|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Вдосконалений імпульсний металошукач на мікросхемах. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Металошукачі Як і металошукачі інших типів, металодетектори типу PI (Puls Induction) постійно вдосконалюються. В результаті застосування нових схемотехнічних рішень вдається досягти ще більш високої чутливості цих приладів. На думку автора, конструкція пропонованого приладу досить складна для повторення радіоаматорами-початківцями. До того ж, певні складнощі можуть виникнути при регулюванні цього пристрою. Необхідно особливо звернути увагу на те, що помилки при монтажі та некоректне налаштування приладу можуть призвести до виходу з ладу дорогих елементів. Принципова схема Принципову схему пропонованого вдосконаленого імпульсного металошукача можна умовно розділити на дві частини, а саме: блок передавача і блок приймача. На жаль, обмежений обсяг цієї книги не дозволяє докладно зупинитися на всіх особливостях схемотехнічних рішень, які були використані при створенні цього приладу. Тому далі будуть розглянуті основи функціонування лише найважливіших вузлів та каскадів. Як згадувалося, даний металодетектор є вдосконаленим варіантом приладу, розглянутого у попередньому розділі цього розділу. Певні зміни торкнулися модуля формування імпульсів та синхронізації, передавача та перетворювача напруги. Схема блоку приймача зазнала більших змін (рис. 3.18). До складу блоку передавача входять модуль формування імпульсів та синхронізації, сам передавач, а також перетворювач напруги.
Головною складовою всієї конструкції є модуль формування імпульсів та синхронізації, виконаний на мікропроцесорі IC1 типу АТ89С2051 фірми ATMEL і забезпечує формування імпульсів для передавача, а також сигналів, що керують роботою всіх інших блоків. Робоча частота мікроконтролера IC1 стабілізована кварцовим резонатором (6 МГц). При зазначеному значенні робочої частоти мікропроцесор формує періодичну послідовність керуючих імпульсів для різних каскадів металодетектора. Спочатку на виведенні IC1/14 мікропроцесора формується імпульс для транзистора Т6, після закінчення якого на виведенні IC1/15 формується аналогічний імпульс для транзистора Т7. Потім цей процес ще раз повторюється. В результаті відбувається запуск перетворювача напруги. Далі, послідовно на висновках IC1/8, IC1/7, IC1/6, IC1/17, IC1/16 та IC1/18 формуються імпульси запуску передавача. При цьому зазначені імпульси мають однакову тривалість, але кожен наступний імпульс затримано щодо попереднього на кілька тактів. Початок першого імпульсу, сформованого на виведенні IC1/8, збігається із серединою другого імпульсу на виведенні IC1/15. За допомогою перемикача Р1 можна вибрати час затримки імпульсу запуску передавача по відношенню до стартового імпульсу. Через кілька тактів після закінчення імпульсу на виведенні IC1/18 короткий стробуючій імпульс для підсилювача-аналізатора формується на виведенні IC1/2. На відміну від раніше розглянутої схеми в даному приладі на цьому ж виведенні мікроконтролера через кілька тактів формується другий імпульс, що стробує. Крім цього, на висновках IC1/12 і IC1/13 мікропроцесора формуються керуючі сигнали для транзисторів Т31 і Т32 блоку приймача. Середина керуючого імпульсу для транзистора Т31 збігається з серединою першого стробуючого імпульсу на виведенні IC1/2, проте тривалість імпульсу на виведенні IC1/12 майже вдвічі більша. При цьому вказаний імпульс має негативну полярність. Початок керуючого імпульсного сигналу на виведенні IC1/13 майже збігається з серединою другого імпульсу на виведенні IC1/14 мікроконтролера, закінчується він через кілька тактів після закінчення другого стробуючого імпульсу, що формується на виведенні