|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Металодетектор під землею знайде. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Металошукачі Розроблений мною металодетектор поки що не застосовувався ні в миротворчих операціях з виявлення та знешкодження мінних полів, ні у великомасштабних геологічних чи археологічних дослідженнях. Розрахований не на професіоналів, а на любителів, чиє бажання "заглянути під землю" здатна задовольнити конструкція з параметрами, наведеними в таблиці, він є покращеним варіантом "металошукача на биттях". Чутливість у приладу підвищена за рахунок вигідного використання (чіткої фіксації) залежності тривалості зондувального імпульсу від інтенсивності самих посилок із введенням у пошуковий генератор автоматичного підстроювання частоти (АПЛ). Причому додаткових заходів для стабілізації напруги та температурної компенсації електронних блоків не потрібно. А передбачувані скептиками "непримиренні протиріччя" (мовляв, зміна частоти у пошукового коливального контуру при попаданні металу в робочу зону несумісно з нормальним функціонуванням системи АПЛ) дозволила сама практика. Виявилося, що при переміщенні датчика над досліджуваною поверхнею зі швидкістю 0,5-1 м/с схема приладу зовсім не входить у конфлікт з автопідстроюванням частоти, що має значну інерційність (велику постійну часу).
Вже з аналізу блок-схеми видно, що виготовити такий прилад явно складніше, ніж будь-який із колишніх менш чутливих аналогів. Адже у запропонованої мною розробки, крім стандартного набору із зразкового кварцового (1) і вимірювального (2) генераторів, виносної котушки індуктивності L (пошукової рамки-датчика), змішувача (3) та звукового реєстратора ВА (телефонного капсуля), - нові, суттєво покращують експлуатаційні характеристики, пристрої. Це і інтегратор (4), що виробляє пилкоподібний сигнал з амплітудою, пропорційної керуючої частоти биття, і формувач імпульсу запису (5), який спільно з ключем (6) і повторювачем повторювачем VT являють собою аналоговий пристрій, що фіксує пікову напругу з інтегратора. Не обходиться металодетектор без компаратора (7), що забезпечує автоматичне переведення електроніки із зони максимальної чутливості в область реєстрації биття "один до одного" (і навпаки), без спеціального генератора ГУН (8), що перетворює напругу, сформовану на витоковому повторювачі, електричні коливання частотою 200-8000 Гц. а також без згаданої вище оригінальної системи автопідстроювання частоти АПЛ (9) з особливим вузлом, що уповільнює реакцію приладу на надмірно різку зміну керуючої напруги. 10). Технічні характеристики
Як показує практика, саме такий склад пристроїв при вибраному способі формування звукового сигналу дозволяє прослуховувати обидві частоти одночасно, суттєво полегшуючи початкове налаштування приладу на певну чутливість. І надійність забезпечується досить високою. Навіть в екстремальній ситуації, коли, скажімо, пошукова рамка-датчик наближається до масивного металевого предмета на відстань, при якому різницева частота стає майже критичною (70 Гц), збоїв у роботі не виникає - в головних телефонах чутна частота биття, що тільки змінюється. Тепер про деталі, що знайшли своє відображення на принциповій електричній схемі. Зразковий генератор виконаний елементі DD1.1. Його частота стабілізована кварцовим резонатором ZQ1, включеним у ланцюг позитивного зворотного зв'язку. Для забезпечення збудження генератора при включенні живлення є резистор R1. Буферний елемент DD1.2, що є тут же, розвантажує генератор, а також формує сигнал з цифровими рівнями. Резистор R2 визначає ступінь навантаження та максимум потужності, що розсіюється на кварцовому резонаторі.
