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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Elektronischer Metalldetektor. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Indikatoren, Detektoren, Metalldetektoren Der Metalldetektor ist ein relativ einfaches Gerät, dessen elektronische Schaltung für 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 sorgt einerseits für eine schwache Reaktion auf unerwünschte Signale (z. B. Signale, die bei nassem Sand, kleinen Metallstücken usw. auftreten) und andererseits für eine gute Empfindlichkeit bei der Suche nach versteckten Wasser- und Zentralheizungsleitungen, Münzen und anderen Metallgegenständen. Die Implementierung und Anpassung des Schemas erfordern entsprechende Fähigkeiten und Erfahrungen. Das Blockschaltbild des Metalldetektors ist in Abb. 1 dargestellt. eines.
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 fällt, ändert den Wert der Induktivität und am Ausgang erscheint ein elektrisches Signal, das dann verstärkt, gleichgerichtet und gefiltert wird. Somit haben wir am Ausgang des Systems ein konstantes Spannungssignal, dessen Wert leicht ansteigt, wenn sich die Spule einem Metallgegenstand nähert. Dieses Signal wird einem der Eingänge der Vergleichsschaltung zugeführt und dort mit der an ihrem zweiten Eingang anliegenden Referenzspannung verglichen. Der Referenzspannungspegel wird so angepasst, dass bereits ein kleiner Anstieg der Signalspannung zu einer Zustandsänderung am Ausgang der Vergleichsschaltung führt. Dadurch wird wiederum ein elektronischer Schalter betätigt, der ein akustisches Signal an die Ausgangsverstärkerstufen auslöst und den Bediener auf das Vorhandensein eines Metallgegenstands aufmerksam macht. Das Schaltbild des Metalldetektors ist in Abb. 2 dargestellt. XNUMX.
Der Sender, bestehend aus einem Transistor VT1 und zugehörigen Elementen, regt Schwingungen in der Spule L1 an. Die an der L2-Spule ankommenden Signale werden dann vom D1-Chip verstärkt und vom D2-Chip gleichgerichtet, der in der Amplitudendetektorschaltung enthalten ist. Das Signal vom Detektor gelangt zum Kondensator C9 und wird durch einen Tiefpassfilter geglättet, der aus den Widerständen R14, R15 und den Kondensatoren C10 und C11 besteht. Anschließend wird das Signal dem Eingang der Vergleichsschaltung D3 zugeführt, wo es mit der durch die variablen Widerstände RP3 und RP4 eingestellten Referenzspannung verglichen wird. Der variable Widerstand RP4 dient der schnellen und groben Einstellung, während RP3 die Feineinstellung der Referenzspannung ermöglicht. Der Generator, der auf einem Transistor mit einem VT2-Übergang aufgebaut ist, arbeitet im kontinuierlichen Modus, das von ihm erzeugte Signal gelangt jedoch nur dann in die Basis des VT4-Transistors, wenn der VT3-Transistor schließt, da dieser Transistor im offenen Zustand den Ausgang des Generators überbrückt. Wenn am Eingang der Mikroschaltung D3 ein Signal empfangen wird, sinkt die Spannung an ihrem Ausgang, der Transistor VT3 schließt und das Signal vom Transistor VT2 über den Transistor VT4 und den Lautstärkeregler RP5 gelangt in die Ausgangsstufe und den Lautsprecher. 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 18-V-Batterie gespeist, die mithilfe des D4-Chips auf eine stabile Spannung von 12 V reduziert wird. Gleichzeitig ändert ein Abfall der Batteriespannung während des Betriebs des Stromkreises nichts an der Einstellung. Die Stromversorgung der Endstufen erfolgt über ein separates 9-V-Netzteil. Der Strombedarf ist recht gering, sodass drei Batterien zur Stromversorgung des Geräts verwendet werden können. Für die Endstufenbatterie ist kein spezieller Schalter erforderlich, da die Endstufe bei fehlendem Signal keinen Strom zieht. Ein Metalldetektor ist ein ziemlich komplexes Gerät, daher sollte der Aufbau der Schaltung kaskadiert mit einer gründlichen Überprüfung jeder Kaskade erfolgen. Die Schaltung ist auf einer Platine montiert, auf der sich 24 Kupferstreifen mit jeweils 50 Löchern im Raster von 2,5 mm befinden. Zunächst werden 64 Einschnitte in die Streifen gemacht und drei Befestigungslöcher gebohrt. Anschließend werden auf der Rückseite der Platine 20 Jumper, Pins für externe Anschlüsse und zwei Pins für den Kondensator C5 installiert.