IC1/2. Потім на виведенні IC1/11 формується сигнал для керування транзистора Т35 схеми акустичної сигналізації блоку приймача. Після невеликої паузи послідовність імпульсів, що управляють, на відповідних виходах мікроконтролера формується знову. Напруга живлення +5 В, попередньо стабілізована мікросхемою IC2, подається на висновок IC1/20 мікроконтролера. Перетворювач напруги, виконаний на транзисторах Т6-Т8 і стабілізаторі IC3, забезпечує формування напруги живлення +5 В, необхідного для живлення каскадів приймальної частини. Керуючі сигнали для транзисторів Т7 і Т8 формуються на відповідних висновках мікроконтролера IC1, при цьому транзистор Т8 цей сигнал подається через перетворювач рівня, зібраний на транзисторі Т6. Далі сформована напруга живлення стабілізується мікросхемою IC3, з виходу якої напруга +5 В надходить на каскади приймача. Вихідні каскади передавача виконані на потужних транзисторах Т1, Т2 і Т3, що працюють на загальне навантаження, якою виступає котушка L1, шунтована ланцюжком резисторів R1-R6. Роботою транзисторів вихідного каскаду керує транзистор Т4. Керуючий сигнал базу транзистора Т4 подається з відповідного виходу процесора IC1 через транзистор Т5. Як і в розглянутому в попередньому розділі металодетекторі, імпульс, що формується мікропроцесором IC1 відповідно до закладеної в його пам'яті програми, через перемикач подається на вхід транзистора Т5 і далі через транзистор Т4 на вихідні каскади передавача, виконані на транзисторах Т1-Т потім - на приймальну котушку L3. При появі в зоні дії котушки L1 металевого предмета на поверхні під впливом зовнішнього електромагнітного поля, ініційованого імпульсом передавача, збуджуються вихрові поверхневі струми. Час існування цих струмів залежить від тривалості імпульсу, що випромінюється котушкою L1. Поверхневі струми є джерелом вторинного імпульсного сигналу, який приймається котушкою L1, посилюється та подається на схему аналізу. Завдяки явищу самоіндукції тривалість вторинного сигналу буде більшою, ніж тривалість випромінюваного передавальної котушкою імпульсу. При цьому форма вторинного імпульсного сигналу залежить від властивостей матеріалу, з якого виготовлено металевий предмет. Обробка інформації про відмінності параметрів імпульсів, випромінюваних та прийнятих котушкою L1 забезпечує формування даних для блоку індикації про наявність металевого предмета. До складу блоку приймача (рис. 3.19) входять двокаскадний підсилювач вхідного сигналу, підсилювачі зразкового сигналу, підсилювач-аналізатор, активний вузькосмуговий фільтр, фільтр низької частоти, схема формування зміщення напруги, схеми комутації і схема звукової індикації.
Сигнал від металевого предмета приймається котушкою L1 і через схему захисту, виконану на діодах D1 і D2, подається на двокаскадний вхідний підсилювач з ємнісним зворотним зв'язком, виконаний на операційних підсилювачах IC31 і IC32. З виходу мікросхеми IC32 (висновок IC32/6) посилений імпульсний сигнал подається на підсилювач-аналізатор, виконаний мікросхемі IC33. У процесі роботи приладу підсилювач IC33 постійно вимкнений, а напруга живлення подається на нього лише при надходженні на відповідний вхід (IC33/8) стробирующих імпульсів. Після закінчення подачі напруги живлення на виході підсилювача (висновок IC33/5) протягом кількох секунд зберігається рівень прийнятого сигналу, зафіксований під час впливу імпульсів, що стробують. Час збереження рівня сигналу залежить від ємності конденсатора С65. Таким чином, на один вхід підсилювача (висновок IC33/3) подається прийнятий імпульсний сигнал, а на другий вхід (виведення IC33/8) через конденсатори С64 надходить відповідний стробуючого імпульсу від модуля формування імпульсів і синхронізації (висновок IC1/2). Далі виділений сигнал проходить через активний фільтр, виконаний елементі IC34a і налаштований на частоту 6 МГц. Для досягнення зазначених на принциповій схемі параметрів окремих елементів даного фільтра рекомендується використовувати паралельне включення резисторів та конденсаторів. Так, наприклад, значення вказаної на схемі ємності конденсатора С67 (0,044 мкФ) досягається паралельним включенням двох конденсаторів ємністю 0,022 мкФ кожен. Необхідно відзначити, що при використанні кварцового елемента Q1 з робочою частотою, яка відрізняється від 6 МГц, величини окремих елементів фільтра слід перерахувати. З виходу фільтра сигнал подається на синхронний детектор, на вході якого встановлений підсилювач, що інвертує, з коефіцієнтом посилення 1, виконаний на елементі IC34b. При цьому за допомогою замикання відповідних пар контактів мікросхеми IC37 (висновки IC37/1,2 та IC37/3,4) здійснюється перемикання негативного сигналу, що подається на інтегруючий ланцюжок з конденсатором С71. Керуючі сигнали мікросхеми IC37 формуються каскадами, виконаними на транзисторах Т31-Т33. З виходу інтегруючого ланцюжка імпульсний сигнал проходить на підсилювальний вхід каскаду, який виконаний на мікросхемі IC35 і одночасно виконує функції фільтра низьких частот. Падіння напруги на виході операційного підсилювача (висновок IC35/6) призводить до відкриття транзистора Т34 та підключення до загального дроту головних телефонів BF1. При надходженні з відповідного виходу мікроконтролера (висновок IC1/11) на транзистор Т35 сигналу керування в телефонах буде прослуховуватися сигнал звукової частоти. Резистор R77 обмежує струм через головні телефони BF1. Його підбір можна регулювати гучність акустичного сигналу. Сигнал із виведення IC35/6 також подається на вхід іншого операційного підсилювача (висновок IC36/2), завданням якого є обнулення вихідного сигналу. Його використання пояснюється тим, що на виході мікросхеми IC33 вихідний сигнал, що змінюється в часі, буде формуватися і за відсутності в зоні дії пошукової котушки L1 металевих предметів, тому амплітуда результуючого сигналу буде відмінна від нуля. За допомогою резистора R86 на вхід другого підсилювального каскаду (висновок IC32/2) подається напруга зміщення саме в момент надходження першого стробуючого імпульсу. Необхідний рівень напруги усунення залежить від рівня вихідного сигналу на виведенні IC35/6, його формування забезпечується за допомогою інтегруючого ланцюжка С73, R78-R80 та підсилювального каскаду на мікросхемі IC36. Ланцюг формування напруги усунення функціонує лише під час замикання відповідних контактів мікросхеми IC37 (висновки IC37/9,8). Тривалість цього часового відрізка становить три такти. При цьому керуючі сигнали мікросхеми IC37 надходять з каскадів, виконаних на транзисторах Т31-Т33. Таким чином забезпечується вирівнювання рівнів сигналів, сформованих у моменти надходження першого та другого стробуючих імпульсів. Натисканням кнопки S2 час процесу обнулення можна скоротити. Деталі та конструкція Всі деталі приладу (за винятком пошукової котушки L1, перемикача Р1, вимикача S1 і кнопки S2) розташовані на друкованій платі (рис. 3.20) розмірами 95х65 мм, виготовленої з двостороннього фольгованого гетинаксу або текстоліту.
До деталей, що використовуються в цьому пристрої, не висуваються особливі вимоги. Рекомендується використовувати будь-які малогабаритні конденсатори та резистори, які без проблем можна розмістити на друкованій платі. Слід зазначити, що з досягнення зазначених на принципової схемою параметрів окремих елементів слід використовувати паралельне включення резисторів і конденсаторів (рис. 3.21). На друкованій платі розміщення таких елементів передбачено додаткове місце.
