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无线电电子与电气工程百科全书 业余金属探测器。 无线电电子电气工程百科全书
无线电电子与电气工程百科全书 / 指示器、探测器、金属探测器 我开发的金属探测器尚未用于维和行动中识别和消除雷区，也尚未用于大规模地质或考古调查。 不是为专业人士设计的，而是为业余爱好者设计的，他们“看看地下”的愿望能够满足表中给出的参数的设计，它是“跳动金属探测器”的改进版本。 由于在搜索发生器中引入了自动频率控制 (AFC)，探测脉冲持续时间对包裹本身强度的依赖性得到了有益的利用（清晰固定），从而提高了设备的灵敏度。 此外，不需要电子单元的电压稳定和温度补偿的额外措施。 而怀疑论者预言的“不可调和的矛盾”（他们说当金属进入工作区域时搜索振荡电路的频率变化与AFC系统的正常运行不相容）被实践本身解决了。 事实证明，当传感器以0,5 - 1 m/s的速度在所研究的表面上移动时，装置电路与频率的自动调谐不冲突，具有显着的惯性（大的时间常数）。 从框图的分析中可以清楚地看出，制造这种设备显然比以前任何灵敏度较低的类似设备（包括模型主义者第 8'85 号和第 4'96 号中发表的金属探测器）更困难-建造者杂志。 毕竟，除了标准的示例性石英 (1) 和测量 (2) 发生器之外，我建议的开发还包括外部电感器 I.（搜索框架传感器）、混频器 (3) 和录音机 VA (电话胶囊），拥有新的、性能显着提高的设备。 这是一个积分器 (4)，它生成幅度与控制拍频成比例的锯齿信号，以及一个写入脉冲整形器 (5)，它与密钥 (6) 和源极跟随器 VT 一起构成一个模拟信号。固定积分器峰值电压的存储设备。 金属探测器离不开比较器 (7)，该比较器可以自动将电子设备从最大灵敏度区域转移到一对一节拍记录区域（反之亦然），无需特殊的 VCO 发生器 (8)，将源极跟随器产生的电压转换为频率为200-8000 Hz的电振荡，并且无需上述原始自动调谐系统AFC（9），具有减慢设备响应的特殊节点控制电压变化过大。 还有许多其他技术解决方案，其中当然不可能不挑出“运算放大器”和特殊混频器(10)。 金属探测器主要参数
稳定干燥天气下黑钙土中钢质物体的探测深度，mm
正如实践所示，正是这种设备组合以及所选择的生成音频信号的方法使您可以同时收听两个频率，从而极大地方便了设备的初始调谐到一定的灵敏度。 而且可信度相当高。 即使在极端情况下，例如，当搜索框传感器接近一个巨大的金属物体，其距离差频率几乎达到临界值（70 Hz）时，也不会出现故障 - 仅在搜索框传感器中听到不断变化的拍频。耳机。 现在介绍电路图中反映的细节。 示例性发生器是在元件DD1.1上制成的。 其频率由正反馈电路中包含的 ZQ1 石英谐振器稳定。 为了保证开机时发电机的励磁，使用了电阻R1。 此处可用的缓冲器元件 DD1.2 卸载发生器，并生成具有数字电平的信号。 电阻器 R2 决定石英谐振器中的负载程度和最大功耗。 该发生器可以与几乎任何谐振器一起工作，电流消耗为 500-800 μA。 其后的两个分频器（元件DD2.1）生成具有对称曲折的信号，这是混频器正常操作所必需的。 测量发生器根据不对称多谐振荡器（晶体管VT1和VT2）的方案组装。 自激模式的输出在电容器C7上提供正反馈电路。 频率设定元件是C3-C5、VD1和搜索线圈传感器L1。 此外，生成频率范围为 500 kHz 至 700 kHz，具体取决于可用的石英谐振器。
