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:

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 Диабет все чаще приводит к слепоте 09.09.2016 Ученые сравнили статистику и пришли к выводу, что диабет все чаще приводит к слепоте людей. Такие последствия проявились у каждого 39-го человека в мире.При этом статистика указывает на то, что количество заболевших и пострадавших зрение людей увеличивается. Причина в том, что начало заболевания не имеет симптомов. Именно поэтому люди обращаются к врачам только тогда, когда вернуть зрение уже практически невозможно. Ученые бьют тревогу. Они считают, что данную проблему должно взять на контроль государство. Слепота начинает возникать в следствии ретинопатии, которую провоцирует сахарный диабет. Она возникает постепенно, в итоге развиваясь в полную слепоту. Все начинается с разрушения мелких сосудов глаза. Это приводит к кровоизлияниям, которые в конечном итоге и снижают зрение. Кроме этого одновременно формируются новые кровеносные сосуды. Но они не такие, какими должны быть. Получаются аномальные сосуды с рубцами от кровоизлияний. Это в свою очередь еще больше снижает зрение. Чтобы не потерять способность видеть, ученые рекомендуют диабетчикам регулярно посещать врача.

Другие интересные новости:

▪ Ртутный телескоп

▪ 100-Мбит для МКС

▪ Турбулентность выявляется лидаром

▪ Одноразовые стаканы из тыквы

▪ Вспомогательная микросхема Toshiba TC358791XBG

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Ограничители сигнала, компрессоры. Подборка статей

▪ статья Электрическая клемма из тюбика. Советы домашнему мастеру

▪ статья Какое инженерное сооружение нашего времени является самым крупным? Подробный ответ

▪ статья Магнитное склонение. Советы туристу

▪ статья Дверной звонок Патриот. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Поющая струя. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025