3.1 İLETİM-ALMA METAL DEDEKTÖRÜ

Çeşitli arama araçlarında geçen "gönder-al" ve "yansıyan sinyal" terimleri genellikle darbe eko ve radar gibi yöntemlerle ilişkilendirilir ki bu metal dedektörleri söz konusu olduğunda bir karışıklık kaynağıdır. Çeşitli konumlayıcı türlerinin aksine, bu tür metal dedektörlerde hem iletilen sinyal (yayılan) hem de alınan sinyal (yansıyan) süreklidir, aynı anda bulunurlar ve frekans olarak çakışırlar.

3.1.1. çalışma prensibi

"İletim-alma" tipindeki metal dedektörlerin çalışma prensibi, metal bir nesne (hedef) tarafından yansıtılan (veya dedikleri gibi yeniden yayılan) bir sinyali kaydetmektir, bkz. s. 225-228. Yansıyan sinyal, metal dedektörün verici (yayan) bobininin alternatif bir manyetik alanının hedef üzerindeki etkisi nedeniyle oluşur. Bu nedenle, bu tür bir cihaz, biri verici ve diğeri alıcı olan en az iki bobinin varlığını ima eder.

Bu tip metal dedektörlerde çözülen ana temel problem, yabancı metal nesnelerin yokluğunda yayan bobinin manyetik alanının sıfır sinyalini indüklediği bobinlerin karşılıklı düzenlemesinin seçimidir. sarma bobini (veya sarma bobin sisteminde). Bu nedenle, yayan bobinin alıcı bobine doğrudan çarpmasını önlemek gerekir. Bobinlerin yakınında bir metal hedefin ortaya çıkması, değişken bir emf şeklinde bir sinyalin ortaya çıkmasına yol açacaktır. sarma bobininde.

3.1.2. Sensör devreleri

İlk başta, doğada, bir bobinden diğerine doğrudan sinyal iletiminin olmadığı (bkz. Şekil 1a ve 16) bobinlerin karşılıklı düzenlenmesi için yalnızca iki seçenek varmış gibi görünebilir - dikey ve çapraz eksenli bobinler.

Pirinç. 1. Metal dedektörü sensörünün bobinlerinin "iletim-alım" ilkesine göre karşılıklı düzenlenmesi için seçenekler.

Sorunun daha kapsamlı bir incelemesi, keyfi olarak çok sayıda bu tür farklı metal dedektörü sensör sistemlerinin olabileceğini, ancak bunların elektriksel olarak uygun şekilde bağlanmış ikiden fazla bobin içeren daha karmaşık sistemler içereceklerini göstermektedir. Örneğin, Şekil 1c, yayan bobin tarafından indüklenen sinyale göre ters yönlerde bağlanan bir verici (merkezde) ve iki alıcı bobinden oluşan bir sistemi göstermektedir. Böylece alıcı bobin sisteminin çıkışındaki sinyal ideal olarak sıfıra eşittir, çünkü bobinlerde indüklenen emfler karşılıklı olarak tazmin edilir.

Eş düzlemli bobinlere sahip (yani aynı düzlemde bulunan) sensör sistemleri özellikle ilgi çekicidir. Bu, metal dedektörlerin genellikle yerdeki nesneleri aramak için kullanılması ve yalnızca bobinleri eş düzlemli ise sensörü zemin yüzeyine mümkün olduğunca yaklaştırmak mümkün olduğu gerçeğiyle açıklanmaktadır. Ek olarak, bu tür sensörler genellikle kompakttır ve "gözleme" veya "uçan daire" gibi koruyucu mahfazalara iyi uyum sağlar.

Eş düzlemli bobinlerin karşılıklı düzenlenmesi için ana seçenekler, Şekil 2a ve 26'da gösterilmektedir. Şekil 2a'daki diyagramda, bobinlerin karşılıklı düzenlenmesi, manyetik indüksiyon vektörünün sınırlanan yüzey boyunca toplam akısı olacak şekilde seçilir. alıcı bobin sıfıra eşittir. Şekil 26'daki devrede, bobinlerden biri (alıcı), "sekiz rakamı" şeklinde bükülür, böylece alıcı bobinin dönüşlerinin yarısında indüklenen toplam emf, bir kanatta bulunur. "sekiz rakamı", G8'in diğer kanadında indüklenen benzer bir toplam emf.s.'yi telafi eder.

Pirinç. 2. Metal dedektör bobinlerinin "iletim-alma" ilkesine göre karşılıklı düzenlemesinin eş düzlemli varyantları.

Eş düzlemli bobinlere sahip diğer çeşitli sensör tasarımları da mümkündür, örneğin Şekil 2c. Alıcı bobin, yayan bobinin içinde bulunur. Alıcı bobinde indüklenen emf yayılan bobinden gelen sinyalin bir kısmını seçen özel bir transformatör cihazı tarafından telafi edilir.

3.1.3.1. Dikey eksenli bobin sistemi

Bir metal dedektör sensörünün metal bir hedefle etkileşimini, bir bobin sistemi örneğini kullanarak daha ayrıntılı olarak ele alalım. dikey eksenler, Şekil 1 a. Basitlik için, boyuna boyutları ihmal edilebilecek bobinlere sahip bir sistem düşünüyoruz. daha fazla dikkate alacağızVerici ve alıcı bobinlerin yuvarlak, sonsuz ince çerçeveler olduğuna dikkat edin (bkz. Şekil 3). Böyle bir çerçeve için, I akımının akışı sırasındaki manyetik momentin vektörü şu şekildedir:

Şek. 3. Yayılan bobinin modeli.

Tau çerçevesi tarafından merkezden büyük bir r mesafesinde oluşturulan manyetik alanın indüksiyonu (bkz. Şekil 4):

Pirinç. 4. Yayılan bobinin manyetik alan endüksiyon vektörünün bileşenleri.

r>>TSS ve "n" ve "t" indislerinin sırasıyla manyetik indüksiyon vektörünün normal ve teğetsel bileşenlerini gösterdiğini varsayarsak.

Dikey eksenli bobinler durumunda yayan çerçeve, alıcı çerçeve ve nesne arasındaki etkileşimi ele alalım (bkz. Şekil 5).

Pirinç. 5. Metal dedektör sensörünün bobinlerinin ve nesnenin (hedef) karşılıklı düzenlenmesi.

Bobin sisteminin simetri ekseni ile yayılan bobinin alan endüksiyon vektörü B arasındaki açı 2p'dir, çünkü kuvvet çizgileri ilişkiler (1.2) nedeniyle dairelerdir ve küçük bobin boyutları varsayımı göz önüne alındığında:

burada L sözde metal dedektör sensör tabanıdır (bkz. Şekil 5).

3.1.3.2. Nesnenin iletkenliği nedeniyle sinyalin yansıması

Manyetik alanın yeniden ışınlanması açısından boyutları da şimdilik küçük kabul edilecek, en azından r ve r "(bkz. Şekil 5) 'i aşmayan iletken bir metal nesne, bir eşdeğer olarak temsil edilebilir. geçerli I ile çerçeve * , manyetik moment vektörü Pm* pratik olarak yayılan bobin B'nin endüksiyon vektörüne paraleldir.

Pm* değeri, iletken nesnenin boyutuna, iletkenliğine, nesnenin bulunduğu noktadaki alan endüksiyonuna ve yayılan alanın frekansına bağlıdır. Yeniden radyasyon alanı indüksiyonu, normal vektör ns " yönünde alıcı bobinin merkezinde sıfır olmayan bir Bo bileşenine sahiptir. , bu, belirtilen bileşenle orantılı bir emf'nin bu bobinde görünmesine yol açar:

Pirinç. 6. Eşdeğer topun manyetik momentinin hesaplanması.

Eşdeğer çerçevenin manyetik momentini hesaplamak için Рm* , yayan bobin alanı tarafından indüklenen tüm temel halka akımlarının nihai değere (Pm*) katkılarını toplayacak şekilde, iletken nesnenin tüm hacmi üzerinden integral almak gerekir. Basit olması için, iletken nesnenin hacmi boyunca manyetik alanın tekdüze olduğunu, yani yayılan bobinden önemli bir mesafede kaldırıldığını varsayacağız. Nesnenin yönüyle ilgili sorunlardan kaçınmak için, şimdilik homojen bir top şekline sahip olduğunu varsayacağız (bkz. Şekil b). İletken nesnenin alıcı bobinden önemli bir mesafede çıkarıldığını varsayarsak, şunu yazabiliriz:

Etkisi aşağıda ele alınacak olan kendi kendine indüksiyon olgusunu ihmal ederek şunu elde ederiz:

Kendi kendine endüksiyon fenomenini hesaba katmak için, yeniden yayılan alanın hedef nesne içinde tekdüze olduğunu ve manyetik momentin (1.7) büyüklüğüne bağlı olarak şöyle olduğunu varsayalım:

İfade (1.7) yerine B -B "iç yerine B yerine koyarsak, yine de orantılı bir bağımlılık elde ederiz. m* gelenV , ancak biraz farklı bir katsayı K1 ile:

Alıcı bobinin merkezindeki endüksiyon bileşeni:

Orijini bobin sisteminin tabanının ortasında olan Kartezyen koordinat sisteminde (bkz. Şekil 7), son ifade şu şekli alır:

Normalleştirilmiş koordinatları tanıtıyoruz:

Alıcı bobinde indüklenen emk'yi işaretine kadar belirleyelim:

burada So, alıcı bobinin enine kesit alanıdır, N, dönüş sayısıdır.

Nerede S, yayılan bobinin enine kesit alanıdır, I, tümünün toplam akımıdır. döner.

3B uzayda, XOY düzlemi alıcı çerçeve düzlemine dik olmadığında,

Pirinç. 7. Koordinat sistemi.

Şekil 8. Nesnenin yuvarlanma yönü.

3.1.3.3. Nesnenin ferromanyetik özelliklerinden dolayı sinyalin yansıması

Manyetik alan eğriliği açısından boyutları da küçük kabul edilecek, en azından r ve rў'yi (bkz. Şekil 5) aşmayan bir ferromanyetik nesne, akım I*, manyetik akım ile eşdeğer bir döngü olarak temsil edilebilir. Рm*'si ışınım bobini B'nin endüksiyon vektörüne pratik olarak paralel olan moment vektörü.

Рm* değeri bağlıdır O Ferromanyetik bir nesnenin m boyutları, manyetik geçirgenliği, nesnenin bulunduğu noktada alanın indüksiyonundan. Eşdeğer çerçeve Pm*'nin manyetik momentini hesaplamak için, harici bir etki altında ferromanyet içinde ortaya çıkan tüm amper akımlarının katkılarını toplamak için ferromanyetik nesnenin tüm hacmi üzerinden integral almak gerekir. yayılan bobinin alanları.Küresel homojen bir nesne için şunu elde ederiz:

B, manyetik alan indüksiyonu olduğunda, M - malzemenin manyetik geçirgenliği nesne, R nesnenin yarıçapıdır - top.

İletken bir nesne için yukarıda elde edilen tüm ifadeler, bu durum için onları koyarsak geçerli kalacaktır:

3.1.3.4. Bir nesnenin iletken ve ferromanyetik özelliklerinin üst üste binmesi

Top şeklindeki bir nesnenin hem elektriksel olarak iletken hem de ferromanyetik özelliklerini hesaba katmak, aşağıdaki katsayı değerine yol açar K1:

Alıcı bobindeki voltaj ifadesinde yer alan normalleştirme katsayısı K4:

Sayısal tahmin (1.23), örneğin, yayılan alanın 10(kHz) tipik bir frekansındaki ifadedeki terimlerin modüllerinin, küresel nesnenin yarıçapı yaklaşık 1(cm) olduğunda ve şu koşulla karşılaştırılabilir hale geldiğini gösterir: nesne ferromanyetik özelliklere sahiptir. Ek olarak, ilk terimin Laplace operatörüne bağımlılığı, yansıyan sinyalin fazının nesnenin oranına bağlı olarak değişeceğini gösterir - elektriksel olarak iletken ve ferromanyetik özelliklerin hedefi ve ayrıca malzemenin iletkenliği ve nesnenin boyutu. Bu fenomen, çalışma prensibine dayanmaktadır. ayrımcı modern metal dedektörleri, yani nesneden yansıyan sinyalin faz kaymasıyla nesnenin özelliklerini (belirli bir olasılıkla metal türünü bile) değerlendirmeye izin veren elektronik cihazlar.

3.1.3.5 Bir nesnenin şeklinin hesaplanması

Daha önce elde edilen ifadeler, belirtildiği gibi, yalnızca nesnenin şekli için geçerliydi - tek tip bir top şeklindeki hedef. Açıkçası, daha karmaşık bir şekle sahip nesnelerin etkisi, Req yarıçapına sahip eşdeğer bir topun etkisine indirgenebilir.

Küresel bir nesne için yalnızca ferromanyetik özelliklerin tezahürü nedeniyle alıcı bobinde indüklenen voltaj, hacmiyle orantılıdır (bkz. ifade (1.22)). Bu nedenle, daha karmaşık bir şekle sahip çok uzun olmayan nesneler için, ilk yaklaşımda, hacmi, karmaşık şekilli bir nesnedeki bir ferromanyetin hacmi ile çakışan böyle bir topa eşdeğer kabul edilebilir. Geçici:

burada V, ferromanyetin hacmidir.