短期不稳定性这样重要的参数对于该发电机来说很小。 打开电源后前 10 秒的频率漂移不超过 0,7 Hz（每 30 分钟 - 最高 20 Hz），尽管每 1 分钟 1 Hz 对于设备的正常运行也被认为是可以接受的（没有亚足联）。 测量发生器输出的正弦信号，幅度为1-1,2V，通过隔离电容C9馈送到触发器DD3.2，触发器DD2产生数字电平、占空比为5的矩形脉冲。R6R3.3是分频器这部分电路的正常工作所必需的。 DD2.2 充当缓冲阶段。 来自它的信号被馈送到混频器（T-trigger DDXNUMX）。 来自示例性发生器的分频器的频率也出现在那里。 DD2.2操作的特点是，如果两个频率接近的脉冲序列到达该逻辑元件的输入C和D，则在输出处形成具有严格对称曲折的差频信号。 此外，从混合器的输出12移除的所有东西都具有图2a中所示的形状。 直接信号以及延迟（图 2b）反相（由于 R8C11 电路和元件 DD4.2）信号在 DD5.1 键上求和，充当逻辑 AND/OR 并形成短正用于模拟存储设备（DD2、C5.2、VT13）操作的记录脉冲（图3c）。 但这还不是全部。 从 DD4.2 输出获取的信号到达积分器，该信号根据使用 VD2、R10 - R11、DA1、C12 的经典方案制作。 电阻器R11限制电容器C12的再充电电流，从而卸载元件DD4.2的输出。 通过 DD2 键的积分信号（图 5.2d）由 DD5.1 的脉冲控制，被馈送到存储电容 C13，其中电压等于来自积分器的峰值（图 2d）。 14e）。 电容器 C2 可以消除拍频急剧变化时可能出现的“阶跃”型效应（图 XNUMXf）。 信号从源极跟随器进入 DD4.3 比较器、VCO（压控发生器）和 AFC 环路电路。 分压器R21R22与R23和R24反馈一起将控制电压范围缩小到1,2V的幅度。运算放大器DA2将结果与分压器R26R29给出的结果进行比较，并产生aaricap VD1的控制电压。 电阻器 R26 可以粗略地设置 AFC（灵敏度）的初始捕获点，而 R27 可以精确地设置。 而且，当R26滑块向极限（根据方案向上或向下）位置移动时，很容易离开AFC捕获区（±300 Hz），实现一对一的拍频模式，这使得工作使设备更加灵活。 为了理解该节点的功能特征（它减慢了 AFC 对拍频急剧变化的响应），我们假设在晶体管 VT4 的基础上有一些稳定的 Ub。 我们还假设在某个时刻，拍频发生急剧变化，相应地，C14 两端的电压也会发生急剧变化。 我们的金属探测器的工作电路肯定会响应这样的“引导”，Ub晶体管VT4与其之前的值有足够的偏差（由于R19、R20和C16的额定值较大）。 但是，对拍频平滑变化的响应肯定是以指定电压缓慢变化的形式做出的反应。 当金属物体进入搜索框传感器的敏感区域并停留较长时间时，在VT4的基础上设置一个电压，通常足以返回到指定的频率模式。 但随着传感器急剧移至一侧，情况发生变化，U6的VT4晶体管将无法快速恢复到之前的水平。 即，为转变到“0”(正反馈的出现)创建了条件。 为了排除后者，引入了用 VD19 二极管对 R3 进行分流，通过该二极管，电容 C16 快速放电（U6 返回到设定电平）。 事实上，AFC 有（取决于拍频变化的方向）两个时间常数。 由于传感器的特殊设计实际上消除了被检测物体的铁磁特性对搜索发生器 f 增加的影响，因此 AFC 和整个设备在所有模式下都可以非常正确地工作。 VCO（DD4.4和R18、C15）将随拍频变化的电压转换为频率。 配置有 R16R17 分频器的 DD4.3 比较器允许在 f 节拍 = 0-70 Hz 时在最大灵敏度区域执行此操作。 