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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Un simple détecteur de métaux sur une puce K155LA3. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / détecteurs de métaux Il peut être recommandé aux radioamateurs débutants de répéter la conception d'un simple détecteur de métaux, basé sur un circuit publié à plusieurs reprises à la fin des années 70 du siècle dernier dans diverses publications spécialisées nationales et étrangères. Ce détecteur de métaux, réalisé sur une seule puce K155LA3, peut être assemblé en quelques minutes. Diagramme schématique La conception proposée est l'une des nombreuses options pour les détecteurs de métaux BFO (Beat Frequency Oscillator), c'est-à-dire qu'il s'agit d'un dispositif basé sur le principe de l'analyse des battements de deux signaux proches en fréquence (Fig. 3.1). Dans le même temps, dans cette conception, l'évaluation du changement de fréquence de battement est effectuée à l'oreille.
L'appareil est basé sur des oscillateurs de mesure et de référence, un détecteur d'oscillation RF, un circuit d'indication et un stabilisateur de tension d'alimentation. Dans la conception considérée, deux oscillateurs LC simples sont utilisés, réalisés sur la puce IC1. Les solutions de circuits de ces générateurs sont presque identiques. Dans ce cas, le premier oscillateur, qui fait référence, est monté sur les éléments IC1.1 et IC1.2, et le second, générateur de mesure ou accordable, est réalisé sur les éléments IC1.3 et IC1.4. Le circuit oscillateur de référence est formé d'un condensateur C1 de 200 pF et d'une bobine L1. Le circuit générateur de mesure utilise un condensateur variable C2 d'une capacité maximale d'environ 300 pF, ainsi qu'une bobine de recherche L2. Dans ce cas, les deux générateurs sont réglés sur une fréquence de fonctionnement d'environ 465 kHz. Les sorties des générateurs à travers les condensateurs de découplage C3 et C4 sont connectées au détecteur d'oscillation RF, réalisé sur les diodes D1 et D2 selon le circuit de doublage de tension redressé. La charge du détecteur est constituée d'un casque BF1, sur lequel le signal de la composante basse fréquence est extrait. Dans ce cas, le condensateur C5 shunte la charge à des fréquences plus élevées. A l'approche de la bobine de recherche L2 du circuit oscillant du générateur accordable vers un objet métallique, son inductance change, ce qui provoque une modification de la fréquence de fonctionnement de ce générateur. Dans ce cas, s'il y a un objet en métal ferreux (ferromagnétique) à proximité de la bobine L2, son inductance augmente, ce qui entraîne une diminution de la fréquence de l'oscillateur accordable. Le métal non ferreux réduit l'inductance de la bobine L2 et augmente la fréquence de fonctionnement du générateur. Le signal RF formé à la suite du mélange des signaux des générateurs de mesure et de référence après avoir traversé les condensateurs C3 et C4 est envoyé au détecteur. Dans ce cas, l’amplitude du signal RF change avec la fréquence de battement. L'enveloppe basse fréquence du signal RF est isolée par un détecteur réalisé sur les diodes D1 et D2. Le condensateur C5 assure le filtrage de la composante haute fréquence du signal. Ensuite, le signal de battement est envoyé au casque BF1. L'alimentation est fournie à IC1 à partir d'une source 1V B9 via un régulateur de tension formé d'une diode Zener D3, d'une résistance de ballast R3 et d'un transistor de régulation T1. Détails et fabrication Pour la fabrication du détecteur de métaux considéré, vous pouvez utiliser n'importe quelle carte de prototypage. Par conséquent, les pièces utilisées ne sont soumises à aucune restriction liée aux dimensions d’encombrement. L'installation peut être à la fois articulée et imprimée. Lors de la répétition du détecteur de métaux, vous pouvez utiliser le microcircuit K155LA3, composé de quatre éléments logiques 2I-NOT, alimentés par une source CC commune. Comme condensateur C2, vous pouvez utiliser le condensateur d'accord d'une radio portable. Les diodes D1 et D2 peuvent être remplacées par n'importe quelle diode au germanium haute fréquence. La bobine L1 du circuit oscillateur de référence doit avoir une inductance d'environ 500 μH. En tant que telle bobine, il est recommandé d'utiliser, par exemple, la bobine de filtre FI d'un récepteur superhétérodyne. La bobine de mesure L2 contient 30 tours de fil PEL d'un diamètre de 0,4 mm et est réalisée sous la forme d'un tore d'un diamètre de 200 mm. Ce coil est plus simple à réaliser sur un châssis rigide, mais on peut s'en passer. Dans