|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Металошукач на биття. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Металошукачі Пропонований металошукач призначений для "ближнього" пошуку предметів. Він зібраний за найпростішою схемою. Прилад компактний та нескладний у виготовленні. Глибина виявлення становить:
Структурна схема Структурна схема зображено на рис. 8. Вона складається з кількох функціональних блоків. Кварцовий генератор є джерелом прямокутних імпульсів стабільної частоти.
До вимірювального генератора підключений коливальний контур, до складу якого входить датчик - котушка індуктивності. Вихідні сигнали обох генераторів надходять на входи синхронного детектора, який у своєму виході формує сигнал різницевої частоти. Цей сигнал має приблизно пилкоподібну форму. Для зручності подальшої обробки сигнал синхронного детектора перетворюється за допомогою тригера Шмідта сигнал прямокутної форми. Пристрій індикації призначений для формування звукового сигналу різницевої частоти за допомогою п'єзовипромінювача і візуального відображення величини цієї частоти за допомогою світлодіодного індикатора. Принципова схема Принципова схема розробленого автором металошукача на биття зображена на рис. 9.
Кварцовий генератор має схему, аналогічну схемою генератора металошукача за принципом "передача-прийом", але реалізовану на інверторах D1.1-D1.3. Частота генератора стабілізована кварцовим або п'єзокерамічним резонатором Q з частотою резонансної 215 Гц ~ 32 кГц ("годинний кварц"). Ланцюг R1C2 перешкоджає збудженню генератора на вищих гармоніках. Через резистор R2 замикається ланцюг ПІД, через резонатор Q - ланцюг ПІС. Генератор відрізняється простотою, малим споживаним струмом від джерела живлення, надійно працює при напрузі живлення 3..15, не містить підстроєних елементів і надто високоомних резисторів. Вихідна частота генератора – близько 32 кГц. Додатковий лічильний тригер D2.1 необхідний формування сигналу зі шпаруватістю, точної рівної 2, що потрібно наступної схеми синхронного детектора. Вимірювальний генератор Безпосередньо генератор реалізований на диференціальному каскаді транзисторах VT1, VT2. Ланцюг ПІС реалізована гальванічно, що спрощує схему. Навантаженням диференціального каскаду є коливальний контур L1C1. Частота генерації залежить від резонансної частоти коливального контуру і певною мірою від режимного струму диференціального каскаду. Цей струм визначається резисторами R3 і R3'. Підстроювання частоти вимірювального генератора при налаштуванні приладу здійснюється грубо - підбором ємності С1 і плавно - регулювання потенціометром R3 '. Для перетворення низьковольтного вихідного сигналу диференціального каскаду до стандартних логічних рівнів цифрових КМОП-мікросхем служить каскад за схемою із загальним емітером на транзисторі VT3. Формувач із тригером Шмідта на вході на елементі D3.1 забезпечує круті фронти імпульсів для нормальної роботи наступного рахункового тригера. Додатковий лічильний тригер D2.2 необхідний формування сигналу зі шпаруватістю, точної рівної 2, що потрібно наступної схеми синхронного детектора. Синхронний детектор Детектор складається з перемножувача, реалізованого на елементі D4.1 "Виключає АБО" та інтегруючого ланцюга R6C4. Його вихідний сигнал близький формою до пилкоподібного, а частота цього сигналу дорівнює різниці частот кварцового генератора і вимірювального генератора. Тригер Шмідта Тригер Шмідта реалізований на елементі D3.2 та формує прямокутні імпульси з пилкоподібної напруги синхронного детектора. Пристрій індикації Є просто потужним буферним інвертором, реалізованим на трьох інверторах, що залишилися, D1.4-D1.6, включених в паралель для збільшення навантажувальної здатності. Навантаженням пристрою індикації є світлодіод та п'єзовипромінювач. Типи деталей та конструкція Типи використовуваних мікросхем наведено у табл. 4. Таблиця 4. Типи використовуваних мікросхем
Замість мікросхем серії К561 можливе використання мікросхем серії К1561. Можна спробувати застосувати деякі мікросхеми серії К176. Входи елементів цифрових мікросхем, що не використовуються, не можна залишати непідключеними! Їх слід з'єднати або із загальною шиною, або із шиною живлення. Транзистори VT1, VT2 є елементами інтегрального транзисторного складання типу К159НТ1 з будь-якою літерою. Їх можна замінити на дискретні транзистори з npn провідністю типів КТ315, КТ312 тощо. Транзистор VT3 - типу КТ361 з будь-якою літерою або аналогічного типу з провідністю. До застосовуваних у схемі металошукача резисторам не пред'являється особливих вимог. Вони лише повинні мати міцну конструкцію та бути