Металлоискатели на микросхемах со схемой сравнения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Металлоискатели

Комментарии к статье

Достоинства и недостатки

Принцип действия всех этих приборов основан на сравнении значений частоты колебаний двух генераторов:

• опорного;
• поискового, изменяющего частоту при воздействии на его колебательный контур металлического предмета.

Известны и другие методы:

• мостовой, когда регистрируется разбаланс измерительного моста, в одно из плеч которого включена поисковая катушка;
• метод сдвига фаз, когда измеряется фазовый сдвиг колебаний опорного и поискового генераторов;
• метод передатчика-приемника, где регистрируется переизлучаемая предметом радиочастотная энергия.

Они более эффективны, чем метод сравнения значений частоты (метод биений). Но он более прост в реализации. Построенные с его использованием металлоискатели имеют такие преимущества:

• они компактны;
• не требуют тщательной настройки и мер по высокой стабилизации частоты;
• неприхотливы в эксплуатации.

Поэтому они получили широкое распространение у домашних умельцев и радиолюбителей.

Принципиальная схема простейшего металлоискателя

Прибором можно обнаружить пятикопеечную монету на глубине до 80 мм, а крышку канализационного колодца - на глубине до 0,8 м.

Принципиальная схема простейшего металлоискателя изображена на рис. 2.6, а. Он собран всего на одной микросхеме К176ЛП2. Один из ее элементов (DD1.1) использован в образцовом генераторе, другой (DD1.3) - в перестраиваемом.

Колебательный контур опорного генератора состоит из катушки L1 и конденсаторов С1 и С2, а поискового - из поисковой катушки L2 и конденсатора С4. Первый контур перестраивают по частоте переменным конденсатором С1, а второй - подборкой конденсатора С4. На элементе DD1.3 выполнен смеситель колебаний образцовой и переменной частот.

С нагрузки этого узла - переменного резистора R5 - сигнал разностной частоты поступает на вход элемента DD1.4, а усиленное им напряжение звуковой частоты - на головные телефоны BF1.

Принципиальная схема металлоискателя повышенной чувствительности

Рассмотрим металлоискатель повышенной чувствительности, схема которого представлена на рис. 2.7, а. В ней в качестве смесителя и усилителя колебаний разностной частоты применена микросхема К118УН1Д (DA1).

Рис. 2.6. Простейший металлоискатель на микросхемах со схемой сравнения: а - принципиальная схема; б - печатная плата

Рис. 2.7. Металлоискатель повышенной чувствительности на микросхемах со схемой сравнения: а - принципиальная схема; б - печатная плата

Опорный и поисковый генераторы этого прибора идентичны по схеме. Каждый из них выполнен на двух инверторах (DD1.1, DD1.2 и DD2.1, DD2.2, соответственно). Элементы DD1.3 и DD2.3 работают как буферные, ослабляя влияние смесителя на генераторы.

Опорный генератор нужно настроить на заданную частоту переменным конденсатором С1, а поисковый - подборкой конденсатора С2.

Модернизированная схема металлоискателя на биениях

Повысить чувствительность металлоискателя, в котором использован метод биений, можно, настроив опорный генератор на частоту в 5-10 раз большую, чем частота поискового генератора.

В этом случае возникают биения между колебаниями опорного генератора и ближайшей по частоте (5-10-й) гармоникой поискового генератора. При этом расстройка всего на 10 Гц при водит к увеличению частоты разностных колебаний на 100 Гц.

Именно таким способом достигнута повышенная чувствительность металлоискателя, схема которого изображена на рис. 2.8, а.

Пятикопеечную монету с помощью такого металлоискателя можно обнаружить на глубине до 100 мм, а крышку колодца - на глубине до 1 м.

Рис. 2.8. Модернизированная схема металлоискателя на биениях: а - принципиальная схема; б - печатная плата

Работа схемы модернизированного металлоискателя

Опорный генератор металлоискателя выполнен на двух элементах микросхемы DD2 и настроен на частоту 1 МГц, Требуемую стабильность частоты обеспечивает кварцевый резонатор ZQ1.

В поисковом генераторе использованы два элемента микросхемы DD1. Его колебательный контур L1C2C3VD1 настроен на частоту в несколько раз меньшую, чем опорный генератор.

Для перестройки контура применен варикап VD1, напряжение на котором регулируют переменным резистором R2. Смеситель выполнен на элементе DD1.4, в качестве буферов использованы элементы DD1.3 и DD2.3.

Индикатором поиска служат головные телефоны BF1.

Монтаж и печатная плата

Каждый из рассмотренных металлоискателей может быть смонтирован на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы и расположение деталей показаны на рис. 2.6, б, 2.7, б, 2.8, б соответственно.

Платы рассчитаны на установку постоянных резисторов МJIT-ОД25 (МЛТ-025, ВС-0Д25), конденсаторов КТ-1, КМ-4 или К10-7В, К50-6.

Для перестройки генераторов по частоте применены переменные конденсаторы с твердым диэлектриком от малогабаритных транзисторных приемников:

• "Мир" в первом устройстве;
• "Планета" во втором устройстве.

