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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Détecteur de mines. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Radioamateur débutant Il existe de nombreux modèles de détecteurs de mines ou, comme on les appelle souvent dans la littérature, de détecteurs de métaux, mais nous n'en connaîtrons que trois, qui diffèrent par leurs solutions de circuits et leurs capacités. Le premier modèle est un détecteur de mines à deux transistors (Fig. 69). Il a été développé par le radioamateur moscovite V. Vasiliev. Le principe de fonctionnement d'un détecteur de mines, comme la plupart des conceptions similaires, est que lorsqu'un objet métallique s'approche de l'inducteur du générateur, la fréquence du générateur change. Plus l'objet est proche et plus il est grand, plus son influence sur la fréquence du générateur est forte.
Le générateur du détecteur de mines est réalisé sur le transistor V1 selon un circuit capacitif à trois points. La génération est formée en raison d'une rétroaction positive entre les circuits d'émetteur et de base du transistor. La fréquence du générateur dépend de la capacité des condensateurs C1-C3 et de l'inductance de la bobine L1. Lorsque la bobine s'approche d'un objet métallique, son inductance change - elle augmente si le métal est ferromagnétique, par exemple le fer, et diminue si le métal est non ferreux - cuivre, laiton. Mais comment suivre le changement de fréquence ? Pour cela, un récepteur monté sur le deuxième transistor est utilisé. Il s'agit également d'un générateur, assemblé, comme le premier, selon le schéma capacitif à trois points. Sa fréquence dépend de la capacité des condensateurs C4-C6 et de l'inductance de la bobine L2 et ne diffère pas beaucoup de la fréquence du premier générateur. La différence de fréquence requise est sélectionnée avec un coupe-bobine. De plus, la cascade sur le transistor V2 combine également la fonction d'un détecteur qui sélectionne les oscillations basse fréquence parmi les oscillations haute fréquence entrant dans la base du transistor. La charge du détecteur est le casque B1 ; le condensateur C8 shunte la charge pour les oscillations à haute fréquence. Le circuit oscillatoire du récepteur est connecté inductivement au circuit du générateur, donc dans le circuit collecteur du transistor V2 circulent des courants avec la fréquence des deux générateurs, ainsi qu'un courant de fréquence différence, en d'autres termes, la fréquence de battement. Si, par exemple, la fréquence du générateur principal est de 460 kHz et la fréquence du générateur récepteur est de 459 kHz, alors la différence sera de 1 kHz, soit 1000 Hz. Ce signal est entendu dans les téléphones. Mais dès que la bobine de recherche L1 se rapproche du métal, la fréquence sonore dans les téléphones changera - selon le type de métal, elle diminuera ou augmentera. Cela servira de signal pour la détection de « mines ». Au lieu de ceux indiqués dans le schéma, les P401, P402 et autres transistors haute fréquence conviennent. Les écouteurs sont à haute résistance, TON-1 ou TON-2, mais leurs capsules doivent être connectées en parallèle pour que la résistance totale soit de 800... 1200 Ohms. Le volume sonore dans ce cas sera légèrement plus élevé. Résistances - MLT-0,25, condensateurs - KLS-1 ou BM-2. La bobine L1 est un cadre rectangulaire mesurant 175x230 mm, composé de 32 tours de fil PEV-2 0,35 (le fil PELSHO 0,37 convient). La conception de la bobine L2 est illustrée à la fig. 70. Dans deux cadres cylindriques en papier 6, sont placés des tronçons d'une tige d'un diamètre de 7 mm en ferrite 400NN ou 600NN : l'un (1) de 20 ... 22 mm de long, fixé à demeure, l'autre (2) - 35 ... 40 mm (mobile - pour le réglage de la bobine). Les cadres sont enveloppés de ruban de papier 3, sur lequel est enroulée une bobine L2 (5) - 55 tours de fil PELSHO (vous pouvez PEV-1 ou PEV-2) d'un diamètre de 0,2 mm. Les fils de la bobine sont fixés avec des anneaux en caoutchouc 4.
Source d'alimentation - batterie 3336L, interrupteur S1 - interrupteur à bascule, connecteur X1 - bloc à deux emplacements. Les transistors, les condensateurs et les résistances du générateur sont montés sur une carte (Fig. 71) en matériau isolant. La carte est connectée aux bobines, à la batterie, à l'interrupteur et au connecteur avec un fil toronné isolé. La planche et les autres détails du détecteur de mines sont placés dans un boîtier collé en contreplaqué de dimensions 40x200x350 mm. La bobine L1 est fixée au bas du boîtier et la bobine L5 est placée à l'intérieur de la bobine à une distance de 7 à 2 mm de ses spires. Une planche est fixée à côté de cette bobine. Le connecteur et l'interrupteur sont fixés à l'extérieur de la pile latérale du boîtier. D'en haut, un manche en bois d'environ un mètre de long est fixé au boîtier (de préférence avec de la colle).