зручними для монтажу. Номінальна потужність, що розсіюється, повинна становити 0,125...0,25 Вт. Потенціометр компенсації R3' бажаний багатооборотний типу СП5-44 або з ноніусним підстроюванням типу СП5-35. Можна обійтись і звичайними потенціометрами будь-яких типів. У цьому випадку бажано використовувати два послідовно включені. Один - для грубого підстроювання, номіналом 1 ком. Інший - для точного підстроювання, номіналом 100 Ом. Котушка індуктивності L1 має внутрішній діаметр намотування 160 мм, містить 100 витків дроту. Тип дроту - ПЕЛ, ПЕВ, ПЕЛШО тощо. Діаметр дроту 0,2...0,5 мм. Про конструкцію котушки див. нижче. Конденсатор C3 – електролітичний. Рекомендовані типи – К50-29, К50-35, К53-1, К53-4 та інші малогабаритні. Інші конденсатори, за винятком конденсатора коливального контуру котушки вимірювального генератора, - керамічні типу К10-7 і т.п. Конденсатор контуру С1 особливий. До нього пред'являються високі вимоги щодо точності та термостабільності. Конденсатор складається з кількох (5...10 прим.) окремих конденсаторів, включених паралельно. Грубе налаштування контуру на частоту кварцового генератора здійснюється підбором кількості конденсаторів та їх номіналу. Тип конденсаторів, що рекомендується, К10-43. Їхня група з термостабільності - МПО (тобто приблизно нульовий ТКЕ). Можливе застосування прецизійних конденсаторів та інших типів, наприклад, К71-7. Зрештою, можна спробувати використовувати термостабільні слюдяні конденсатори зі срібними обкладками типу КСВ або полістирольні конденсатори. Світлодіод VD1 типу АЛ336 або аналогічний з високим ККД. Підійде будь-який інший світлодіод видимого діапазону випромінювання. Кварцовий резонатор Q – будь-який малогабаритний часовий кварц (аналогічні використовуються також у портативних електронних іграх). П'єзовипромінювач Y1 - може бути типу ЗП1-ЗП18. Хороші результати виходять при використанні п'єзовипромінювачів імпортних телефонів (йдуть у величезних кількостях у відвал при виготовленні телефонів з визначником номера). Конструкція приладу може бути довільною. При її розробці бажано врахувати рекомендації, викладені в розділах, присвячених датчикам та конструкції корпусів. Друкована плата електронної частини металошукача може бути виготовлена будь-яким традиційним способом, зручно також використовувати готові макетні друковані плати під DIP корпусу мікросхем (крок 2,5 мм). Налагодження приладу Налагодження приладу рекомендується проводити у наступній послідовності. 1. Перевірити правильність монтажу за принциповою схемою. Переконатись у відсутності коротких замикань між сусідніми провідниками друкованої плати, сусідніми ніжками мікросхем тощо. 2. Підключити батарею або джерело живлення 9 В, суворо дотримуючись полярності. Включити прилад і виміряти споживаний струм. Він має становити близько 10 мА. Різке відхилення від зазначеного значення свідчить про неправильність монтажу чи несправність мікросхем. 3. Переконатись у наявності на виході кварцового генератора та на виході елемента D3.1 чистого меандру з частотою близько 32 кГц. 4. Переконатися у наявності на виходах тригерів D2.1 та D2.2 сигналів із частотами близько 16 кГц. 5. Переконатися у наявності на вході елемента D3.2 пилкоподібної напруги різницевої частоти, але в його виході - прямокутних імпульсів. 6. Переконатися у працездатності пристрою індикації – візуально та на слух. Можливі модифікації Схема приладу гранично проста і тому може йтися лише про подальші вдосконалення. До них можна віднести: 1. Додавання додаткового світлодіодного логарифмічного індикатора частоти. 2. Використання трансформаторного датчика у вимірювальному генераторі. Розглянемо ці модифікації докладніше. Логарифмічний індикатор частоти Логарифмічний індикатор частоти є вдосконаленим світлодіодним індикатором. Його шкала складається із восьми окремих світлодіодів. При досягненні вимірюваної частотою деякого порога, на шкалі спалахує відповідний світлодіод, решта сім - не горять. Особливість індикатора полягає в тому, що пороги спрацьовування частотою для сусідніх світлодіодів відрізняються один від одного в два рази. Іншими словами, шкала індикатора має логарифмічне градуювання, що дуже зручно для такого приладу, як металошукач на биття. Принципову схему логарифмічного індикатора частоти наведено на рис. 10. Незважаючи на те, що схема цього індикатора була розроблена автором самостійно, вона не претендує на оригінальність, оскільки проведений патентний пошук показав, що такі схеми відомі. Тим не менш, як сама схема індикатора, так і її реалізація на вітчизняній елементній базі становить, на думку автора, певний інтерес.