Возможно использование и любых других подходящих по габаритам и значениям минимальной и максимальной емкости конденсаторов, в том числе и подстроечных КПК-3 емкостью 25-150 пФ.

Переменные резисторы R5 и R2 - малогабаритные любого типа.

Изготовление катушек

Катушки L1 для металлоискателей, собранных по схемам на рис. 2.6, а и 2.7, а, намотаны на ферритовых (600НН) кольцевых магнитопроводах типоразмера К8 х 6 х 2.

В первом металлоискателе катушка содержит 180 витков провода ПЭЛШО 0,14, во втором - 50 витков ПЭЛШО 0,2.

Намотка в обоих случаях - равномерная по всему периметру магнитопровода.

В первом металлоискателе катушка приклеена клеем БФ-2 непосредственно к печатной плате, а во втором (из-за недостатка места) - к небольшому уголку, согнутому из листового полистирола толщиной 1,5 мм и приклеенному этим же клеем к плате.

Поисковая катушка каждого из рассмотренных металлоискателей намотана в кольце, согнутом из винипластовой трубки с внешним диаметром 15 мм и внутренним 10 мм.

Наружный диаметр кольца таков:

• для первой схемы - 250 мм (100 витков);
• для второй и третьей - 200 мм (50 витков).

Применен провод - ПЭЛШО 0,27.

Каждое кольцо необходимо обернуть лентой из алюминиевой фольги для электростатического экранирования для устранения влияния емкости между катушкой и землей. Для защиты от повреждений фольгу желательно обмотать одним-двумя слоями изоляционной ленты.

При намотке ленты следует помнить, что электрический контакт между ее концами недопустим (в противном случае образуется замкнутый виток).

Вид готовой катушки, изготовленной описанным способом, показан на рис. 2.9.

Рис. 2.9. Вид готовой поисковой катушки

С уменьшением диаметра поисковой катушки "зона захвата" сужается, но прибор становится более чувствительным к мелким предметам. С увеличением диаметра, наоборот, "зона захвата" расширяется, а чувствительность к мелким предметам снижается.

Для индикации поиска во всех приборам применены головные телефоны ТОН-2. Питать металлоискатели можно от одной батареи "Крона" или от соединенных последовательно двух батарей 3336 или шести элементов 316, 332.

Автор: Скетерис Р.

Смотрите другие статьи раздела Металлоискатели.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива 48-ядерные процессоры Cavium ThunderX 13.12.2014 Компания Cavium объявила о доступности процессоров ThunderX, предназначенных для систем с одним и двумя процессорными гнездами. Процессоры серии ThunderX CN88xx построены на архитектуре ARMv8 и, по замыслу производителя, предназначены для облачной инфраструктуры и центров обработки данных следующего поколения. В процессорах, которые сам разработчик относит к пятому поколению своих многоядерных процессоров, используются ядра собственной разработки. Процессоры рассчитаны на выпуск по 28-нанометровой технологии. Они полностью соответствует спецификациям ARMv8 и ARM Server Base System Architecture (SBSA). Напомним, говоря недавно о возможности использования "альтернативных процессоров" в суперкомпьютерах, компания Cray упомянула о сотрудничестве с компанией Cavium, в рамках которого идет разработка вычислительных кластеров на 48-ядерных процессорах Cavium ThunderX, оптимизируемых под нагрузку. К достоинствам ThunderX производитель относит реализованную впервые масштабируемость с 24 до 48 ядер при сохранении совместимости на уровне расположения и назначения выводов. Кроме того, ThunderX - первые однокристальные системы на базе ARM с полной когерентностью кэша для двух процессорных гнезд, связанных соединением Cavium Coherent Processor Interconnect (CCPI). Конфигурация SoC включает до четырех 72-разрядных контроллеров памяти с поддержкой памяти DDR3 и DDR4, работающей на эффективной частоте до 2400 МГц. Максимальный объем памяти, поддерживаемый двухпроцессорной системой, равен 1 ТБ. Для новых SoC характерно наличие многочисленных аппаратных ускорителей, востребованных в задачах защиты информации, хранения данных, сетевого взаимодействия и виртуализации. Полную виртуализацию на уровне системы обеспечивает технология Cavium virtSoC. Встроенные средства ввода-вывода имеют пропускную способность на уровне сотен Гбит/с. Поддержка Ethernet позволяет соединять тысячи узлов на базе ThunderX.

Другие интересные новости:

▪ 3-канальный аналоговый усилитель MCP2030

▪ Бинокль Swarovski Optik AX Visio с распознованием объектов

▪ Google Nexus S

▪ Карманный ядерно-резонансный сканер

▪ Переработка пластика в топливо

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Истории из жизни радиолюбителей. Подборка статей

▪ статья Жуковский Николай. Биография ученого

▪ статья Почему Луна светится? Подробный ответ

▪ статья Лещина обыкновенная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Приставка к телефонному аппарату для спаренных линий. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Короли переносятся наверх. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026