Даний генератор може працювати практично з будь-якими резонаторами при струмі споживання 500-800 мкА. А дільник частоти на два (елемент DD2.1), що йде за ним, формує сигнал з симетричним меандром, необхідний для нормальної роботи змішувача. Вимірювальний генератор зібраний за схемою несиметричного мультивібратора (транзистори VT1 та VT2). Вихід режим самозбудження забезпечує ланцюг позитивної зворотний зв'язок на конденсаторі С7. Частотозадающими елементами служать С3 - С5, VD1 і пошукова котушка-датчик L1. Причому генерація здійснюється в межах від 500 кГц до 700 кГц залежно від наявного кварцового резонатора. Такий важливий параметр, як короткочасна нестабільність, даний генератор невеликий. Догляд частоти за перші 10 з відразу після включення живлення становить не більше 0,7 Гц (а через кожні 30 хв – до 20 Гц), хоча для нормальної роботи приладу вважається прийнятним навіть 1 Гц за 1 хв (без АПЛ). Видається вимірювальним генератором синусоїдальний сигнал, маючи амплітуду 1 - 1,2, надходить через розділовий конденсатор С9 на тригер DD3.2, який формує прямокутні імпульси з цифровими рівнями і шпаруватістю 2. R5R6 - дільник, необхідний для нормальної роботи цієї ділянки схеми. Ну a DD3.3 виконує роль буферного каскаду. Сигнал з нього подається на змішувач (Т-тригер DD2.2). Туди надходить частота від дільника зразкового генератора.
Особливості роботи DD2.2 такі, що й на входи З і D цього логічного елемента приходять дві імпульсні послідовності, близькі за частотою, то виходах формується сигнал різницевої частоти зі строго симетричним меандром. Причому все, що знімається з 12 виведення змішувача, має форму, представлену на малюнку 2а. Прямий, а також затриманий (рис. 2б) проінвертований (завдяки ланцюгу R8C11 та елементу DD4.2) сигнали підсумовуються на ключі DD5.1, що виконує роль логічного І/АБО з формуванням коротких позитивних імпульсів запису (рис. 2в) для роботи аналогового запам'ятовуючого пристрої (DD5.2, С13. VT3). Але це ще не все. Знімається з виходу DD4.2 сигнал приходить на інтегратор, виконаний за класичною схемою з використанням VD2, R10 - R11, DA1, C12. Резистор R11 обмежує струм перезаряду конденсатора С12, розвантажуючи вихід елемента DD4.2. Проінтегрований сигнал (рис. 2г) через ключ DD5.2. яким керують імпульси з DD5.1, подається на запам'ятовуючу ємність С13, де формується і до нового циклу запису утримується з високою точністю напруга, що дорівнює піковому значенню того, що надходить від інтегратора (рис. 2д). Конденсатор С14 згладжує ефект типу "ступінь", який може виникнути при різкій зміні частот биття (рис. 2е). З початку повторювача сигнал надходить на компаратор DD4.3, ГУН (генератор, керований напругою) і в ланцюг петлі АПЛ. Дільник R21R22 спільно з R23 і R24 зворотного зв'язку звужують діапазон керуючого напруги до амплітуди 1,2 В. Операційний підсилювач DA2 порівнює отримане з тим, що задано дільником R26R29, і формує напругу управління VD1 варикапом. Резистором R26 можна встановлювати початкову точку захоплення АПЛ (чутливість) грубо, а R27 - точно. Більше того, при переміщенні двигуна R26 у бік крайнього (верхнього або нижнього за схемою) положення легко виходити із зони захоплення АПЛ (±300 Гц), здійснюючи режим із частотою биття "один до одного", що робить роботу з приладом