La mise en place d'un détecteur de mines commence par la mesure des modes de fonctionnement des transistors. Lors de la mise sous tension, mesurez la tension à l'émetteur du premier transistor (par rapport au fil commun - plus la puissance) - elle doit être de 2,1 V. Plus précisément, cette tension peut être sélectionnée par la résistance R2. Ensuite, la tension à l'émetteur du deuxième transistor est mesurée - elle doit être de 1 V (elle est réglée plus précisément en sélectionnant la résistance R4). Après cela, en déplaçant lentement le noyau de réglage de la bobine L2, un son basse fréquence fort et clair est obtenu dans le casque. En rapprochant une boîte de conserve de la bobine de recherche, le début du changement de tonalité du son est fixé. En règle générale, cela se produit à une distance de 30 ... 40 cm. Grâce à un réglage plus précis de la fréquence du deuxième générateur, la sensibilité la plus élevée de l'appareil est obtenue. La conception suivante est un détecteur de mines à trois transistors (Fig. 72). Il est capable de détecter des boîtes de conserve ou des tôles de fer d'une superficie d'au moins 150 cm2 à une profondeur allant jusqu'à 30 cm.
Analysons le travail d'un détecteur de mines selon son concept. Un générateur est monté sur le transistor V1, qui génère des oscillations avec une fréquence de 80 ... 100 kHz. La génération est formée grâce à la rétroaction entre la bobine collectrice L1 et la bobine L2 connectée à la base du transistor. La fréquence d'oscillation dépend de l'inductance de la bobine L1 et de la capacité du condensateur C2. Selon le même schéma, le deuxième générateur a été monté sur le transistor V2 avec une fréquence approximativement égale au premier. Les bobines de couplage (L3 et L4) des deux générateurs sont connectées en série et connectées à l'étage de sortie, monté sur le transistor V3. Le casque B1 est inclus dans son circuit collecteur (via le connecteur X1). La fréquence du premier générateur est constante (s'il n'y a pas d'objet métallique à proximité de la bobine de recherche L1), la fréquence du second est modifiée en ajustant l'inductance de la bobine L6. Des courants alternatifs circuleront dans les écouteurs à la fréquence des deux générateurs et à la fréquence de battement. Si la fréquence du deuxième générateur est ajustée en douceur à la fréquence du premier, un son basse fréquence sera d'abord entendu dans les écouteurs, qui diminuera progressivement, puis "zéro battement" apparaîtra - le son dans les téléphones sera disparaître. Maintenant, cela vaut la peine d'amener la bobine du premier générateur à un objet métallique - et le son sera à nouveau entendu dans les téléphones. Sa hauteur sera d'autant plus grande que la bobine sera proche de l'objet, et aussi plus l'objet lui-même sera grand. Dans cette conception, vous pouvez utiliser des transistors de la série MP39-MP42 avec n'importe quelle lettre d'index et un coefficient de transfert de courant statique de 30 ... 40. Il est conseillé de prendre des condensateurs au mica (KSO-1 ou KSO-2), des résistances - MLT-0,25. Casque - TON-1 ou TON-2. La source d'alimentation est une batterie 3336L ou trois batteries D-0,25 de petite taille connectées en série. Dans la première version, l'appareil fonctionnera pendant 100 ... 150 heures, dans la seconde - 40 ... 50 heures (puis les batteries devront être chargées). Connecteur XI - bloc à deux prises, interrupteur d'alimentation - toute conception. Les bobines L4-L6 du deuxième générateur sont enroulées avec du fil PEV-1 0,2 sur un cadre en matériau isolant, qui est ensuite placé dans un noyau carbonyle SB-28a (SB-4a). Tout d'abord, une bobine de L6-260 tours est enroulée sur le cadre avec une prise à partir du 60ème tour, en comptant à partir du haut selon le schéma de sortie. Ensuite, une bobine de L5-40 tours est enroulée et enfin - L4 (2 tours). Pour faciliter la rotation du noyau de réglage, un bouton de réglage y est vissé (Fig. 73).