Працює логарифмічний індикатор в такий спосіб. На вхід індикатора надходить сигнал із виходу тригера Шмідта схеми металошукача на биття (див. рис. 9). Цей сигнал є вхідним для бінарних лічильників D5.1-D5.2 (нумерація продовжує нумерацію за схемою рис. 9). Зазначені лічильники періодично обнулюються за сигналом високого рівня допоміжного генератора на тригері Шмідта D3.3 із частотою близько 10 Гц. По передньому фронту сигналу допоміжного генератора відбувається також запис стану лічильників у паралельні чотирирозрядні регістри D6 та D7. Таким чином, на виходах регістрів D6 і D7 є цифровий код частоти сигналу биття. Перетворити цей код на логарифмічну шкалу можливо досить просто (і в цьому "родзинка" даної схеми), якщо запалення відповідного світлодіода шкали поставити у відповідність до появи одиниці в певному розряді коду частоти при всіх нулях у більш старших розрядах коду. Очевидно, що це завдання має виконувати комбінаційна схема. Найпростіша реалізація такої схеми є періодично повторювані ланки з елементів АБО. У практичній схемі використані елементи АБО-НЕ D8, D9 разом із потужними буферними інверторами D10, D11. На виході схеми виходить логічний сигнал керування світлодіодами шкали у вигляді "хвилі одиниць". З точки зору економії батареї живлення, звичайно, більш доцільно зробити шкалу не у вигляді стовпчика світлодіодів, що світиться (до 8 шт. одночасно), а у вигляді точки, що переміщається з одного світлодіода, що світиться. Для цього світлодіоди індикаторної лінійки включені між виходами комбінаційної схеми. Для дуже низьких значень частоти, як і раніше, більш придатна індикація у вигляді миготливого світлодіода. У пропонованій схемі він поєднаний з початком світлодіодної шкали і гасне, як тільки спалахне наступний її сегмент. Вибір елементів R8, С5 можна змінювати значення частоти допоміжного генератора, змінюючи таким чином межа шкали по частоті. Типи деталей та конструкція Типи використовуваних мікросхем наведено у табл. 4. Таблиця 4. Типи використовуваних мікросхем
Замість мікросхем серії К561 можливе використання мікросхем серії К1561. Можна спробувати застосувати деякі мікросхеми серії К176. Розведення ланцюгів живлення та нумерація висновків для мікросхем D8-D11 для простоти умовно не показано. Світлодіоди VD2-VD9 типу AJ1336 або аналогічні з високим ККД. Їх токозадаючі резистори R9-R17 мають однаковий номінал 1,0...5,1 кОм. Чим менший опір зазначених резисторів, тим яскравіше світяться світлодіоди. Однак при цьому може не вистачити здатності навантаження мікросхем К561ЛН2. У цьому випадку рекомендується використовувати паралельно включені вихідні інвертори у схемі індикатора. Найзручніше організувати це паралельне включення шляхом простого припаювання додаткових однотипних корпусів мікросхем (до 4 шт.) поверх кожної зі встановлених у схему мікросхем К561ЛН2. Трансформаторний датчик Ідея трансформаторного датчика для металошукачів проста та витончена. Вона відома давно і виникла через прагнення спростити конструкцію котушки датчика металошукача. Звичайним недоліком типового датчика металошукача будь-якої конструкції є велике (більше 100) число витків котушки. Внаслідок цього виходить недостатня жорсткість конструкції датчика, що вимагає вжиття спеціальних заходів типу додаткових каркасів, заливки смолою епоксидної і т.д. Крім того, паразитна ємність такої котушки велика і для усунення хибних сигналів через ємнісний зв'язок котушки (котушок) із землею та тілом оператора обов'язково екранування обмоток. Шлях усунення перерахованих недоліків простий і очевидний – необхідно використовувати котушку, що складається з мінімальної кількості витків – з одного витка! Звичайно, "в лоб" таке рішення не проходить, тому що нікчемна індуктивність одного витка зажадала б гігантських за величиною ємностей конденсаторів коливальних контурів, генераторів сигналів з величезним вихідним струмом і спеціальних хитрощів щодо забезпечення високої добротності. І тут саме час згадати про існування пристрою, призначеного для узгодження імпедансів, перетворення змінних сигналів великої напруги з малим струмом в сигнали малої напруги з великим струмом, і навпаки про трансформатор. Справді, візьмемо трансформатор з коефіцієнтом трансформації близько сотні і підключимо його знижувальну обмотку до одного витку, що є датчиком металошукача, а обмотку, що підвищує, - в схему металошукача замість котушки індуктивності. Конструктивно один виток такого трансформаторного датчика може бути виконаний різними способами. Наприклад, він може бути кільцем з мідного або алюмінієвого одножильного дроту перетином 6... 