Ierīci, kas ļauj meklēt metāla priekšmetus, kas atrodas neitrālā vidē, piemēram, zemē, to vadītspējas dēļ sauc par metāla detektoru (metāla detektoru). Šī ierīce ļauj atrast metāla priekšmetus dažādās vidēs, arī cilvēka ķermenī.

Lielā mērā pateicoties mikroelektronikas attīstībai, metāla detektoriem, kurus ražo daudzi uzņēmumi visā pasaulē, ir augsta uzticamība un mazs kopējais svars.

Vēl ne tik sen šādas ierīces visbiežāk varēja redzēt pie sapieriem, taču tagad tās izmanto glābēji, dārgumu meklētāji, komunālie darbinieki, meklējot caurules, kabeļus utt. Turklāt daudzi "dārgumu meklētāji" izmanto metāla detektorus. salikt ar savām rokām.

Ierīces dizains un darbības princips

Metāla detektori tirgū darbojas pēc dažādiem principiem. Daudzi uzskata, ka izmanto impulsa atbalss jeb radara principu. To atšķirība no lokatoriem slēpjas faktā, ka raidītie un saņemtie signāli darbojas pastāvīgi un vienlaicīgi, turklāt tie darbojas vienādās frekvencēs.

Ierīces, kas darbojas pēc "uztveršanas-pārraides" principa, reģistrē signālu, kas atstarots (atkārtoti izstarots) no metāla priekšmeta. Šis signāls parādās sakarā ar mainīga magnētiskā lauka triecienu uz metāla priekšmetu, ko ģenerē metāla detektora spoles. Tas ir, šāda veida ierīču dizains paredz divu spoļu klātbūtni, no kurām pirmā pārraida, otrā ir uztveršana.

Šīs klases ierīcēm ir šādas priekšrocības:

• dizaina vienkāršība;
• lieliska spēja noteikt metāliskus materiālus.

Tajā pašā laikā šīs klases metāla detektoriem ir daži trūkumi:

• metāla detektori var būt jutīgi pret augsnes sastāvu, kurā tie meklē metāla priekšmetus.
• tehnoloģiskas grūtības produkta ražošanā.

Citiem vārdiem sakot, šāda veida ierīces pirms darbības ir jākonfigurē ar rokām.

Citas ierīces dažreiz sauc par sitienu detektoru. Šis nosaukums cēlies no tālās pagātnes, precīzāk no laika, kad plaši tika izmantoti superheterodīna uztvērēji. Sitiens ir parādība, kas kļūst pamanāma, kad tiek summēti divi signāli ar tuvām frekvencēm un vienādām amplitūdām. Sitiens sastāv no summētā signāla amplitūdas pulsēšanas.

Signāla impulsa frekvence ir vienāda ar summēto signālu frekvenču starpību. Izlaižot šādu signālu caur taisngriezi, to sauc arī par detektoru, tiek izolēta tā sauktā starpības frekvence.

Šāda shēma tika izmantota ilgu laiku, bet šodien tā netiek izmantota. Tos aizstāja ar sinhroniem detektoriem, taču šis termins palika lietots.

Metāla detektors darbojas pēc šāda principa - tas reģistrē frekvences starpību no divām ģeneratora spolēm. Viena frekvence ir stabila, otrajā ir induktors.

Ierīce ir iestatīta ar roku tā, lai ģenerētās frekvences sakristu vai vismaz būtu tuvu. Tiklīdz pārklājuma zonā nonāk metāls, mainās iestatītie parametri un mainās frekvence. Frekvenču atšķirību var ierakstīt dažādos veidos, sākot no austiņām līdz digitālām metodēm.

Šīs klases ierīcēm ir raksturīgs vienkāršs sensora dizains, zema jutība pret augsnes minerālo sastāvu.

Bet turklāt to darbības laikā ir jāņem vērā fakts, ka tiem ir augsts enerģijas patēriņš.

Tipisks dizains

Metāla detektora struktūra ietver šādas sastāvdaļas:

1. Spole ir kastes tipa konstrukcija, tajā atrodas signāla uztvērējs un raidītājs. Visbiežāk spolei ir elipses forma, un tās ražošanai tiek izmantoti polimēri. Tam ir pievienots vads, kas savieno to ar vadības bloku. Šis vads pārraida signālu no uztvērēja uz vadības bloku. Raidītājs ģenerē signālu, kad tiek atklāts metāls, kas tiek pārraidīts uz uztvērēju. Spole ir uzstādīta uz apakšējā stieņa.
2. Metāla daļu, uz kuras ir piestiprināta spole un tiek regulēts tās slīpuma leņķis, sauc par apakšējo stieni. Pateicoties šim risinājumam, tiek veikta rūpīgāka virsmas pārbaude. Ir modeļi, kuros apakšējā daļa var regulēt metāla detektora augstumu un nodrošina teleskopisku savienojumu ar stieni, ko sauc par vidējo.
3. Vidējā vārpsta ir mezgls, kas atrodas starp apakšējo un augšējo vārpstu. Uz tā ir piestiprināti ķermeņi, kas ļauj pielāgot ierīces izmēru. tirgū var atrast modeļus, kas sastāv no diviem stieņiem.
4. Augšējā josla parasti ir izliekta. Tas atgādina burtu S. Šī forma tiek uzskatīta par optimālu, lai to piestiprinātu pie rokas. Uz tā ir uzstādīts roku balsts, vadības bloks un rokturis. Roku balsts un rokturis ir izgatavoti no polimēru materiāliem.
5. Metāla detektora vadības bloks ir nepieciešams, lai apstrādātu no spoles saņemtos datus. Pēc signāla konvertēšanas tas tiek nosūtīts uz austiņām vai citiem indikācijas līdzekļiem. Turklāt vadības bloks ir paredzēts, lai pielāgotu ierīces darbības režīmu. Vads no spoles ir savienots, izmantojot ātrās atbrīvošanas ierīci.

Visas metāla detektorā iekļautās ierīces ir ūdensizturīgas.

Šī ir relatīvā dizaina vienkāršība un ļauj izgatavot metāla detektorus ar savām rokām.

Metāla detektoru šķirnes

Tirgus piedāvā plašu metāla detektoru klāstu, ko izmanto daudzās jomās. Zemāk ir saraksts, kurā parādītas dažas šo ierīču šķirnes:

Lielākā daļa mūsdienu metāla detektoru var atrast metāla priekšmetus līdz 2,5 m dziļumā, īpašie dziļie izstrādājumi spēj noteikt izstrādājumu līdz 6 metru dziļumā.

Darbības biežums

Otrais parametrs ir darbības biežums. Lieta tāda, ka zemās frekvences ļauj metāla detektoram redzēt diezgan lielā dziļumā, taču tās nespēj saskatīt sīkas detaļas. Augstas frekvences ļauj pamanīt mazus objektus, bet neļauj aplūkot zemi lielā dziļumā.

Vienkāršākie (budžeta) modeļi darbojas vienā frekvencē, modeļi, kas pieder vidējam cenu līmenim, izmanto 2 vai vairāk frekvences. Ir modeļi, kas meklēšanā izmanto 28 frekvences.

Mūsdienu metāla detektori ir aprīkoti ar tādu funkciju kā metāla diskriminācija. Tas ļauj atšķirt materiāla veidu, kas atrodas dziļumā. Tajā pašā laikā, atklājot melno metālu, meklētāja austiņās atskanēs viena skaņa, bet krāsaino metālu uztverot - cita.

Šādas ierīces sauc par impulsu balansētām. Viņi savā darbā izmanto frekvences no 8 līdz 15 kHz. Kā avots tiek izmantotas 9 - 12 V baterijas.

Šīs klases ierīces spēj noteikt zelta priekšmetu vairāku desmitu centimetru dziļumā, bet melnā metāla izstrādājumus aptuveni 1 metra un vairāk dziļumā.

Bet, protams, šie parametri ir atkarīgi no ierīces modeļa.

Kā ar savām rokām salikt mājās gatavotu metāla detektoru

Tirgū ir pieejami daudzi ierīču modeļi metāla meklēšanai zemē, sienās utt. Neskatoties uz ārējo sarežģītību, metāla detektora izgatavošana ar savām rokām nav tik sarežģīta, un to var izdarīt gandrīz ikviens. Kā minēts iepriekš, jebkurš metāla detektors sastāv no šādiem galvenajiem komponentiem - spoles, dekodera un barošanas signālierīces.

Lai savāktu šādu metāla detektoru ar savām rokām, jums ir nepieciešams šāds elementu komplekts:

• kontrolieris;
• rezonators;
• dažāda veida kondensatori, ieskaitot plēves;
• rezistori;
• skaņas izstarotājs;
• Sprieguma regulators.

Vienkāršākais metāla detektors, ko dari pats

Metāla detektora shēma nav sarežģīta, un to var atrast vai nu globālā tīkla plašumos, vai specializētajā literatūrā. Iepriekš ir saraksts ar radio elementiem, kas ir noderīgi metāla detektora montāžai ar savām rokām mājās. Vienkāršu metāla detektoru var salikt ar rokām, izmantojot lodāmuru vai citu pieejamā veidā. Galvenais tajā pašā laikā, daļām nevajadzētu pieskarties ierīces korpusam. Lai nodrošinātu samontētā metāla detektora darbību, tiek izmantoti 9-12 voltu barošanas avoti.