більш гнучкою. Для з'ясування особливостей функціонування вузла, що уповільнює реакцію АПЛ на різке зміна частоти биття, припустимо, що з основі транзистора VT4 є, наприклад, деяке установилося Uб. Допустимо також, що в якийсь момент відбувається різка зміна частоти биття і, відповідно, напруги на С14. Справна схема нашого металодетектора обов'язково відгукнеться на таку "вступну" адекватним відхиленням Uб транзистора VT4 від колишнього значення (завдяки великим номіналам R19, R20 і С16). Коли в зону чутливості пошукової рамки-датчика потрапляє металевий предмет і знаходиться відносно довго, на базі VT4 встановлюється напруга, якого зазвичай вистачає для повернення на заданий частотний режим. Але при різкому відведенні датчика убік ситуація змінюється, Uб транзистора VT4 не зможе швидко повернутися на попередній рівень. Тобто створюються умови для переходу через "0" (виникнення позитивного зворотного зв'язку). Щоб останнє виключити, введено шунтування R19 діодом VD3 через який відбувається швидкий розряд ємності С16 (повернення Uб на встановлений рівень). Фактично АПЛ має (залежно від цього, у який бік відбувається зміна частоти биття) дві постійні часу. А оскільки особливе виконання датчика практично нівелює вплив феромагнітних властивостей предметів, що виявляються, на збільшення fпошукового генератора то і АПЛ, і прилад в цілому працюють у всіх режимах дуже коректно. ГУН (DD4.4, і R18, С15) перетворює напругу, що змінюється з частотою биття, частоту. Налаштований за допомогою дільника R16R17 компаратор DD4.3 дозволяє йому це робити в зоні максимальної чутливості. Частота ГУН надходить на вхід змішувача А (ключ DD5.4). На вхід СО приходять від логічного елемента DD4.1 і різницева fбиття, і сформований диференціювальним ланцюгом C10R9 (для кращого звучання головних телефонів, зменшення споживаної потужності) короткий негативний імпульс. В результаті на виході змішувача є або промодульована частота ГУН, або тільки частота биття. Причому перехід із одного режиму на інший схема виконує автоматично. Змінний резистор R30 служить навантаженням та регулятором гучності, а суміщений з ним SA1 – вимикачем електроживлення. Використання мікросхем серії КМОП, операційних підсилювачів, що працюють у мікрострумовому режимі, дозволило скоротити струм споживання до рівня 6 мА, зробивши прийнятним використання батареї "Крона" як джерело електроживлення. Як і інші аналоги майже весь металодетектор змонтований на друкованій платі з однобічно фольгованого склотекстоліту. Пошуковий генератор поміщений у екрануючу коробку з жерсті.
За габарити плати винесено лише регулювальні опори R26, R27, R30, гнізда підключення джерела живлення та головних телефонів, а також рамка-датчик. DD1 К561ЛА8; DA1-DA2 КР140УД1208; DD2 К561ТМ2; VT1-VT3 КП303А; DD3 К176ЛП4; VT4 КТ3102Г; VD1 Д902; VD2-VD3 КД522 Технологія та ретельність виготовлення рамки-датчика настільки важливі для працездатності всього металодетектора, що вимагають більш детального викладу. Як основа тут використаний джгут, складений з одинадцяти 1100-мм відрізків дроту ПЕВ2-1,2. Щільно обгорнувши шаром ізолятори, його втискують у алюмінієву трубку, що має внутрішній діаметр 10 мм та довжину 960 мм. Отриманій заготовці надають форму прямокутної рамки 300x200 мм із закругленими кутами.