İletken bir nesneden yeniden ışıma nedeniyle alıcı bobinde indüklenen voltaj ile durum daha karmaşıktır. Ne zaman iyi elektrik iletkenliğine sahip büyük nesneler ifade (1.9) ve buna göre alıcı bobinde indüklenen voltaj da nesnenin hacmiyle orantılıdır (yani, R ^ 3 ) ve eşdeğer topun yarıçapı da formül (1.25) ile hesaplanır. Ne zaman zayıf elektrik iletkenliğine sahip küçük nesneler yaklaşım farklıdır. Bu durumda, genel ifade (1.9) belirli bir duruma (1.8) dönüşür. Önce küresel bir nesnenin içindeki Rp yarıçaplı küresel bir boşluğun Req üzerindeki etkisini ele alalım. Süperpozisyon ilkesini kullanarak, içi boş bir küresel nesnenin çarpmasının sonucunu, katı bir top ile Rp yarıçaplı bir topun çarpmasının sonuçları arasındaki fark olarak temsil ediyoruz. (1.8) uyarınca, ilişki şu şekildedir:

Şekil 9, içi boş, zayıf elektriksel olarak iletken ve içi boş bir ferromanyetik top için R/Req'e karşı R/D R grafiklerini göstermektedir. Grafikten görülebileceği gibi,

Şekil 9. İçi boş bir kürenin duvar kalınlığının eşdeğer yarıçapa etkisi.

zayıf iletken bir malzemeden çok ince cidarlı toplar Req » R. Bu nedenle, ferromanyetik bir topun ve yüksek iletkenliğe sahip bir topun aksine, zayıf iletken bir top için, ilk yaklaşımda, katı veya içi boş olması önemli değildir. Yeniden ışınlama işlemi üzerindeki etkisi, esas olarak doğrusal boyut, yani R ile belirlenir. Bu nedenle, ilk yaklaşımda, içi boş olan da dahil olmak üzere daha karmaşık bir şekle sahip, çok uzun olmayan zayıf iletken nesneler durumunda, böyle bir Requiv yarıçapı nesnenin ortalama karakteristik boyutunun yarısına eşit olan top eşdeğer kabul edilebilir.

Yukarıdaki sonuç, pratikte, modern uygarlığın izini bıraktığı her yerde pratik olarak rastlanan, kütle olarak önemsiz olan metal alüminyum folyo hurdalarından metal dedektörünün önemli bir tepkisi şeklinde pratikte iyi bir şekilde doğrulanmıştır.

3.1.3.6 Çapraz bobin sistemi

Pirinç. 10. Yuvarlanma sensörü yönü.

Bu bobin düzenlemesi ile metal dedektör sensörünün ekseni boyunca görünüm, Şekil 10'da gösterilmektedir. Böyle bir devreyi hesaplamak için, süperpozisyon ilkesini kullanmak ve yayan bobinin manyetik moment vektörünü ve alıcı bobinin alanını dikey ve yatay bileşenlere ayırmak uygundur (çıkıntılar, bkz. Şekil 11).

Yatay bileşen için, alıcı bobin Won'daki alan endüksiyonunun izdüşümü hala (1.4) ilişkisi ile belirlenecektir. Bununla birlikte, manyetik momentin farklı bir yönü (işarete kadar) şu sonucu verir:

nerede K 2 formül (1.11) ile belirlenir.

Alıcı bobin Bov'daki alan endüksiyonunun dikey bileşeni, r ve r" vektörlerine diktir ve açıkça g ve b açılarına bağlı değildir:

Şekil 11. Alıcı bobinin manyetik momentinin ve alanının bileşenlere ayrışması.

Alıcı bobin Uo'daki emk, bir işarete kadar:

Buradan şunu elde ederiz:

Orijini bobin sisteminin tabanının ortasında olan Kartezyen koordinat sisteminde (bkz. Şekil 5) şunu elde ederiz:

Normalleştirilmiş koordinatları (1.14) girerek şunları elde ederiz:

nerede K 4, formül (1.19) veya (1.24) ile hesaplanır.

3.1.4. Pratik Hususlar

Duyarlılık metal dedektörü öncelikle sensörüne bağlıdır. Dikkate alınan sensör çeşitleri için hassasiyet formül (1.20) ve (1.33) ile belirlenir. Sensörün nesneye yönelimi, y yuvarlanma açısı açısından her durum için en uygun olan, aynı K4 katsayısı ve normalleştirilmiş F(X,Y) ve G(X,Y) koordinatlarının fonksiyonları tarafından belirlenir. Karşılaştırma için, XO [-4,4], YO [-4,4] karesinde, bu fonksiyonların modülleri, Şekil 12 ve Şekil 13'te logaritmik bir ölçekte aksonometrik bir bölüm seti olarak gösterilmiştir.

Gözünüze çarpan ilk şey, sensör bobinlerinin (0, +1) ve (0, -1) konum noktalarının yakınındaki belirgin maksimumlardır. F(X,Y) ve G(X,Y) fonksiyonlarının maksimumları pratik açıdan ilgi çekici değildir ve fonksiyonları karşılaştırma kolaylığı için 0(dB) düzeyinde kesilirler. Ayrıca şekillerden ve F(X,Y) ve G(X,Y) fonksiyonlarının analizinden de görülmektedir ki, belirtilen karede F fonksiyonunun modülü hemen hemen her yerde G fonksiyonunun modülünü biraz aşmaktadır. karenin köşelerindeki en uzak noktalar için ve F fonksiyonunun bir "dağ geçidine" sahip olduğu X=0 yakınlarındaki dar bir alan dışında.

Orijinden uzaktaki bu fonksiyonların asimptotik davranışı Y=0 için gösterilebilir. F fonksiyonunun modülünün mesafeyle orantılı olarak x^(-7) ile azaldığı, G fonksiyonunun modülünün ise x^(-6) ile orantılı olarak azaldığı ortaya çıktı. Ne yazık ki, G fonksiyonunun hassasiyet açısından avantajı, yalnızca pratik etki yarıçapını aşan büyük mesafelerde kendini gösterir.

Pirinç. 12. F(X,Y) fonksiyonunun grafiği.

Şekil 13. G(X,Y) fonksiyonunun grafiği.

metal dedektörü. F ve G modüllerinin aynı değerleri X» 4.25'te elde edilir.

F fonksiyonunun "dağ geçidi" büyük pratik öneme sahiptir. İlk olarak, dikey eksenli bobin sistemi sensörünün, uzunlamasına ekseni üzerinde bulunan metal nesnelere karşı minimum (teorik olarak sıfır) duyarlılığa sahip olduğunu gösterir. Doğal olarak, sensör tasarımının birçok unsuru da bu öğelere aittir. Sonuç olarak, bunlardan yansıyan işe yaramaz sinyal, çapraz bobin sistemi sensörününkinden çok daha küçük olacaktır. İkincisi, sensörün metal elemanlarından yansıyan sinyalin yararlı sinyali birkaç büyüklük sırasına göre aşabileceği göz önüne alındığında (bu elemanların sensör bobinlerine yakınlığı nedeniyle) çok önemlidir. Sensör tasarımının metal öğelerinden gelen işe yaramaz sinyali telafi etmenin zor olması değil. Asıl zorluk, genellikle bu elemanların termal ve özellikle mekanik deformasyonlarının neden olduğu bu sinyallerdeki en ufak değişikliklerde yatmaktadır. Bu en ufak değişiklikler, cihazın yanlış okumalarına veya yanlış alarmlarına yol açacak olan yararlı bir sinyalle zaten karşılaştırılabilir. tam konumunun yönü, nesneye uzunlamasına ekseninin tam oryantasyonu ile (herhangi bir yuvarlanma oryantasyonunda) metal dedektör sinyalinin sıfır değerine göre kolayca "tespit edilebilir". Arama sırasında sensörün "yakalama" alanının birkaç metrekare olabileceği düşünüldüğünde, sistemin son kalitesidikey eksenli bobin konuları pratikte oldukça faydalıdır (daha az gereksiz kazı).

F(X,Y) ve G(X,Y) fonksiyonlarının grafiklerinin bir sonraki özelliği, bobinlerin merkezlerinden geçen sıfır duyarlıklı halka şeklinde bir "krater"in varlığıdır (birim yarıçaplı daire nokta (0,0)). Uygulamada, bu özellik küçük nesnelere olan mesafeyi belirlemenizi sağlar. Sonlu bir mesafede yansıyan sinyalin sıfır olduğu (optimal yuvarlanma yönlendirmesiyle) bulunursa, nesneye olan mesafe cihazın tabanının yarısı, yani L / 2 değeridir.

Bobinlerin karşılıklı farklı düzenlemesine sahip metal detektör sensörleri için dönme açısı y cinsinden yön modellerinin de farklı olduğu belirtilmelidir. Şekil 14b, bobinlerin yakınında dikey eksenli ve Şekil 14a'da çapraz eksenli cihazın radyasyon modelini göstermektedir. Açıkçası, ikinci diyagram daha çok tercih edilir, çünkü daha az yuvarlanma ölü bölgesi ve daha az lob vardır.

Alıcı bobinde indüklenen voltajın metal dedektörün parametrelerine ve nesneye bağımlılığını değerlendirmek için K4 katsayısı için (1.19) ifadesini analiz etmek gerekir. Alıcı bobinde indüklenen voltaj (L/2)^6 ile orantılıdır. F ve G fonksiyonlarının bağımsız değişkenleri de L/2 değerine normalleştirilir, bu değerin azalması mesafenin 6. - 7. kuvvetiyle gerçekleşir. Bu nedenle, ilk yaklaşımda, diğer şeyler eşitken, bir metal dedektörün hassasiyeti tabanına bağlı değildir.

Şekil 14. Bobin sistemlerinin sensörlerinin rulo desenleri:

Çapraz akslar (a)

Dikey eksenli (b).

analiz etmek için seçicilik metal detektörü, yani çeşitli metallerden veya alaşımlardan yapılmış nesneleri birbirinden ayırt edebilmesi için (1.23) ifadesine başvurmak gerekir. Metal dedektörü, yansıyan sinyalin fazına göre nesneleri ayırt edebilir. Türüme göre cihazın çözünürlüğü içint maksimumdur, buna göre yayılan bobin sinyalinin frekansını seçmek gerekir, böylece nesnelerden yansıyan sinyalin fazı yaklaşık 45 ° olur. Bu, ifadedeki (1.23) ilk terimin fazındaki olası değişiklikler aralığının ortasıdır ve burada faz-frekans karakteristiğinin dikliği maksimumdur. İkinci ifade terimini (1.23) sıfır olarak kabul ediyoruz, çünkü arama yaparken öncelikle demir dışı metaller - ferromanyetler için seçicilikle ilgileniyoruz. Doğal olarak, optimum sinyal frekansı seçimi, amaçlanan nesnelerin tipik boyutunun bilinmesini gerektirir. Hemen hemen tüm yabancı endüstriyel metal dedektörlerinde, bu tür bir boyut olarak bir bozuk para boyutu kullanılır. Optimum frekans:

25(mm)'lik tipik bir madeni para çapıyla, hacmi yaklaşık 10^(-6) (m^3)'tür ve bu, formül (1.25)'e göre, yaklaşık 0.6(cm)'lik eşdeğer bir yarıçapa karşılık gelir. Buradan, madeni para malzemesinin iletkenliği 20 (n0mCh m) ile yaklaşık 1 (kHz) değerindeki optimum frekans değerini elde ederiz. Endüstriyel cihazlarda, frekans genellikle bir kat daha yüksektir (teknolojik nedenlerden dolayı).

3.1.5. sonuçlar

1. Yazara göre, çapraz eksenli bir bobin sisteminden ziyade hazineleri ve kalıntıları aramak için dikey eksenli bir bobin sistemi tercih edilir. Ceteris paribus, ilk sistem biraz daha yüksek hassasiyete sahiptir. Ek olarak, onun yardımıyla, tespit edilen nesnenin aranması gereken tam yönü belirlemek ("kerteriz") çok daha kolaydır.

2. Ele alınan bobin sistemleri, yansıyan sinyali nesneye tabanın yarısına eşit bir mesafede sıfırlayarak küçük nesnelere olan mesafeyi tahmin etmeyi mümkün kılan önemli bir özelliğe sahiptir.

3. Diğer şeyler eşit olduğunda (bobinlerin boyutları ve dönüş sayısı, alıcı yolun hassasiyeti, akım değeri ve yayma bobinindeki frekansı), metal dedektörünün "iletim-alma" prensibine göre hassasiyeti pratikte tabanına, yani bobinler arasındaki mesafeye bağlı değildir.

3.2 VURUŞ DEDEKTÖRÜ

"Beat metal dedektörü" terimi, ilk süperheterodin alıcıların zamanından beri radyo mühendisliğinde benimsenen terminolojinin bir yankısıdır. Vuruş, yakın frekanslara ve yaklaşık olarak aynı genliklere sahip iki periyodik sinyal eklendiğinde kendini en belirgin şekilde gösteren ve toplam sinyalin genliğinin dalgalanmasından oluşan bir olgudur. Titreşim frekansı, eklenen iki sinyalin frekans farkına eşittir. Böyle bir titreşimli sinyal bir doğrultucudan (dedektör) geçirilerek, bir fark frekans sinyali izole edilebilir. Bu tür devreler uzun zamandır geleneksel olmuştur, ancak şu anda, senkron dedektörlerin geliştirilmesi nedeniyle, "dayak" terimi bugüne kadar kalmasına rağmen, genellikle ne radyo mühendisliğinde ne de metal dedektörlerde kullanılmamaktadır.

3.2.1. çalışma prensibi

Vuruş dedektörünün çalışma prensibi çok basittir ve biri frekansta kararlı olan ve diğeri bir sensör içeren - frekans ayar devresinde bir indüktör olan iki jeneratörün frekans farkını kaydetmeyi içerir. Cihaz, sensörün yakınında metal olmadığında, iki jeneratörün frekansları çakışacak veya değer olarak çok yakın olacak şekilde ayarlanmıştır. Sensörün yakınında metal bulunması, parametrelerinde bir değişikliğe ve sonuç olarak karşılık gelen jeneratörün frekansında bir değişikliğe yol açar. Bu değişiklik, kural olarak, çok küçüktür, ancak iki jeneratörün frekansları arasındaki fark zaten önemlidir ve kolayca kaydedilebilir.

Frekans farkı, en basitinden kulaklıkta veya hoparlörden fark frekans sinyali duyulduğunda başlayıp dijital frekans ölçüm yöntemleriyle son bulan çeşitli şekillerde kaydedilebilir.