Мікросхеми типу LF356 (IC31, IC32) можна замінити на LM318 або NE5534, проте внаслідок такої заміни можуть виникнути проблеми з налагодженням. Як підсилювач IC35, крім зазначеної на схемі мікросхеми типу IL071, можна використовувати мікросхеми CA3140, ОР27 або ОР37. Мікросхема типу R061 (IC36) без проблем замінюється CA3140. Як транзистори Т1-Т3 крім зазначених на принциповій схемі можна використовувати транзистори типу BU2508, BU2515 або ST2408. Робоча частота кварцового резонатора має становити 6 МГц. Можна використовувати будь-який інший кварцовий елемент із частотою резонансу від 2 до 6 МГц. Однак у такому випадку потрібно буде перерахувати параметри елементів фільтра, виконаного на елементі IC34a. Для встановлення мікропроцесора IC1 слід використовувати спеціальну панельку. При цьому мікроконтролер встановлюється на плату після закінчення всіх монтажних робіт. Ця умова необхідно дотримуватися і при проведенні регулювальних робіт, пов'язаних з виконанням паяння при підборі величин окремих елементів. Особливу увагу слід приділити виготовленню котушки L1, індуктивність якої має становити 500 мкГ. Конструкція цієї котушки практично нічим не відрізняється від конструкції пошукової котушки L1, яка використана в металодетекторі, розглянутому в попередньому розділі. Вона виконана у вигляді кільця діаметром 250 мм та містить 30 витків дроту діаметром не більше 0,5 мм. При використанні дроту більшого діаметра струм у котушці зросте, проте ще швидше зростатимуть значення паразитних вихрових струмів, що призведе до погіршення чутливості приладу. Слід нагадати, що для виготовлення котушки L1 не рекомендується використовувати лакований провід, оскільки різниця потенціалів між сусідніми витками при випромінюванні імпульсу досягає 20 В. Якщо в процесі намотування витків котушки поруч виявляться провідники, наприклад, першого і п'ятого витків, пробій ізоляції практично забезпечений. У свою чергу це може призвести до виходу з ладу транзисторів передавача та інших елементів. Тому провід, що використовується при виготовленні котушки L1, повинен бути хоча б поліхлорвінілової ізоляції. Готову котушку також рекомендується добре ізолювати. Для цього можна скористатися епоксидною смолою чи різними пінними наповнювачами. Котушку L1 слід підключати до плати за допомогою двожильного добре ізольованого дроту, діаметр кожної жили якого повинен бути не меншим за діаметр дроту, з якого виготовлена сама котушка. Не рекомендується використовувати коаксіальний кабель через його значну власну ємність. Джерелом звукових сигналів можуть бути або головні телефони з опором від 8 до 32 Ом, або малогабаритний гучномовець з аналогічним опором котушки. Як джерело живлення В1 рекомендується використовувати акумуляторну батарею ємністю близько 2 А/год, оскільки струм, споживаний цим металошукачем, перевищує 200 мА. Друкована плата з розташованими на ній елементами та джерело живлення розміщуються в будь-якому відповідному корпусі. На кришці корпусу встановлюються перемикач P1, роз'єм для підключення головних телефонів BF1 і котушки L1, а також вимикач S1 і кнопка S2. Налагодження Даний прилад слід настроювати в умовах, коли будь-які металеві предмети віддалені від котушки L1 на відстань не менше 1,5 м. Особливість налаштування та регулювання аналізованого металошукача полягає в тому, що його окремі блоки та каскади підключаються поступово. При цьому кожна операція підключення (паяння) виконується при вимкненому джерелі живлення. У першу чергу потрібно перевірити наявність і величину напруги живлення на відповідних контактах панельки мікросхеми IC1 без мікроконтролера. Якщо ця напруга в нормі, далі слід встановити на плату мікропроцесор і за допомогою частотоміра або осцилографа перевірити сигнал на висновках IC1/4 і IC1/5. Частота пілот-сигналу на зазначених висновках повинна відповідати робочій частоті кварцового резонатора, що використовується. Після підключення транзисторів перетворювача напруги (без навантаження) споживаний струм повинен зрости приблизно на 50 мА. Напруга на конденсаторі С10 без навантаження не повинна перевищувати 20 В. Потім слід підключити каскади передавача. Режими роботи транзисторів Т1-Т4 повинні бути однаковими та встановлюються підбором величин резисторів R13-R16. Опір котушки L1, зашунтованої резисторами R1-R3, має становити приблизно 