Кінець першого з проводів, поміщених в алюмінієвому корпусі - електростатичному екрані, послідовно припаюють до початку другого тощо до утворення своєрідної 11-виткової котушки індуктивності. Спайки ізолюють один від одного паперовою стрічкою і заливають епоксидною смолою, виключаючи при цьому поява короткозамкнутого витка за рахунок самої зігнутої в рамку трубки. Бажано тут же передбачити будь-який закритий високочастотний роз'єм і відповідне (не металеве) кріплення для штанги-рукоятки, якою можна використовувати одну-дві секції від вудилища розбірного. Кабель, що з'єднує рамку з блоком, краще використовувати коаксіальний телевізійний, наприклад, РК75. Дросель L2 пошукового генератора (позначення тут і далі - згідно з рис. 1 і відповідно до принципової електричної схеми металодетектора, опублікованої в попередньому номері журналу) має 450 витків дроту ПЕЛ1-0,01. Намотування - внавал на каркасі діаметром 4 і довжиною 15 мм з феромагнітним сердечником М600НН (можна застосувати відповідну контурну котушку від старого радіоприймача). Індуктивність такого дроселя 1-1,2 мГн. У приладі використані конденсатори КСВ або КТК (С3, С4, С5), КЛС або KM (С1, С2, С6 - С13, С15), К50-6 або К53-1 (С14, С16, С17). Є вибір і резисторів. Зокрема, для "підстроєчників" R26, R27 підійдуть СП5-2 або СП-3. Те саме можна сказати про змінному R30, тільки він повинен бути поєднаний з вимикачем. Решта резистори - МЛТ-0,125 (ВС-0,125). Цифрові МС можна замінити аналогами з серії К176, що добре зарекомендувала себе. DD1, DD3 - будь-які з тієї ж низки, аби містили необхідну кількість інверторів. Допускають заміну та транзистори. Як VT1 і VT2, наприклад, підійдуть КП303Б (-Ж). На місці VT3 прийнятний КП303 або КП305 (літерний індекс в кінці найменування в даному випадку ролі не грає), а КТ3102Г (VT4) замінить КТ3102Е. Кварц - із тих, що розраховані на 1,0-1,4 мГц. Вибір головних телефонів також не обмежений. Як свідчить практика, цілком підійдуть ТОН-1 чи ТОН-2. Варикап Д901 можна замінити Д902. Діоди VD2 та VD3 КД522 (КД523) з будь-яким буквеним індексом. Для налаштування зібраного приладу потрібні осцилограф і акуратність у роботі. Ретельно оглянувши весь монтаж, на схему подають електроживлення. Потім перевіряють струм споживання, який правильно виконаної працездатної конструкції повинен становити 5.5 - 6,5 мА. При виході за вказані значення шукають та усувають помилки у пайці тощо. У функціонуванні зразкового генератора переконуються за наявністю на виведенні 1 мікросхеми DD2 частоти, що дорівнює 0,5f кварцового резонатора зі скваженістю 2. Потім переходять до "пошукача." У контрольну точку на друкованій платі, де сходяться R3 і С8, подають половину напруги живлення, від'єднавши вихід мікросхеми DA2. І осцилографом, підключеним до стоку транзистора VT2, перевіряють амплітуду вихідної напруги. Вона повинна бути від 1 до 1,2 В. Якщо відхилення перевищує 0,1 В. коригують число витків в дроселі L2. За допомогою конденсаторів С3 і С4 виставляють оптимальну частоту сигналу, рівну 0.5fкварцу Причому сам датчик повинен розташовуватися не ближче ніж за два метри від металевих предметів. При необхідності, підбираючи R5, прагнуть отримати симетричний вихідний сигнал на виведенні мікросхеми 9 DD3 (при цьому змішувач повинен видавати сигнал різницевої частоти з меандром, рівним 2). Потім, встановивши зміною напруги на варикапі частоту биття, що дорівнює 8-9 Гц, заміряють сигнал на виведенні 6 інтегратора DA1 - він повинен бути "на межі обмеження знизу". Відповідне коригування здійснюють підбором номіналу у резистора R10. Приєднавши осцилограф до початку транзистора VT3, перевіряють зміну рівня напруги в залежності від частоти биття. Резисторами R16 і R17 домагаються, щоб логічний нуль на виході компаратора (висновок 10 мікросхеми DD4) з'являвся тільки тоді, коли fбиття стане вище 70 Гц. ГУН підлаштовують за допомогою резистора R15 так, щоб генератор починав