Lai uztītu spoli, tiek izmantots vads ar šķērsgriezuma diametru 0,3 mm, protams, tas būs atkarīgs no izvēlētās ķēdes. Starp citu, brūces spole ir jāaizsargā no sveša starojuma ietekmes. Lai to izdarītu, to ar savām rokām izsijā, izmantojot parasto pārtikas foliju.

Kontroliera mirgošanai tiek izmantotas īpašas programmas, kuras var atrast arī internetā.

Metāla detektors bez mikroshēmām

Ja iesācējam "dārgumu meklētājam" nav vēlēšanās iesaistīties ar mikroshēmām, ir shēmas bez tām.

Ir vairāk vienkāršas shēmas pamatojoties uz tradicionālo tranzistoru izmantošanu. Šāda ierīce var atrast metālu vairāku desmitu centimetru dziļumā.

Dziļie metālu detektori tiek izmantoti metālu meklēšanai lielā dziļumā. Bet ir vērts atzīmēt, ka tie nav lēti, un tāpēc to ir pilnīgi iespējams montēt ar savām rokām. Bet pirms sākat to veidot, jums ir jāsaprot, kā darbojas tipiska ķēde.

Dziļā metāla detektora shēma nav no vienkāršākajām un tās izpildei ir vairākas iespējas. Pirms tā montāžas ir jāsagatavo šāds detaļu un elementu komplekts:

• kondensatori dažāda veida- plēve, keramika utt.;
• dažādu nominālu rezistori;
• pusvadītāji - tranzistori un diodes.

Nominālie parametri, daudzums ir atkarīgs no izvēlētā ķēdes shēma ierīci. Iepriekš minēto elementu montāžai būs nepieciešams lodāmurs, instrumentu komplekts (skrūvgriezis, knaibles, stiepļu griezēji u.c.), materiāls dēļa izgatavošanai.

Dziļā metāla detektora montāžas process ir aptuveni šāds. Pirmkārt, tiek samontēts vadības bloks, kura pamatā ir iespiedshēmas plate. Tas ir izgatavots no tekstolīta. Pēc tam montāžas shēma tiek pārnesta tieši uz gatavās plāksnes virsmu. Pēc zīmējuma pārsūtīšanas tāfele ir jāiegravē. Lai to izdarītu, izmantojiet šķīdumu, kas ietver ūdeņraža peroksīdu, sāli, elektrolītu.

Pēc tam, kad plate ir iegravēta, tajā jāizveido caurumi, lai uzstādītu ķēdes komponentus. Pēc tam, kad dēlis ir skārdināts. Tuvojas vissvarīgākais solis. Pašu darbu uzstādīšana un detaļu lodēšana uz sagatavotas dēļa.

Lai uztītu spoli ar savām rokām, izmantojiet PEV zīmola stiepli ar diametru 0,5 mm. Apgriezienu skaits un spoles diametrs ir atkarīgs no izvēlētās dziļā metāla detektora shēmas.

Mazliet par viedtālruņiem

Pastāv viedoklis, ka no viedtālruņa ir pilnīgi iespējams izgatavot metāla detektoru. Tā nav taisnība! Jā, ir lietojumprogrammas, kuras tiek instalētas operētājsistēmā Android.

Bet patiesībā pēc šādas aplikācijas instalēšanas viņš tiešām varēs atrast metāla priekšmetus, bet tikai iepriekš magnetizētus. Viņš nevarēs meklēt un turklāt diskriminēt metālus.

Viņi var stabili strādāt, kad minūtē paiet desmitiem cilvēku. Parasti stacionāro metāla detektoru ejas izmēri ir līdz 2 m augstumā, līdz 1 m platumā.Tādējādi METOR 200 HS metāla detektoru ejas izmēri ir 2010 x 710 x 594 mm (1. att.).

Mūsdienu stacionārie metāla detektori ir aprīkoti ar mikroprocesoriem, kas iestata darbības režīmus (iespējams iestatīt noteiktu metālu noteikšanu, objekta masu utt.) un indikāciju (parasti tiem ir gaismas, skaņas indikācija, datu izvade uz displejs), saskaita garāmbraucošo pasažieru skaitu, nosaka metāla priekšmetu nešanas sānu un zonu, veic automātisko paškontroli utt. Varat iestatīt ierīci tā, lai tā uztvertu žiletes asmeni, bet ne alumīnija skārdeni ar alu vai sauju monētu. Daži metāla detektori ir aprīkoti ar tālvadības pultīm, lai kontrolētu un parādītu darba rezultātus. Kā tādu tālvadības pulti var izmantot datoru.

Piemēram, stacionārajā Intelliscan 12000 metāla detektorā (2. att.) telpa zem arkas ir sadalīta 18 neatkarīgās noteikšanas zonās - 6 horizontālās un 3 vertikālās. Pārnēsājot metāla priekšmetus uz displeja, kas parāda cilvēka ķermeņa kontūru, tiek parādītas šo priekšmetu lokalizācijas zonas.

