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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Metalldetektor mit Quarzstabilisierung auf Mikroschaltungen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Metalldetektoren Neuerdings findet man in den Regalen von Radiomärkten allerlei Bausätze oder Einzelteilsätze, mit denen sich jeder schnell und ohne großen Aufwand einen einfachen Metalldetektor zusammenbauen kann. Der Autor hatte das Vergnügen, mehrere Kinder- und Jugendbaukästen kennenzulernen, die auch für Erwachsene zu empfehlen sind. Die Grundlage für einen dieser Bausätze war eine Metalldetektorschaltung, die erstmals Ende der 80er Jahre des letzten Jahrhunderts veröffentlicht und danach mit verschiedenen Änderungen und Ergänzungen wiederholt in verschiedenen in- und ausländischen Publikationen veröffentlicht wurde. Schematische Darstellung Der betreffende Metalldetektor ist 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. Bekanntlich lässt sich die Empfindlichkeit eines Metalldetektors vom Typ BFO bis zu einem gewissen Grad steigern, wenn man einen Referenzoszillatorfrequenzwert wählt, der 5-10 mal höher ist als der Frequenzwert des Messoszillators. Dabei wird die Änderung der Schwebungsfrequenz geschätzt, die zwischen den Schwingungen der Grundfrequenz des Referenzoszillators und der nächsten harmonischen Frequenz des Messoszillators auftritt. Dadurch führt eine Änderung der Frequenz des Messgenerators unter Einfluss äußerer Einflüsse um nur 10 Hz zu einer Erhöhung der Frequenz der Differenzschwingungen um 50-100 Hz. Wenn man also die Frequenz des Messoszillators im Bereich von 100–200 kHz wählt, sollte die Frequenz des Referenzoszillators 500–2 kHz betragen. Es ist zu beachten, dass die Frequenz des Referenzoszillators stabilisiert werden muss. Die Basis der Schaltung dieses Gerätes (Abb. 3.12) besteht aus Mess- und Referenzoszillatoren, Pufferstufen, einem Mischer und einer akustischen Anzeigeschaltung.
Der Referenzoszillator besteht aus den Elementen IC1.1 und IC1.2 der Mikroschaltung IC1, seine Betriebsfrequenz wird durch einen Quarzresonator Q1 (1 MHz) stabilisiert. Der Mess- oder abstimmbare Generator besteht aus den Elementen IC2.1 und IC2.2 der IC2-Mikroschaltung. Die Betriebsfrequenz dieses Generators wird durch die Parameter der Elemente bestimmt, die seinen Schwingkreis bilden, d. h. die Kapazitäten der Kondensatoren C2, C3 und Varicap D1 sowie die Induktivität der Spule L1. In diesem Fall erfolgt die Änderung der Kapazität des Varicap D1 über einen variablen Widerstand R2. Die Arbeitsfrequenz des Messgenerators liegt im Bereich von 200-500 kHz. Spule L1 des Schwingkreises des abstimmbaren Generators ist eine Suchspule. Bei Annäherung an einen Metallgegenstand ändert sich die Induktivität der Spule, was zu einer Änderung der Betriebsfrequenz des Generators und dementsprechend zu einer Änderung der Schwebungsfrequenz führt. 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 einem Mischer zugeführt, der auf dem Element IC1.4 aufgebaut ist. Als nächstes wird das Beat-Signal an den BF1-Kopfhörer gesendet. In diesem Fall sorgt der Kondensator C10 für die Filterung der Hochfrequenzkomponente des Signals. Der Stromkreis wird von der Quelle B1 mit einer Spannung von 9 V über einen Filter versorgt, der aus den Kondensatoren C8 und C9 besteht. Details und Design Alle Teile des betreffenden Geräts (mit Ausnahme der Suchspule L1, des Widerstands R2, der Anschlüsse X1 und X2 sowie des Schalters S1) befinden sich auf einer 50 x 50 mm großen Leiterplatte (Abb. 3.13) aus einem Stück -seitige Folie Getinax oder Textolite.