VCO 频率被馈送到混频器的输入 A（按键 DD5.4）。 输入CO来自逻辑元件DD4.1和差值f节拍，以及微分电路C10R9形成的短负脉冲（为了耳机更好的发声，降低功耗）。 因此，混频器的输出要么是 VCO 的调制 fbeat 频率，要么只是拍频。 此外，该方案自动执行从一种模式到另一种模式的转换。 可变电阻R30作为负载和音量控制，SA1与其组合作为电源开关。 使用CMOS系列的微电路、以微电流模式运行的运算放大器，可以将电流消耗降低至6mA的水平，从而可以使用克朗电池作为电源。 与其他类似物一样，几乎整个金属探测器都安装在由单面镀箔玻璃纤维制成的印刷电路板上。 搜索发生器放置在锡制成的屏蔽盒中。 电路板尺寸中仅去掉了控制电阻R26、R27、R30、连接电源和耳机的插座以及传感器框架。 传感器框架的制造技术和注意事项对于整个金属探测器的性能非常重要，因此显然需要更详细的介绍。 这里使用由 1100 根 2 毫米的 PEV1.2-10 电线组成的捆作为基础。 用一层电工胶带紧紧包裹，挤压成内径960毫米、长度300毫米的铝管。 将所得毛坯成型为 200xXNUMX 毫米、带圆角的矩形框架。 将第一根导线的末端放置在铝盒（静电屏蔽）中，然后将其连续焊接到第二根导线的开头，依此类推，直到形成一种 11 匝电感器。 尖峰之间用纸带隔离，并填充环氧树脂，同时排除因管子本身弯曲成框架而出现线圈短路的情况。 建议在此提供任何封闭式高频连接器和适合手柄的（非金属）安装座，手柄可用作可折叠杆的一个或两个部分。 连接框架和模块的电缆最好使用同轴电缆，电视电缆，例如PK75。 搜索发生器的扼流圈1_2(下文中的名称根据图1并根据上一期杂志上发表的金属探测器的电路图)具有450匝PEL线1-0,01。 缠绕 - 散装在直径为 4、长度为 15 毫米的框架上，带有 M600NN 铁磁芯（您可以使用旧收音机中合适的轮廓线圈）。 这种扼流圈的电感为1 - 1,2 mH。 该器件使用电容器 KSO 或 KTK（C3、C4、C5）、KLS 或 KM（C1、C2、C6 - C13、C15）、K50-6 或 K53-1（C14、C16、C17）。 还有电阻器的选择。 特别地，对于“修整剂”，R26、R27、SP5-2或SP-3是合适的。 对于变量 R30 也是如此，只是它必须与开关结合使用。 所有其他电阻器均为 MLT-0,125 (VS-0,125)。
数字 MS 可以替换为成熟的 K176 系列中的类似物。 DD1、DDZ——同系列中的任何一个，只要它们包含所需数量的逆变器即可。 晶体管也可以更换。 作为VT1和VT2，例如KPZ0ZB(-Zh)是合适的。 可以使用 KPZ0Z 或 KP305 代替 \/TK（名称末尾的字母索引在这种情况下不起作用），并且 KT3102G (VT4) 将取代 KT3102E。 石英 - 专为 1,0-1,4 MHz 设计的石英之一。 耳机的选择也是无限的。 实践表明，TON-1或TON-2非常合适。 Varicap D901 可用 D902 替代。 二极管 VD2 和 VD3 - KD522 (KD523) 具有任意字母索引。 要设置组装好的设备，您需要一台示波器和……工作的准确性。 仔细检查整个安装后，即可向电路供电。 然后他们检查电流消耗，对于正确执行的可行设计，电流消耗应为 5,5 - 6,5 mA。 当超出规定值时，他们会查找并消除焊接等方面的错误。 示例性发生器的功能通过 DD1 微电路的引脚 2 处存在频率等于 0,5 f 占空比为 2 的石英谐振器来验证。