Rīsi. 1. Stacionārais metāla detektors METOR 200 HS

Rīsi. 2. Stacionārais metāla detektors Intelliscan 12000 ar displeju

Metāla detektoram Intelliscan 12000 ir šādas funkcijas:

20 programmas metāla priekšmetu selektīvai noteikšanai;

99 jutības līmeņi, strādājot ar kādu no programmām;

trauksmes signāli katrā no zonām tiek ģenerēti, ja metāla priekšmetu izmēri pārsniedz noteiktos;

katrai zonai jutīguma iestatījums diapazonā no -99% līdz + 99% attiecībā pret bāzi;

apakšējo zonu regulēšana, lai kompensētu metāla stiegrojuma ietekmi grīdā;

automātiskā pārbaude un automātiskā kalibrēšana;

atskaņošana no trokšņa, izmantojot digitālo filtrēšanu;

pastāvīgs statusa displejs krāsu displejā;

iekārtu aizsardzība pret ārējiem traucējumiem ar sešciparu piekļuves kodu;

lietotāja izvēlēto darbības frekvenču skaits - 16;

Atbilst visām 1991. gada ASV Federālās aviācijas administrācijas prasībām attiecībā uz lidostu lietojumiem un standartiem Nacionālais institūts taisnīgums NILECJ (ASV);

atbilstība Krievijas Federācijas Veselības ministrijas higiēnas sertifikātam 77.01.09.346.P.10046.04.0.

Ir iespējas stacionārajiem metāla detektoriem, kas var darboties ar baterijām, darbojas vairāku desmitu grādu mīnusā uz lauka.

3. Metāla detektori pēc "uztveršanas-pārraides" principa

Šāda veida metāla detektoru darbības princips ir balstīts uz pētāmā objekta (mērķa) pakļaušanu raidošās (izstarojošās) spoles mainīgam magnētiskajam laukam un signāla ierakstīšanu, kas parādās virpuļstrāvas indukcijas rezultātā metālā. objekts (mērķis). Tādējādi tie pieder pie atrašanās vietas tipa ierīcēm un tiem jābūt vismaz divām spolēm - raidošajam (izstarojošajam) un uztverošajam.Ārzemju terminoloģijā metāla detektori, kas darbojas pēc šāda principa, bieži tiek saukti par IB (Induction Balance) vai VLF - (Very Zema frekvence).

Gan pārraidītie, gan saņemtie signāli ir nepārtraukti un sakrīt frekvencē.

Šāda veida metāla detektoru pamatjautājums ir spoļu savstarpējā izvietojuma izvēle. Tiem jābūt novietotiem tā, lai, ja nav svešu metāla priekšmetu, raidītās spoles magnētiskais lauks uztverošajā spolē inducētu nulles signālu.

Attēlā 3 a) un b) parādīts spoļu izvietojums ar perpendikulārām un krusteniskām asīm, kurās uztverošajā spolē nav strāvas indukcijas. Uz att. 3 c) parāda sistēmu, kurā ir viena izstarojoša (centrā) un divas uztveršanas spoles. Pēdējos ieslēdz skaitītājs ar signālu, ko inducē izstarojoša spole, un, ja to izejā nav metāla priekšmetu, kopējais emf. vienāds ar nulli.

Rīsi. 3. Spolu atrašanās vieta, kurā nav norādījumu

strāvas uztveršanas spolē

Spoles, kas izstaro starojumu un/vai saņem signālu, tiek izgatavotas kāda dizaina veidā, ko sauc par meklēšanas rāmi. Spolu paralēlo izvietojumu sauc par koplanāru (4. att.). Šis spoļu izvietojums ļauj samazināt meklēšanas rāmja izmērus, jo to var izgatavot plakanā ("pankūkas" formā) aizsargmaciņā.

Rīsi. 4. Spoļu koplanārā izvietojuma varianti

Ir vairāki veidi, kā sakārtot spoles vienā plaknē, nodrošinot nulles signālu uztveršanas spolē. Spoles var uzlikt vienu uz otras tā, lai magnētiskās indukcijas vektora kopējā plūsma caur uztverošās spoles plakni būtu vienāda ar nulli (4. att. a). Rīsi. 4. b) ilustrē metodi, kad uztveršanas spole "astoņas figūras" formā tiek ievietota izstarojošās spoles iekšpusē. Tajā pašā laikā emfs tiek inducētas dažādās "astoņu" pusēs. Ar dažādas zīmes un kompensē viens otru. Izstarojošās spoles iekšpusē ir iespējams ievietot parastās formas uztveršanas spoli, bet tad tiek izmantota speciāla kompensācijas iekārta.