Pour les bobines du premier générateur, un cadre est d'abord réalisé (Fig. 74). Il est constitué d'un disque 3 en contreplaqué d'un diamètre de 445 et d'une épaisseur de 5...6 mm et de joues 1 et 4 découpées dans du contreplaqué fin. Les joues sont collées ou clouées sur le disque, et un manche en bois 5 est fixé à la joue supérieure XNUMX d'une longueur telle qu'il est pratique d'utiliser l'appareil lors de la recherche de « mines » près du sol.
Entre les joues sont placées les bobines 2. Tout d'abord, une bobine L1-55 de tours de fil PEV-1 0,6 est enroulée avec une prise à partir du 15ème tour, en comptant à partir du haut selon le schéma de sortie. Une bobine L2-10 tours de PEV-1 0,25 est enroulée dessus. La bobine L3 est enroulée en dernier - elle contient 2 tours de fil PEV-1 0,25. Les conclusions supérieures des bobines selon le schéma (celles-ci peuvent être, par exemple, leurs débuts - lors de l'enroulement, bien sûr, toutes les bobines dans une direction) sont reliées entre elles et forment une conclusion commune avec un fil d'installation flexible dans une isolation 100 . .. 120 mm de longueur. Soudez les conducteurs de même longueur aux autres bornes des bobines. Soudez ensuite tous les conducteurs aux contacts de la barre installée sur la joue supérieure à proximité de la poignée. Placez également le condensateur C2 ici. Après cela, recouvrez les bobines de plusieurs couches de vernis et enroulez-les entre les joues avec du ruban isolant. Placez le reste des pièces dans le boîtier (Fig. 75), sur la paroi supérieure duquel sont fixés l'interrupteur d'alimentation et la bobine du deuxième générateur, et sur la paroi latérale - une prise pour la prise casque. Fixez le boîtier à la poignée dans un endroit pratique pour le travail et connectez les fils des bobines du premier générateur aux pièces correspondantes. Ici, il est préférable d'utiliser un câble fait maison. Pour le réaliser, prenez trois fils de montage multicolores et passez-les à l'intérieur d'un blindage métallique, tel qu'une tresse métallique d'un fil blindé. Placez un tube en PVC ou en caoutchouc sur le câble et fixez le câble à la poignée. Connectez la tresse métallique au fil commun des bobines et les conducteurs multicolores aux fils restants.
Mettre en place un détecteur de mines revient à déterminer la fréquence du premier générateur et à régler le second. Le moyen le plus simple de procéder consiste à utiliser n’importe quel récepteur de diffusion doté d’une prise d’antenne. Tout d'abord, éteignez le deuxième générateur en dessoudant, par exemple, la sortie de l'émetteur du transistor V2 du plus de la source d'alimentation. Avec les écouteurs allumés, connectez leur sortie inférieure (en d'autres termes, le collecteur à transistors) via un condensateur de 15 ... 20 pF à la prise d'antenne du récepteur. Après avoir allumé le détecteur de mines, tournez le bouton de réglage de la radio. En plusieurs points de l'échelle de plage des ondes longues, vous entendrez un bruit caractéristique dans le haut-parleur ou vous constaterez un rétrécissement du secteur de l'indicateur de réglage (on le trouve généralement dans les radios à tube). La différence de fréquence entre deux points adjacents correspondra à la fréquence du générateur. De même, la fréquence du deuxième générateur est vérifiée en éteignant le premier. Avec la position médiane du noyau d'accord, il faut régler la fréquence du deuxième générateur égale à la fréquence du premier en sélectionnant le condensateur C5. Ensuite, les deux générateurs sont allumés, des « battements nuls » sont obtenus en faisant tourner le noyau de réglage, puis le noyau est légèrement retourné pour qu'un son grave soit entendu dans les écouteurs. Ce réglage correspond à la sensibilité maximale de l'appareil. Rapprochez la bobine de recherche d'un objet métallique et le pas changera. Pendant la recherche, le détecteur de mines doit être porté à une courte distance de la surface de la terre et bercé d'un côté à l'autre. Ensuite, grâce au plus grand changement de tonalité dans les écouteurs, il est facile de déterminer l'emplacement exact de la « mine ». Et encore un modèle - un détecteur de mines à sept transistors (Fig. 76). Il a été développé par les radioamateurs moscovites L. Bulgak et A. Stepanov. Une telle abondance, par rapport aux conceptions précédentes, de transistors a permis d'obtenir une sensibilité relativement élevée, une stabilité de fonctionnement et une distinction claire entre les métaux ferreux et non ferreux.