然后，它们转到“搜索引擎”上的控制点在 R3 和 C8 汇聚的印刷电路板上，施加一半的电源电压，同时断开 DA2 芯片的输出。 然后将示波器连接到晶体管 VT2 的漏极，检查输出电压的幅度。 其范围应为 1V 至 1,2V。如果偏差超过 0,1V，请校正电感器 L2 的匝数。 在电容器 C3 和 C4 的帮助下，最佳信号频率设置为 0,5 fquartz。 此外，传感器本身距离金属物体的距离不应小于两米。 如有必要，选择R5，他们试图在DD9微电路的引脚3处获得对称的输出信号（在这种情况下，混频器必须输出曲折等于2的差频信号）。 然后，通过改变变容二极管上的电压将拍频设置为等于 8 - 9 Hz，在 DA6 积分器的引脚 1 处测量信号 - 它应该“处于下方限制的边缘”。 通过选择电阻R10的阻值来进行相应的调整。 通过将示波器连接到晶体管 VT3 的源极，他们可以根据拍频检查电压电平的变化。 电阻器 R16 和 R17 确保仅当 f 节拍高于 10 Hz 时，比较器（DD4 芯片的引脚 70）输出处才会出现逻辑零。 VCO 通过电阻 R15 进行调整，以便当积分器信号“从下方离开限制”时振荡器开始工作。 将来，这将大大简化设备在操作前的调整，因为 VCO 的最小频率将对应于金属探测器的最大灵敏度设置。 在印刷电路板上恢复之前 R3 和 C8 与 DA2 的焊接连接后，他们进入调试设备的最后阶段。 发动机“微调器”R26转到极限（“正”）位置，这将对应于最大拍频（此外，f搜索生成器> f示例性）。 然后，向相反方向缓慢旋转发动机，开始控制 DA6 引脚 1 处的信号。 他们注意到信号到达 AFC 捕获区域的那一刻（在 R26 滑块的某个位置）如何出现在示波器屏幕上。 通过继续转动调谐电阻器1327的旋钮，它们实现了10Hz的拍频，同时检查AFC的操作（因为信号趋于返回到其原始状态）。 考虑到AFC的大惯性，电阻器1326、1327的引擎必须缓慢移动。 在这种情况下，耳机中将听到最低 VCO 频率和带有 f、节拍的微弱喀哒声。 在一些 1 在某些情况下，可能会出现声音相对于某些固定状态“浮动”的效果。 这种情况下，需要更准确地选择电阻R23、R24的比值或减小1319、R20的值。 如前所述，金属探测器的电子部分（这几乎是整个设备）可以安装在安装在手柄上的任何合适的盒子中。 必须注意搜索框传感器以及连接线彼此之间牢固固定。 毕竟，即使操作员移动时这些部件发生轻微振动也会产生错误信号（特别是在电路灵敏度最高且设备经验不足的情况下）。 出于同样的原因，抹刀应戴在背后，刺刀朝上（远离传感器框架）。 操作员靴带上的金属尖端通常是不可接受的。 它们带来的干扰可能会抵消超敏感设备在地球上寻找它不愿放弃的东西的所有努力。 使用金属探测器与使用现代手动地雷探测器没有太大区别。 当然，如此精密的仪器是需要调整的。 在我们的特定情况下，这是将调谐电阻器 R26 转到极端（“正”）位置，并将 R27 转到中间位置的引擎。 设备通电后，反方向旋转R26调节旋钮，直至耳机中出现VCO信号。 之后，用调谐电阻R27设置所需的灵敏度。 在 R26 的帮助下，他们在 200 -300 Hz 的范围内任意设置（在一对一节拍模式下使用设备时）f 节拍。 AFC和VCO基本上被禁用，因此搜索照常进行。 为了更清楚地确定小物体的位置，将框架传感器水平地（圆角向前）或与所研究的表面倾斜 45 - 90° 带到搜索区域（具有明显的位置优势框架的侧壁之一）。 作者：Yu.Stafychuk
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