Сверхнизкочастотный металлоискатель. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Металлоискатели

Комментарии к статье

Данный металлоискатель построен на принципе изменений частоты биений двух генераторов. Схема его работы проста: сигналы от поискового и опорного генераторов поступают в смеситель, формирующий на выводе сигнал разностной частоты. При приближении металла к катушке поискового генератора изменяется его частота, а вследствие этого и разностная частота относительно опорного генератора, лежащая, как правило, в звуковом диапазоне.

На первый взгляд кажется очевидным, что чувствительность металлоискателя тем больше, чем выше частота его генераторов. На самом деле это не так. С повышением частоты растет поглощение электромагнитных волн грунтом. Поэтому становится труднее избавиться от нежелательной самосинхронизации генераторов за счет связи через цепи питания и паразитные емкости монтажа.

Кроме того случайные флуктуации частоты поискового генератора достигают значений, сравнимых с изменениями частот, вызванными близостью металлических предметов.

Наконец, только на сверхнизкой (десятки килогерц) рабочей частоте удается дистанционно различать черные и цветные металлы. Наличие металла он фиксирует по изменению разности фаз колебаний поискового и опорного генераторов, синхронизированных с помощью петли ФАПЧ. Поиск ведется динамическим способом с периодом повторения взмахов датчиком приблизительно по 1 с.

Этот металлоискатель способен различить металлы по признаку ЧЕРНЫЙ/ЦВЕТНОЙ.

Принципиальная схема

Принципиальная схема металлоискателя приведена на рис. 2.10. Опорный генератор выполнен на микросхеме DD1, его частота 32768 Гц стабилизирована кварцевым резонатором ZOl.

Сигнал этого генератора поступает на смеситель VD3VD4 через резистивный делитель напряжения R6R13.

Поисковый генератор выполнен на транзисторе VT1. Катушка L1, служащая чувствительным элементом металлоискателя, соединена с генератором четырехпроводным экранированным кабелем. Сигнал обратной связи с отвода катушки поступает на эмиттер транзистора VT1, а по цепи R6C7 - на смеситель.

Управляет частотой поискового генератора варикап VD1. Цепи R13C10 и R17C11 обеспечивают дополнительную фильтрацию, уменьшая уровень высоко частотных составляющих на выходе усилителя DA1.

Чувствительность металлоискателя регулируется переменным резистором R25. Диоды VD7-VD10 предотвращают перегрузку усилителя DA3 при срыве синхронизации генераторов во время настройки прибора или при обнаружении крупных металлических предметов.

При проходе датчика металлоискателя над предметом из цветного металла, не обладающего ферромагнитными свойствами, на выходе ОУ DA3 возникает всплеск сигнала сначала положительной, а потом отрицательной полярности.

Положительная полуволна открывает транзистор VT2, который включает звуковой генератор на транзисторах VT4 и VT5. Если предмет имеет ферромагнитные свойства, то всплеск имеет противоположную полярность. Его первая (отрицательная) полуволна открывает транзистор VT3, в результате чего конденсатор С21 заряжается. Транзистор VT6 открывается, и на время, необходимое для разрядки конденсатора С21 через резистор R31, шунтирует резистор R33 - коллекторную нагрузку транзистора VT5, таким образом, запрещая подачу звукового сигнала под действием второй (положительной) полуволны сигнала.

Так происходит, если контакты выключателя SA2 разомкнуты (положение "ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛ"). При замкнутых контактах (положение "ЧЕРНЫЙ МЕТАЛЛ") звуковая индикация сработает и при обнаружении предмета из железа или стали, но только уже после прохода над ним катушки-датчика.

Микроамперметр РА1 с добавочным резистором R16 служит вольтметром, измеряющим постоянную (переключатель SA1 в положение "РАБОТА") или переменную (в положении "НАСТРОЙКА") составляющую напряжения на выходе DA1. Первое позволяет уточнить положение обнаруженного предмета, второе - зафиксировать моменты синхронизации генераторов и ее срыва.

Принципиальная схема узла питания

На рис. 2.11 показана схема узла питания металлоискателя. Напряжение +9 В для питания звукового сигнализатора снимается непосредственно с батареи GB1 (при замкнутом выключателе SA3). Стабилизатор напряжения +6 В для питания основных узлов металлоискателя собран на транзисторах VT7 и VT8, причем первый из них служит стабилитроном. Искусственная "средняя точка" (цепь +3 В) создана с помощью ОУ DA4.