Anschließend werden die Kondensatoren C16, C17 und der Chip D4 eingebaut. Diese Elemente bilden eine Stromquelle mit einer Spannung von 12 V. Diese Stufe 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 werden die Elemente der Ausgangsstufe montiert: Widerstände R23-R26, Kondensatoren C14 und C15 und Transistoren VT4-VT6. Es ist zu beachten, dass das Gehäuse des VT6-Transistors mit seinem Kollektor verbunden ist und daher ein Kontakt des Gehäuses mit benachbarten Elementen und Brücken nicht akzeptabel ist. Da die Endstufe bei fehlendem Signal keinen Strom zieht, wird sie durch vorübergehenden Anschluss eines Lautsprechers, eines variablen Widerstands RP5 und einer 9-V-Batterie überprüft. Dann werden die Widerstände R20-R22 und der Transistor VT2 installiert, die einen Tonsignalgenerator bilden. Wenn zwei Stromquellen angeschlossen sind, ist im Lautsprecher die Tonuntermalung zu hören, die sich mit der Position des Lautstärkereglers ändert. Danach werden die Widerstände R16-R19, der Kondensator C12, der Transistor VT3 und der Chip D3 auf der Platine montiert. Die Funktion der Vergleichsschaltung wird wie folgt überprüft. An den Messeingang D3 sind Stellwiderstände RP3 und RP4 angeschlossen. Dieser Eingang besteht aus zwei 10-kΩ-Widerständen, von denen einer mit dem positiven +12-V-Versorgungsbus und der andere mit dem Nullbus verbunden ist. Die zweiten Anschlüsse der Widerstände sind mit Anschluss 2 des D3-Chips verbunden. Der Jumper von diesem Pin dient als temporärer Verbindungspunkt. Bei der Grobabstimmung (beide Batterien sind eingeschaltet), die über einen variablen Widerstand RP4 erfolgt, wird das Tonsignal in einer bestimmten Position unterbrochen, während die Feinabstimmung mit einem variablen Widerstand RP3 zu einer sanften Signaländerung in der Nähe dieser Position führen soll. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, werden die Widerstände R6-R15, die Kondensatoren C6-C11, die Diode VD3 und die Mikroschaltungen D1 und D2 installiert. Überprüfen Sie beim Einschalten der Stromquelle zunächst, ob am Ausgang des D1-Chips (Pin 6) ein Signal vorhanden ist. Sie sollte den halben Wert der Stromversorgung (ca. 6V) nicht überschreiten. Die Spannung am Kondensator C9 sollte sich nicht von der Ausgangsspannung dieses ICs unterscheiden, obwohl Wechselstromrauschen zu einem leichten Anstieg dieser Spannung führen kann. Das Berühren des Eingangs des Mikroschaltkreises (der Basis des Kondensators C6) mit dem Finger führt zu einem Spannungsanstieg aufgrund eines Anstiegs des Rauschpegels. Befinden sich die Abstimmknöpfe in einer Position, in der kein akustisches Signal ertönt, führt eine Berührung des Kondensators C6 mit dem Finger dazu, dass das Signal erscheint und verschwindet. Damit ist die Vorprüfung der Leistungsfähigkeit der Kaskaden abgeschlossen. Die Endkontrolle und Justierung des Metalldetektors erfolgt nach der Herstellung der Induktoren. Nach einer vorläufigen Überprüfung der Kaskaden der Schaltung werden die restlichen Elemente mit Ausnahme des Kondensators C5 auf der Platine installiert. Der variable Widerstand RP2 wird vorübergehend auf die mittlere Position eingestellt. Die Platine wird mit drei Schrauben über Kunststoffscheiben am L-förmigen Aluminiumgehäuse befestigt (um die Möglichkeit eines Kurzschlusses auszuschließen). Das Chassis wird im Gehäuse des Bedienfelds mit zwei Schrauben befestigt, die zwei Klammern halten, die zur Befestigung des Gehäuses des Bedienfelds an der Suchleiste dienen. Die Seite des Gehäuses sichert die Netzteile am Gehäuse. Achten Sie beim Zusammenbau der Fernbedienung darauf, dass die Schaltleitungen auf der Rückseite des variablen Widerstands RP5 die Platinenelemente nicht berühren. Nach dem Bohren eines rechteckigen Lochs wird der Lautsprecher verklebt. Der Schaft und die Verbindungsteile, die den Sucherkopfhalter bilden, bestehen aus Kunststoffrohren mit einem Durchmesser von 19 mm. Der Sucherkopf selbst ist eine Platte mit einem Durchmesser von 25 cm aus robustem Kunststoff. Die Innenseite wird sorgfältig mit Schleifpapier gereinigt, was eine gute Verbindung mit Epoxidharz gewährleistet. Die Haupteigenschaften eines Metalldetektors hängen weitgehend von den verwendeten Spulen ab, daher erfordert deren Herstellung besondere Aufmerksamkeit. Spulen mit der gleichen Form und den gleichen Abmessungen sind auf einen D-förmigen Stromkreis gewickelt, der aus Stiften besteht, die an einem geeigneten Stück der Platine befestigt sind (Abb. 4).
