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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Metalldetektor auf drei Mikroschaltungen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Metalldetektoren Metalldetektoren vom Typ BFO (Beat Frequency Oscillator), bei denen Referenz- und Messoszillator auf Elementen einer einzigen Mikroschaltung montiert sind, weisen einige Nachteile auf. Dazu gehört zunächst das Auftreten parasitärer Verbindungen zwischen einzelnen Elementen innerhalb des Mikroschaltungskristalls, die kaum zu beseitigen sind. Aus diesem Grund ist es bei solchen Metalldetektoren erforderlich, eine Schlagfrequenz von mehr als 100–300 Hz zu wählen, was zwangsläufig zu einer Verringerung der Empfindlichkeit des Geräts führt. Daher erfreuen sich Geräte, die auf der Analyse des Schwebungssignals basieren und bei denen Referenz- und Messoszillator auf separaten Mikroschaltungen montiert sind, immer größerer Beliebtheit. Schematische Darstellung Das vorgeschlagene Gerät ist eine der Varianten von Metalldetektoren vom Typ BFO (Beat Frequency Oscillator), das heißt, es handelt sich um ein Gerät, das auf dem Prinzip der Analyse der Schwebungen zweier Signale mit ähnlicher Frequenz basiert. Darüber hinaus wird bei diesem Design die Änderung der Schlagfrequenz nach Gehör beurteilt. Die Basis dieses Gerätes (Abb. 3.10) bilden Referenz- und Messoszillatoren, Anpassstufen, ein Mischer und eine akustische Anzeigeschaltung.
Im betrachteten Entwurf werden zwei einfache LC-Generatoren als Referenz- und Messoszillatoren verwendet. Der Schaltungsaufbau dieser Generatoren ist nahezu identisch. In diesem Fall ist der Referenzoszillator auf den Elementen IC1.1 und IC1.2 der IC1-Mikroschaltung aufgebaut, und der zweite, messende oder abstimmbare Generator ist auf den Elementen IC2.1 und IC2.2 der IC2-Mikroschaltung aufgebaut. Die Betriebsfrequenz des Referenzoszillators wird durch die Parameter der Elemente bestimmt, die seinen Schwingkreis bilden, also die Kapazitäten der Kondensatoren C1, C3, C5 und C6 sowie die Induktivität der Spule L1. Die Messgeneratorschaltung verwendet die Kondensatoren C2, C4, C7, C8 und die Suchspule L2. In diesem Fall sind beide Generatoren auf eine Betriebsfrequenz von ca. 300 kHz abgestimmt. Kaskaden auf den Elementen IC1.3 und IC2.3 sorgen für eine Wechselspannungsisolierung zwischen den Generatoren und schwächen außerdem den Einfluss des Mischers auf die Generatoren. Von den Ausgängen der Pufferstufen werden HF-Signale über die Kondensatoren C11 und C12 dem Mischer und dann dem Differenzfrequenz-Oszillationsverstärker zugeführt, der auf dem IC3-Chip ausgeführt ist. Das Beat-Signal wird dann an den BF1-Kopfhörer gesendet. In diesem Fall sorgt der Kondensator C15 für die Filterung der Hochfrequenzkomponente des Signals. Die Stromversorgung der Mikroschaltungen erfolgt von der Quelle B1 mit einer Spannung von 9 V über einen Filter, der aus den Kondensatoren C16 und C17 besteht. 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. Befindet sich in der Nähe der Spule L2 ein Gegenstand aus magnetischem Metall, erhöht sich dessen Induktivität, was zu einer Verringerung der Frequenz des Generators führt. Nichteisenmetall verringert die Induktivität der Spule L2 und die Betriebsfrequenz des Generators erhöht sich. Durch Ändern der Frequenz des Schwebungssignals im Kopfhörer kann man darauf schließen, dass ein Metallgegenstand im Bereich der Suchspule aufgetaucht ist, und durch Erhöhen oder Verringern des Tons kann man darauf schließen, aus welchem Metall das erkannte Objekt besteht. Details und Design Alle Teile des betrachteten Metalldetektors (mit Ausnahme der Suchspule L2, der Anschlüsse X1 und X2 sowie des Schalters S1) befinden sich auf einer einseitig aus 60 x 50 mm großen Leiterplatte (Abb. 3.11). Folie Getinax oder Textolith.
