Détecteurs de métaux sur microcircuits avec circuit de comparaison. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Avantages et inconvénients

Le principe de fonctionnement de tous ces appareils repose sur une comparaison des fréquences d'oscillation de deux générateurs :

• référence;
• recherche, en changeant la fréquence lorsqu'il est exposé à son circuit oscillatoire d'un objet métallique.

Il existe d'autres méthodes connues :

• pont, lorsque le déséquilibre du pont de mesure est enregistré, dans l'un des bras dont la bobine de recherche est incluse ;
• méthode de déphasage, lorsque le déphasage des oscillations des oscillateurs de référence et de recherche est mesuré ;
• la méthode émetteur-récepteur, où l'énergie radiofréquence re-rayonnée par un objet est enregistrée.

Ils sont plus efficaces que la méthode de comparaison des valeurs de fréquence (méthode des battements). Mais c'est plus simple à mettre en oeuvre. Les détecteurs de métaux construits à l'aide de celui-ci présentent les avantages suivants :

• ils sont compacts ;
• ne nécessitent pas de réglage minutieux et de mesures pour la stabilisation des hautes fréquences;
• fonctionnement sans prétention.

Par conséquent, ils sont largement utilisés par les artisans à domicile et les radioamateurs.

Schéma de principe d'un détecteur de métaux simple

L'appareil peut détecter une pièce de cinq kopecks à une profondeur maximale de 80 mm et le couvercle d'un puits d'égout à une profondeur maximale de 0,8 m.

Le schéma de principe du détecteur de métaux le plus simple est illustré à la fig. 2.6, un. Il est assemblé sur une seule puce K176LP2. L'un de ses éléments (DD1.1) est utilisé dans l'exemple de générateur, l'autre (DD1.3) - dans celui accordable.

Le circuit oscillant de l'oscillateur de référence est constitué d'une bobine L1 et de condensateurs C1 et C2, et le circuit de recherche est constitué d'une bobine de recherche L2 et d'un condensateur C4. Le premier circuit est accordé en fréquence par un condensateur variable C1, et le second par une sélection du condensateur C4. Sur l'élément DD1.3, un mélangeur d'oscillations des fréquences exemplaires et variables est réalisé.

À partir de la charge de ce nœud - une résistance variable R5 - le signal de fréquence de différence est envoyé à l'entrée de l'élément DD1.4, et la tension de fréquence audio amplifiée par celui-ci est envoyée au casque BF1.

Schéma de principe d'un détecteur de métaux haute sensibilité

Considérons un détecteur de métaux de sensibilité accrue, dont le schéma est illustré à la fig. 2.7, un. Dans celui-ci, le microcircuit K118UN1D (DA1) est utilisé comme mélangeur et amplificateur des oscillations de fréquence de différence.

Riz. 2.6. Le détecteur de métaux le plus simple sur microcircuits avec un circuit de comparaison: a - un schéma de circuit; b - circuit imprimé

Riz. 2.7. Détecteur de métaux haute sensibilité sur microcircuits avec circuit de comparaison : a - schéma électrique ; b - circuit imprimé

Les oscillateurs de référence et de recherche de cet appareil ont un schéma identique. Chacun d'eux est réalisé sur deux onduleurs (DD1.1, DD1.2 et DD2.1, DD2.2, respectivement). Les éléments DD1.3 et DD2.3 fonctionnent comme un tampon, affaiblissant l'influence du mélangeur sur les générateurs.

L'oscillateur de référence doit être accordé sur une fréquence donnée avec un condensateur variable C1, et l'oscillateur de recherche - avec une sélection de condensateur C2.

Circuit de détecteur de métaux battant amélioré

Vous pouvez augmenter la sensibilité d'un détecteur de métaux qui utilise la méthode des battements en réglant l'oscillateur de référence sur une fréquence 5 à 10 fois supérieure à la fréquence de l'oscillateur de recherche.

Dans ce cas, il y a des battements entre les oscillations de l'oscillateur de référence et l'harmonique de fréquence la plus proche (5-10ème) du générateur de recherche. Dans ce cas, le désaccord de seulement 10 Hz conduit à une augmentation de la fréquence des oscillations différentielles de 100 Hz.

C'est ainsi que la sensibilité accrue du détecteur de métaux est obtenue, dont le schéma est illustré à la Fig. 2.8, un.

À l'aide d'un tel détecteur de métaux, une pièce de cinq kopecks peut être détectée à une profondeur allant jusqu'à 100 mm et un couvercle de puits à une profondeur allant jusqu'à 1 m.

