Κύκλωμα ανιχνευτή μετάλλων - Χρήση ταλαντωτή συχνότητας Beat (BFO)

Η ανάρτηση εξηγεί ένα απλό κύκλωμα ανιχνευτή μετάλλων χρησιμοποιώντας την έννοια ταλαντωτή συχνότητας (BFO), η τεχνική BFO θεωρείται ως η πιο ακριβής και αξιόπιστη μέθοδος ανίχνευσης μετάλλων.

Πως δουλεύει

Η λειτουργία του κυκλώματος μπορεί να γίνει κατανοητή με τα ακόλουθα σημεία:

Ο προτεινόμενος ανιχνευτής μετάλλων χρησιμοποιεί 4093 quad Schmitt NAND IC και πηνίο αναζήτησης μαζί με διακόπτη και μπαταρίες για ισχύ.

Ένα καλώδιο από τον ακροδέκτη IC1d 11 συνδέεται με κεραία ραδιοφώνου MW, ή μια άλλη διαδικασία θα ήταν να παραμορφωθεί γύρω από το ραδιόφωνο. Ο διακόπτης BFO εάν υπάρχει στο ραδιόφωνο πρέπει να είναι ενεργοποιημένος.

Η αντίσταση της ταχείας μεταβολής της τάσης - γνωστή ως αντιδραστικότητα, καθυστερεί το λογικό επίπεδο στον πείρο ICI 10 πίσω στους πείρους εισόδου 1 και 2 και καθυστερεί περαιτέρω λόγω καθυστερήσεων διάδοσης εντός 4093 IC.

Όλη αυτή η διαδικασία οδηγεί σε γρήγορες ταλαντώσεις περίπου 2 MHz, συλλέγεται από ένα ραδιοφωνικό μέσο Medium Wave.

Τα 2 MHz είναι εκτός εμβέλειας για τα Μεσαία Κύματα, αλλά ένα ραδιόφωνο MV μπορεί να δεχτεί τις αρμονικές συχνότητας των 2 MHz. Η διαδικασία περιέλιξης του πηνίου δεν είναι περίπλοκη.

Προδιαγραφές περιέλιξης πηνίου

Το πρωτότυπο χρησιμοποιεί 50 στροφές από σμάλτο χαλκού 22 awg / 30 swg (0,315 mm), τραυματισμένο σε ένα προηγούμενο 4,7 '/ 120 mm και στη συνέχεια τυλιγμένο σε μονωτική ταινία.

Στη συνέχεια, το πηνίο συνδέεται με 0V.A ασπίδα Faraday που είναι ένα φύλλο κασσίτερου που λειτουργεί ως περιτύλιγμα γύρω από το πηνίο. Αυτή η διαδικασία αφήνει ένα μικρό κενό και πρέπει να ληφθεί μέριμνα ώστε το φύλλο να μην τυλίγει ολόκληρη την περιφέρεια του πηνίου. Μία μονωτική ταινία χρησιμοποιείται και πάλι για να τυλίξει την ασπίδα Faraday.

Πριν από την προσθήκη της ταινίας, μπορεί να δημιουργηθεί σύνδεση με την ασπίδα Faraday με ένα κομμάτι από άκαμπτο σύρμα περιτύλιξης.

Ένα ιδανικό σενάριο θα ήταν να συνδέσετε το κύκλωμα με καλώδιο διπλού πυρήνα ή μικρόφωνο και να συνδέσετε την οθόνη με την ασπίδα Faraday.

Πώς να ρυθμίσετε το κύκλωμα

Η εγκατάσταση του ανιχνευτή μετάλλων συνεπάγεται την ενεργοποίηση του ραδιοφώνου MW για τη λήψη ενός σφυρίγματος σε αρμονική 2 MHz.

Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι δεν είναι καλύτερο να λειτουργούν όλα τα αρμονικά, μόνο αυτό που ταιριάζει πρέπει να χρησιμοποιηθεί. Με ένα κατάλληλο αρμονικό και το μέταλλο θα αλλάξει τον τόνο του σφύριγμα.

Ένας ανιχνευτής μετάλλων ανιχνεύει ένα μεγάλο νόμισμα στα 80 έως 90 mm, κάτι που είναι καλό για έναν ανιχνευτή BFO. Μπορεί ακόμη και να εντοπίσει διακρίσεις μεταξύ σιδηρούχων και μη σιδηρούχων μετάλλων με την άνοδο ή την πτώση του τόνου.

Υποβλήθηκε από: DhrubaJyoti Biswas

Διάγραμμα κυκλώματος

IC 4093 pinouts

Ανιχνευτής μετάλλων χρησιμοποιώντας μαγνητική απορρόφηση

Πίσω από την τεχνολογία ανίχνευσης αυτού του ανιχνευτή μετάλλων βρίσκεται ένας αισθητήρας που προσδιορίζει την ύπαρξη σιδηρούχων και μη σιδηρούχων μετάλλων απορροφώντας τη μαγνητική ενέργεια.

Αυτό το μαγνητικό πεδίο παράγεται από έναν επαγωγέα που αποτελεί μέρος ενός τροποποιημένου κυκλώματος ταλαντωτών. Τη στιγμή που ένα μεταλλικό αντικείμενο προσεγγίζεται στο μαγνητικό πεδίο, απορροφάται επαρκής μαγνητική ενέργεια για να σταματήσει ο ταλαντωτής.

Το παρακάτω σχήμα απεικονίζει τον ταλαντωτή του Colpitt που πυροδοτεί περίπου 70 kHz. Επαγωγέας L₁λειτουργεί ως αισθητήρας λόγω της αντίστασης του πομπού (R₁) μεγάλη τιμή και τελικά, ο ταλαντωτής λειτουργεί.

Αυτό είναι ευνοϊκό γιατί εναλλακτικά οι απώλειες στο ρυθμιζόμενο κύκλωμα θα φορτωθούν εκ νέου από το τρανζίστορ. ρε₁και Δ_δύοθα διορθώσει την ταλαντούμενη έξοδο και η επακόλουθη άμεση τάση εφαρμόζεται απευθείας στην αντίστροφη είσοδο του Schmitt trigger IC₁.

Μόλις η τάση μειωθεί κάτω από την τιμή στον ακροδέκτη 3 που αντιπροσωπεύεται από το Ρ₁, η έξοδος θα αλλάξει σε υψηλό, ενεργοποιώντας το ρελέ. Συνιστούμε να κατασκευάσετε τον ανιχνευτή σε ένα PCB όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Ο πραγματικός σκοπός του πηνίου L₁δεν έπρεπε να τοποθετηθεί στο PCB. Σε περίπτωση που ο ταλαντωτής δεν ξεκινήσει αμέσως σε οποιαδήποτε ρύθμιση το P₁δεσμεύτηκε, πρέπει να μειώσετε την τιμή του R₁.

Εναλλακτικά, εάν ο ταλαντωτής συνεχίσει να ανιχνεύει ακόμη και όταν ένα μεταλλικό αντικείμενο συγκρατείται κοντά στο L₁, το R₁η τιμή πρέπει να αυξηθεί.

Πρέπει να ξεκινήσετε με το υαλοκαθαριστήρα του P₁στη γείωση και τον έλεγχο της προεπιλογής, ώστε το ρελέ να μην λειτουργεί καθόλου. Όταν χρειάζεστε λίγο περισσότερη ευαισθησία, αυξήστε περισσότερο το υαλοκαθαριστήρα.

Η ενεργοποίηση του ρελέ υπαγορεύει κυρίως την τρέχουσα κατανάλωση και για τις περισσότερες περιπτώσεις, δεν υπερβαίνει τα 50 mA.

