Un détecteur de métaux simple et économique. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / détecteurs de métaux

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Le dispositif proposé se compare avantageusement aux détecteurs de métaux de cette classe précédemment publiés en termes d'efficacité énergétique, de sensibilité accrue et de signalisation simplifiée. Le détecteur de métaux proposé détecte les objets métalliques magnétiques et non magnétiques dans le sol, dans les murs d'un bâtiment en profondeur : une pièce de 25 kopecks - 10 ... 15 cm, des objets plus grands - jusqu'à 60 cm. il est possible de se concentrer davantage sur la zone de recherche. Les inconvénients du dispositif proposé incluent : la lente dérive de la fréquence du générateur de recherche, typique de cette classe de détecteurs de métaux.

Le schéma fonctionnel du détecteur de métaux est illustré à la fig. une.

Fig. 1

Lorsque des objets métalliques agissent sur la bobine de recherche PC, la fréquence du générateur de recherche PG augmente. Le signal PG changeant de fréquence est amplifié par l'amplificateur américain. Le signal amplifié est envoyé au filtre à quartz KF. Lorsque la fréquence du PG coïncide avec la fréquence de résonance du CF (absence de métal à proximité du PC), le signal passe au détecteur d'amplitude de la pression artérielle, est converti en une composante constante, qui forme une impulsion logarithmique dans le façonneur d'impulsion FI. "1". Enregistrer. "1" affecte le système d'alarme CC et aucun carillon n'est généré. Lorsque des objets métalliques apparaissent dans la zone de la bobine de recherche du PC, le générateur PG modifie la fréquence, ce qui entraîne l'apparition d'un journal à l'entrée SS. "0", et l'alarme commence à fonctionner tant qu'il y a des objets métalliques dans la zone PC. Tous les éléments nécessaires du circuit sont alimentés par un stabilisateur de tension CH. La consommation de courant de l'appareil peut atteindre 8,5 mA.

Le schéma de principe est représenté sur la fig. 2.

Fig. 2

Le générateur de recherche est réalisé selon un circuit capacitif à trois points avec une base commune sur le transistor VT1, dont la charge est la bobine L1 et le circuit d'entrée C5R3 de l'amplificateur de signal, réalisé selon le circuit émetteur-suiveur sur le transistor VT2. Le signal amplifié de la résistance R5 est envoyé au filtre à quartz ZQ1. Le signal du générateur de recherche avec une fréquence égale à la fréquence de résonance du filtre à quartz est envoyé au détecteur d'amplitude, réalisé sur les diodes VD1 et VD2. Le signal détecté sous la forme d'une composante constante est envoyé à la base du transistor VT3 - FI. Un courant traverse la résistance R7, créant une chute de tension à ses bornes et forme un journal. "1" à l'entrée 1 DD1.1. En même temps, un journal est envoyé à l'entrée 2 DD1.1. "1" de la sortie 4 DD1.2. A ce moment, l'unique vibrateur, réalisé sur les éléments DD1.1 et DD1.2, est fermé et il y a un enregistrement en sortie 3 DD1.1. "0".

Le multivibrateur, réalisé sur les éléments DD1.3 et DD1.4.B, ne fonctionne pas actuellement avec l'émetteur BQ1. Lorsque la bobine de recherche L1 s'approche d'un objet métallique, la fréquence du PG augmente quelle que soit la « couleur » du métal. Le signal PG avec une fréquence accrue dépasse les limites du filtre à quartz ZQ1. L'absence de signal en sortie de ZQ1 entraîne le verrouillage du FI, et un log apparaît sur 1 DD1.1 du one-shot. "0". Le vibreur unique DD1.1 et DD1.2 se déclenche, et un log apparaît à sa sortie 3 DD1.1. "1", qui démarre à son tour les multivibrateurs DD1.3 et DD1.4. L'émetteur BQ1 commence à émettre un signal de fréquence audio. En cas de perte à court terme du signal après le filtre à quartz (mouvement rapide du PC), la durée de l'émetteur BQ1 dépendra de la valeur de la capacité du condensateur C10. Dans l'appareil proposé, l'alarme fonctionne instantanément et avec "mémoire". Pour les personnes malentendantes, vous pouvez installer la LED VD3, reliée sur le schéma en pointillés. Dans ce cas, la consommation actuelle de l'appareil augmentera. Le régulateur de tension DA1 simplifie le circuit de stabilisation de tension aux fins du circuit de l'appareil.