3.2.2. Teorik Hususlar

Tek bir bobinden oluşan atan metal dedektör sensörüne daha yakından bakalım (bkz. Şekil 15).

Pirinç. 15. Tek bobinli metal dedektör sensörünün bir nesne ile etkileşimi.

Bobinin merkezindeki manyetik alan indüksiyonu:

nerede Pm - bobin akımı tarafından oluşturulan manyetik moment I, R0 - bobin yarıçapı, S - bobin alanı.

İletken ve/veya ferromanyetik bir nesneyle etkileşim nedeniyle ek bir endüksiyon bileşeni ortaya çıkar. Görünüş mekanizması, "iletim - alım" ilkesine göre daha önce ele alınan bir metal dedektörü durumundakiyle tamamen aynı olduğundan, önceki bölümün sonuçlarını kullanabilir ve ek indüksiyon bileşeni için yazabiliriz:

nerede K 1 - formül (1.8), (1.9) veya (1.23) ile hesaplanan katsayı.

K1 katsayısı karmaşık bir fonksiyon olduğundan, indüksiyondaki göreli değişim Laplace operatörünün bir fonksiyonu olarak da gösterilebilir:

Böylece, metal dedektör sensör bobininin empedansı (telin omik direnci ve dönüşler arası kapasitans dikkate alınmadan) şu şekilde temsil edilebilir:

burada L, nesnenin etkisi olmadan bobinin endüktansıdır.

Nesnenin etkisi altında bobinin empedansı değişir. Darbeli metal dedektörlerde bu değişiklik, sensör bobini ve kondansatörün oluşturduğu salınımlı LC devresinin rezonans frekansındaki değişiklikle tahmin edilir.

3.2.3. Pratik Hususlar

Duyarlılık atımlardaki metal dedektörün oranı (1.36) - (1.38) ifadeleriyle belirlenir ve ayrıca sensörün empedansındaki değişikliği frekansa dönüştürmek için parametrelere bağlıdır. Daha önce belirtildiği gibi, dönüştürme işlemi genellikle kararlı bir jeneratör ile bir frekans ayar devresinde bir sensör bobini olan bir jeneratörün fark frekansının elde edilmesinden oluşur. Bu nedenle, bu jeneratörlerin frekansları ne kadar yüksekse, sensörün yakınında metal bir hedefin görünmesine tepki olarak frekans farkı o kadar büyük olur. Küçük frekans sapmalarının kaydı belli bir zorluk arz eder. Böylece, kulakla, en az 10 (Hz) bir ton sinyalinin frekans kaymasını güvenle kaydedebilirsiniz. Görsel olarak, LED'i yanıp sönerek en az 1 (Hz)'lik bir frekans kayması kaydedebilirsiniz. Diğer yollardakayıt ve daha küçük bir frekans farkı elde etmek mümkündür, ancak bu kayıt, her zaman gerçek zamanlı olarak çalışan metal dedektörleri için kabul edilemez olan önemli bir süre gerektirecektir.

Optimumdan (1.34) çok uzak olan bu tür frekanslarda metaller için seçicilik çok zayıftır. Ek olarak, jeneratörün frekans kayması ile fazı belirleyin. yansıyan sinyal neredeyse imkansızdır. Bu yüzden seçicilik metal dedektörün vuruşu yoktur.

Uygulama için olumlu taraf, sensörün tasarımının basitliği ve çarpan metal dedektörün elektronik kısmıdır. Böyle bir cihaz çok kompakt olabilir. Daha hassas bir cihaz tarafından zaten bir şey algılandığında kullanmak uygundur. Keşfedilen nesne küçükse ve zeminde yeterince derinse, o zaman "kaybolabilir", kazı sırasında hareket ettirilebilir. Hacimli bir hassas metal dedektörü ile kazı alanına birçok kez "bakmamak" için, son aşamada, nesnenin yerini daha doğru bir şekilde bulabilen kompakt, kısa menzilli bir cihazla ilerlemelerini kontrol etmek istenir. .

3.2.4. sonuçlar

1 . Beat metal dedektörleri, "gönder-al" prensibine dayalı olarak metal dedektörlerinden daha düşük bir hassasiyete sahiptir.

2. Metal türleri için seçicilik yoktur.

3.3. TEKLİ BOBİNLİ İNDÜKSİYON TİP METAL DEDEKTÖRÜ

3.3.1. çalışma prensibi

Bu tür metal dedektörler adına "indüksiyon" kelimesi, "indüksiyon" (lat.) - rehberlik kelimesinin anlamını hatırlarsak, çalışma prensibini tam olarak ortaya koymaktadır. Bu tipteki cihaz, sensörün bir parçası olarak, alternatif bir sinyal tarafından uyarılan herhangi bir uygun şekle sahip bir bobine sahiptir. Sensörün yakınında metal bir nesnenin görünmesi, bobinde ek bir elektrik sinyali "endükleyen" yansıyan (yeniden yayılan) bir sinyalin görünmesine neden olur. Sadece bu ek sinyali seçmek için kalır.

İndüksiyon tipi metal dedektörü, esas olarak "iletim-alma" ilkesine dayanan cihazların ana dezavantajı - sensörlerin tasarımının karmaşıklığı nedeniyle yaşam hakkını kazandı. Bu karmaşıklık, ya sensör imalatının yüksek maliyetine ve karmaşıklığına ya da hareket sırasında yanlış sinyallerin ortaya çıkmasına neden olan ve cihazın hassasiyetini azaltan yetersiz mekanik sağlamlığına yol açar. Cihazlardaki bu eksikliği "iletim-alım" ilkesine göre ortadan kaldırmak için yola çıkarsanız, alışılmadık bir sonuca varabilirsiniz - bir metal dedektörün verici ve alıcı bobinleri tek bir bobinde birleştirilmelidir! Aslında bu durumda bir bobinin diğerine göre çok istenmeyen hareketleri ve bükülmeleri yoktur, çünkü tek bir bobin vardır ve aynı anda hem verici hem de alıcıdır. Sensörün aşırı basitliği de var. Bu avantajların değiş tokuşu, faydalı dönüş sinyalini çok daha büyük verici/alıcı bobin tahrik sinyalinden izole etme ihtiyacıdır.

Giriş parçasının şematik diyagramı

Yansıtılan sinyal, sensör bobininde bulunan elektrik sinyalinden, yakınlarda metal yokluğunda bobindeki sinyalle aynı şekil, frekans, faz ve genliğe sahip bir sinyal çıkarılarak ayırt edilebilir. Bunun yollardan biriyle nasıl yapılabileceği, Şekil 1'de bir blok diyagram şeklinde gösterilmektedir. 16.

Şekil 16. İndüksiyon metal dedektörünün giriş düğümünün yapısal diyagramı

Jeneratör, sabit bir genlik ve frekans ile sinüzoidal bir alternatif voltaj üretir. "Gerilim-akım" dönüştürücü (PNT), jeneratör gerilimi Ug'yi Ig akımına dönüştürür , sensörün salınım devresinde ayarlanır. Salınım devresi, bir kapasitör C ve bir sensör bobini L'den oluşur. Rezonans frekansı, jeneratörün frekansına eşittir. PNT dönüşüm katsayısı, salınım devresi Ud voltajının jeneratör voltajı Ug'ye eşit olacağı şekilde seçilir (sensörün yakınında metal yokluğunda). Böylece, aynı genliğe sahip iki sinyal toplayıcıda çıkarılır ve çıkış sinyali - çıkarmanın sonucu - sıfıra eşittir. Sensörün yanında metal göründüğünde, yansıyan bir sinyal oluşur (başka bir deyişle, sensör bobininin parametreleri değişir) ve bu, Ud salınım devresinin voltajında ​​bir değişikliğe yol açar. Çıkış, sıfır olmayan bir sinyaldir.

Şekil 16, söz konusu tipteki metal dedektörlerin giriş kısmının şemalarından birinin yalnızca en basit versiyonunu, en basit olarak göstermektedir. Bu devrede PNT yerine prensip olarak akım ayar direnci kullanmak mümkündür. Sensör bobinini açmak için çeşitli köprü devreleri, eviren ve evirmeyen girişler için farklı kazançlara sahip toplayıcılar, bir salınım devresinin kısmen dahil edilmesi vb. kullanılabilir. ve benzeri.

Şek. Şekil 16'da, sensör olarak bir salınım devresi kullanılır. Bu, Ug ve Ud sinyalleri arasında sıfır faz kayması elde etmek için basitlik amacıyla yapılır (devre rezonansa ayarlanmıştır). Rezonansa ince ayar yapma ihtiyacı ile salınım devresini terk etmek ve PNT yükü olarak yalnızca sensör bobinini kullanmak mümkündür. Ancak, bu durum için POT kazancı, POT yükünün endüktif yapısından kaynaklanan yaklaşık 90°'lik faz kaymasını düzeltmek için karmaşık olmalıdır.

3.3.2. teorik düşünceler

Daha önce belirtildiği gibi, indüksiyon tipi bir metal dedektörü, verici ve alıcı bobinler çakıştığında, "alma-gönderme" ilkesine dayanan bir metal dedektörün sınırlayıcı bir durumu olarak temsil edilebilir. Bu nedenle, Bölüm 1.1'deki sonuçların çoğu, indüksiyon tipi bir metal dedektörü için de kullanılabilir. Ek olarak, bir indüksiyon metal detektörü, çarpan bir metal detektöründen yalnızca yansıyan bir sinyali kaydetme yönteminde farklılık gösterir, bu nedenle, Bölüm 1.2'nin bazı sonuçları bir indüksiyon tipi cihaz için de geçerli olacaktır.

İndüksiyon tipi bir metal dedektörün bobininin metal bir nesne ile etkileşimi Şekil 15'te gösterilebilir. Yansıtılan sinyal, manyetik alan indüksiyonunun (1.36) büyüklüğü ile tahmin edilebilir. "Gönderme-alma" ilkesine dayalı cihazlardan farklı olarak, (1.3) varsayımı altında yansıyan sinyalin değeri yalnızca nesne ile sensör arasındaki mesafeye bağlıdır ve sensörün nesneye olan yönüne bağlı değildir.

Yansıtılan sinyal tarafından sensör bobininde indüklenen ek voltaj, yansıtılan sinyal indüksiyonunun (1.36)'ya eşit olduğu formül (1.17) ile hesaplanır. İşareti dikkate almadan, bu voltaj:

burada p, Laplace operatörüdür, ben - bobindeki akım, r, sensör ile nesne arasındaki mesafe, S, bobinin alanı, N, dönüş sayısı, R, nesnenin eşdeğer yarıçapı, KS - formül (1.23) ile hesaplanan katsayı.

3.3.3. Pratik Hususlar

Cihazın metal bir nesneye (1.39) formülüne göre voltaj tepkisi, mesafenin altıncı kuvveti ile ters orantılıdır. Yani, "gönder-al" ilkesine göre pratik olarak metal dedektörlerinkiyle aynıdır. Yansıtılan sinyalin kayıt ilkesi benzerdir. Bu nedenle teorik duyarlılık bir indüksiyon metal detektörünün tasarımı, "gönder-al" ilkesine dayalı cihazlarınkiyle aynıdır.

için teorik değerlendirmeler seçicilik, Bölüm 1.1'de bir metal dedektörü için verilen "iletim-alma" ilkesi, bir indüksiyon metal dedektörü için de geçerlidir. Seçicilik, faydalı yansıyan sinyalin voltajı için formül (1.39)'da yer alan katsayı (1.23) ile belirlenir.

Tasarım özelliklerinden not edilmelidir. tasarımın sadeliği metal dedektörü sensörü. Yukarıda bahsedildiği gibi, basitlik için verilen ödün, metal detektörü sensör bobininin büyük bir elektriksel uyarma sinyalinin arka planına karşı küçük bir faydalı sinyali izole etme ihtiyacıdır. Bu sinyallerin genlik oranlarının 105...106'ya ulaşabileceğini hesaba katarsak, o zaman açıktır ki uygulama oldukça çözülebilir olmasına rağmen kolay bir iş değildir. karmaşıklık Bu sorunun çözümü, metal dedektörü sensör bobininin yalnızca yararlı bir yansıyan sinyale değil, aynı zamanda parametrelerindeki herhangi bir değişikliğe de yanıt vermesi gerçeğinde yatmaktadır. Neyse ki, bir endüksiyon metal dedektörünün sensörünün mekanik deformasyonlara duyarlılığı, "gönder-al" ilkesine dayalı cihazlardan çok daha düşüktür. Ancak indüksiyon metal dedektörüne özgü bir problem vardır, sensörün sıcaklık hassasiyeti. Gerçek şu ki, sensör bobininin sarıldığı telin (genellikle bakır) omik direnci, artan sıcaklıkla neredeyse doğrusal olarak artar. Kaçınılmaz sıcaklık dalgalanmalarının neden olduğu sensör empedansı ve voltajındaki bu nispeten yavaş değişimler kendi içlerinde çok küçüktür, ancak istenen sinyalle karşılaştırılabilir veya hatta onlardan daha büyüktür. Böylece, metal detektörü sensör bobininin empedansının sıcaklık sapmasını telafi etme sorunu önem kazanır.

3.4. DİĞER METAL DEDEKTÖR TÜRLERİ

Belirli metal dedektörlerin eksikliklerini ve sınırlamalarını tanıdıktan sonra bir kişide ortaya çıkan ilk soru şuna benzer: "Metal nesnelerin uzaktan tespiti için bunlara dayalı başka hangi prensipler ve cihazlar var?" Soru mantıklı, ancak aşağıda verilen cevap muhtemelen meraklı okuyucuyu pek memnun etmeyecek.