Рис. 2.10. Принципиальная схема

Рис. 2.11. Принципиальная схема узла питания сверхнизкочастотного металлоискателя

Конструкция и детали

Основой для изготовления катушки датчика L1 может послужить тонкостенная алюминиевая труба внешним диаметром 14 мм, согнутая в кольцо диаметром 250 мм с зазором между концами 10 мм. По периметру с внешней стороны кольца ножовкой или фрезой нужно сделать прорезь. Через нее внутрь трубы будут уложены витки катушки L1 (провод ПЭЛШО 0,3). Число витков 25+55 + 120, начиная от земляного конца.

В процессе намотки через каждые 2-3 витка провод следует смазывать эпоксидной смолой. Полость трубы готовой катушки необходимо заполнить силиконовым герметиком и покрыть всю конструкцию нитрокраской.

Вблизи разрыва к кольцу необходимо прикрепить стеклотекстолитовую плату с контактными площадками, к которым припаять:

• выводы катушки;
• конденсатор С1;
• провода соединительного кабеля.

Под один из концов трубы в месте крепления к плате следует подложить металлический лепесток, к которому припаять вывод экранирующей оплетки соединительного кабеля.

По завершении настройки металлоискателя весь этот узел для защиты от влаги необходимо накрыть пластмассовой коробкой или залить силиконовым герметиком.

Катушку лучше всего установить на деревянную крестовину, в центральной части которой сделать пластмассовые "ушки" для соединения с телескопической штангой из диэлектрического материала. Плата с основными деталями металлоискателя должна быть помещена в металлический корпус, закрепленный на противоположном катушке конце штанги.

Контурный конденсатор С1 составлен из нескольких соединенных параллельно конденсаторов К71-7 с общей емкостью, равной указанной на схеме. Можно применить и другие термостабильные конденсаторы (групп ТКЕ М47 или М75). Транзистор VT7 следует подобрать с напряжением пробоя эмиттерного перехода 6,2-6,5 В. К остальным элементам схемы особых требований не предъявляется.

Переменный конденсатор С5 - от транзисторного радиоприемника. Кварцевый резонатор ZQ1 - часовой. Микро- амперметр РА1 - с нулем посередине шкалы. Добавочный резистор R16 подбирают таким образом, чтобы при напряжении +2,5 В и -2,5 В стрелка микроамперметра отклонялась до соответствующего конца шкалы.

В качестве НА1 были опробованы различные излучатели звука. Наиболее подходящим оказался телефонный капсюль ТЭМК-311 с сопротивлением обмотки 250 Ом. При потреблении звуковым генератором тока не более 3 мА громкость сигнала вполне достаточна. Если использовать высокоомные наушники, потребляемый ток можно еще уменьшить.

Автор: Джугурян Л.

Смотрите другие статьи раздела Металлоискатели.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лошади распознают страх человека из-за запаха пота 25.01.2026

Взаимодействие человека и животных далеко не всегда ограничивается жестами, голосом или зрительным контактом. Все больше исследований показывает, что важную роль в межвидовой коммуникации играют химические сигналы - летучие вещества, которые организм выделяет в разных эмоциональных состояниях. Новая работа французских ученых демонстрирует, что лошади способны распознавать страх человека, ориентируясь исключительно на запах его пота. Исследование было проведено группой специалистов из Национального института сельского хозяйства, питания и окружающей среды INRAE во Франции. Ученые сосредоточились на так называемых chemosignals - химических сигналах, сопровождающих эмоции. Если способность собак улавливать человеческий стресс уже хорошо известна, то реакции лошадей до сих пор оставались менее изученными, несмотря на их тесное и давнее сосуществование с человеком. Для эксперимента исследователи привлекли 30 добровольцев, у которых собирали образцы пота в двух разных эмоциональных сос ...>>

Каплю жидкого металла научили вращаться 25.01.2026

Инженерия все чаще отходит от классических представлений о механизмах, заменяя жесткие конструкции гибкими и адаптивными системами. Особенно заметен этот сдвиг в робототехнике, биомедицине и микроэлектронике, где традиционные моторы оказываются слишком громоздкими или хрупкими. На этом фоне разработка команды Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) выглядит принципиально новым шагом: исследователи создали вращающийся двигатель, в котором движение возникает внутри капли жидкого металла. Новый тип актуатора получил название liquid metal droplet rotary paddle motor. Его ключевая особенность заключается в том, что вращение создается не за счет твердых роторов и подшипников, а благодаря управляемой циркуляции внутри самой металлической капли. В экспериментальной установке каплю жидкого металла помещают в солевой раствор и прикладывают к ней электрическое поле, в результате чего внутри возникают вихревые потоки, способные приводить в движение крошечную медную лопатку, погруженную в метал ...>>

