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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Устранение причины возгорания аккумуляторов 12.10.2024 Современные аккумуляторы, используемые в электронике и электротранспорте, постоянно совершенствуются, но одна из ключевых проблем до сих пор остается актуальной - это перегрев и последующее возгорание. Недавние исследования, проведенные учеными из Южной Кореи, предлагают инновационное решение, способное повысить безопасность литий-ионных аккумуляторов, которые широко применяются в смартфонах, ноутбуках, электромобилях и другой технике. Исследователи разработали новый материал под названием Safety Reinforced Layer (SRL), который может стать настоящим прорывом в обеспечении безопасности аккумуляторных батарей. Этот сверхтонкий слой, толщиной всего в один микрометр, располагается между катодом и токосъемником батареи и способен предотвращать перегрев, что существенно снижает риск возгорания. Уникальная молекулярная структура SRL активируется при повышении температуры, изменяя электрические свойства материала и тем самым препятствуя возникновению воспламенения. Один из ключевых факторов, обеспечивающих эффективность SRL, заключается в его способности увеличивать электрическое сопротивление при росте температуры. Согласно данным, предоставленным учеными, сопротивление возрастает на 5000 Ом с каждым градусом повышения температуры. Этот процесс обратим: как только температура снижается до безопасного уровня, аккумулятор снова может начать функционировать в нормальном режиме, без потери своих характеристик. В ходе испытаний было подтверждено, что аккумуляторы, оснащенные SRL, могут не только предотвращать перегрев, но и приостанавливать уже начавшееся воспламенение. Это открытие имеет огромное значение для автомобильной промышленности, особенно в свете активного развития электромобилей. Безопасность батарей в таких транспортных средствах является приоритетной задачей, и новая технология может стать важным шагом на пути к ее решению. К примеру, компания LGChem уже планирует начать массовое производство аккумуляторов с применением SRL к 2025 году. Необходимость таких нововведений подчеркивается и недавними инцидентами. В частности, в Северной Калифорнии произошло серьезное ДТП с участием электрической фуры Tesla Semi, в котором причиной пожара стал сильный перегрев аккумуляторов. Этот случай вновь напомнил об уязвимостях современных литий-ионных батарей и стимулировал разработчиков к поиску новых технологий для повышения безопасности. Инновации, подобные SRL, могут не только сделать электромобили более безопасными, но и расширить их использование в других отраслях, требующих высокой надежности. Авиация, морской транспорт и энергетические системы - это лишь некоторые из областей, где новая технология может найти свое применение. Разработка корейских ученых является значительным шагом вперед в решении проблемы перегрева аккумуляторов. Введение SRL в массовое производство позволит существенно снизить количество аварий, связанных с возгоранием батарей, и повысить общую надежность и безопасность современных технологий.

Другие интересные новости:

▪ Отголоски древнего землетрясения

▪ Карточки Plastc Card

▪ 32 дюйма на пике славы

▪ Однокристальный контроллер для оборудования с разъемами USB Type-C

▪ Магнитное поле улучшает мышцы

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта И тут появился изобретатель (ТРИЗ). Подборка статей

▪ статья Основы менеджмента. Шпаргалка

▪ статья Какая рыба самая большая в мире? Подробный ответ

▪ статья Дынная груша. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья USB-сигнализатор времени приема лекарств. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Поглощающее блюдо. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025