Nabız metal dedektörleri

Daha önce ele alınan üç tip elektronik metal dedektöründe, yansıyan sinyal yayılan sinyalden ayrılır. ya geometrik olarak - alıcı ve verici bobinlerin karşılıklı düzenlenmesi nedeniyle ya da özel dengeleme şemaları kullanılarak. Açıkçası, yayılan ve yansıyan sinyalleri ayırmanın geçici bir yolu olabilir. Bu yöntem, örneğin darbe yankısı ve radarda yaygın olarak kullanılır. Konum belirlenirken, yansıyan sinyalin gecikme mekanizması, nesneye ve geriye doğru sinyal yayılımının önemli süresinden kaynaklanır. Bununla birlikte, metal dedektörlerle ilgili olarak, böyle bir mekanizma, iletken bir nesnede kendi kendine indüksiyon olgusu da olabilir. Bir manyetik endüksiyon darbesine maruz kaldıktan sonra, iletken bir nesnede sönümlenmiş bir akım darbesi ortaya çıkar ve zaman gecikmeli bir yansıyan sinyale neden olan kendi kendine endüksiyon fenomeni nedeniyle bir süre korunur. Bu nedenle, bu bölümde daha önce ele alınanlardan temel olarak farklı olan başka bir metal dedektör şeması önerilebilir.sinyaller. Böyle bir metal dedektörüne darbe denir. Bir akım darbe üreteci, alıcı ve verici bobinler, bir anahtarlama cihazı ve bir sinyal işleme ünitesinden oluşur.

Akım darbe üreteci, yayılan bobine giren ve burada manyetik indüksiyon darbelerine dönüştürüldükleri kısa milisaniyelik akım darbeleri üretir. Yayılan bobin - darbe üretecinin yükü belirgin bir endüktif karaktere sahip olduğundan, jeneratörün darbe cephelerinde voltaj dalgalanmaları şeklinde aşırı yüklenmeler meydana gelir. Bu tür dalgalanmalar genlikte yüzlerce (!) Volt'a ulaşabilir, ancak koruyucu sınırlayıcıların kullanılması kabul edilemez, çünkü bu, akım darbesinin ve manyetik indüksiyonun ön tarafının sıkışmasına ve nihayetinde yansıyan sinyalin ayrılmasını karmaşıklaştırmasına yol açacaktır. .

Alıcı ve verici bobinler, yayılan sinyalin alıcı bobine doğrudan nüfuz etmesi ve yansıyan sinyalin bunun üzerindeki etkisi zaman içinde ayrıldığından, birbirine göre oldukça keyfi bir şekilde konumlandırılabilir. Prensip olarak, bir bobin hem alma hem de yayma rolünü oynayabilir, ancak bu durumda akım darbe üretecinin yüksek voltajlı çıkış devrelerini ve hassas giriş devrelerini ayırmak çok daha zor olacaktır.

Anahtarlama cihazı, yayılan ve yansıyan sinyallerin yukarıda bahsedilen ayrımını üretmek üzere tasarlanmıştır. Cihazın giriş devrelerini, yayılan bobindeki akım darbesinin süresi, bobinin boşalma süresi ve kısa devrenin mümkün olduğu süre ile belirlenen belirli bir süre boyunca bloke eder.toprak gibi büyük, zayıf iletken nesnelerden cihazın bazı tepkileri. Bu süre geçtikten sonra anahtarlama cihazı, alıcı bobinden işlem birimine engelsiz sinyal iletimi sağlamalıdır. sinyal.

Sinyal işleme ünitesi, giriş elektrik sinyalini insan algısına uygun forma dönüştürmek için tasarlanmıştır. Diğer metal dedektör türlerinde kullanılan çözümlere göre tasarlanabilir.

Darbeli metal dedektörlerin dezavantajları arasında, nesnelerin metal türüne göre ayrımını pratikte uygulamanın zorluğu, büyük genlikli akım ve voltaj darbeleri üretmek ve anahtarlamak için ekipmanın karmaşıklığı ve yüksek düzeyde radyo paraziti sayılabilir.

Manyetometreler

Manyetometreler, bir manyetik alanın parametrelerini (örneğin, manyetik indüksiyon vektörünün modülü veya bileşenleri) ölçmek için tasarlanmış kapsamlı bir cihaz grubudur. Manyetometrelerin metal detektörler olarak kullanılması, dünyanın doğal manyetik alanının demir gibi ferromanyetik malzemeler tarafından yerel olarak bozulması olgusuna dayanır. Bir manyetometre yardımıyla, belirli bir alan için olağan olan Dünya alanının manyetik indüksiyon vektörünün modülünden veya yönünden bir sapma saptadıktan sonra, neden olabilecek bir tür manyetik homojensizliğin (anomali) varlığını güvenle iddia edebiliriz. demir bir nesne tarafından.

Daha önce tartışılan metal dedektörlerle karşılaştırıldığında, manyetometreler çok daha uzun bir menzile sahiptir. demir nesnelerin algılanması. Bir manyetometre yardımıyla bir ayakkabıdan 1 (m) mesafedeki küçük ayakkabı tırnaklarını ve 10 (m) mesafedeki bir arabayı kaydedebileceğiniz bilgisi çok etkileyici! Böylesine geniş bir algılama aralığı, manyetometreler için geleneksel metal dedektörlerin yayılan alanının analoğunun Dünya'nın tekdüze manyetik alanı olduğu gerçeğiyle açıklanır, bu nedenle cihazın bir demir nesneye tepkisi altıncı ile değil, mesafenin üçüncü kuvveti.

Manyetometrelerin temel dezavantajı, demir dışı metallerden yapılmış nesnelerin onların yardımıyla tespit edilememesidir. Ayrıca sadece demirle ilgilensek bile manyetometrelerin arama için kullanımı zordur. Birincisi, doğada çeşitli ölçeklerde çok çeşitli doğal manyetik anormallikler vardır (bireysel mineraller, mineral yatakları, vb.) İkincisi, manyetometreler genellikle hantaldır ve hareket halinde çalışmak için tasarlanmamıştır.

Hazine ve kalıntı arayışında manyetometrelerin yararsızlığını göstermek için aşağıdaki örneği verebiliriz. Temelde en basit manyetometre olan sıradan bir pusula kullanarak, sıradan bir demir kovayı yaklaşık 0,5 (m) mesafeden kaydedebilirsiniz, bu kendi içinde iyi bir sonuçtur. Ancak (!), gerçek koşullarda yeraltına gizlenmiş aynı kovayı bulmak için bir pusula kullanmayı deneyin!

radarlar

Modern radarların yardımıyla uçak gibi bir nesneyi birkaç yüz kilometre mesafeden tespit etmenin mümkün olduğu iyi bilinen bir gerçektir. Şu soru ortaya çıkıyor: Modern elektronik, modern sabit radarlara göre algılama menzili açısından çok daha düşük olsa da, kompakt bir cihaz oluşturmanıza gerçekten izin vermiyor, ancak bizi ilgilendiren nesneleri tespit etmenize izin veriyor mu (kitabın başlığına bakın)? Cevap, bu tür cihazların açıklandığı bir dizi yayındır.

Onlar için tipik olan, modern mikrodalga mikroelektronik başarılarının kullanılması, alınan sinyalin bilgisayarla işlenmesidir. Modern yüksek teknolojilerin kullanılması, bu cihazları bağımsız olarak üretmeyi neredeyse imkansız hale getiriyor. Ayrıca boyutlarının büyük olması da sahada yaygın olarak kullanılmalarına henüz izin vermemektedir.

Radarların avantajları, temelde daha yüksek bir algılama aralığını içerir; kaba bir yaklaşımla, yansıyan sinyal geometrik optik yasalarına tabi olarak kabul edilebilir ve zayıflaması altıncı veya hatta üçüncü ile değil, yalnızca ikinci güçle orantılıdır. mesafenin.

3.3.4. sonuçlar

1. İndüksiyon metal dedektörleri, "gönder-al" ilkesine dayanan metal dedektörlerinin yüksek hassasiyetini ve seçiciliğini ve atan metal dedektör sensörünün basit tasarımını birleştirir.

2. Metal dedektörü sensör bobininin parametrelerinin sıcaklık sapmasını telafi etme sorunu güncel hale gelir.

Önerilen metal dedektörü, nispeten büyük nesneleri "uzun menzilli" aramak için tasarlanmıştır. Metal türlerine göre ayrım yapmadan en basit şemaya göre monte edilir. Cihazın üretimi kolaydır.

Algılama derinliği:

• top - 0,5 m;
• kask -1 m;
• kova - 1,5 m.

Yapısal şema

Blok şeması, Şek. 4. Birkaç fonksiyonel bloktan oluşur.

Pirinç. 4. "İletim-alım" ilkesine göre bir metal dedektörün yapısal diyagramı

Bunu ortadan kaldırmak için bir tazminat planı tasarlanmıştır. Çalışmasının anlamı, çıkış salınım devresinden gelen sinyalin bir kısmının, senkron dedektörün yokluğunda çıkış sinyalini en aza indirecek (ideal olarak sıfıra getirecek) şekilde alıcı amplifikatörün sinyaline karıştırılmasıdır. sensörün yakınındaki metal nesnelerin Kompanzasyon devresinin ayarı, ayar potansiyometresi kullanılarak gerçekleştirilir.

Senkron detektör, alıcı amplifikatörün çıkışından gelen faydalı alternatif sinyali sabit bir sinyale dönüştürür. Senkronize bir detektörün önemli bir özelliği, faydalı sinyali, faydalı sinyalin genliğini önemli ölçüde aşan gürültü ve parazit arka planına karşı ayırma olasılığıdır. Senkron detektörün referans sinyali, sinyali birinci çıkışa göre 90° faz kaymasına sahip olan halka sayacının ikinci çıkışından alınır. Hem alıcı bobinin çıkışında hem de senkron detektörün çıkışında faydalı sinyaldeki dinamik değişim aralığı çok geniştir. Gösterge cihazının - bir gösterge cihazının veya bir ses göstergesinin hem çok zayıf sinyalleri hem de çok (örneğin, 100 kat) daha güçlü sinyalleri eşit derecede iyi kaydetmesi için, dinamik aralığın bir parçası olarak sıkıştıran bir cihaza sahip olunması gerekir. cihaz. Böyle bir cihaz, genlik özelliği logaritmik olana yaklaşan doğrusal olmayan bir amplifikatördür. Doğrusal olmayan amplifikatörün çıkışına bir işaretçi ölçüm cihazı bağlanır.

Bir gösterge ses sinyalinin oluşumu bir minimum sınırlayıcı ile başlar, yani. küçük sinyaller için ölü bölgeye sahip blok. Bu, ses göstergesinin yalnızca belirli bir genlik eşiğini aşan sinyaller için açıldığı anlamına gelir. Bu nedenle, esas olarak cihazın hareketi ve mekanik deformasyonları ile ilgili zayıf sinyaller kulağı tahriş etmez. Ses gösterge referans sinyali şekillendirici, 2 kHz'lik bir frekans ve 8 Hz'lik bir çoğuşma tekrarlama oranıyla dikdörtgen darbelerin patlamalarını üretir. Dengeli bir modülatör yardımıyla bu referans sinyali, sınırlayıcının çıkış sinyali ile minimuma çarpılarak istenen şekil ve genlikte bir sinyal oluşturulur. Piezo yayıcı yükseltici, akustik dönüştürücüye - piezo yayıcıya beslenen sinyalin genliğini artırır.

devre şeması

Pirinç. 5. Metal dedektörün giriş bloğunun "iletim-alım" prensibine göre şematik diyagramı (büyütmek için tıklayın)

Jeneratör

Jeneratör, 2I-NOT D1.1-D1.4 mantıksal öğeleri üzerine monte edilmiştir. Jeneratör frekansı, 215 Hz "32 kHz ("saat kuvars") rezonans frekansına sahip bir kuvars veya piezoseramik rezonatör Q ile stabilize edilir. R1C1 devresi, jeneratörün daha yüksek harmoniklerde uyarılmasını önler. OOS devresi direnç aracılığıyla kapatılır R2 ve POS devresi Q rezonatörü aracılığıyla kapatılır Jeneratör basittir, güç kaynağından düşük akım tüketimi, 3 ... 15 V besleme voltajında ​​güvenilir şekilde çalışır, kesiciler ve aşırı yüksek dirençli dirençler içermez .Jeneratörün çıkış frekansı yaklaşık 32 kHz'dir.

halka sayacı

Zil sayacının iki işlevi vardır. İlk olarak, osilatör frekansını 8 kHz'lik bir frekansa kadar 4'e böler. İkincisi, fazda birbirine göre 90° kaydırılmış iki sinyal üretir. Bir sinyal, yayılan bir bobinle bir salınım devresini uyarmak için kullanılır, diğeri ise senkron bir dedektörün referans sinyali olarak kullanılır. Halka sayacı, halka etrafında sinyal inversiyonu olan bir halka içinde kapalı iki D-flip-flop D2.1 ve D2.2'den oluşur. Saat sinyali her iki parmak arası terlik için de ortaktır. Birinci tetikleyici D2.1'in herhangi bir çıkış sinyali, ikinci tetikleyici D2.2'nin herhangi bir çıkış sinyaline göre artı veya eksi çeyrek dönemlik (yani 90°) bir faz kaymasına sahiptir.

Amplifikatör

Güç amplifikatörü, bir işlemsel amplifikatör (op-amp) D3.1 üzerine monte edilmiştir. Yayılan bir bobine sahip bir salınım devresi, L1C2 elemanları tarafından oluşturulur. İndüktörün parametreleri tabloda verilmiştir. 2. Sargı telinin markası - PELSHO 0.44.

Tablo 2. Sensör indüktörlerinin parametreleri

Çıkış salınım devresi, L1 yayan bobinin 50. dönüşten kesilmesi nedeniyle amplifikatörün OS devresine yalnızca% 25 oranında dahil edilir. Bu, bobindeki akımın genliğini, hassas kapasitör C2'nin kapasitansının kabul edilebilir bir değeriyle artırmanıza izin verir.