Détails. Toutes les résistances sont de type MLT 0,125 W. Condensateur d'accord C1 type 1KPVM ou autre type avec diélectrique à air. .En l'absence de tel, vous pouvez utiliser un condensateur variable de petite taille avec un diélectrique solide provenant de radios de poche d'une capacité allant jusqu'à 50 pF. S'il n'y a pas un tel condensateur, vous pouvez utiliser un condensateur de plus grande capacité, y compris en série avec lui un condensateur de capacité constante de la taille requise. Il est conseillé d'utiliser des condensateurs du circuit C2-C4 avec un groupe TKE négatif, par exemple M47-M750. Vous pouvez essayer de mélanger les groupes M et PMO. Le condensateur C2 peut être extrait du schéma de circuit des récepteurs radio de petite taille.

Résonateur à quartz de petite taille de 100 kHz à 1 MHz. Dans ce cas, le nombre de tours de la bobine de recherche L1 devra être choisi pour le résonateur correspondant. Émetteur piézoélectrique BQ1 fabriqué en Chine à partir de petits téléphones ou montres. Vous pouvez utiliser un radiateur domestique de type 3P-1, mais il est plus grand et consomme plus d'énergie. L'ensemble de la partie électronique de l'appareil est monté sur un circuit imprimé en feuille de fibre de verre unilatérale de 1,5 mm d'épaisseur. Une carte de commande constituée du même matériau est soudée à l'extrémité de la carte à un angle de 90 °, sur laquelle sont installés le condensateur d'accord C1 et le commutateur de petite taille SA1.

Dans la version de l'auteur, la carte de la taille d'une boîte d'allumettes est placée dans un boîtier rectangulaire en aluminium (écran du circuit IF du récepteur radio "Kazakhstan"). La tige est constituée d'un tube sanitaire en aluminium et recouvert intérieurement et extérieurement d'une gaine en plastique d'un diamètre de 16 mm. La bobine de recherche L1 est réalisée comme suit : un cercle d'un diamètre de 150 mm est dessiné sur une planche ou un contreplaqué épais. Aux points d'intersection des membrures, enfoncer des plots métalliques de 20 mm de long selon un angle de 45° avec une inclinaison s'éloignant du centre du cercle. Sur le gabarit obtenu, enroulez la bobine L1 avec un fil PEV-2, PELSHO d'un diamètre de 0,31 ... 0,47 mm. Dans la version de l'auteur, la bobine est enroulée avec du fil LESHO 10x0,07 - 15 tours. Après avoir enroulé la bobine L1, ne coupez pas l'extrémité du fil, car vous pourriez devoir l'enrouler ou le dérouler lors du réglage. Dénudez les extrémités de la bobine et soudez-les au câble de connexion. Le nombre de tours dans votre version peut être calculé approximativement proportionnellement à celui de l'auteur en utilisant le résonateur à quartz dont vous disposez.

Après avoir enroulé la bobine et fixé ses extrémités, les tours de la bobine sont fixés en nouant plusieurs tours de fil et en les fixant avec un nœud. Une telle fixation est réalisée sur tout le périmètre de la bobine à l'aide de deux goujons, après quoi les goujons sont retirés. Le câble de raccordement de la bobine L1 peut être blindé. Dans la version de l'auteur, on utilise un fil blindé, recouvert sur le dessus d'une gaine en plastique d'un diamètre de 1,2 mm. Vous pouvez utiliser un fil d'installation flexible classique, étroitement torsadé pour stabiliser sa capacité.

Après avoir configuré l'ensemble de l'appareil et réglé le nombre de tours de la bobine de recherche, celle-ci est insérée dans un tube en PVC du diamètre approprié, coupé d'un côté sur toute la longueur dans un seul plan. La longueur du tube doit dépasser la circonférence de la bobine de 5 mm, les extrémités se chevauchent sur la bobine. Faire sortir le câble de raccordement de la bobine à la jonction du tube PVC. À l'avenir, cet endroit constituera un espace entre le revêtement de blindage. Essayez de respecter la taille, l'amarrage du tube et la sortie du câble, entre 5 et 10 mm. Placer la bobine posée dans le tube sur une surface plane avec la découpe vers le haut. Placez du papier journal en dessous. En étalant séquentiellement la coupe du tube à l'aide d'un tournevis, remplissez l'espace dans lequel se trouve la bobine avec la colle époxy préparée. Les endroits de flambage ou de divergence des parois du tube doivent être fixés avec des fils. Il est préférable de choisir un tube PVC stocké en rouleaux ronds du diamètre souhaité. Après avoir coupé un tel tube, ses parois divergeront moins.