Parasti šāda veida metāla detektoros meklēšanas rāmi veido divas spoles, kas atrodas vienā plaknē un ir līdzsvarotas tā, ka tad, kad tiek ievadīts signāls raidīšanas spolei, uztverošās spoles izejā ir minimāls signāls. Starojuma darbības frekvence ir no viena līdz vairākiem desmitiem kHz.

Apsveriet vienu no metāla detektora konstrukcijas diagrammas variantiem, kas darbojas pēc "uztveršanas-pārraides" principa (5. att.).

Ģenerators rada mainīgu (taisnstūrveida vai sinusoidālu) spriegumu, kas caur jaudas pastiprinātāju tiek padots uz izstarojošo spoli.

Rīsi. 5. Funkcionālā diagramma metāla detektors,

darbojas pēc "uztveršanas-pārraidīšanas" principa

Kad metāla detektora tuvumā parādās metāla mērķis, tajā tiek inducētas strāvas no izstarojošās spoles, kas ir sekundārā elektromagnētiskā starojuma cēlonis. Pēdējais iedarbojas uz uztveršanas spoli, un tajā tiek inducēts mainīgs emf. (spriegums). Inducētā signāla frekvence ir tāda pati kā izstarojošā spolē.

Uztvērēja spolē inducētajam signālam ir zināma fāzes nobīde attiecībā pret signālu no izstarojošās spoles, jo tas uztver uztveršanas spolē nonāk ar zināmu kavēšanos. Kad meklēšanas rāmja tuvumā parādās metāla priekšmets, signāla amplitūda saņemšanas spolē palielinās, un fāzes nobīde mainās atkarībā no metāla vadītspējas (melns, krāsains).

Sinhronais detektors atdala noderīgo mainīgo signālu, kas nāk no uztvērēja pastiprinātāja izejas un rada starojums no metāla priekšmeta, konstantā signālā. Tā darbības sinhronizācija ar izstarojošā signāla avota (ģeneratora) darbību ļauj palielināt tā darbības efektivitāti uz trokšņu un traucējumu fona, kas ievērojami pārsniedz lietderīgā signāla amplitūdu.

Sinhronā detektora izejas signāls tiek pastiprināts un padots uz indikatoru, piemēram, skaņu vai gaismu, kas signalizē par metāla priekšmeta parādīšanos metāla detektora tuvumā.

Indikācija tiek ieslēgta tikai signāliem, kas pārsniedz noteiktu amplitūdas slieksni. Tādējādi vāji signāli, kas galvenokārt saistīti ar metāla detektora kustību un ārējiem elektromagnētiskiem traucējumiem, indikatoru neiedarbina.

Metāla detektors ir ļoti kārdinoša ierīce, to var izmantot dažādiem mērķiem, piemēram, vecu vadu meklēšanai, ūdens caurules, nu un galu galā dārgums. Metāla detektora jēdziens ir ļoti plašs, paši metāla detektori ir dažādi, klasiskajos metāla detektoros noteiktais metāla meklēšanas princips tiek izmantots dažādās ierīcēs, sākot no vienkāršiem detektoriem līdz radaru stacijām.

AT pēdējie laiki lielu popularitāti gūst tā sauktie impulsu metāla detektori, kuru sastāvā ir tikai viena spole un kuriem ir salīdzinoši vienkāršs dizains, vienlaikus nodrošinot diezgan labu jutību un augstu uzticamību. Impulsa metāla detektors darbojas pēc uztveršanas un pārraidīšanas principa, meklēšanas spole šādā metāla detektorā var darboties divos režīmos - uztveršanas un raidīšanas. Spoles izstarotais signāls ģenerē vai ierosina metālā virpuļstrāvas, kuras uztver pati spole.

Dažādiem metāliem ir atšķirīga elektrovadītspēja, un daudzi metāla detektori spēj to atpazīt ar diezgan augstu precizitāti, nosakot, kāds metāls atrodas zemē.

Dotā metāla detektora shēma tīklā ir ļoti izplatīta, taču reālu dizainu un recenziju fotoattēlu ir ļoti maz, tāpēc tika nolemts shēmu atkārtot un izmēģināt praksē.

Iespiedshēmas plate izrādījās diezgan kompakta, tā tika izgatavota ar laupīšanas metodi.

Shēmai ir daudz priekšrocību:

• tikai vienas spoles klātbūtne;
• ārkārtīgi vienkārša un ne kaprīza shēma, kurai praktiski nav nepieciešami papildu iestatījumi;
• visa ķēde ir veidota tikai uz vienas mikroshēmas;
• zema jutība pret zemi;
• ja vēlas, metāla detektoru var konfigurēt tā, lai tas redzētu tikai krāsainos metālus un ignorētu melnos, t.i. kaut kāda metāla diskriminācijas funkcija.