Bobindeki alternatif akımın değeri, direnç R3 tarafından ayarlanır. Bu direncin minimum bir değeri olmalıdır, ancak güç amplifikatörü op-amp'i çıkış sinyalini akımla (en fazla 40 mA) sınırlama moduna girmeyecek veya büyük olasılıkla indüktörün önerilen parametreleriyle L1, voltaja göre (±4,5 V akü voltajında ​​en fazla ±3 ,5 V). Limit modunun olmadığından emin olmak için op amp D3.1 çıkışındaki dalga formunu bir osiloskop ile kontrol etmek yeterlidir. Amplifikatörün normal çalışması sırasında, çıkışın sinüzoit şekle yaklaşan bir sinyali olmalıdır. Sinüs dalgalarının tepe noktaları düzgün bir şekle sahip olmalı ve kesilmemelidir. Op-amp D3.1'in düzeltme devresi, 33 pF kapasiteli bir düzeltme kapasitörü C3'ten oluşur.

alıcı amplifikatör

Alıcı amplifikatör iki aşamalıdır. İlk aşama D5.1 op-amp üzerinde yapılır. Seri voltaj geri beslemesi nedeniyle yüksek giriş empedansına sahiptir. Bu, L2C5 salınım devresinin amplifikatörün giriş empedansı ile şöntlenmesi nedeniyle faydalı sinyalin kaybını ortadan kaldırır. İlk aşamanın voltaj kazancı: Ku \u003d (R9 / R8) + 1 \u003d 34. Op-amp D5.1'in düzeltme devresi, 33 pF kapasiteli bir düzeltme kapasitörü C6'dan oluşur.

Alıcı amplifikatörün ikinci aşaması, paralel voltaj geri beslemeli D5.2 op-amp üzerinde yapılır. İkinci aşamanın giriş empedansı: Rin = R10 = 10 kOhm - sinyal kaynağının düşük direnci nedeniyle birincisi kadar kritik değil. İzolasyon kapasitörü C7, yalnızca amplifikatörün aşamalarında statik bir hatanın birikmesini engellemekle kalmaz, aynı zamanda faz yanıtını da düzeltir. Kapasitörün kapasitansı, 8 kHz çalışma frekansında C7R10 devresi tarafından oluşturulan faz ilerlemesi, op-amp D5.1 ve D5.2'nin sonlu hızının neden olduğu faz gecikmesini telafi edecek şekilde seçilir.

Alıcı amplifikatörün ikinci aşaması, devresi sayesinde, kompanzasyon devresinden gelen sinyali R11 rezistörü üzerinden toplamayı (karıştırmayı) kolaylaştırır. Yararlı sinyalin gerilimi açısından ikinci aşamanın kazancı: Ku = - R12 / R10 = -33 ve dengeleme sinyalinin gerilimi açısından: Kuk = - R12 / R11 = - 4. Düzeltme OA D5.2 devresi, 33 pF kapasiteli bir düzeltme kondansatörü C8'den oluşur.

Stabilizasyon şeması

Kompanzasyon devresi OA D3.2'de yapılır ve Ku = - R7 / R5 = -1 olan bir invertördür. Ayar potansiyometresi R6, bu invertörün girişi ve çıkışı arasına bağlanır ve [-1, +1] aralığındaki sinyali op-amp D3.1'in çıkış voltajından çıkarmanıza izin verir. Dengeleme devresinin ayar potansiyometresi R6'nın motorundan gelen çıkış sinyali, alıcı amplifikatörün ikinci aşamasının dengeleme girişine (direnç R11'e) beslenir.

Potansiyometre R6'yı ayarlayarak, senkron dedektörün çıkışında, alıcı bobine giren istenmeyen bir sinyalin telafisine yaklaşık olarak karşılık gelen bir sıfır değeri elde edilir. OU D3.2'nin düzeltme devresi, 33 pF kapasiteli bir düzeltme kapasitörü C4'ten oluşur.

senkron dedektör

Senkron detektör, dengeli bir modülatör, bir entegre devre ve bir sabit sinyal amplifikatöründen (CCA) oluşur. Dengeli modülatör, hem ayrık kontrol valfleri hem de analog anahtarlar olarak tamamlayıcı alan etkili transistörlerle entegre teknolojiye göre yapılan çok işlevli bir anahtar D4 temelinde uygulanır. Anahtar, analog bir anahtar olarak çalışır. 8 kHz frekansla, R13 ve R14 dirençlerinden ve C10 kondansatöründen oluşan entegre devrenin "üçgeninin" çıkışlarını ortak bir veri yoluna dönüşümlü olarak kapatır. Referans frekans sinyali, halka sayacı çıkışlarının birinden dengeli modülatöre beslenir.

Entegrasyon devresinin "üçgeninin" girişine giden sinyal, alıcı amplifikatörün çıkışından dekuplaj kondansatörü C9 aracılığıyla beslenir. Entegrasyon devresinin zaman sabiti t = R13*C10 = R14*C10. Bir yandan, gürültü ve girişimin etkisini mümkün olduğu kadar azaltmak için mümkün olduğu kadar büyük olmalıdır. Öte yandan, entegre devrenin ataleti yararlı sinyalin genliğindeki hızlı değişimlerin izlenmesini engellediğinde, belirli bir sınırı aşmamalıdır.

Yararlı sinyalin genliğindeki en yüksek değişim oranı, metal dedektörü sensörü bir metal nesneye göre hareket ettiğinde bu değişikliğin meydana gelebileceği (sabit bir değerden maksimum sapmaya) belirli bir minimum süre ile karakterize edilebilir. Açıkçası, yararlı sinyalin genliğindeki maksimum değişim hızı, sensörün maksimum hızında gözlenecektir. Sensörün çubuk üzerindeki "sarkaç" hareketi için 5 m/s'ye kadar çıkabilir. Yararlı sinyal genliği değişim süresi, sensör tabanının hareket hızına oranı olarak tahmin edilebilir. Sensör tabanının minimum değerini 0,2 m'ye eşitleyerek, yararlı sinyal genliğini değiştirmek için minimum süre olan 40 ms'yi elde ederiz. Bu, dirençler R13, R14 ve kapasitör C10'un seçilen değerleri için entegre devrenin zaman sabitinden birkaç kat daha fazladır. Sonuç olarak, entegre devrenin ataleti, metal detektör sensöründen gelen faydalı sinyalin genliğindeki tüm olası değişikliklerin en hızlısının bile dinamiklerini bozmaz.

Entegrasyon devresinin çıkış sinyali SU kapasitöründen alınır. İkincisi, "kayan potansiyeller" altında her iki plakaya sahip olduğundan, UPS, D6 op-amp üzerinde yapılmış bir diferansiyel amplifikatördür. Sabit sinyali güçlendirmeye ek olarak, OPA, ek olarak, esas olarak dengeli modülatörün kusurlu olmasıyla ilişkili, senkron detektörün çıkışındaki istenmeyen yüksek frekanslı bileşenleri zayıflatan bir düşük geçiş filtresi (LPF) işlevi görür.

Alçak geçiren filtre, C11, C13 kapasitörleri sayesinde uygulanır. Metal dedektörün diğer bileşenlerinin aksine, UPS'in op amp'i, parametreleri açısından hassas op amp'lere yaklaşmalıdır. Her şeyden önce, bu, giriş akımının değerini, öngerilim voltajının değerini ve öngerilim voltajının sıcaklık kaymasının değerini ifade eder. İyi parametreleri ve göreceli erişilebilirliği birleştiren iyi bir seçenek, K140UD14 (veya KR140UD1408) tipi bir OU'dur. Op-amp D6'nın düzeltme devresi, 33 pF kapasiteli bir düzeltme kapasitörü C12'den oluşur.

Doğrusal olmayan amplifikatör

Doğrusal olmayan amplifikatör, doğrusal olmayan voltaj geri beslemeli D7.1 op-amp'e dayanmaktadır. Doğrusal olmayan OOS, VD1-VD8 diyotları ve R20-R24 dirençlerinden oluşan iki uçlu bir cihaz tarafından gerçekleştirilir. Doğrusal olmayan bir amplifikatörün genlik özelliği, logaritmik olana yaklaşır. Logaritmik bağımlılığın yaklaşımı olan her polarite için dört kırılma noktasına sahip, parçalı bir lineerdir. Diyotların akım-gerilim özelliklerinin düzgün şekli nedeniyle, doğrusal olmayan yükselticinin genlik özelliği kırılma noktalarında yumuşatılır. Doğrusal olmayan amplifikatörün düşük sinyal voltaj kazancı: Kuk = - (R23+R24)/R19 = -100. Giriş sinyalinin genliği arttıkça kazanç azalır. Büyük bir sinyal için diferansiyel kazanç: dUout/dUin = - R24/R19 = = -1. Doğrusal olmayan amplifikatörün çıkışına bir işaretçi ölçüm cihazı bağlanır - seri bağlanmış ek dirençli R25'e sahip bir mikroampermetre. Senkron bir dedektörün çıkışındaki voltaj herhangi bir polariteye sahip olabileceğinden (referans ve giriş sinyalleri arasındaki faz kaymasına bağlı olarak), ölçeğin ortasında sıfır olan bir mikroampermetre kullanılır. Böylece işaretçi aygıtı -100 ... 0 ... +100 μA gösterge aralığına sahiptir. Op-amp D7.1'in düzeltme devresi, 33 pF kapasiteli bir düzeltme kapasitörü C18'den oluşur.

Minimum sınırlayıcı

Minimum sınırlayıcı, doğrusal olmayan bir paralel voltaj geri beslemesi ile D7.2 op-amp üzerinde uygulanır.Doğrusal olmama, giriş iki terminalli ağ içine alınır ve iki anti-paralel bağlı diyot VD9, VD10 ve direnç R26'dan oluşur. .

Pirinç. 6. "Gönderme-alma" prensibine göre metal dedektör gösterge ünitesinin şematik diyagramı (büyütmek için tıklayın)

Doğrusal olmayan bir amplifikatörün çıkış sinyalinden bir gösterge ses sinyalinin oluşumu, yükseltme yolunun genlik özelliğinin bir kez daha ayarlanmasıyla başlar. Bu durumda, küçük sinyaller bölgesinde bir ölü bölge oluşur. Bu, ses göstergesinin yalnızca belirli bir eşiği aşan sinyaller için açıldığı anlamına gelir. Bu eşik belirlenir

doğru voltaj diyotları VD9, VD10 ve yaklaşık 0,5 V'tur. Böylece, esas olarak cihazın hareketi ve mekanik deformasyonları ile ilgili zayıf sinyaller kesilir ve kulağı tahriş etmez.

Küçük sinyal sınırlayıcı kazancı minimum sıfırdadır. Büyük bir sinyal için diferansiyel voltaj kazancı: dUout / dUin = - R27 / R26 = -1. Op-amp D7.2'nin düzeltme devresi, 33 pF kapasiteli bir düzeltme kapasitörü C19'dan oluşur.

denge modülatörü

Ses gösterge sinyali aşağıdaki gibi oluşturulur. Sınırlayıcının çıkışındaki sabit veya yavaş değişen bir sinyal, sesli göstergenin referans sinyali ile minimuma çarpılır. Referans sinyali ses sinyalinin şeklini ayarlar ve minimum sınırlayıcının çıkış sinyali genliği ayarlar. İki sinyalin çarpılması, dengeli bir modülatör kullanılarak gerçekleştirilir. Analog anahtar olarak çalışan bir D11 çok işlevli anahtar ve bir D8.1 op amp üzerinde uygulanır. Cihazın aktarım katsayısı anahtar açıkken +1, kapalıyken -1'dir. Op-amp D8.1'in düzeltme devresi, 33 pF kapasiteli bir düzeltme kapasitörü C20'den oluşur.

Referans Sinyal Koşullandırıcı

Referans sinyali şekillendirici, bir ikili sayaç D9 ve bir sayaç kod çözücü D10 üzerinde uygulanır. Sayaç D9, halka sayaç çıkışından gelen 8 kHz frekansını 2 kHz ve 32 Hz'ye böler. D11 çok işlevli anahtarın AO adresinin en önemsiz bitine 2 kHz frekanslı bir sinyal sağlanır, böylece insan kulağı için en hassas frekansa sahip ton sinyali ayarlanır. Bu sinyal, yalnızca D11 çok işlevli anahtarın A1 adresinin yüksek dereceli bitinde mantıksal bir 1 varsa dengeli modülatörün analog anahtarını etkiler A1'de mantıksal sıfırda, dengeli modülatörün analog anahtarı her zaman açık.

Sesli gösterge sinyali, işitmenin daha az yorulması için aralıklı olarak üretilir. Bunun için, bir ikili sayıcı D9'un çıkışından 32 Hz'lik bir saat frekansı tarafından kontrol edilen ve çıkışında 8 Hz'lik bir frekans ve süre oranı ile dikdörtgen bir sinyal üreten bir karşı kod çözücü D10 kullanılır. bir mantıksal birim ve 1/3'e eşit bir mantıksal sıfır. Sayaç-dekoderin (D10) çıkış sinyali, dengeli modülatörde bir ton mesajının oluşumunu periyodik olarak kesintiye uğratarak, çok fonksiyonlu anahtarın (D11) adresinin Al yüksek dereceli bitine beslenir.

Piezo Sesli Amplifikatör

Piezoelektrik amplifikatör, D8.2 op-amp üzerinde uygulanmaktadır. Bu, voltaj kazancı Ki = - 1 olan bir invertördür. Amplifikatör yükü - bir piezoelektrik radyatör - op-amp D8.1 ve D8.2 çıkışları arasında bir köprü devresine bağlanır. Bu, yükteki çıkış voltajının genliğini ikiye katlamanıza izin verir. Anahtar S, ses göstergesini kapatmak için tasarlanmıştır (örneğin ayarlarken). OU D8.2'nin düzeltme devresi, 33 pF kapasiteli bir düzeltme kondansatörü C21'den oluşur.

Parça türleri ve tasarımı

Kullanılan mikro devre türleri Tablo'da verilmiştir. 3. K561 serisi mikro devreler yerine K1561 serisi mikro devrelerin kullanılması mümkündür. K176 serisinin bazı yongalarını ve yabancı analogları kullanmayı deneyebilirsiniz.