Après la polymérisation de la colle époxy (en une journée), la bobine doit être nettoyée des coulures, les fils doivent être retirés pour rendre la surface lisse. Une couche de blindage constituée d'une feuille de cuivre ou de laiton de 8 à 10 mm de large et de 0,05 à 0,1 mm d'épaisseur est enroulée sur la surface lisse de la bobine. Son objectif est d'éliminer l'influence capacitive de la terre et d'autres objets sur les paramètres de la bobine de recherche. Il est nécessaire de commencer à enrouler la couche de blindage à partir du joint de tube en PVC et de terminer l'enroulement à partir de l'autre extrémité du joint de tube en PVC. L'espace entre le début et la fin de la couche de blindage peut être compris entre 5 et 20 mm. En aucun cas, vous ne devez connecter le début et la fin de la couche de blindage, car cela entraînerait un court-circuit de la bobine. L'une des extrémités de la couche de blindage est connectée à la borne de bobine et à la couche de blindage du câble de connexion. La couche de blindage de la bobine L1 le long du périmètre intérieur est soudée sur toute la longueur avec une largeur de soudure de 5 à 10 mm.

Dans de nombreuses publications, il est proposé que la couche de protection de la bobine de recherche soit constituée d'une feuille d'aluminium. Au cours des tests de l'auteur sur plusieurs modèles de bobines de recherche avec un écran en feuille d'aluminium, les défauts suivants ont été révélés :

• contact peu fiable et de courte durée de la couche de blindage avec le fil du câble de sortie en raison de l'impossibilité de souder l'aluminium à la maison ;
• le contact entre les spires de la feuille d'aluminium de la couche de blindage n'est pas constant, donc les paramètres de la bobine de recherche changent.

Certaines publications suggèrent que la couche de protection de la bobine de recherche soit enveloppée de ruban PVC. Lors du test de plusieurs bobines ainsi revêtues, il s'est avéré que lorsque la température ou les charges mécaniques changeaient, les paramètres de la bobine de recherche changeaient. Cela est dû au fait qu'il n'est pas possible d'enrouler manuellement la couche de blindage étanche. Sous l'action de l'élasticité du ruban PVC, lorsqu'il est exposé à la température et à d'autres facteurs, les espaces entre la feuille de protection et la bobine changent, et avec eux les paramètres de la bobine de recherche.

Pour éliminer les inconvénients ci-dessus, la bobine blindée a été placée dans un tube en PVC découpé et remplie de colle époxy. La bobine finie est fixée à une plaque de textolite en forme de croissant à l'aide de fils épais passés à travers des trous percés dans la plaque aux endroits où s'insère la bobine. Les endroits où la bobine est fixée à la plaque de textolite et les bandages de fixation constitués de fils sont enduits de colle époxy. La plaque avec le moulinet est fixée à la tige, qui est courbée à son extrémité en forme de "bâton" au milieu, à l'aide d'une pince constituée d'une tôle de laiton, d'acier, d'aluminium de 30 mm de large et 0,5... 1 mm d'épaisseur. La pince autour du périmètre est serrée avec deux boulons M3. Les pattes dépliées de la pince sont fixées à la plaque textolite de la bobine à l'aide de 2, 4 boulons M3. Le câble de connexion de la bobine est passé à l'intérieur de la tige et connecté à l'unité électronique à travers le trou. La batterie "Krona" est située sous l'unité électronique et sécurisée par une pince rectangulaire. Le détecteur de métaux avec la batterie Krona pèse 300 g.

Établissement. Connectez l'appareil à une alimentation 9 V via un milliampèremètre. Le milliampèremètre doit afficher un courant de 8 mA. L'émetteur BQ1 doit émettre un signal basse fréquence. En ajustant la résistance R9, atteignez le volume maximum. Pour désactiver l'alarme, vous devez déconnecter la sortie 1 DD1.1 du circuit ou de la résistance R7. Au lieu du condensateur C2, connectez un condensateur variable 0 ... 500 pF. Il est préférable d'utiliser un double condensateur 2x500 pF avec un diélectrique à air pour le réglage. Connectez la bobine de recherche "inachevée" au circuit via un câble de connexion d'une certaine longueur. Connectez l'oscilloscope à l'émetteur VT2. Un composant RF d'un niveau d'environ 3 V devrait apparaître sur l'écran. Connectez un fréquencemètre numérique à l'émetteur VT2 et déterminez la fréquence du générateur de recherche. Réglez le condensateur variable C1 en position médiane.