Le fonctionnement du détecteur de mines repose sur le principe du battement des fréquences de deux générateurs, que vous connaissez déjà, dont l'un est de référence, et l'autre est accordable. L'approche de la bobine distante du circuit oscillant vers le métal s'accompagne d'une modification de son inductance, et donc de la fréquence du générateur. Un objet en métal ferreux (ferromagnétique) augmente l'inductance de la bobine et, par conséquent, réduit la fréquence du générateur. Les métaux non ferreux, au contraire, augmentent la fréquence du générateur. Le signal de l'oscillateur de référence est mélangé avec le signal de l'oscillateur accordable, après quoi le signal de battement résultant est transmis à l'amplificateur puis au casque. Même de petits changements dans la fréquence de l'oscillateur accordable sont ressentis dans les téléphones comme un changement dans la fréquence du son. Depuis que des mesures ont été prises dans le détecteur de mines pour augmenter la stabilité des fréquences du générateur, il est devenu possible de travailler à une fréquence de battement de 1 ... 10 Hz. Et cela augmente la sensibilité de l'appareil et réduit le courant consommé par celui-ci à partir de la source d'alimentation. Par exemple, l'appareil détecte les clous jusqu'à une profondeur de 15 cm et les objets plus gros jusqu'à un demi-mètre. L'oscillateur accordable est réalisé sur un transistor V1 selon un circuit capacitif à trois points, et le transistor est connecté selon un circuit à base commune (en d'autres termes, la base est connectée en haute fréquence à un fil commun). La génération se produit en raison d’une rétroaction positive entre les circuits collecteur et émetteur. La fréquence du générateur dépend de l'inductance de la bobine L1 (elle est distante) et de la capacité des condensateurs C1-C3. La fréquence du générateur peut être réglée à l'aide d'une résistance variable R7, à partir du moteur de laquelle une tension constante est fournie à la diode Zener VXNUMX, qui joue dans ce cas le rôle d'un varicap. Un varicap est un condensateur dont la capacité dépend de la tension appliquée à ses bornes. Les diodes Zener, ainsi que certaines diodes, ont la même propriété de modifier leur capacité sous l'influence de la tension, si une tension inverse leur est appliquée (plus sur la cathode, moins sur l'anode). Naturellement, cette tension ne doit pas dépasser la tension admissible spécifiée dans les données de référence. Dans notre cas, la capacité de la diode Zener change lorsque la tension constante à ses bornes change avec une résistance variable. L'oscillateur de référence est réalisé sur le transistor V2, également selon le schéma capacitif à trois points. Sa fréquence dépend de l'inductance de la bobine L2 et de la capacité des condensateurs C6, C7, C9. Le mode de fonctionnement des transistors générateurs est défini par les résistances R1-R4. Les signaux haute fréquence des générateurs sont mélangés sur la résistance R5. L'amplitude du signal résultant change avec la fréquence de battement : elle est égale à la différence des fréquences des signaux. Pour isoler l'enveloppe basse fréquence du signal, un détecteur a été utilisé, réalisé selon le schéma de doublement de tension sur les diodes V4, V5. La charge du détecteur est la résistance R6 ; le condensateur C11 est installé pour filtrer la composante haute fréquence. Le signal basse fréquence de la charge du détecteur est transmis via le condensateur C12 au préamplificateur, monté sur le transistor V6. À partir de la charge de la cascade (résistance R10), le signal est ensuite envoyé à l'amplificateur - le façonneur d'impulsions rectangulaires sur le transistor V7. Les résistances R11 et R12 définissent le mode de fonctionnement du transistor dans lequel il se trouve au seuil d'ouverture. De ce fait, sur la charge de la cascade (résistance R13), au lieu d'un signal sinusoïdal, des impulsions rectangulaires sont émises, qui sont ensuite différenciées par le condensateur C14 et se transforment en pics pointus. Leur durée ne dépend pas du taux de répétition et de la durée des impulsions rectangulaires. Les pics positifs du signal généré pilotent le transistor V9. Des impulsions rectangulaires de durée fixe apparaissent sur la charge du collecteur de la cascade (résistances R16 et R17), qui sont alimentées depuis le moteur à résistance variable R16 (c'est le contrôle du volume) vers l'étage de sortie monté sur les transistors V10, V11. Cette cascade se charge sur un casque B1 connecté via les prises X2 et X3. Dans un détecteur de mines, vous pouvez utiliser la puce K159NT1 avec n'importe quel index de lettres. Dans les cas extrêmes, deux transistors KT315G avec un