No trūkumiem:

• sekls meklēšanas dziļums - detektors pamana lielus metāla priekšmetus attālumā līdz 30 cm, vidējas monētas līdz 5 un 8 cm.

Ar to ir par maz, bet atkarībā no tā, kādam nolūkam... Piemēram, lai sienā meklētu vecās ūdens caurules, shēma tiek galā 100%.

Shēma ir veidota uz vienas CD4011 CMOS mikroshēmas, kas satur 4 2I-NOT loģiskos elementus. Sastāv no 4 daļām, atsauces un meklēšanas oscilatoriem, miksera un signāla pastiprinātāja, kas izgatavots uz viena tranzistora. Kā dinamisku galvu vēlams izmantot austiņas ar pretestību no 16 līdz 64 omi, jo. izejas stadija nav paredzēta zemas pretestības slodzēm.

Metāla detektors darbojas šādi. Sākotnēji meklēšanas un atsauces oscilatori ir iestatīti vienā frekvencē, tāpēc mēs neko nedzirdam no skaļruņa. Atsauces oscilatora frekvence ir fiksēta ar iespēju manuāli regulēt, pagriežot mainīgo rezistoru. Meklēšanas ģeneratora frekvence ir ļoti atkarīga no LC ķēdes parametriem. Ja meklēšanas spoles redzes laukā parādās metāla priekšmets, tiek traucēta LC ķēdes frekvence, kā rezultātā meklēšanas ģeneratora frekvence mainās attiecībā pret atsauces. Mikseris atdala šo ģeneratoru frekvenču starpību, kas audio signāla veidā tiek filtrēts un padots uz pastiprinātāja pakāpi, kuras slodze ir austiņa.

Spole

Jo lielāks spoles diametrs, jo jutīgāks ir metāla detektors, bet lielajām spolēm ir savi trūkumi, tāpēc jāizvēlas optimālie parametri. Šai shēmai optimālākais diametrs ir diapazonā no 15 līdz 20 cm, stieples diametrs ir 0,4-0,6 mm, apgriezienu skaits ir 40-50, ja spoles diametrs ir 20 cm robežās. Manā gadījumā spole apgriezta, pagriezieni un diametrs ir mazāki nekā nepieciešams, tāpēc ķēdes jutība nav tik karsta. Ja plānojat izmantot metāla detektoru apstākļos augsts mitrums, spolei jābūt noslēgtai.

Iestatījums

Visi regulēšanas darbi tiek veikti, ja spoles redzamības laukā nav metāla!

Ja pirmajā pieslēgumā ķēde nereaģē uz metālu, bet visas sastāvdaļas ir kārtībā, visticamāk, frekvences atšķirība no ģeneratoriem ir ārpus audio diapazona un skaņu cilvēks vienkārši neuztver. Šajā gadījumā ir vērts pagriezt mainīgo rezistoru, līdz parādās skaņas signāls. Pēc tam lēnām pagrieziet to pašu rezistoru, līdz no skaļruņa dzirdam zemas frekvences signālu, pēc tam pagrieziet to nedaudz vairāk tajā pašā virzienā, līdz signāls pilnībā pazūd. Tas pabeidz iestatīšanu.

Smalkākai noregulēšanai iesaku izmantot vairāku apgriezienu rezistoru vai divus parastus mainīgos, no kuriem viens ir paredzēts rupjai skaņošanai, bet otrs vienmērīgākai noregulēšanai. Pēc uzstādīšanas mēs pārbaudām metāla detektoru, pievelkot pie tā spoles metāla priekšmetu un pārliecināmies, ka mainās skaņas signāla tonis, tas ir, ķēde reaģē uz metālu.

Metālu diskriminācijas efekts tiek novērots, ja abi ģeneratori darbojas aptuveni 130-135 kHz frekvencē, kamēr nav gandrīz nekādas jutības pret melnajiem metāliem.

Ķēdi var darbināt no pastāvīga avota ar spriegumu no 3 līdz 15 voltiem, labākais risinājums ir izmantot 9 voltu 6F22 akumulatoru, ķēdes strāvas patēriņš šajā gadījumā būs diapazonā no 15 līdz 30 mA , atkarībā no slodzes pretestības.

B. SOLOŅENKO, Geničeska, Hersonas apgabals, Ukraina

Nebūs pārspīlēts teikt, ka metāla detektori vienmēr piesaista radioamatieru uzmanību. Daudzas šādas ierīces ir publicētas žurnālā "Radio". Šodien lasītājiem piedāvājam aprakstu par vēl vienu Jauno tehniķu tehniskās stacijas radioinženieru pulciņā tapušo dizainu (rakstu par to skat. Radio, 2005, Nr. 4, 5). Apļa dalībniekiem tika dots uzdevums izstrādāt viegli izgatavojamu, uz pieejamu elementu bāzi balstītu iekārtu, kuras izveidošanai pietiek ar vienu multimetru. Cik labi puišiem izdevās, varat spriest jūs, lasītāji.

