三个微电路上的金属探测器。方案、说明

三个微电路上的金属探测器。无线电电子电气工程百科全书

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在 BFO（拍频振荡器）类型的金属探测器中，参考振荡器和测量振荡器组装在一个微电路的元件上，存在一些缺点。首先，它们包括微电路晶体内部各个元件之间出现的寄生连接，这几乎是不可能消除的。这就是为什么在此类金属探测器中需要选择大于100-300 Hz的拍频，这不可避免地导致设备的灵敏度下降。因此，基于拍频信号分析的设备（其中参考振荡器和测量振荡器组装在单独的微电路上）变得越来越流行。

示意图

所提出的设备是BFO（拍频振荡器）类型的金属探测器的变体之一，也就是说，它是基于分析频率接近的两个信号的拍频原理的设备。同时，在本设计中，通过耳朵来评估拍频的变化。

该装置（图 3.10）的基础是参考和测量振荡器、匹配级、混频器和声音指示电路。

米。 3.10. 三个微电路上的金属探测器示意图（点击放大）

在所考虑的设计中，使用两个简单的 LC 振荡器作为参考和测量振荡器。这些发生器的电路解决方案几乎相同。在这种情况下，参考振荡器被组装在IC1.1芯片的元件IC1.2和IC1上，并且第二测量或可调谐振荡器被制作在IC2.1芯片的元件IC2.2和IC2上。参考振荡器的工作频率由构成其振荡电路的元件的参数决定，即电容器C1、C3、C5和C6的电容以及线圈L1的电感。测量振荡电路使用电容器C2、C4、C7、C8和探测线圈L2。在这种情况下，两个发生器都被调谐到大约 300 kHz 的工作频率。

在元件IC1.3和IC2.3上制作的级联通过交流电压提供发电机之间的去耦，并且还削弱了混频器对发电机的影响。从缓冲级的输出，RF信号通过电容器C11和C12被馈送到混频器，然后馈送到IC3芯片上的差频振荡放大器。然后节拍信号被发送到 BF1 耳机。在这种情况下，电容器C15提供对信号的高频分量的过滤。

通过电容器C1和C9形成的滤波器，从电压为16V的电源B17向微电路供电。

当可调谐发生器振荡电路的探测线圈L2接近金属物体时，其电感发生变化，从而导致发生器的工作频率发生变化。如果磁性金属物体靠近线圈L2，其电感会增加，从而导致发电机的频率降低。有色金属降低了线圈L2的电感，发电机的工作频率提高。通过改变耳机中拍频信号的频率，人们可以断定搜索线圈覆盖区域中出现了金属物体，并且通过增加或减少音调，可以推断出检测到的物体是由什么金属制成的。

细节和设计

所考虑的金属探测器的所有部件（搜索线圈 L2、连接器 X1 和 X2 以及开关 S1 除外）均位于尺寸为 60x50 mm 的印刷电路板上（图 3.11），该印刷电路板由单板制成双面箔涂层 getinax 或 textolite。

三片式金属探测器
米。 3.11. 印刷电路板 (a) 和金属探测器元件 (b) 在三个微电路上的位置

本装置所使用的部件没有特殊要求。建议使用任何可以毫无问题地放置在印刷电路板上的小尺寸电容器和电阻器。同时，该板设计用于安装MLT-0,125型固定电阻或其他小尺寸电阻（例如MLT-0,25或VS-0,125）。电容器 C2、C5-C7 和 C8 可以为 KT-1 型，电容器 C3、C4、C9-C12、C15 和 C16 为 KM-4 或 K10-7V 型，电容器 C13 和 C17 为 K50 型-6型。

作为电容器C1，建议使用小型无线电接收器中的任何可变电容器。您还可以使用容量为 3-25 pF 的 KPK-150 型调谐电容器。电容器 C1 的最大电容必须至少为 200 pF。

参考振荡电路的线圈L1制作在600NN K8x6x2环形磁路的框架上，包含50匝直径为0,2mm的PELSHO线，均匀地缠绕在磁路的整个周边上。

搜索线圈L2包含50匝直径为0,27毫米的PELSHO线，并制成直径为180-220毫米的环形。这种线圈在刚性框架上更容易制作，但你也可以不用它。在这种情况下，任何合适的圆形物体都可以用作临时框架。线圈的匝数被散装缠绕，然后将它们从框架上拆下并用环氧树脂胶浸渍以增加机械强度。然后，线圈 L2 用静电屏蔽进行屏蔽，静电屏蔽是缠绕在一束匝上的开放铝箔带。胶带缠绕的始端和末端之间的间隙（筛网两端之间的间隙）应至少为15-20毫米。

在线圈L2的制造中，特别需要确保屏蔽带的端部不闭合，因为在这种情况下形成短路线圈。为了防止损坏，可以用一层或两层电工胶带包裹箔片。

TON-2、TA-4 或类似耳机等高阻抗耳机可以作为声音信号源。

作为电源 V1，您可以使用例如一节克朗电池或串联的两节 3336L 电池。

将其上带有元件的印刷电路板和电源放置在任何合适的金属盒中。外壳盖上安装有：用于连接耳机BF1的连接器X1、用于连接搜索线圈L2和开关S2的连接器X1。

设立

该金属探测器应在金属物体距离 L2 搜索线圈至少 1,5 m 的情况下进行调整。

直接调节该装置就是选择所需的拍频。为此，建议使用示波器或数字频率计。首先，您应该设置参考振荡器的频率，通过 IC10 的引脚 1 控制其值。通过选择电容器C300和C5的电容，并且如果需要的话，通过调整线圈L6的磁芯，将参考振荡器的频率设置为大约1kHz。此前，电容器C1的转子应设置在大约中间位置。接下来，选择电容器 C2 的电容，您应该设置测量振荡器的频率，控制 IC10 引脚 2 的值。在这种情况下，选择测量振荡器的频率，使其值与参考振荡器的频率相差约 500-1000 Hz。

这样就完成了设备设置过程。

工作程序

所考虑的金属探测器的实际使用与使用其他 BFO 设备的程序没有显着差异，在其他 BFO 设备中，通过耳朵评估搜索线圈覆盖区域中是否存在金属物体。

如果在操作过程中，任何金属物体出现在搜索线圈L2的作用区域中，那么耳机中的拍频信号的频率将会改变。当接近某些金属时，信号的频率会增加，当接近其他金属时，信号的频率会减少。通过改变拍频信号的音调，有了一定的经验，人们就可以轻松确定被检测物体是由什么金属（磁性或非磁性）制成的。

可变电容器C1维持差拍信号的必要频率，该频率可以在各种因素的影响下发生变化（例如，当土壤的磁性变化、环境温度或电池放电时）。

使用该设备，可以检测深度达60-70毫米的小物体（例如中型硬币），检测深度达0,5 m的下水道井盖。

作者：Adamenko M.V.

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