coefficient de transfert de courant statique et un courant de collecteur inverse identiques ou éventuellement proches feront l'affaire. Au lieu des transistors KT342B, les KT315G, KT503E, KT3102A - KT3102E conviennent. Nous remplaçons le transistor KT502E par KT361 et KT503E - par KT315 avec n'importe quelle lettre d'index. Mais dans ce cas, les écouteurs doivent être à haute résistance (TON-1, TON-2). Si les téléphones ont une faible résistance, le transistor V11 devrait être plus puissant, par exemple KT6OZB, KT608B. La diode Zener, en plus de celle indiquée sur le schéma, peut être D803-D813, KS156A. Diodes V4, V5 - n'importe laquelle des séries D2, D9, D10 et V8 - n'importe quel silicium. Résistances fixes - MLT-0,125, variable R7 - SP-1, R16 - de tout type, mais combinées avec l'interrupteur d'alimentation S1. Condensateurs électrolytiques - K50-6, le reste - KSO, PM, MBM ou similaire. Une attention particulière doit être portée à la sélection des condensateurs fonctionnant dans les générateurs ; ils doivent avoir une stabilité à haute température. La bobine L2 est enroulée sur un noyau de ferrite ou de fer carbonyle, tel que SB-12a ou SB-23-lla. Son inductance doit être de 4 mH. Pour assurer une telle inductance, le nombre de tours pour le noyau SB-12a doit être de 420, et pour le noyau SB-23-11a - 250, le fil PEV-1 est de 0,1. Certaines pièces du détecteur de mines sont montées sur une carte (Fig. 77), sur laquelle sont installés des goujons de montage pour souder les fils des pièces.
La base du noyau de bobine L2 est collée à la carte. Après l'installation, la planche est placée dans un boîtier (Fig. 78) en contreplaqué. Dimensions du boîtier 115x170x40 mm. Sur le panneau avant du boîtier, des résistances variables, un connecteur d'entrée X1 (SG-3) et des prises pour connecter un casque (une prise à deux prises peuvent être installées) sont installés.
La bobine déportée L1 est réalisée sous la forme d'un anneau (Fig. 79) d'un diamètre de 160 nm. Il contient 100 tours de fil PEV-1 0,3. Pour enrouler la bobine, il est pratique d'utiliser n'importe quel cadre approprié, les spires sont empilées en vrac, puis la bobine est retirée et blindée - enveloppée de papier d'aluminium de manière à laisser un espace d'environ 10 mm entre les extrémités de l'écran. Après cela, la bobine est imprégnée de colle époxy ou recouverte de mastic époxy. Les conducteurs en isolation en polychlorure de vinyle sont pré-soudés aux bornes de la bobine, un autre conducteur de ce type est fixé à la feuille. Une fois la colle ou le mastic durci, la surface de la bobine résultante est nettoyée avec du papier de verre et un cavalier en contreplaqué ou en plastique est fixé à la bobine. Un support est installé sur le cavalier, auquel une tige est attachée - ils maintiennent la bobine pour cela lors de la recherche de "min". La fixation de la tige au support doit être telle qu'il soit possible de modifier l'angle entre la tige et la bobine.
Un câble d'environ un mètre de long est soudé aux conducteurs-sorties de la bobine, à l'autre extrémité duquel est installé un connecteur SSH-3 - ils sont connectés à la bobine au connecteur d'entrée. Dans ce cas, l'appareil lui-même est soit porté à l'épaule (une ceinture est fixée aux coins du corps), soit fixé à la barre. La dernière étape des travaux est la mise en place d'un détecteur de mines. En allumant l'appareil, le moteur de la résistance variable R7 est réglé en position médiane et en faisant tourner le noyau de réglage de la bobine L2, des clics d'une fréquence de 1 ... 5 Hz sont obtenus dans les téléphones. Si nécessaire, sélectionnez le condensateur C6. La sélection de la résistance R8 permet d'obtenir le volume de signal le plus élevé. Il ne faut pas oublier que le noyau de réglage de la bobine L2 peut régler la fréquence de l'oscillateur de référence à la fois au-dessus et en dessous de la fréquence de l'oscillateur accordable. À son tour, la direction du changement de fréquence des signaux sonores en dépend, en fonction du type de métal détecté. Il est donc conseillé de vérifier pratiquement le réglage en rapprochant l'appareil d'un objet métallique particulier afin d'en connaître ultérieurement. Lors de la recherche de « mines », la fréquence sonore des téléphones peut changer en raison d'une décharge de la batterie, d'un changement important de la température ambiante (par exemple, par temps ensoleillé et nuageux), de modifications des propriétés magnétiques du sol. . Par conséquent, le réglage final de l'appareil est effectué au moment où la bobine distante s'approche du sol - pour cela, une résistance variable R7 est installée. Auteur : BS Ivanov
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