Für die in diesem Gerät verwendeten Teile gelten keine besonderen Anforderungen. Es empfiehlt sich die Verwendung beliebig kleiner Kondensatoren und Widerstände, die sich problemlos auf einer Leiterplatte platzieren lassen. In diesem Fall ist die Platine für den Einbau von Dauerwiderständen wie MLT-0,125 oder anderen kleinen Widerständen (z. B. MLT-0,25 oder VS-0,125) ausgelegt. Die Kondensatoren C2, C5-C7 und C8 können vom Typ KT-1 sein, die Kondensatoren C3, C4, C9-C12, C15 und C16 können vom Typ KM-4 oder K10-7V sein und die Kondensatoren C13 und C17 können vom Typ K50- sein. 6. Es wird empfohlen, als Kondensator C1 einen beliebigen variablen Kondensator eines kleinen Radios zu verwenden. Sie können auch Abstimmkondensatoren vom Typ KPK-3 mit einer Kapazität von 25-150 pF verwenden. Die maximale Kapazität des Kondensators C1 muss mindestens 200 pF betragen. Die Spule L1 des Referenzoszillatorkreises besteht aus einem Rahmen aus einem Ringmagnetkreis 600NN K8x6x2 und enthält 50 Windungen PELSHO-Draht mit einem Durchmesser von 0,2 mm, die gleichmäßig um den gesamten Umfang des Magnetkreises gewickelt sind. Die L2-Suchspule enthält 50 Windungen PELSHO-Draht mit einem Durchmesser von 0,27 mm und ist in Form eines Rings mit einem Durchmesser von 180–220 mm gefertigt. Es ist einfacher, diese Spule auf einem starren Rahmen herzustellen, aber Sie können darauf verzichten. In diesem Fall kann jeder geeignete runde Gegenstand als temporärer Rahmen verwendet werden. Die Windungen der Spule werden in großen Mengen gewickelt, anschließend vom Rahmen entfernt und zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit mit Epoxidkleber imprägniert. Spule L2 wird dann mit einer elektrostatischen Abschirmung abgeschirmt, bei der es sich um einen offenen Streifen Aluminiumfolie handelt, der über ein Bündel von Windungen gewickelt ist. Der Abstand zwischen Anfang und Ende der Bandwicklung (der Abstand zwischen den Enden des Siebes) sollte mindestens 15-20 mm betragen. Bei der Herstellung der Spule L2 muss besonders darauf geachtet werden, dass die Enden des Abschirmbandes nicht kurzgeschlossen werden, da in diesem Fall eine kurzgeschlossene Windung entsteht. Zum Schutz vor Beschädigungen kann die Folie mit einer oder zwei Lagen Isolierband umwickelt werden. Als Quelle für Tonsignale können hochohmige Kopfhörer wie TON-2, TA-4 o.ä. dienen. 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 verbaut: Stecker X1 zum Anschluss des Kopfhörers BF1, Stecker X2 zum Anschluss der Suchspule L2 und Schalter S1. Einrichtung Dieser Metalldetektor sollte unter Bedingungen aufgestellt werden, bei denen Metallgegenstände in einem Abstand von mindestens 2 m von der L1,5-Suchspule entfernt werden. Die direkte Einstellung des Gerätes besteht in der Auswahl der gewünschten Schlagfrequenz. Hierzu empfiehlt sich die Verwendung eines Oszilloskops oder eines digitalen Frequenzzählers. Zunächst sollten Sie die Frequenz des Referenzoszillators einstellen, indem Sie seinen Wert an Pin 10 von IC1 überwachen. Die Frequenz des Referenzoszillators wird durch Auswahl der Kapazitäten der Kondensatoren C300 und C5 sowie ggf. Anpassung des Kerns der Spule L6 auf ca. 1 kHz eingestellt. Zunächst sollte der Rotor des Kondensators C1 ungefähr in der Mittelposition eingebaut werden. Als nächstes sollten Sie durch Auswahl der Kapazität des Kondensators C2 die Frequenz des Messgenerators einstellen und seinen Wert an Pin 10 der Mikroschaltung IC2 überwachen. Dabei wird die Frequenz des Messgenerators so gewählt, dass ihr Wert um etwa 500–1000 Hz von der Frequenz des Referenzgenerators abweicht. Damit ist die Einrichtung des Geräts abgeschlossen. Ablauf der Arbeit Der praktische Einsatz des betreffenden Metalldetektors unterscheidet sich nicht wesentlich von der Vorgehensweise beim Arbeiten mit anderen BFO-Geräten, bei denen das Vorhandensein eines Metallgegenstandes im Erfassungsbereich der Suchspule nach Gehör beurteilt wird. Befindet sich während des Betriebs ein Metallgegenstand im Bereich der L2-Suchspule, ändert sich die Frequenz des Schwebungssignals im Kopfhörer. Bei der Annäherung an einige Metalle nimmt die Signalfrequenz zu, bei der Annäherung an andere nimmt sie ab. 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 variable Kondensator C1 hält die erforderliche Frequenz des Schwebungssignals aufrecht, die sich unter dem Einfluss verschiedener Faktoren ändern kann (z. B. wenn sich die magnetischen Eigenschaften des Bodens, die Umgebungstemperatur oder die Batterieentladung ändern). Mit diesem Gerät können kleine Objekte (z. B. eine mittelgroße Münze) in einer Tiefe von bis zu 60–70 mm und ein Schachtdeckel in einer Tiefe von bis zu 0,5 m erkannt werden. Autor: Adamenko M. V.
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