500 Ом. При цьому висновки котушки і резисторів повинні бути добре пропаяні, оскільки порушення контакту в цьому ланцюзі спричиняє вихід з ладу вихідних транзисторів передавача. Для перевірки працездатності каскадів передавача можна притримати котушку L1 біля вуха та включити живлення металошукача. Приблизно через півсекунди (після обнулення мікроконтролера) можна буде почути сигнал низького тону, виникнення якого обумовлено мікровібрацією окремих витків котушки. При цьому на колекторах транзисторів Т1-Т3 буде сформовано немодульований гострий імпульс тривалістю близько 10-20 мкс, форму якого можна проконтролювати за допомогою осцилографа. Збільшення опору резисторів R1-R3 призводить до зростання амплітуди вихідного імпульсу із зменшенням його тривалості. Для підбору величини опору шунта котушки L1 не рекомендується використовувати змінний резистор, оскільки навіть короткочасне порушення контакту движка з доріжкою струмопровідною може вивести з ладу вихідні транзистори передавача. Тому бажано поступово змінювати величину шунта з кроком 50 Ом. Перед заміною деталей слід обов'язково вимкнути напругу живлення приладу. Далі можна приступати до налаштування приймальної частини. Якщо всі деталі справні, а монтаж виконаний безпомилково, після включення металодетектора (приблизно через 20 мкс після закінчення стартового імпульсу) на виході мікросхеми IC31 (висновок IC31/6) за допомогою осцилографа можна спостерігати експоненційно зростаючий сигнал, що переходить у сигнал постійного рівня. Спотворення фронту цього сигналу усуваються підбором резисторів R1, R2 і R3, що шунтують котушку L1. Після цього слід проконтролювати форму та амплітуду сигналу на виході мікросхеми IC32 (висновок IC32/6). Максимальна амплітуда цього сигналу встановлюється підбором резистора величини R64. У процесі налагодження напруга зміщення на висновок IC32/2 можна подавати з окремого дільника напруги, як якого можна використовувати змінний резистор номіналом 5-50 кОм, включений, наприклад, між висновками IC32/4,7. Двигун потенціометра підключається до резистора R86. На виході мікросхеми IC33 (висновок IC33/5) можна спостерігати прямокутний сигнал, амплітуда якого регулюється тимчасово підключеним потенціометром. Далі необхідно проконтролювати сигнали на виходах елементів IC34a та IC34b. При цьому на висновках IC34/6,7 мають бути правильні синусоїди. В результаті на конденсаторі С71 формується постійна напруга, яка надходить на вхід мікросхеми IC35. У процесі налаштування можна спостерігати реакцію приладу на зміну положення двигуна тимчасово підключеного потенціометра, після чого замість нього слід впаяти дільник R84, R85. Порядок роботи Порядок роботи з детектором металевих предметів немає істотних відмінностей від використання металлодетектора, розглянутого у попередньому розділі. Перед практичним використанням даного металошукача слід перемикачем P1 встановити мінімальну затримку імпульсу. Якщо в процесі роботи в зоні дії пошукової котушки L1 виявиться якийсь металевий предмет, то в головних телефонах з'явиться акустичний сигнал. Перехід у режим роботи з більшою затримкою імпульсу забезпечить виключення впливу не тільки магнітних властивостей ґрунту, а й позбавить реакції приладу на всілякі сторонні предмети (іржаві цвяхи, фольгу від сигаретних пачок тощо) і подальшого марного пошуку. Автор: Адаменко М.В.
Штучна шкіра для емуляції дотиків
15.04.2024 Котячий унітаз Petgugu Global
15.04.2024 Привабливість дбайливих чоловіків
14.04.2024
▪ Виявлено найглибоководну рибу у світі ▪ 128-шарова флеш-пам'ять 3D NAND ▪ Code Composer Studio - платинова версія
▪ розділ сайту Детектори напруги поля. Добірка статей ▪ стаття Людвіг ван Бетховен. Знамениті афоризми ▪ стаття Кого можуть вбити найбільші п'явки на планеті? Детальна відповідь ▪ стаття Піжма бальзамічна. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Тестер для підбору кварцових резонаторів Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Звільнення мотузки та піджака. Секрет фокусу
Коментарі до статті: Володимир Шановні, пошукова система ніколи не буде електронником. Це два в одному на два життя... Гість А де знайти прошивку бодай до старої версії? Без неї це просто схема. ![[?]](https://diagram.com.ua/comments/smilies/query.gif){kind=small}
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