Piedāvātais metāla detektors darbojas pēc "raidīšanas-uztveršanas" principa. Kā raidītājs tika izmantots multivibrators, bet kā uztvērējs - audio frekvences pastiprinātājs (34). Viena izmēra spoles un tinumu dati ir savienoti ar pirmās no šīm ierīcēm izeju un otrās ieeju,

Lai šāda raidītāja un uztvērēja sistēma kļūtu par metāla detektoru, to spoles ir jānovieto tā, lai, ja nav svešu metāla priekšmetu, starp tiem praktiski nebūtu savienojuma, t.i., raidītāja signāls nenonāk tieši uz uztvērēju. . Kā zināms, induktīvā sakabe starp spolēm ir minimāla, ja to asis ir savstarpēji perpendikulāras. Ja raidītāja un uztvērēja spoles ir novietotas šādā veidā, tad raidītāja signāls uztvērējā netiks dzirdams. Kad šīs līdzsvarotās sistēmas tuvumā parādās metāla priekšmets, mainot to magnētiskais lauks Pārraides spolē rodas tā sauktās virpuļstrāvas un rezultātā tās paša magnētiskais lauks, kas uztverošajā spolē izraisa mainīgu EML. Uztvērēja saņemto signālu tālruņi pārvērš skaņā. Tās apjoms ir atkarīgs no objekta izmēra un attāluma līdz tam.

Metāla detektora specifikācijas: darba frekvence - apmēram 2 kHz; 25 mm diametra monētas noteikšanas dziļums - apmēram 9 cm; dzelzs un alumīnija šuvju vāciņi - attiecīgi 23 un 25 cm; tērauda un alumīnija loksnes ar izmēriem 200x300 mm - 40 un 45 cm; lūka- 60 cm.

Raidītājs. Raidītāja ķēde ir parādīta attēlā. 1. Kā jau minēts, šis ir simetrisks multivibrators, kura pamatā ir tranzistori VT1, VT2. Tās radīto svārstību biežumu nosaka kondensatoru CI, C2 kapacitāte un rezistoru R2, R3 pretestība. Signāls 34 no tranzistora VT2 kolektora slodzes - rezistora R4 - caur atsaistes kondensatoru C3 tiek padots uz spoli L1, kas pārvērš elektriskās svārstības mainīgā magnētiskajā laukā AF.

2. att

Uztvērējs ir trīspakāpju pastiprinātājs 34, kas izgatavots saskaņā ar shēmu, kas parādīta attēlā. 2. Pie tā ieejas ir pievienota tā pati L1 spole kā raidītājam. Pastiprinātāja izeja ir noslogota ar virknē pieslēgtiem telefoniem BF1.1, BF1.2.

3. att

Metāla priekšmetā inducēts raidītāja mainīgs magnētiskais lauks iedarbojas uz uztvērēja spoli, kā rezultātā elektrība frekvence ir aptuveni 2 kHz. Caur atdalīšanas kondensatoru C1 signāls tiek padots uz pastiprinātāja pirmās pakāpes ieeju, kas izgatavota uz tranzistora VT1. Pastiprinātais signāls no tā slodzes - rezistora R2 - tiek padots caur atdalīšanas kondensatoru C3 uz otrā posma ieeju, kas samontēts uz tranzistora VT2. Signāls no tā kolektora caur kondensatoru C5 tiek padots uz trešā posma ieeju - tranzistora VT3 emitera sekotāju. Tas pastiprina strāvas signālu un ļauj pieslēgt zemu omu tālruņus kā slodzi.

Lai samazinātu temperatūras ietekmi vide uz pastiprinātāja stabilitāti, pirmajā un otrajā posmā tika ieviesta negatīva līdzstrāvas sprieguma atgriezeniskā saite, ieslēdzot rezistoru R1 starp kolektoru un tranzistora VT1 pamatni un rezistoru R3 starp kolektoru un pamatni VT2. Pastiprinājuma samazinājums pie frekvencēm zem 2 kHz tiek panākts, atbilstoši izvēloties atdalošo kondensatoru C1, C3 kapacitāti frekvencēs virs šīs frekvences - ieviešot no frekvences atkarīgu negatīvu pirmajā un otrajā pakāpē. atsauksmes mainot spriegumu caur kondensatoriem C2 un C4. Šie pasākumi ļāva palielināt uztvērēja trokšņa imunitāti. Kondensators C6 neļauj pastiprinātājam pašaizraisīties, kad akumulatora iekšējā pretestība palielinās, kad tas izlādējas.