10 мм2 для міді та 10...35 мм2 для алюмінію. Зручні використання внутрішні жили силових кабелів. Можна для зменшення маси та збільшення жорсткості виготовити виток із металевої трубки. Можливе виготовлення витка із фольги шляхом наклейки на листовий матеріал і навіть із звичайного фольгованого склотекстоліту. У будь-якому зручному місці виток заземляється шляхом підключення до загальної шини приладу, що забезпечує компенсацію паразитних ємнісних зв'язків. Вплив цих зв'язків при даній конструкції датчика на кілька порядків менший через менше значення модуля повного опору одного витка. Трансформаторний датчик дозволяє реалізувати складну конструкцію компактного металошукача на биття. Її ескіз зображено на рис. 11. Трансформатор датчика виконаний на тороїдальному магнітопроворді, встановленому безпосередньо на платі металошукача, розміщеної в пластмасовому корпусі. Знижувальна обмотка трансформатора і виток датчика конструктивно є єдиним цілим у вигляді прямокутної рамки з мідного ізольованого одножильного дроту перетином 6 мм2, замкненого за допомогою паяння. Зазначена рамка може обертатися. У складеному положенні рамка розташована по периметру корпусу приладу та не займає зайвого місця. У робочому положенні вона розгортається на 180 °. Для того щоб рамка фіксувалася у встановленому положенні, використовуються ущільнюючі втулки з гуми або іншого аналогічного матеріалу. Можливе також застосування будь-яких інших механічних фіксаторів для рамки.
Перетин провідника, з якого виготовлений виток трансформаторного датчика, має бути не меншим, ніж сумарний переріз усіх витків, що становлять звичайну котушку датчика металошукача. Це необхідно не тільки для надання конструкції необхідної міцності і жорсткості, але і для того, щоб отримати не дуже низьку добротність у коливального контуру з таким трансформаторним аналогом котушки індуктивності (до речі, при використанні такого витка як котушка, що випромінює, струм в ньому може досягати десятків ампер!). З тієї ж причини необхідний належний вибір перерізу проводу понижувальної обмотки трансформатора. Він може мати менший переріз, ніж перетин провідника витка, але його омічний опір має бути не більшим за омічний опір витка. Для зменшення втрат за рахунок омічного опору необхідно дуже ретельно виконати з'єднання витка зі знижувальною обмоткою трансформатора. Рекомендований спосіб з'єднання - паяння (для мідного витка) та зварювання в середовищі інертного газу (для алюмінієвого). До трансформатора пред'являються такі вимоги. По-перше, він повинен працювати з малими втратами на потрібній частоті. На практиці це означає, що його магнітопровід повинен бути зроблений із низькочастотного фериту. По-друге, його обмотки не повинні робити помітного вкладу в імпеданс датчика. Насправді це означає, що індуктивність понижувальної обмотки має бути помітно більше індуктивності витка. Для тороїдальних феритових магнітопроводів з магнітною проникністю μ=2000 і діаметром понад 30 мм це справедливо навіть для одного витка знижувальної обмотки. По-третє, коефіцієнт трансформації повинен бути таким, щоб індуктивність підвищуючої обмотки при підключеному до знижувальної обмотки витку датчика була приблизно такою ж, як і у звичайної котушки типового датчика. На жаль, переваги трансформаторного датчика помітно перевершують його недоліки лише для металошукачів на биття. Для більш чутливих приладів такий датчик не застосовується через досить високу чутливість до механічних деформацій, що призводить до помилкових сигналів, що з'являються під час руху. Ось чому трансформаторний датчик розглядається лише у розділі, присвяченому металошукачеві на биття. Автор: Щедрін А.І.
Штучна шкіра для емуляції дотиків
15.04.2024 Котячий унітаз Petgugu Global
15.04.2024 Привабливість дбайливих чоловіків
14.04.2024
▪ Прорив у ефективності органічних напівпровідників ▪ AMDVLK – драйвери Vulkan з відкритим вихідним кодом для Linux ▪ Електронний планшет замість підручників та зошитів
▪ розділ сайту Металошукачі. Добірка статей ▪ стаття Джон Хейвуд. Знамениті афоризми ▪ стаття Хто першим досліджував Північний полюс? Детальна відповідь ▪ стаття Робота на установці ТВЧ. Типова інструкція з охорони праці ▪ стаття Індикатор вихідної потужності. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Монети магічно розмножуються. Секрет фокусу
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
25мм – 5 см;
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page