Tablo 3. Kullanılan mikro devre türleri

K157 serisinin çift işlemsel amplifikatörleri (op-amp'ler), benzer parametrelere sahip herhangi bir tek genel amaçlı op-amp ile değiştirilebilir (pin çıkışı ve düzeltme devrelerinde karşılık gelen değişikliklerle), ancak çift op-amp'lerin kullanımı daha uygundur (montaj yoğunluğu artar).

Senkronize dedektör D6'nın işlemsel yükselticisi, yukarıda bahsedildiği gibi, parametreleri açısından hassas işlem yükselticilerine yaklaşmalıdır. Tabloda belirtilen tipe ek olarak K140UD14, 140UD14 uygundur. İlgili anahtarlama devresinde OU K140UD12, 140UD12, KR140UD1208 kullanmak mümkündür.

Metal dedektör devresinde kullanılan dirençler için özel bir gereklilik yoktur. Sadece sağlam ve kurulumu kolay olmaları gerekir. Güç dağılımı derecesi 0,125 ... 0,25 W'dir.

Telafi potansiyometresi R6, çok dönüşlü tip SP5-44 veya sürmeli ayar tipi SP5-35 ile arzu edilir. Her türden geleneksel potansiyometre ile idare edebilirsiniz. Bu durumda, ikisinin kullanılması arzu edilir. Bir - şemaya göre dahil edilen 10 kOhm nominal değere sahip kaba ayar için. Diğeri, reostat devresine göre, 0,5 ... 1 kOhm nominal değere sahip birinci potansiyometrenin uç uçlarından birinin boşluğuna bağlanan ince ayar içindir.

Kondansatörler C15, C17 - elektrolitik. Önerilen tipler - K50-29, K50-35, K53-1, K53-4 ve diğer küçük olanlar. Alıcı ve verici bobinlerin salınım devrelerinin kapasitörleri haricinde kalan kapasitörler, seramik tip K10-7 (68 nF'ye kadar) ve metal film tipi K73-17'dir (68 nF'nin üzerindeki değerler). Devre kapasitörleri - C2 ve C5 - özeldir. Doğruluk ve termal kararlılık konusunda yüksek taleplere tabidirler. Her kondansatör, paralel bağlı birkaç (5 ... 10 adet) Kondansatörden oluşur. Devrelerin rezonansa ayarlanması, kapasitör sayısı ve değerleri seçilerek gerçekleştirilir. Önerilen kondansatör tipi K10-43'tür. Termal kararlılık grupları MPO'dur (yani yaklaşık olarak sıfır TKE). Hassas kapasitörler ve K71-7 gibi diğer türleri kullanmak mümkündür. Sonunda, KSO veya polistiren kapasitörler gibi gümüş plakalı eski moda termostabil mika kapasitörler kullanmayı deneyebilirsiniz.

Diyotlar VD1-VD10 tipi KD521, KD522 veya benzeri düşük güçlü silikon.

Mikroampermetre - ölçeğin ortasında sıfır olan 100 μA'lık bir akım için tasarlanmış herhangi bir tip. Küçük boyutlu mikroampermetreler, örneğin M4247 tipi uygundur.

Kuvars rezonatör Q - herhangi bir küçük boyutlu saat kuvars (el tipi elektronik oyunlarda benzer kuvars rezonatörler kullanılır).

Güç anahtarı - her türlü küçük boyutlu. Piller - 3R12 (uluslararası atamaya göre) ve "kare" (bizimkine göre) yazın.

Piezo yayıcı Y1 - ЗП1-ЗП18 tipi olabilir. İthal telefonların piezo yayıcıları kullanıldığında iyi sonuçlar elde edilir (arayan kimliğine sahip telefonların üretiminde büyük miktarlarda "boşa giderler").

Enstrüman tasarımı oldukça keyfi olabilir. Geliştirirken, aşağıda belirtilen önerilerin yanı sıra sensörler ve mahfaza tasarımı ile ilgili paragraflarda dikkate alınması tavsiye edilir.

Cihazın görünümü Şek. 7.

Pirinç. 7. "İletim-alma" ilkesine göre yapılmış metal dedektörünün genel görünümü

Tipine göre, önerilen metal dedektörünün sensörü dikey eksenli sensörleri ifade eder. Sensör bobinleri, cam elyafından epoksi yapıştırıcı ile yapıştırılmıştır. Bobinlerin sargıları, elektrik ekranlarının bağlantı parçaları ile birlikte aynı yapıştırıcı ile doldurulmuştur. Metal dedektör çubuğu, 48 mm çapında ve 2...3 mm et kalınlığında alüminyum alaşımlı bir borudan (AMGZM, AMG6M veya D16T) yapılmıştır. Bobinler çubuğa epoksi yapıştırıcı ile yapıştırılır: koaksiyel (yayılan) - bir geçiş takviye manşonu yardımıyla; çubuğun (alma) eksenine dik - uygun bir adaptör biçimi kullanarak.

Bu yardımcı parçalar da fiberglastan yapılmıştır. Elektronik ünitenin muhafazası lehimleme ile folyo cam elyafından yapılmıştır. Sensör bobinlerinin elektronik ünite ile bağlantıları, dış izolasyonlu ekranlı bir tel ile yapılır ve çubuğun içine döşenir. Bu telin blendajları, yalnızca cihazın elektronik kartındaki ortak kablo barasına bağlanır, burada muhafazanın folyo ve çubuk şeklindeki blendajı da bağlanır. Cihazın dışı nitro emaye ile boyanmıştır.

Metal dedektörün elektronik kısmının baskılı devre kartı, geleneksel yöntemlerden herhangi biriyle yapılabilir, mikro devrelerin DIP paketi (2,5 mm adım) için hazır devre tahtası baskılı devre kartlarının kullanılması da uygundur.

cihazın ayarlanması

1. Devre şemasına göre doğru kurulumu kontrol edin. Bitişik PCB iletkenleri, bitişik mikro devre ayakları vb. arasında kısa devre olmadığından emin olun.

2. Kutuplara kesinlikle dikkat ederek pilleri veya iki kutuplu bir güç kaynağını bağlayın. Cihazı açın ve tüketilen akımı ölçün. Her güç rayında yaklaşık 20 mA olmalıdır. Ölçülen değerlerin belirtilen değerden keskin bir şekilde sapması, mikro devrelerin yanlış takıldığını veya arızalandığını gösterir.

3. Jeneratörün çıkışında yaklaşık 32 kHz frekanslı saf bir kıvrım olduğundan emin olun.

4. D2 tetikleyicilerinin çıkışlarında yaklaşık 8 kHz frekanslı bir kıvrım olduğundan emin olun.

5. Kondansatör 02'yi seçerek, L1C2 çıkış devresini rezonansa ayarlayın. En basit durumda - üzerindeki voltajın maksimum genliği (yaklaşık 10 V) ve daha kesin olarak - D2 tetikleyicisinin çıkışındaki 12 kıvrımına göre devre voltajının sıfır faz kayması ile.

Dikkat! R6 potansiyometresi ile ayarlama, ölçüm cihazları da dahil olmak üzere metal dedektör sensörünün bobinlerinin yakınında büyük metal nesneler olmadığında yapılmalıdır! Aksi takdirde bu cisimler hareket ettirildiğinde veya sensör bunlara göre hareket ettirildiğinde cihaz bozulur ve sensör yakınında büyük metal cisimler varsa senkron dedektörün çıkış gerilimini sıfıra ayarlamak mümkün olmayacaktır. . Tazminat için olası değişikliklerle ilgili paragrafa da bakın.

8. Doğrusal olmayan amplifikatörün çalışmasını doğrulayın. En kolay yol görseldir. Mikroampermetre, potansiyometre R6 tarafından yapılan ayarlama işlemine yanıt vermelidir. R6 sürgüsünün belirli bir konumunda mikroampermetre iğnesi sıfıra ayarlanmalıdır. Mikroammetrenin oku sıfırdan ne kadar uzaksa, mikroammetrenin R6 motorunun dönüşüne o kadar zayıf tepki vermesi gerekir.

Elverişsiz bir elektromanyetik ortamın cihazın ayarlanmasını zorlaştıracağı ortaya çıkabilir. Bu durumda, potansiyometre R6 sürgüsü sinyal kompanzasyonunun gerçekleşmesi gereken konuma yaklaştığında mikroampermetre iğnesi kaotik veya periyodik salınımlar yapacaktır. Açıklanan istenmeyen fenomen, 50 Hz şebekenin daha yüksek harmoniklerinin alıcı bobin üzerindeki girişimi ile açıklanmaktadır. Elektrik tellerinden önemli bir mesafede, ayar sırasında oklar dalgalanmamalıdır.

9. Ses sinyalini oluşturan düğümlerin çalıştığından emin olun. Mikroampermetre ölçeğinde sıfıra yakın ses sinyalinde küçük bir ölü bölgenin varlığına dikkat edin.

Metal dedektör devresinin ayrı ayrı bileşenlerinin davranışında arızalar ve sapmalar varsa, genel kabul görmüş yönteme göre hareket etmelisiniz:

• işletim sisteminin kendi kendini uyarmasının olmadığını kontrol edin;
• doğru akım için op-amp modlarını kontrol edin;
• dijital mikro devrelerin vb. giriş/çıkışlarının sinyalleri ve mantık seviyeleri. ve benzeri.

olası değişiklikler

Cihazın şeması oldukça basit ve bu nedenle sadece daha fazla iyileştirme hakkında konuşabiliriz. Bunlar şunları içerir:

2. Eşzamanlı bir detektör, doğrusal olmayan bir amplifikatör ve bir mikroampermetre içeren ek bir görsel gösterge kanalının eklenmesi. Ek kanalın senkron detektörünün referans sinyali, ana kanalın referans sinyaline göre (başka bir halka sayacı tetikleyicisinin herhangi bir çıkışından) periyodun dörtte biri kadar bir kayma ile alınır. Arama konusunda biraz deneyime sahip olarak, tespit edilen nesnenin doğasını, yani iki gösterge aletinin okumalarına göre değerlendirmeyi öğrenebilir. elektronik bir ayrımcıdan daha kötü çalışmaz.

3. Güç kaynaklarına paralel olarak ters polaritede bağlanan koruyucu diyotların eklenmesi. Pillerin polaritesinde bir hata olması durumunda, bu durumda metal dedektör devresinin zarar görmeyeceği garanti edilir (ancak zamanında tepki göstermezseniz, yanlış bağlanmış pil tamamen boşalacaktır). Diyotların güç baralarıyla seri olarak açılması önerilmez, çünkü bu durumda güç kaynaklarının değerli voltajının 0,3 ... 0,6 V'u üzerlerinde boşa gidecektir. Koruyucu diyot tipi - KD243, KD247, KD226, vb.

Çeşitli metal türlerini aramak için bir metal dedektörü kullanılır. Ancak çok az insan nasıl çalıştığını biliyor. Bir metal dedektörünün çalışmasında hangi ilkelerin yattığını, bir metal dedektöründen nasıl farklı olduğunu ve ne tür metal dedektörlerin bilindiğini bulalım.

Metal dedektörü ve metal dedektörü: bir fark var mı?

Kesin olarak, bu kavramların her ikisi de aynı şeyi ifade eder. Genellikle eşanlamlı olarak kullanılırlar. Doğru, konuşmacının ve dinleyicinin kafasında, "metal dedektörü" kelimesini telaffuz ederken, sonunda bir sensör bulunan uzun bir aletle ormanda hazine arayan bir kişinin resmi sıklıkla belirir. Ve "metal dedektörü" durumunda, havaalanındaki manyetik çerçeveler ve metale tepki veren özel el sensörleri olan kişiler hemen sunulur. Gördüğünüz gibi, meslekten olmayanlar için fark sadece sunumda yatıyor.

Kökenlere dönersek, bir metal dedektörünün İngilizce "metal dedektörü" teriminin Rusça karşılığı olduğu ve bu durumda "metal dedektörü" nün sadece harf çevirisi yapılmış bir çeviri olduğu açık olacaktır.

Bununla birlikte, bu cihazları sıklıkla kullanan Rusça konuşan kişilerin profesyonel ortamında, aralarında açık bir fark olduğu fikri vardır. Bir metal dedektörü, yalnızca belirli bir ortamda metalin varlığını veya yokluğunu algılayabilen ucuz bir cihazdır. Buna göre, bir metal detektörü benzer bir amaca sahip bir cihazdır, ancak avantajı, onunla ayrıca bir metal nesnenin tipini belirlemenin mümkün olduğu gerçeğinde yatmaktadır. Böyle bir aracın fiyatı birkaç kat daha yüksektir. Amaç açısından, bu cihazlar örtüşür, ancak uygulamalarının doğası farklıdır. Bu nedenle, "bir metal dedektörü ile bir metal dedektörü arasındaki fark nedir" sorusu, bu tür ekipmanla ilgili amaç ve hedefleri değiştirmeden bırakırken, bu farkın ek işlevsellik alanında yattığı konusunda tam bir güvenle yanıtlanabilir.

Ancak kolaylık sağlamak için anlaşılır bir bakış açısına bağlı kalacağız. Yerde veya su altında arama yapmak için kullanılan aparatları “metal dedektörü” tabiriyle belirtelim ve “metal dedektörleri” diyeceğimiz manuel muayene ve çeşitli güvenlik servislerinin çalışmalarında kullanılan özel kemerli cihazlardır.

metal dedektörü nasıl çalışır

Bu soruyu kesin olarak cevaplamak oldukça zordur. Bu cihaz için birçok farklı seçenek var. Ve potansiyel bir alıcının tüm çeşitler arasında "kendinizi" bulması zor olabilir.