Видеоигры, образ жизни и масса тела 24.01.2026

Видеоигры давно стали неотъемлемой частью повседневной жизни миллионов людей и перестали восприниматься исключительно как форма досуга. Однако по мере роста времени, проводимого за экраном, все чаще возникает вопрос о том, как подобные привычки отражаются на здоровье. Новое исследование позволило по-новому взглянуть на связь между увлечением видеоиграми, образом жизни и риском набора лишнего веса. Ученые обратили внимание на то, что избыточная масса тела чаще встречается среди людей, активно играющих в компьютерные игры, по сравнению с теми, кто либо вовсе не играет, либо делает это эпизодически. Особенно заметной эта тенденция оказалась у игроков, которые посвящают видеоиграм более 10 часов в неделю. Именно в этой группе чаще фиксировались неблагоприятные поведенческие факторы, включая нарушения питания, сна и недостаток физической активности. Ранее исследователи уже связывали активное пользование компьютером и распространение скоростного интернета с ростом риска избыточного вес ...>>

Случайная новость из Архива Алмазные нанопроводники против жары и света 11.07.2025 Фотодетекторы играют важную роль в самых разных отраслях - от астрономии до оборонных систем. Однако экстремальные условия, в частности высокая температура и интенсивное солнечное излучение, существенно ограничивают возможности их применения. Китайские ученые нашли способ обойти эти ограничения, представив новаторскую конструкцию, способную работать там, где другие датчики выходят из строя. Команда исследователей под руководством профессора Донмина Суна разработала принципиально новый тип солнечно-слепого ультрафиолетового фотодетектора, основанный на монокристаллических алмазных нанопроводниках с встроенными наночастицами платины. По словам ученых, подобное сочетание материалов и структурных решений открывает перспективы для использования устройства в условиях, ранее считавшихся слишком суровыми. Одной из причин уникальной устойчивости и высокой чувствительности стала синергия сразу нескольких физических эффектов. Среди них - одномерная геометрия нанопроводников, наличие глубоких дефектов в кристаллической решетке, плазмонный резонанс, вызванный платиновыми наночастицами, и формирование переходов Шоттки на границе Pt/алмаз. Эта совокупность характеристик позволяет устройству эффективно фиксировать коротковолновое УФ-излучение даже при температурах, близких к 300 °C. На практике это означает, что при длине волны 220 нм и комнатной температуре фоточувствительность устройства составляет 68,5 А/Вт. Однако при нагреве до 275 °C чувствительность возрастает до рекордных 3098,7 А/Вт, что в десятки и даже тысячи раз превышает показатели классических фотодетекторов на базе алмаза. При этом стабильность устройства сохраняется даже после суток непрерывного нагрева и трехмесячного хранения в обычных атмосферных условиях. Технология изготовления этих фоточувствительных нанопроводников включает несколько стадий: осаждение платиновой пленки, ее отжиг, гомоэпитаксиальный рост алмаза и инкапсуляцию наночастиц в кристаллическую структуру. Такой подход позволяет добиться высокой однородности и качества материала, необходимого для стабильной работы и высокой производительности. Как объясняют ученые, наночастицы платины усиливают чувствительность фотодетектора за счет возбуждения поверхностного плазмонного резонанса. Переходы Шоттки дополнительно способствуют разделению носителей заряда, обеспечивая эффективность, которую не могут предложить традиционные материалы. Таким образом, наноструктурированный алмаз оказывается не только прочным, но и интеллектуальным материалом, способным взаимодействовать с УФ-излучением особым образом. В будущем команда планирует экспериментировать с другими типами металлических вставок, а также адаптировать технологию под гибкие устройства, что может привести к появлению носимых фотодетекторов нового поколения.

Другие интересные новости:

▪ SCM-38I - конвертер RS-232 / 485

▪ Найдена взаимосвязь между музыкальным вкусом и типом личности

▪ Голосование в мире животных

▪ Вред галстуков

▪ Турбина с другого конца света

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Нормативная документация по охране труда. Подборка статей

▪ статья Двуликий Янус. Крылатое выражение

▪ статья Что такое нитробактерии? Подробный ответ

▪ статья Работа в кабинете биологии. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Позывные любительских радиостанций. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Выпрямители с электронным регулятором для зарядки аккумуляторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026