ce cas, tout objet rond approprié, tel qu'un pot, peut être utilisé comme cadre temporaire. Les tours de la bobine sont enroulés en vrac, après quoi ils sont retirés du cadre et protégés par un écran électrostatique, qui est un ruban de papier d'aluminium ouvert enroulé sur un faisceau de tours. L'espace entre le début et la fin de l'enroulement du ruban (l'espace entre les extrémités de l'écran) doit être d'au moins 15 mm. Lors de la fabrication de la bobine L2, il faut surtout veiller à ce que les extrémités du ruban de blindage ne se ferment pas, car dans ce cas il se forme une bobine en court-circuit. Afin d'augmenter la résistance mécanique, la bobine peut être imprégnée de colle époxy. Pour la source des signaux sonores, il convient d'utiliser des écouteurs à haute impédance avec une résistance aussi élevée que possible (environ 2000 ohms). Convient, par exemple, au téléphone bien connu TA-4 ou TON-2. Comme source d'alimentation V1, vous pouvez utiliser, par exemple, une batterie Krona ou deux batteries 3336L connectées en série. Dans un stabilisateur de tension, la capacité du condensateur électrolytique C6 peut aller de 20 à 50 microfarads et la capacité de C7 peut aller de 3 300 à 68 000 pF. La tension à la sortie du stabilisateur, égale à 5 V, est fixée par la résistance d'ajustement R4. Cette tension restera inchangée même lorsque les batteries sont considérablement déchargées. Il convient de noter que la puce K155LAZ est conçue pour être alimentée à partir d'une source CC de 5 V. Par conséquent, si vous le souhaitez, l'unité de stabilisation de tension peut être exclue du circuit et une batterie 3336L ou similaire peut être utilisée comme source d'alimentation, ce qui vous permet d'assembler un design compact. Cependant, la décharge de cette batterie affectera très rapidement la fonctionnalité de ce détecteur de métaux. C'est pourquoi vous avez besoin d'une alimentation qui assure la formation d'une tension stable de 5 V. Il convient de reconnaître que l'auteur a utilisé quatre grosses batteries rondes importées connectées en série comme source d'alimentation. Dans ce cas, une tension de 5 V a été formée par un stabilisateur intégré de type 7805. La carte avec les éléments qui s'y trouvent et la source d'alimentation sont placées dans n'importe quel boîtier en plastique ou en bois approprié. Un condensateur variable C2, un interrupteur S1, ainsi que des connecteurs pour connecter une bobine de recherche L2 et un casque BF1 sont installés sur le couvercle du boîtier (ces connecteurs et l'interrupteur S1 ne sont pas indiqués sur le schéma électrique). Établissement Comme pour le réglage d'autres détecteurs de métaux, cet appareil doit être réglé dans des conditions où les objets métalliques sont retirés de la bobine de recherche L2 à une distance d'au moins un mètre. Tout d'abord, à l'aide d'un fréquencemètre ou d'un oscilloscope, vous devez ajuster les fréquences de fonctionnement des oscillateurs de référence et de mesure. La fréquence de l'oscillateur de référence est fixée à environ 465 kHz en ajustant le noyau de la bobine L1 et, si nécessaire, en sélectionnant la capacité du condensateur C1. Avant réglage, vous devrez déconnecter la borne correspondante du condensateur C3 des diodes du détecteur et du condensateur C4. Ensuite, vous devez déconnecter la borne correspondante du condensateur C4 des diodes du détecteur et du condensateur C3 et régler le condensateur C2 pour régler la fréquence du générateur de mesure afin que sa valeur diffère de la fréquence du générateur de référence de environ 1 kHz. Une fois toutes les connexions rétablies, le détecteur de métaux est prêt à fonctionner. Procédure de travail Effectuer des opérations de recherche à l'aide du détecteur de métaux considéré n'a aucune fonctionnalité. Dans l'utilisation pratique de l'appareil, la fréquence nécessaire du signal de battement doit être maintenue par le condensateur variable C2, qui change lorsque la batterie est déchargée, la température ambiante change ou la déviation des propriétés magnétiques du sol. Si la fréquence du signal dans le casque change pendant le fonctionnement, cela indique la présence d'un objet métallique dans la zone de la bobine de recherche L2. À l'approche de certains métaux, la fréquence du signal de battement augmentera et à l'approche d'autres, elle diminuera. En changeant la tonalité du signal de battement, en ayant une certaine expérience, on peut facilement déterminer de quel métal, magnétique ou non magnétique, est fait l'objet détecté. Auteur : Adamenko M.V.
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