En yaygın olanı - belirli frekanslarda çalışan bir elektronik cihaz, sözde nötr veya zayıf iletken ortamdaki belirtilen parametrelere göre metal nesneleri algılayabilir. Nesnelerin yapıldığı malzemelerin iletkenliğine tepki verdiği açıktır. Bu tasarıma sahip bir cihaza darbeli cihaz denir. Bu, cihaz tarafından yayılan ve nesne tarafından yansıtılan sinyallerin saniyenin birkaç kesri sonra iletildiği zamandır. Teknoloji tarafından sabitlenen onlardır. Bir darbe metal dedektörünün çalışma prensibini kısaca şu şekilde açıklayın: akım üreteci darbeleri, kural olarak, yayılan bobine milisaniye cinsinden girer ve burada manyetik indüksiyon darbelerine dönüştürülür. Jeneratörün darbe bileşenlerinde keskin voltaj dalgalanmaları oluşur. Belirli aralıklarla alıcı bobine yansıtılırlar (daha karmaşık cihaz türlerinde, bir bobin her iki işlevi de yerine getirme yeteneğine sahiptir). Ardından, sinyaller bir iletişim kanalı aracılığıyla işlem birimine gönderilir ve bir kişi tarafından daha sonra algılanması için anlaşılır sembollerle gösterilir.

Ancak dikkatli olmalısınız çünkü bu popüler teknoloji türünün bir takım dezavantajları vardır:

1. Tespit edilen nesneleri metal türüne göre ayırt etmede zorluk;
2. Büyük voltaj genliği;
3. Anahtarlama ve üretimin teknik karmaşıklığı;
4. Radyo parazitinin varlığı.

Çalışma prensibine göre diğer metal dedektör türleri

Bu tür cihazlar en bilinen modellerden oluşur. Bazıları zaten durduruldu, ancak hala pratikte kullanılıyor.

1. BFO (Atım Frekansı Salınım). Temel, salınım sıklığındaki farkın hesaplanması ve sabitlenmesidir. Metal türüne bağlı olarak (demir içeren veya içermeyen), frekans yükselir veya düşer. Bu tür cihazlar artık üretilmiyor, modası geçmiş durumda. Ama daha önce üretilen modeller hala çalışıyor. Böyle bir metal dedektörün özellikleri arzulanan çok şey bırakıyor. Küçük bir algılama derinliğine, arama sonuçlarının toprak türüne güçlü bir şekilde bağlı olmasına (asidik, mineralli topraklarda etkisizdir) ve düşük hassasiyete sahiptir.
2. TR (Verici Alıcı)."Alım-iletim" tipi ekipman. Eskimiş için de geçerlidir. Tespit derinliği dışında problemler önceki tiple aynıdır (mineralli topraklarda çalışmaz). O oldukça iri.
3. VLF (Çok Düşük Frekans). Genellikle böyle bir cihaz iki eylem planını birleştirir: "alma-iletim" ve düşük frekanslı araştırma. Çalışma sırasında, cihaz sinyali aşamalar halinde analiz eder. Avantajları, yüksek hassasiyet, demir içeren ve içermeyen metalleri derinlemesine arama yeteneğidir. Ancak yüzeye yakın duran nesneleri algılaması onun için çok daha zordur.
4. PI (Puls İndüksiyonu).İndüksiyon sürecine dayanmaktadır. Metal dedektörün çalışma prensibi bir bobin içine alınmıştır. O, sensörün kalbidir. Metal nesnelerden gelen dış akımların elektromanyetik alanı içindeki görünümü, yansıyan darbeyi etkinleştirir. Elektrik sinyali şeklinde bobine ulaşır. Aynı zamanda cihaz mineralli ve metalli tuzlu toprağı net bir şekilde algılar. Tuzlardan gelen akımlar sensöre çok daha hızlı ulaşır ve grafiksel veya sesli olarak gösterilmez. Böyle bir metal dedektörü, en hassas olarak kabul edilir. Deniz dibinde arama yapmak için - bu, cihazın en etkili versiyonudur.
5. RF (Radyo Frekansı / RF iki kutulu). Sadece yüksek frekanslarda çalışan bir "alma-iletim" cihazıdır. İki bobini vardır (bir alıcı bobin ve buna göre bir iletim bobini). Bu metal dedektörün çalışması, endüktif dengenin ihlaline dayanmaktadır: alıcı bobin, nesneden yansıyan sinyali yakalar. Başlangıçta, bu sinyal iletim bobini tarafından gönderildi. Böyle bir metal dedektörün özellikleri, onu büyük derinliklerdeki sığ cevher yataklarını, mineralleri aramak veya büyük nesneleri tespit etmek için kullanmayı mümkün kılar. Penetrasyon derinliği benzersizdir (toprak tipine bağlı olarak 1 ila 9 metre). Genellikle endüstride kullanılır. Kazıcılar ve hazine avcıları onu gözetimsiz bırakmaz. Böyle bir cihazın önemli bir dezavantajı, madeni para gibi küçük nesneleri tespit edememesidir.

Demir dışı metal aramak için bir metal dedektörünün çalışma prensibidiğerlerinden özellikle farklı değil. Aynı zamanda aparatın tipine ve tasarımına da bağlıdır. Doğru ayarlarla demir dışı metalleri tespit edebilirsiniz. Onunla siyah arasındaki farklar, yalnızca demir dışı bir metal nesneden yansıyan girdap akımlarının daha uzun süre bozunmasıdır.

Metal dedektörleri başka nasıl farklıdır?

Dahili "doldurmaya" ek olarak, metal dedektörler arasında başka açılardan da farklılıklar vardır. İlk olarak, farklı fiyat kategorilerinde sunulurlar. Daha ucuz ve daha büyük cihazlar var ve premium sınıfa atfedilebilecekler var.

Ayrıca, zaten metal dedektörlerin açıklamasında, kullanıcı erişimi için bilgi çıkışındaki farkı görebilirsiniz. Cihazlar, grafik bilgileri (özel bir ekranda görüntülenen), bir nesnenin algılandığını veya bulunmadığını bildiren ses cihazlarını (farklı frekanslar yaymaları bakımından farklılık gösterirler) gösterecek şekilde programlanabilir. Daha pahalı modellerde, tüm ayrımcılık değerlerine sahip ekranlar sunulabilir.

Bilginin kendisi de farklıdır. Örneğin, en ucuz modeller kullanıcıya metal olup olmadığını basitçe söyler. Biraz daha pahalı cihazlar, ne tür bir metal olduğunu belirler - siyah veya demir dışı. En pahalı modeller tam bilgi sağlayabilir: nesnenin derinliği, metale göre yüzde olasılık oranı, nesnenin türü hakkında bilgi.

Her türlü metal dedektörü

Cihazlar farklı:çalışma prensibi, gerçekleştirilen görevler, uygulanan unsurlar. İlkeler yukarıda zaten yazılmıştır, bu yüzden görevler için ne olduklarını görelim:

1. Derin;

2. Zemin;

3. Manyetometre;

4. Mayın dedektörü.

Elemanlar mikroişlemci ve analog olabilir.

Özellikler hakkında

Farklı cihazlar, parametrelerin değişkenliği ile karakterize edilir.

Metal dedektörünün çalışma prensibive çalışma frekansı sınıflandırma parametreleridir. Cihazın türünü belirleyin, örneğin profesyonel veya zemin. Duyarlılık derinliği belirler. Hedef belirleme, cihazı belirli bir hedef boyutuna ayarlamanıza olanak tanır. Metalin türü ayrımcıyı hesaplar. Ağırlık, her şey basit: Ağır bir cihazın uzun süre kullanılması sakıncalıdır. Toprak parametreleri dengelenirken toprak tipi belirtilir.

Metal dedektörü ile çalışmak. özellikler

Önce cihazınızı, zayıf noktalarını incelemelisiniz. En yeni modelleri kovalamayın. Kullanıcı temel becerilere sahip değilse ve cihazın nasıl çalıştığına dair bir anlayışa sahip değilse, o zaman en "süslü" metal dedektörü bile ona yardımcı olmayacaktır.

Her fiyat kategorisinin liderleri vardır. Bunlar nesiller boyu hazine avcıları tarafından test edilmiş modeller olduğundan seçilmeleri gerekir. Cihazla çalışma yeteneği yalnızca uygulama ile elde edilir. Tekrar tekrar deneyen kişi, teknisyenin kendisine verdiği sinyalleri doğru bir şekilde deşifre etmeye başlar. Ve asıl soru doğru kod çözmeye bağlıdır: kazmak mı kazmamak mı?

Örneğin, metal dedektörünüzün içine hangi elemanların yerleştirildiğini bilerek, bir metal dedektörü ile tam olarak nasıl çalışacağınızı anlayabilirsiniz. Bir mono bobin ise, elektromanyetik radyasyonu koni şeklinde görünür. Bu nedenle, arama yaparken "kör noktalar" vardır. Bunları ortadan kaldırmak için, cihazla yapılan her geçişin bir öncekiyle %50 örtüştüğünden emin olmanız gerekir. Bu tür önemsiz şeyleri bilerek, metal dedektörü en etkili şekilde kullanabilirsiniz.

Metal dedektörü ile çalışmabelirli bir sonuç varsayar. Bunu yapmak için, metal dedektörün bazı basit ama kesinlikle gerekli gereksinimleri karşılaması gerekir:

1. Metal dedektörünün çalışma prensibimetal nesneleri maksimum derinlikte hissetmesine izin vermelidir;
2. Demirli ve demirsiz metal olarak bir ayrım yapılmalıdır;
3. Cihaz, hızlı çalışmayı sağlayan çalışan bir işlemci ile donatılmalıdır. Bu, yakındaki iki nesneyi tanımak için önemlidir.

Metal dedektörü ile nasıl çalışılır?Cihazı kurarak başlamanız gerekir. Kural olarak, belirli bir nesneyi bulmak istiyorsak, ayarların buna göre yapılması gerekir. Ancak, gözlemlenmesi yeni başlayanlar için kesinlikle faydalı olacak 2 genel kural vardır.

1. Hassasiyet parametresi için eşik değerini azaltın. Bu göstergeyi artırmak genellikle artan parazite yol açtığından, yeni başlayanlar için herhangi bir hedefi daha doğru bir şekilde yerelleştirmek için cihazın yakınlarda bulunan nesneleri algılama yeteneğini feda etmesi daha iyidir.
2. Tamamen metal ayrım seçeneğini kullanın.

Bunlara sadece metal dedektörün nasıl düzgün kullanılacağına dair bazı genel bilgiler verilmiştir. Bunun üzerinde daha ayrıntılı olarak duralım. En önemlisi, asla acele etmeyin! Arama alanı bölgelere, bölümlere ayrılmıştır. Her biri yavaşça, dikkatlice geçilmelidir. Tuzak mümkün olduğu kadar yere yakın tutulmalıdır; bir metal dedektörünün çalışması sarsıntı olmadan düzgün olmalıdır. Cihazı yavaşça bir yandan diğer yana hareket ettirin. Zeminde metal bulunursa, kural olarak, bir ses sinyali duyacaksınız: açık - doğru şekle sahip küçük bir nesnenin algılandığının kanıtı, bulanık, aralıklı - algılanan nesnenin şekli yanlış. Bulgunun boyutunu ve oluşumunun derinliğini sesle belirlemeyi öğrenmek ancak deneyimle mümkündür. Bulunan metal türü bir ölçeğe göre sınıflandırılır (cihaz elektriksel bir dürtü yansıtır ve işlemci bu verilere dayanarak nesnenin yapıldığı malzemenin yoğunluğunu hesaplar).

İki mod vardır: dinamik (ana) ve statik, metal dedektörünün nasıl düzgün çalıştığını etkiler Statik - bu, bobinin nesne üzerinde bağımsız bir hareketidir; bir hedefin merkezini belirlemek için kullanılır. Bölgenin incelenmesi belirli bir şemaya göre yapılır:

1. Bobin yere paralel olmalıdır;
2. Zemin ile bobin arasında sabit bir mesafenin korunması önemlidir;
3. Küçük adımlar atın. Bölüm atlamayın!
4. Hareket hızı saniyede yaklaşık yarım metre olmalıdır;
5. Cihazın yerden yüksekliği 3 veya 4 cm'dir.

Aramalar dinamik modda gerçekleştirilir. Kararlı bir sinyal bulunduğunda, cihazı statik moda geçirin: amaçlanan yer üzerinde haç şeklindeki hareketlerle sürün; sinyalin maksimum ses ve kazı aldığı yer. Dedektörü tekrar dinamik moda geçirin. Düz bir kare veya yuvarlak top şeklinde keserek süngünün yarısını kazın. Nesne hala deliğin içindeyse, daha fazla kazın. Buluntuyu çimden yarım bölme yöntemiyle çıkarmak daha iyidir. Aramayı bitirdiğinizde çimi deliğe geri koyduğunuzdan emin olun! Artık bir metal dedektörü nasıl kullanacağınızı tam olarak biliyorsunuz.

Metal dedektörleri hakkında biraz

Metal dedektörlerinin çalışma prensiplerimetal dedektörleri ile birebir aynıdır, farkları sadece kullanım ortamı ve bobinin gücündedir. Bu nedenle metal dedektörlerin etkinliği daha azdır, yerdeki hiçbir şeyi tespit edemezler. Ana metal dedektör türleri şunlardır: manuel inceleme (25 metreye kadar algılama aralığı) ve kemerli (çerçeve).

El tipi metal dedektörün nasıl çalıştığını kısaca şu şekilde anlatabilirsiniz: Cihaz açıldığında kesinlikle çalışmaya hazırdır, herhangi bir konfigürasyona gerek yoktur, metal algılandığında DC darbesi sabitlenir, ses ve gösterge yanar.

B. SOLONENKO, Genichesk, Herson bölgesi, Ukrayna

Metal dedektörlerin her zaman radyo amatörlerinin dikkatini çektiğini söylemek abartı olmaz. Bu tür birçok cihaz "Radyo" dergisinde yayınlandı. Bugün okuyuculara Genç Teknisyenler Teknik İstasyonunun radyo mühendisliği çemberinde yaratılan başka bir tasarımın açıklamasını sunuyoruz (bununla ilgili Radyo, 2005, No. 4, 5'teki makaleye bakın). Çemberin üyelerine, bir multimetrenin yeterli olduğu, erişilebilir bir eleman tabanına dayalı, üretimi kolay bir cihaz geliştirme görevi verildi. Adamların ne kadar başarılı olduğunu siz okuyucular yargılayabilirsiniz.