À l'aide d'un condensateur d'accord, réglez la fréquence de l'oscillateur de recherche égale à la fréquence du résonateur à quartz ZQ1. Si la fréquence du générateur de recherche est plus élevée et qu'il est impossible de la baisser avec un condensateur d'accord, connectez la deuxième section de ce condensateur en parallèle avec le condensateur d'accord. Si cette opération n'a pas permis de réduire la fréquence du PG au CF résonnant, alors il faut remonter plusieurs tours du PC. Si au contraire la fréquence du PG est basse et que le condensateur de réglage ne parvient pas à l'augmenter, alors il faut dérouler plusieurs tours du PC. Après avoir comparé les fréquences du PG et du CF, connectez l'oscilloscope à la sortie du CF au point de connexion de VD1 et VD2. Réglez le curseur de la résistance R5 en position haute. Si ZQ1 fonctionne et que le PG est ajusté, une image du composant RF devrait apparaître sur l'écran de l'oscilloscope. Avec la résistance R7 connectée, un journal devrait apparaître sur l'émetteur VT3. "1", c'est-à-dire tension 2,4 ... 5,7 V. Lorsque le SS est connecté, l'émetteur doit être silencieux. Le nombre de tours du PC doit être choisi de manière à ce que la capacité du condensateur C2 soit d'environ 50 pF.

Avec un raffinement supplémentaire du PC, c'est-à-dire en appliquant une couche de blindage, en versant de la résine époxy, en la fixant à une tige, l'inductance de la bobine diminuera. Pour ce faire, avant la fin complète de la fabrication du PC, ajoutez encore 2 à 4 tours. Une fois la fabrication du PC terminée, il est nécessaire de réajuster et de déterminer la valeur de capacité C2 à l'aide d'un capacimètre. En l'absence des dispositifs ci-dessus, la présence de génération SG peut être déterminée par la composante constante sur R5 en déconnectant et en connectant le condensateur C3. La présence d'une coïncidence de la fréquence PG avec le CF peut être déterminée par la composante constante en R7 et le travail du SS. Il est possible de déterminer empiriquement la valeur de la capacité du condensateur C2 par la position du rotor du condensateur d'ajustement.

Lors du réglage final, il est nécessaire d'accorder le PG sur la fréquence de résonance avec le CF à l'aide du condensateur C1 jusqu'à ce que l'émetteur cesse de sonner. Dans ce cas, la capacité du condensateur C2 doit être telle que la résonance de fréquence se produise en position médiane du condensateur d'accord C1. On tourne le curseur de la résistance R5 "vers le bas" jusqu'au bout, et l'alarme devrait se déclencher. Tournez le curseur R5 vers l'arrière jusqu'à ce que le signal d'alarme disparaisse et quelques degrés supplémentaires. Pour le réglage final après l'assemblage complet, il est nécessaire de percer un trou dans le boîtier de l'appareil pour régler la résistance R5.

Il faut rappeler que la sensibilité maximale du détecteur de métaux sera à la fréquence du PG, située en bordure de la bande passante supérieure du CF. Lorsque des objets métalliques apparaissent dans la zone du PC, la fréquence augmente par unités, dizaines de hertz, en fonction de la taille des objets recherchés et de la distance entre le PC et eux. Lors du réglage du PG sur la bande passante inférieure du CF, l'impact d'objets métalliques sur le PC entraînera la restructuration du PG vers la bande passante moyenne du CF, ce qui ne déclenchera pas le SS. Sur la base de ce qui précède, il est préférable dans un appareil d'avoir une dérive « vers le haut » qui augmente automatiquement la sensibilité avant le déclenchement d'une alarme qu'une dérive « vers le bas » qui réduit la sensibilité pendant une longue période. Par conséquent, dans le circuit SG, il est préférable d'utiliser des condensateurs avec TKE négatif ou avec TKE négatif et positif.

littérature

1. Schémas de l'Internet - Radioamator. - 2001. - N° 1. - P.37.
2. Dubinin B.N. Dispositif de sécurité - Radioamateur. - 2002 - N°1. - P.36.
3. Dispositif de signalisation Hare N. Bite - Radioamateur. - 2002. - N° 10. - P.20.

Auteur : B.N.Dubinin, Novoyavorivsk, région de Lviv

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