Jede Spule besteht aus 180 Windungen aus 0,27 mm dickem Kupferlackdraht, ab der 90. Windung angezapft. Bevor die Spulen von den Stiften entfernt werden, werden sie an mehreren Stellen festgebunden. Anschließend wird jede Spule mit einem starken Faden umwickelt, sodass die Windungen eng zusammenpassen. Damit ist die Herstellung der Sendespule abgeschlossen. Die Empfangsspule muss mit einer Abschirmung ausgestattet sein. Die Abschirmung der Spule erfolgt wie folgt. Zuerst wird es mit Draht umwickelt, dann mit einer Schicht Aluminiumfolie umwickelt, die wiederum mit Draht umwickelt wird. 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. 8, wodurch die Bildung einer geschlossenen Schleife um den Umfang der Spule verhindert wird.
Auf diese Weise hergestellte Spulen werden mit Klammern an den Rändern einer Kunststoffplatte befestigt und über ein vieradriges abgeschirmtes Kabel mit der Steuereinheit verbunden. Die beiden Mittelabgriffe und der Schirm der Empfangsspule sind über Abschirmdrähte mit der Neutralleiterschiene verbunden. Wenn Sie das Gerät einschalten und sich das Radio in der Nähe der Spule befindet, können Sie aufgrund der Interferenz des Audiosignals im Radio ein hohes Pfeifen (auf der Frequenz des Metalldetektors) hören. Dies zeigt den Zustand des Metalldetektorgenerators an. In diesem Fall spielt es keine Rolle, auf welches Band das Radio eingestellt ist, Sie können es also mit einem beliebigen Kassettenrecorder überprüfen. Der Ort der Arbeitsposition der Spulen wird entweder durch das Ausgangssignal des Metalldetektors bestimmt, das minimal sein sollte, oder durch die Messwerte eines Messgeräts (Voltmeter), das direkt an den Kondensator C9 angeschlossen ist. Die zweite Möglichkeit, Spulen anzupassen, ist viel einfacher. Die Spannung am Kondensator sollte etwa 6 Volt betragen. Danach werden die äußeren Teile der Spulen mit Epoxidharz verklebt und die inneren Teile, die durch die Mitte verlaufen, werden lose gelassen, um eine endgültige Einstellung zu ermöglichen. Die endgültige Einstellung besteht darin, die losen Teile der Spulen so zu positionieren, dass Nichteisengegenstände wie Münzen einen schnellen Anstieg des Ausgangssignals bewirken, während andere Gegenstände eine leichte Abschwächung des Ausgangssignals bewirken. Sollte das gewünschte Ergebnis nicht erreicht werden, ist es notwendig, die Enden einer der Spulen zu vertauschen. Es ist zu beachten, dass die endgültige Einstellung bzw. Justierung der Spulen ohne Metallgegenstände erfolgen sollte. Nach der Installation und der starken Befestigung werden die Spulen mit einer Schicht Epoxidharz überzogen, dann wird Glasfaser darauf aufgetragen und das Ganze wird mit Epoxidharz versiegelt. Nachdem der Suchkopf hergestellt wurde, wird der Kondensator C5 in die Schaltung eingebaut, der variable Widerstand RP1 auf die mittlere Position eingestellt und der variable Widerstand RP2 auf das minimale Ausgangssignal eingestellt. Gleichzeitig ermöglicht der variable Widerstand RP1 auf der einen Seite der Mittelstellung die Erkennung von Stahlobjekten und auf der anderen Seite von Objekten aus Nichteisenmetall. Es ist zu beachten, dass bei jeder Änderung des Nennwerts des Widerstands des variablen Widerstands RP1 eine Neukonfiguration des Geräts erforderlich ist. In der Praxis ist der 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 einer Weile verschwindet oder unbedeutend wird. Metalldetektorelemente Autor: Evgeny Lisovy, Ukraine, Uman; Veröffentlichung: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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Kommentare zum Artikel: Igor Ich frage mich, ob jemand eine normale Dichtung in einer Gießkanne gemacht hat?
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