Önerilen metal dedektörü "iletim-alma" ilkesine göre çalışır. Verici olarak multivibratör, alıcı olarak ses frekans yükseltici (34) kullanılmıştır. Bu cihazlardan birincisinin çıkışına, ikincisinin girişine aynı boyuttaki bobinler ve sarım verileri bağlanır,

Böyle bir verici ve alıcıdan oluşan bir sistemin bir metal dedektörü haline gelmesi için, bobinleri, yabancı metal nesnelerin yokluğunda aralarında neredeyse hiçbir bağlantı olmayacak şekilde konumlandırılmalıdır, yani verici sinyali doğrudan alıcıya gitmez . Bildiğiniz gibi, eksenleri karşılıklı olarak dik ise bobinler arasındaki endüktif bağlantı minimumdur. Verici ve alıcı bobinleri bu şekilde konumlandırılırsa alıcıdaki verici sinyali duyulmayacaktır. Bu dengeli sistemin yakınında, verici bobinin alternatif manyetik alanının etkisi altında metal bir nesne göründüğünde, içinde girdap akımları ve sonuç olarak alıcıda alternatif bir EMF'ye neden olan kendi manyetik alanı ortaya çıkar. bobin. Alıcı tarafından alınan sinyal, telefonlar tarafından sese dönüştürülür. Hacmi, nesnenin boyutuna ve ona olan mesafeye bağlıdır.

Metal dedektörün özellikleri: çalışma frekansı - yaklaşık 2 kHz; 25 mm - yaklaşık 9 cm çapında bir madeni paranın tespit derinliği; demir ve alüminyum dikiş kapakları - sırasıyla 23 ve 25 cm; 200x300 mm - 40 ve 45 cm ebatlarında çelik ve alüminyum levhalar; kanalizasyon rögarı - 60 cm.

Verici. Verici devresi şek. 1. Belirtildiği gibi, bu, VT1, VT2 transistörlerine dayanan simetrik bir multivibratördür. Ürettiği salınımların frekansı, CI, C2 kapasitörlerinin kapasitansı ve R2, R3 dirençlerinin direnci ile belirlenir. Transistör VT2'nin kollektör yükünden - direnç R4 - dekuplaj kondansatörü C3'ten gelen sinyal 34, elektrik salınımlarını alternatif bir manyetik alan AF'ye dönüştüren bobin L1'e girer.

İncir. 2

AlıcıŞekil l'de gösterilen devreye göre yapılmış üç aşamalı bir amplifikatör 34'tür. 2. Girişinde, vericideki ile aynı L1 bobini bağlanır. Amplifikatörün çıkışı seri bağlı BF1.1, BF1.2 telefonlarla yüklenir.

Şek. 3

Vericinin metal bir nesnede indüklenen alternatif bir manyetik alanı, alıcı bobine etki eder ve bunun sonucunda içinde yaklaşık 2 kHz frekanslı bir elektrik akımı ortaya çıkar. Ayırma kapasitörü C1 aracılığıyla, sinyal, transistör VT1 üzerinde yapılan amplifikatörün ilk aşamasının girişine beslenir. Yükünden - direnç R2 - yükseltilmiş sinyal, dekuplaj kondansatörü C3 aracılığıyla transistör VT2 üzerine monte edilmiş ikinci aşamanın girişine beslenir. Kollektöründen C5 kondansatöründen gelen sinyal, üçüncü aşamanın girişine beslenir - transistör VT3 üzerindeki yayıcı takipçisi. Mevcut sinyali yükseltir ve düşük ohm'lu telefonları yük olarak bağlamanızı sağlar.

Ortam sıcaklığının amplifikatörün kararlılığı üzerindeki etkisini azaltmak için, toplayıcı ile transistör VT1'in tabanı arasındaki direnç R1'i ve toplayıcı ile toplayıcı arasındaki direnç R3'ü açarak birinci ve ikinci aşamalara negatif bir DC voltaj geri beslemesi verildi. temel VT2. 2 kHz'in altındaki frekanslarda kazanç azaltma, bu frekansın üzerindeki frekanslarda C1, C3 kapasitörlerini ayırma kapasitansının uygun bir seçimiyle - C2 ve C4 kapasitörleri aracılığıyla birinci ve ikinci aşamalara alternatif voltajda frekansa bağlı negatif geri besleme sağlayarak elde edilir. . Bu önlemler, alıcının gürültü bağışıklığının arttırılmasını mümkün kılmıştır. Kondansatör C6, pilin boşalırken iç direnci arttığında amplifikatörün kendi kendini uyarmasını önler.

Şekil 4

Detaylar ve tasarım. Verici ve alıcının detayları, tek taraflı folyo cam elyafından boşluklar üzerindeki yalıtkan izleri kesilerek yapılan baskılı devre kartlarına yerleştirilmiştir. Verici kartının bir çizimi şekil 2'de gösterilmektedir. 3, alıcı - Şek. 4. Kartlar, 0,125 veya 0,25 W gücünde MLT dirençlerinin ve K73-5 (alıcıda C2, C4) ve diğer K73-17 kapasitörlerinin kullanımı için tasarlanmıştır. Alıcıdaki oksit kondansatör C6 - K50-35 veya benzeri yabancı üretim. Şemada belirtilenler yerine, vericide KT503 serisinin diğer transistörleri ve alıcıda herhangi bir harf indeksine sahip KT315 serisinin transistörleri veya A-B indekslerine sahip KT3102 serisi transistörler kullanılabilir. Daha düşük gürültü değerlerine sahip oldukları ve küçük nesnelerden gelen sinyal, amplifikatörün gürültüsü tarafından daha az maskeleneceği için ikincisinin kullanılması tercih edilir. SA1 anahtarları herhangi bir tasarımda olabilir, ancak tercihen daha küçük olabilir. Telefonlar BF1, BF2 - örneğin bir müzik çalardan küçük ek.

Daha önce de belirtildiği gibi alıcı ve verici bobinleri aynıdır. Bu şekilde yapılırlar. 115x75 mm ölçülerindeki bir dikdörtgenin köşelerine, 2 ... 2,5 çapında ve 50 ... 60 mm uzunluğunda levhaya dört adet çivi çakılır, üzerlerine PVC veya polietilen borular 30 .. 40 mm uzunluğunda. Bu şekilde izole edilen çivilerin üzerine 300 tur 0,12 ... 0,14 mm çapında PEV-2 teli sarılır. Sarma işlemi tamamlandıktan sonra, dönüşler tüm çevre etrafına dar bir yalıtım bandı şeridi ile sarılır, ardından herhangi iki bitişik çivi dikdörtgenin merkezine doğru bükülür ve bobin çıkarılır.

Alıcı ve verici kasası olarak polistren buton kutuları (iç ölçüleri - 120x80 mm) kullanılmaktadır. Pil bölmeleri, PCB rafları ve bobin bağlantı elemanları aynı malzemeden yapılmıştır ve yuvalara P-647 çözücüsü (P-650 de kullanılabilir) ile yapıştırılmıştır. Verici mahfazasındaki parçaların yeri şekil 2'de gösterilmiştir. 5'te, alıcının detayları benzer şekilde düzenlenmiştir.

Şekil 5

Alıcı ve verici bobinlerinin (güç pili, parça kartı, güç anahtarı) içinde bulunan tüm metal yapı elemanları manyetik alanlarını etkiler. Çalışma sırasında konumlarında olası bir değişikliği önlemek için hepsinin güvenli bir şekilde sabitlenmesi gerekir. Bu, özellikle değiştirilebilir bir yapı elemanı olarak Krona bataryası için geçerlidir.

Kuruluş. Vericinin çalışıp çalışmadığını kontrol etmek için L1 bobini yerine telefonları bağlayın ve güç açıldığında telefonlardan ses geldiğinden emin olun. Ardından bobini yerine bağlayarak verici tarafından tüketilen akım kontrol edilir, 5 ... 7 mA içinde olmalıdır.

Alıcı, giriş kısa devre olacak şekilde ayarlanmıştır. Birinci aşamada bir direnç R1 ve ikinci aşamada R3 seçilerek, sırasıyla VT1 ve VT2 transistörlerinin kollektörlerinde besleme voltajının yaklaşık yarısına eşit bir voltaj ayarlanır. Ardından, direnç R5'i seçerek, transistör VT3'ün kollektör akımının 5 ... 7 mA'ya eşit olmasını sağlarlar. Bundan sonra girişi açtıktan sonra, L1 alıcı bobinini ona bağlayın ve verici sinyalini yaklaşık 1 m mesafeden alarak sistemin bir bütün olarak çalıştığından emin olun.

Düğümleri tek bir yapıya monte etmeden önce, birkaç deney yapmak mantıklıdır. Verici ve alıcıyı 1 m mesafede dikey olarak (bobinlerin eksenleri birbirini izliyormuş gibi olacak şekilde) masaya yerleştirdikten ve telefonlardaki sinyal seviyesini kontrol ettikten sonra, alıcıyı dikey eksen etrafında yavaşça çevirin bobinlerin düzlemlerinin birbirine dik olduğu bir konuma. Bu durumda, sinyal önce yavaşça azalacak, sonra tamamen kaybolacak ve daha fazla dönüş ile artmaya başlayacaktır. Deneyi birkaç kez gerçekleştirin, böylece metal dedektörü monte ederken ve ayarlarken alıcıdaki minimum sinyali belirlemek kolaydır.

Şekil 6

Daha sonra metal yapı elemanları içermeyen bir masa üzerine vericiyi dikey olarak ve ondan 10 cm mesafe olacak şekilde alıcı bobininin düzlemi üstte olacak şekilde bir sehpa (bir veya daha fazla kitap) üzerine yatay olarak yerleştirin. verici bobininin düzlemine dik ve merkezinin biraz altındadır. Telefonlarda sinyal seviyesini izlerken alıcının vericiye bakan tarafını kaldırın ve sinyalin düşmesini sağlayın. Alıcı ve stand arasındaki contaları seçerek, kağıt kartpostaldan yapılan contanın en ufak hareketinin, metal dedektörün maksimum hassasiyetine karşılık gelen alıcıdaki minimum sinyali ayarlamanıza izin verdiği konumunu bulun.

Kalay ve alüminyumdan yapılmış dikiş kapaklarını dönüşümlü olarak maket metal dedektörünün kapsama alanına getirerek, metal dedektörünün maksimum hassasiyet bölgesinin alıcı bobinin altında ve üstünde bulunduğundan emin olun (alıcının manyetik alanları) ve verici bobinleri simetriktir). Metal dedektörün farklı metallerden yapılmış aynı boyuttaki kapaklara farklı tepki verdiğine dikkat edin.

Bobinlerin minimum bağlantısı ile sinyal biraz duyulursa ve kapak bir tarafa yerleştirildiğinde önce tamamen kaybolana kadar azalır, sonra büyümeye başlar ve diğer taraftan girildiğinde, hatasız artarsa, bu, alıcının veya vericinin manyetik bobin alanlarının yanlış bir minimum ayarını veya bozulmasını gösterir. Aynı zamanda, bu gerçek, ek bir metal nesnenin tanıtılmasıyla, sistemin sinyal minimumda tamamen kaybolana kadar, yani cihazın maksimum hassasiyetine ulaşmak için ayarlanabileceğini göstermektedir. Kapatma kapağı takıldığında sinyal 15...20 cm'lik bir mesafeden tamamen kaybolursa, metal dedektör alanına daha küçük bir nesne sokarak, alıcı veya vericinin gövdesine yerleştirildiğinde aynı etki elde edilebilir. . Yazarın versiyonunda, böyle bir nesnenin 25 mm çapında sarı metalden yapılmış bir madeni para olduğu ortaya çıktı (benzer boyutta bir alüminyum levha tanıtıldığında benzer bir etki elde edilecektir). Madeni paranın kendisine verilen görevi yerine getirdiği üç yer vardı: aşağıdan vericinin altından, alıcının altından pilin yanından ve alıcı ile verici arasındaki kulptan.

Toplantı. Cihazın yazarın versiyonunun basitleştirilmiş bir biçimde tasarımı, Şek. 6 ve görünüm - Şek. 7. Taşıyıcı ray 2 (bkz. şekil 6) ve tutamak 3 ahşaptır. Sapın üst kısmı kullanım kolaylığı için plastikle yapıştırılır ve alt kısmı rayda önceden yapılmış bir deliğe geçirilerek yapıştırıcı ile sabitlenir. Montajdan sonra, tutamağın 3 ahşap kısmı ve taşıyıcı ray 2 neme karşı korumak için verniklenir. Sapın üstünde, alıcıya çiftler halinde bükülmüş tellerle bağlanan bir telefon jakı 4 vardır.

Montaj sırasında verici (1), diğer ucunda bulunan alıcı (7) alınan sinyalin minimumuna karşılık gelen çizginin biraz altında olacak şekilde taşıyıcı raya (2) sağlam bir şekilde sabitlenir. Ardından, ayar plakasını 6 hareket ettirerek alınan sinyalin minimum değeri kolayca ayarlanana kadar contanın 5 kalınlığını (herhangi bir yalıtım malzemesinden) seçin. Bundan sonra, alıcı (7) iki vida ile taşıyıcı raya (2) sabitlenir. Taşıyıcı rayın 2 kenarındaki vida durana kadar vidalanır ve ikincisi (yaklaşık olarak mahfazanın alt duvarının ortasında) 1 ... 2 mm vidalanmaz. Bu, alıcının yatay bir düzlemde hareket etmesini ortadan kaldırır ve aynı zamanda ayar plakasını 6 gövdesinin altına kaydırarak alıcının kenarını kaldırmanıza olanak tanır. Dikey bir düzlemde bu şekilde hareket ettirilerek, alınan sinyalin minimuma indirilmesi sağlanır. Son montajdan sonra, dengeleme nesnesinin konumu belirlenir ve yapıştırılır.