Riz. 2.8. Le schéma modernisé du détecteur de métaux sur battements: a - un schéma de circuit; b - circuit imprimé

Le fonctionnement du circuit de détecteur de métaux amélioré

L'oscillateur de référence du détecteur de métaux est réalisé sur deux éléments de la puce DD2 et est accordé sur une fréquence de 1 MHz.La stabilité de fréquence requise est assurée par le résonateur à quartz ZQ1.

Le générateur de recherche utilise deux éléments de la puce DD1. Son circuit oscillant L1C2C3VD1 est accordé sur une fréquence plusieurs fois inférieure à l'oscillateur de référence.

Pour reconstruire le circuit, une varicap VD1 est utilisée, dont la tension est régulée par une résistance variable R2. Le mélangeur est réalisé sur l'élément DD1.4, les éléments DD1.3 et DD2.3 sont utilisés comme tampons.

L'indicateur de recherche est le casque BF1.

Montage et PCB

Chacun des détecteurs de métaux considérés peut être monté sur une carte de circuit imprimé en feuille de fibre de verre d'une épaisseur de 1,5 mm. Le dessin de la carte et l'emplacement des pièces sont illustrés à la fig. 2.6b, 2.7b, 2.8b, respectivement.

Les cartes sont conçues pour l'installation de résistances fixes MJIT-OD25 (MLT-025, VS-0D25), de condensateurs KT-1, KM-4 ou K10-7V, K50-6.

Pour accorder les générateurs en fréquence, des condensateurs variables à diélectrique solide provenant de récepteurs à transistors de petite taille sont utilisés:

• "Monde" dans le premier appareil ;
• "Planète" dans le deuxième appareil.

Il est possible d'utiliser tout autre condensateur adapté en termes de dimensions et de valeurs des capacités minimales et maximales, y compris les trimmers PDA-3 d'une capacité de 25-150 pF.

Résistances variables R5 et R2 - de petite taille tout type.

Fabrication de bobines

Bobines L1 pour détecteurs de métaux assemblées selon les schémas de la fig. 2.6, a et 2.7, a, sont enroulés sur des noyaux magnétiques annulaires en ferrite (600 NN) de taille K8 x 6 x 2.

Dans le premier détecteur de métaux, la bobine contient 180 tours de fil PELSHO 0,14, dans le second - 50 tours de PELSHO 0,2.

L'enroulement dans les deux cas est uniforme sur tout le périmètre du circuit magnétique.

Dans le premier détecteur de métaux, la bobine est collée avec de la colle BF-2 directement sur la carte de circuit imprimé, et dans la seconde (en raison du manque d'espace) - sur un petit coin plié à partir d'une feuille de polystyrène de 1,5 mm d'épaisseur et collée à la carte avec la même colle.

La bobine de recherche de chacun des détecteurs de métaux considérés est enroulée dans un anneau plié à partir d'un tube en plastique vinyle d'un diamètre extérieur de 15 mm et d'un diamètre intérieur de 10 mm.

Le diamètre extérieur de l'anneau est de :

• pour le premier schéma - 250 mm (100 tours);
• pour les deuxième et troisième - 200 mm (50 tours).

Fil utilisé - PELSHO 0,27.

Chaque anneau doit être enveloppé d'un ruban de papier d'aluminium pour le blindage électrostatique afin d'éliminer l'effet de capacité entre la bobine et la terre. Pour se protéger contre les dommages, il est conseillé d'envelopper la feuille avec une ou deux couches de ruban isolant.

Lors de l'enroulement du ruban, il convient de rappeler que le contact électrique entre ses extrémités est inacceptable (sinon une boucle fermée se forme).

Une vue de la bobine finie, réalisée selon la méthode décrite, est illustrée à la Fig. 2.9.

Riz. 2.9. Vue de la bobine de recherche terminée

Avec une diminution du diamètre de la bobine de recherche, la "zone de capture" se rétrécit, mais l'appareil devient plus sensible aux petits objets. Avec une augmentation de diamètre, au contraire, la "zone de capture" s'agrandit et la sensibilité aux petits objets diminue.

Pour indiquer la recherche dans tous les appareils, des écouteurs TON-2 sont utilisés. Les détecteurs de métaux peuvent être alimentés par une batterie Krona ou par deux batteries 3336 ou six cellules 316, 332 connectées en série.

Auteur : Sketeris R.

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