працювати, коли сигнал інтегратора "виходив з обмеження знизу". Надалі це суттєво спростить коригування приладу перед роботою, оскільки мінімальна частота ГУН і відповідатиме налаштуванню металодетектора на максимальну чутливість. Відновивши на друкованій платі спеціально з'єднане раніше з'єднання R3 і С8 з DA2, переходять до заключного етапу налагодження приладу. Двигун "підстроєчника" R26 повертають у крайнє ("плюсове") положення, що буде відповідати максимальній частоті биття (причому fпошукового генератора > fзразкового). Потім, повільно обертаючи двигун у зворотний бік, починають контролювати сигнал на виводі 6 DA1. Помічають, як (при певному положенні движка R26) на екрані осцилографа вимальовується момент потрапляння сигналу в зону захоплення АПЛ. Продовжуючи поворот ручки підстроювального резистора R27, добиваються частоти биття, що дорівнює 10 Гц, одночасно перевіряючи роботу АПЛ (за бажанням сигналу повернутися у вихідний стан). Двигуни резисторів R26, R27 необхідно переміщати повільно, враховуючи велику інерційність АПЛ. При цьому в головних телефонах прослуховуватимуться мінімальна частота ГУН і слабкі клацання з биття. У деяких випадках може виникнути ефект плавання звуку щодо деякого фіксованого стану. У цьому випадку необхідно точніше підібрати співвідношення резисторів R23, R24 або зменшити номінали R19, R20. Як уже зазначалося, електронну частину металодетектора (а це майже є весь прилад) можна змонтувати в будь-якому відповідному корпусі, закріпленому на ручці. Необхідно подбати, щоб пошукова рамка-датчик, а також з'єднувальні дроти були жорстко закріплені один до одного. Адже навіть незначні вібрації цих деталей, що виникають при пересуванні оператора, здатні породити помилковий сигнал (особливо при максимальній чутливості схеми та недостатньому досвіді роботи з приладом). З тієї ж причини лопатку слід носити за спиною багнетом вгору (далі від рамки-датчика). А металеві наконечники на шнурках черевиків оператора взагалі неприпустимі. Перешкоди, що приносяться ними, загрожують звести нанівець усі зусилля надчутливого приладу відшукати в землі те, з чим вона так неохоче розлучається. Робота з металодетектором мало чим відрізняється від дій із сучасним ручним міношукачем. Звичайно ж, таким точним приладам потрібне юстирування. У нашому конкретному випадку - це поворот двигуна підстроювального резистора R26 в крайнє (плюсове) положення, a R27 - в середнє. Подавши на апаратуру електроживлення, обертають ручку регулювання R26 у протилежний бік до появи у головних телефонах сигналу ГУН. Після цього підстроєним резистором R27 встановлюють необхідну чутливість. А за допомогою R26 довільно виставляють (при роботі з приладом в режимі биття один до одного) fбиття в межах 200-300 Гц. АПЛ та ГУН, по суті, відключені, тому пошук ведуть як завжди. Для чіткішого визначення місця розташування дрібних предметів рамку-датчик підносять до зони пошуку або горизонтально (закругленим кутом вперед), або під нахилом 45-90° до досліджуваної поверхні (з явною позиційною перевагою однієї з боковин рамки). Автор: Ю.Стафійчук
Штучна шкіра для емуляції дотиків
15.04.2024 Котячий унітаз Petgugu Global
15.04.2024 Привабливість дбайливих чоловіків
14.04.2024
▪ Коричневі краби страждають від морських кабелів ▪ Велотаксі самообслуговування ▪ Білок з водоростей, цукру та світла ▪ Інтелектуальний банкомат Fujitsu ▪ 2,5-дюймовий накопичувач Transcend SSD570
▪ розділ сайту Регулятори тембру, гучності. Добірка статей ▪ стаття Не можу поступитися принципами. Крилатий вислів ▪ стаття Де прокладено залізницю, до вагонів поїздів якої подають кисень? Детальна відповідь ▪ стаття Робота на плоскодрукарських машинах високого друку. Типова інструкція з охорони праці ▪ стаття Індикатор спрацьовування дзвінка. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Лампи люмінесцентні. Частина 2. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page