Ανιχνευτής μετάλλων LC Tuned

Σε αντίθεση με τους ανιχνευτές μετάλλων που συζητήθηκαν παραπάνω, αυτός λειτουργεί σύμφωνα με τον κανόνα ότι η συχνότητα ενός ταλαντωτή LC ποικίλλει όταν υπάρχει τροποποιημένη επαγωγή. Για να συμβεί αυτό, ο επαγωγέας προσεγγίζεται με οποιοδήποτε τύπο ανιχνευτή μετάλλων.

Ο ρυθμός αλλαγής συχνότητας εξαρτάται από τις ιδιότητες του μετάλλου και από την ίδια τη συχνότητα. Εάν το τελευταίο είναι πολύ υψηλό, ένα μεταλλικό εξάρτημα θα ενεργεί σαν βραχυκυκλωμένη στροφή που μειώνει την επαγωγή έτσι ώστε η συχνότητα να αυξάνεται.

Σε περίπτωση που η συχνότητα είναι ουσιαστικά χαμηλή για να παραμεληθούν οι απώλειες του eddy-current, τότε μπορούμε να κάνουμε τη διάκριση μεταξύ σιδηρούχων και μη σιδηρούχων μετάλλων.

Θα είναι αρκετά δύσκολο να κάνετε συχνότητα ταλαντωτή κάτω από 200 Hz. Λόγω αυτού, ο ταλαντωτής στο τρέχον κύκλωμα λειτουργεί περίπου 300 kHz. Για να κάνετε την αυτεπαγωγή του είναι αρκετά απλή και το μόνο που χρειάζεστε είναι μια μόνο στροφή ενός ομοαξονικού καλωδίου που απεικονίζεται στο παρακάτω σχήμα.

Πως δουλεύει

Το συντονισμένο κύκλωμα ανιχνευτή μετάλλων LC αποτελείται από έναν ταλαντωτή Τ₁, IC μετατροπέα συχνότητας σε τάση₁και ένα λειτουργικό ενισχυτή IC BiMOS_δύο. Χρησιμοποιώντας μια διάμετρο πηνίου ανιχνευτή 400 mm, οι τιμές των πυκνωτών C₁και Γ_δύοεγγυάται συχνότητα ταλαντωτή 300 kHz. Όταν χρησιμοποιούνται πηνία μικρότερης διαμέτρου, θα χρειαστείτε περισσότερες στροφές.

Για την επαρκή τροφοδοσία του 4046B, η ισχύς του ταλαντωτή πρέπει να είναι περίπου 400 mV_ππ. Ο συγκριτής φάσης εγγυάται ότι ο εσωτερικός βρόχος κλειδώματος φάσης κλειδώνει πάντα σε αυτό το επίπεδο. Στον ακροδέκτη 10, η είσοδος του ακόλουθου πηγής παρέχεται σε ένα CA3130 όπου είναι επαρκώς ενισχυμένο.

Πώς να ρυθμίσετε

Βολικά, P₁ορίζει την κεντρική συχνότητα του βρόχου κλειδώματος φάσης και το μηδέν του μικρομέτρου κεντρικού μηδέν. Χρησιμοποιώντας το P_δύο, μπορείτε να κάνετε λεπτές ρυθμίσεις εάν η ευαισθησία του opamp είναι υψηλή.

Επιπλέον, Ρ₃ορίζει την ευαισθησία στη συζήτηση που επισυνάπτεται σε ένα βρόχο αρνητικής ανάδρασης στην αντίστροφη είσοδο Παρατηρήστε ότι υπάρχει μια θετική ανατροφοδότηση μέσω του μικρομέτρου και του R₁₀στη μη αναστρέψιμη είσοδο. Όταν επιλέγετε διαφορετική αντίσταση, είναι σημαντικό να τροποποιήσετε τις τιμές του R₉, Ρ₁₀και R_έντεκακατάλληλα.