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, C3, C5 und C7 können vom Typ KT-1 sein, die Kondensatoren C4, C7, C8 und C10 können vom Typ KM-4 oder K10-7V sein und der Kondensator C9 kann vom Typ K50-6 sein. Der variable Widerstand R2 kann beliebig klein sein, es wird jedoch nicht empfohlen, mechanisch mit dem Leistungsschalter S1 verbundene Widerstände als solchen Regler zu verwenden. Der Quarzresonator Q1 ist auf einer separaten Glasfaserplatte montiert, die parallel zur Hauptplatte auf der Teileseite befestigt ist. Seine Frequenz kann zwischen 0,5 und 1,8 MHz liegen. Wenn jedoch Quarz mit einer Resonanzfrequenz von mehr als 1 MHz verwendet wird, empfehlen einige Quellen, einen Teiler zwischen dem Ausgang des Pufferelements IC2.3 (Pin IC2/10) und dem entsprechenden Eingang des Mischers am Element IC1.4 einzubauen .1 (Pin IC13/0,5) Frequenz, wodurch die Referenzfrequenz auf 1–176 MHz gesenkt wird. Ein solcher Teiler kann auf einer Mikroschaltung der Serien K561 oder KXNUMX hergestellt werden. Die Suchspule L1 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 L1 wird dann mit einer elektrostatischen Abschirmung abgeschirmt, bei der es sich um einen Aluminiumfolienstreifen mit offenen Enden 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 L1 ist besonders darauf zu achten, 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 ein variabler Widerstand R2, ein Anschluss X1 zum Anschluss eines Kopfhörers BF1, ein Anschluss X2 zum Anschluss einer Suchspule L1 und ein Schalter S1 verbaut. Einrichtung Dieses Gerät sollte unter Bedingungen eingestellt werden, bei denen Metallgegenstände in einer Entfernung von mindestens 1 m von der Suchspule L1,5 entfernt werden. Der Einrichtungsprozess eines Metalldetektors besteht darin, den Messgenerator auf eine Frequenz von 100–200 kHz einzustellen, was durch Auswahl des Kapazitätswerts des Kondensators C2 erfolgt. In diesem Fall sollte sich der Schieber des variablen Widerstands R2 in der Mittelposition befinden. Die Frequenz des Messgenerators wird durch einen Frequenzmesser am Ausgang des Elements IC1.3 (Pin IC1/10) gesteuert. Die Überwachung der Richtigkeit des gewählten Frequenzwertes des Messgenerators erfolgt durch Abhören des Differenzfrequenzsignals im Kopfhörer. Dieses Signal sollte bei einem möglichst hohen Frequenzverhältnis von Referenz- und Messoszillator laut genug sein. Bei Bedarf können Sie mit einem Oszilloskop die Amplitude des Schwebungssignals abschätzen. Ablauf der Arbeit Im praktischen Einsatz dieses Geräts sollte der variable Widerstand C1 verwendet werden, um die erforderliche Frequenz des Schwebungssignals aufrechtzuerhalten, die sich unter dem Einfluss verschiedener Faktoren ändern kann (z. B. wenn sich die magnetischen Eigenschaften des Bodens, die Umgebungstemperatur oder die Batterieentladung ändern). ). Wenn während des Betriebs ein Metallgegenstand im Erfassungsbereich der Suchspule L1 erscheint, ändert sich die Signalfrequenz in den Telefonen. Bei Annäherung an einige Metalle erhöht sich die Frequenz des Schwebungssignals, bei Annäherung an andere nimmt sie ab. Durch Ändern des Tons des Schwebungssignals und mit etwas Erfahrung kann man leicht feststellen, aus welchem Metall, ob magnetisch oder nicht magnetisch, das erkannte Objekt besteht. Mit diesem Gerät können kleine Objekte (z. B. eine mittelgroße Münze) in einer Tiefe von bis zu 80–100 mm und ein Schachtdeckel in einer Tiefe von 55–65 cm erkannt werden. Autor: Adamenko M. V.
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Kommentare zum Artikel: Alexander UR3ICN Das Schema funktioniert zu 100 Prozent. Ich habe es für meinen Enkel als Spielzeug gemacht. Ich habe die Mikroschaltungen durch K561LE5 mit dem entsprechenden Einschluss ersetzt. Als Kopfhörer - TA56 bei 1600 Ohm. Quarz 1 MHz ist im B1-Paket wünschenswert (beeinflusst die Stromaufnahme des gesamten Geräts). Die Suchspule ist auf eine Frequenz von 333 kHz abgestimmt. (die dritte Harmonische beträgt 1 MHz) Kondensator C2, wobei R2 in der mittleren Position ist. Die Lautstärke reicht für die Augen. Die Stabilität ist bei sorgfältiger Spulenherstellung ausgezeichnet. Strom verlangen - 2mA. Sergei Auf der Leiterplattenzeichnung ist die Batteriepolarität falsch und seitdem Es gibt keinen Schutz für Mikroschaltkreise, dh die Gefahr ihres Ausfalls beim ersten Einschalten. Anatoly Das Schema ist interessant, ich mochte es. Aber ich möchte zwei Spulen finden. Machen Sie einen Enkel zu seinem Geburtstag.
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