablone zu einem Ring mit einem Durchmesser von ca. 300 mm gebogen werden. Das Ende des Drahtes, das den Anfang der ersten Windung darstellt, sollte an den entsprechenden Anschluss des Kondensators C4 gelötet werden, der Anfang der zweiten Windung an das Ende der ersten Windung und so weiter. Das Ende der letzten Windung wird an den entsprechenden Anschluss des Kondensators C5 angelötet. Das Ergebnis ist eine Spule mit 18 Windungen und einer Induktivität von etwa 350 µH. Bei der Herstellung der Spule L2 muss besonders darauf geachtet werden, dass die Enden des Abschirmrohrs nicht kurzgeschlossen werden, da in diesem Fall eine kurzgeschlossene Windung entsteht. Anstelle eines dünnwandigen Rohrs kann zur Herstellung des Bildschirms auch normale Aluminiumfolie verwendet werden. In diesem Fall kann der Konstruktion der L2-Spule zusätzliche Steifigkeit verliehen werden, wenn sie zwischen zwei Sperrholz- oder Getinax-Scheiben geeigneter Größe platziert wird. Als Quelle für Tonsignale sollten Sie hochohmige Kopfhörer mit möglichst hohem Widerstand (ca. 2000 Ohm) verwenden. Geeignet sind beispielsweise die bekannten Telefone TA-4 oder TON-2. Bei Verwendung niederohmiger Telefone sollte der Metalldetektor durch eine Kaskade auf Basis des KT315B-Transistors ergänzt werden, wobei ein Widerstand R3 mit einem Widerstand von 10 kOhm und ein Kondensator C6 mit einer Kapazität von 1000 pF installiert werden. Als Stromquelle V1 können Sie beispielsweise einen Krona-Akku oder zwei in Reihe geschaltete 3336L-Akkus verwenden. Die Leiterplatte mit den darauf befindlichen Elementen und das Netzteil werden in einem geeigneten Metallgehäuse untergebracht. Am Gehäusedeckel sind ein variabler Widerstand R4, ein Anschluss X1 zum Anschluss eines Kopfhörers BF1, ein Anschluss X2 zum Anschluss einer Suchspule L2 und ein Schalter S1 verbaut. Einrichtung Wie bei der Einstellung anderer Metalldetektoren sollte die Einstellung dieses Geräts unter Bedingungen durchgeführt werden, bei denen Metallgegenstände in einer Entfernung von mindestens einem Meter von der L2-Suchspule entfernt werden. Zuerst müssen Sie die Betriebsfrequenz des Referenzoszillators einstellen. Dazu wird zunächst die Frequenz des Referenzoszillators durch Verstellen der Position des Abstimmkerns der L1-Spule mit der Arbeitsfrequenz des Messoszillators gleichgesetzt, bis das Tonsignal im Kopfhörer vollständig verschwindet, also bis zum Schweben werden auf Null gesetzt. Zunächst sollte der Rotor des Kondensators C2 ungefähr in der Mittelposition eingebaut werden. Wenn der Knopf des Kondensators C2 leicht in eine beliebige Richtung gedreht wird, sollte daher in den Telefonen ein tiefer Ton zu hören sein. Bei Bedarf können Sie die Frequenz des Referenzoszillators mit einem Frequenzmesser oder Oszilloskop anpassen. Der empfohlene Frequenzunterschied zwischen Referenz- und Messoszillator sollte 400-500 Hz betragen. In diesem Fall muss die Frequenz des Referenzoszillators höher sein als die Frequenz des Messoszillators. Die Wahl eines so hohen Wertes der Differenzfrequenz erklärt sich aus der Tatsache, dass beide Oszillatoren, der Referenz- und der Messoszillator, auf Elementen eines gemeinsamen Mikroschaltungskristalls basieren und daher zwangsläufig parasitäre Verbindungen zwischen ihnen entstehen, die nahezu unmöglich sind Eliminieren. Diese Tatsache erzwingt die Verwendung von Schlägen mit einer Frequenz von mehr als 100–300 Hz in diesem Metalldetektor, was zwangsläufig zu einer Verringerung seiner Empfindlichkeit führt. Ablauf der Arbeit Bei fehlerfreier Installation, wartungsfähigen Teilen und korrekter Einstellung ist der jeweilige Metalldetektor nach Abschluss der Einrichtung sofort einsatzbereit. Bevor mit der Sucharbeit mit dem Kondensator C2 begonnen wird, empfiehlt es sich, die Schwebungsfrequenz möglichst niedrig einzustellen. Dadurch wird die Empfindlichkeit des Gerätes erhöht, da dadurch auch kleine Änderungen der Frequenz des Messgenerators registriert werden können. Es ist jedoch nicht möglich, eine sehr niedrige Schwebungsfrequenz auszuwählen, da bei dieser Frequenz die Lautstärke in Telefonen stark abnimmt. Ändert sich während des Betriebs die Signalfrequenz im Kopfhörer, deutet dies auf das Vorhandensein eines Metallgegenstandes im Erfassungsbereich der L2-Suchspule hin. Bei Annäherung der Spule an Objekte aus magnetischen Metallen (z. B. Eisen, Ferrit oder Nickel) erhöht sich die Frequenz des Schwebungssignals, bei Annäherung an Objekte aus nichtmagnetischen Metallen (z. B. Aluminium, Kupfer oder Messing) erhöht sich die Frequenz des Schwebungssignals wird abnehmen. Durch Ändern des Tons des Schwebungssignals können Sie mit etwas Erfahrung leicht feststellen, aus welchem Metall, ob magnetisch oder nicht magnetisch, das erkannte Objekt besteht. Der Lautstärkepegel des Signals im Kopfhörer wird durch den Widerstand R4 geregelt. Autor: I. Nechaev
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Kommentare zum Artikel: Pascha Was ist die Detektionstiefe? Dmitry Das Schema ist klar, nur die Tiefe und Abmessungen der erforderlichen Eisenstücke sind nicht angegeben ![[Weinen]](https://diagram.com.ua/comments/smilies/cry.gif){kind=small} ![[?]](https://diagram.com.ua/comments/smilies/query.gif){kind=small}
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