4. att

Detaļas un dizains. Raidītāja un uztvērēja informācija atrodas uz iespiedshēmu plates ah, izgatavots, izgriežot izolācijas sliedes uz sagatavēm no vienpusējas folijas pārklājuma stikla šķiedras. Raidītāja plates rasējums ir parādīts attēlā. 3, uztvērējs - attēlā. 4. Plātnes ir paredzētas MLT rezistoru ar jaudu 0,125 vai 0,25 W un kondensatoru K73-5 (uztvērējā C2, C4) un K73-17 citu lietošanai. Oksīda kondensators C6 uztvērējā - K50-35 vai līdzīga ārvalstu produkcija. Diagrammā norādīto vietā raidītājā varat izmantot jebkurus citus KT503 sērijas tranzistorus, bet uztvērējā - KT315 sērijas tranzistorus ar jebkuru burtu indeksu vai KT3102 sēriju ar indeksi A-B. Vēlams izmantot pēdējo, jo tiem ir zemāks trokšņa rādītājs, un signālu no maziem objektiem mazāk maskēs pastiprinātāja troksnis. Slēdži SA1 var būt jebkura dizaina, bet vēlams mazāki. Telefoni BF1, BF2 - mazs ieliktnis, piemēram, no audio atskaņotāja.

Uztvērēja un raidītāja spoles, kā jau minēts, ir vienādas. Tie ir izgatavoti šādi. Taisnstūra, kura izmēri ir 115x75 mm, stūros dēlī iedur četras naglas ar diametru 2 ... 2,5 un garumu 50 ... 60 mm, pēc tam uzliekot PVC vai polietilēna caurules 30 ... 40 mm garš. Uz šādā veidā izolētajām naglām tiek uztīti 300 apgriezieni PEV-2 stieples ar diametru 0,12 ... 0,14 mm. Pabeidzot tinumu, pagriezieni tiek aptīti pa visu perimetru ar šauru izolācijas lentes sloksni, pēc tam jebkuras divas blakus esošās naglas tiek saliektas pret taisnstūra centru un tiek noņemta spole.

Kā uztvērēja un raidītāja korpusi tiek izmantoti polistirola pogu kastes (iekšējie izmēri - 120x80 mm). Akumulatoru nodalījumi, PCB statīvi un spoļu stiprinājumi ir izgatavoti no tā paša materiāla un pielīmēti pie korpusiem ar šķīdinātāju P-647 (var izmantot arī P-650). Detaļu atrašanās vieta raidītāja korpusā ir parādīta att. 5, uztvērēja detaļas ir sakārtotas līdzīgi.

5. att

Visi metāla konstrukcijas elementi, kas atrodas uztvērēja un raidītāja spoļu iekšpusē (barošanas akumulators, detaļu panelis, strāvas slēdzis), ietekmē to magnētisko lauku. Lai izslēgtu iespējamās to pozīcijas izmaiņas darbības laikā, tām visām jābūt droši nostiprinātām. Īpaši tas attiecas uz Krona akumulatoru kā maināmu konstrukcijas elementu.

Dibināšana. Lai pārbaudītu raidītāja darbību, L1 spoles vietā pievienojiet tālruņus un pārliecinieties, ka, ieslēdzot strāvu, tālruņos ir dzirdama skaņa. Pēc tam, pievienojot spoli vietā, tiek kontrolēta raidītāja patērētā strāva, tai jābūt 5 ... 7 mA robežās.

Uztvērējs ir noregulēts ar ieejas īssavienojumu. Izvēloties rezistoru R1 pirmajā posmā un R3 otrajā, tranzistoru VT1 un VT2 kolektoros tiek iestatīts spriegums, kas ir vienāds ar aptuveni pusi no barošanas sprieguma. Pēc tam, izvēloties rezistoru R5, tie nodrošina, ka tranzistora VT3 kolektora strāva kļūst vienāda ar 5 ... 7 mA. Pēc tam, atverot ieeju, pievienojiet tai L1 uztvērēja spoli un, saņemot raidītāja signālu aptuveni 1 m attālumā, pārliecinieties, vai sistēma kopumā darbojas.

Pirms mezglu salikšanas vienā struktūrā ir lietderīgi veikt vairākus eksperimentus. Uzstādot raidītāju un uztvērēju uz galda vertikāli 1 m attālumā (tā, lai spoļu asis it kā turpinātu viena otru) un kontrolējot signāla līmeni tālruņos, lēnām pagrieziet uztvērēju ap vertikālo asi. stāvoklī, kurā spoļu plaknes ir perpendikulāras viena otrai. Šajā gadījumā signāls vispirms lēnām samazināsies, pēc tam pilnībā izzudīs un, turpinot rotāciju, sāks pieaugt. Veiciet eksperimentu vairākas reizes, lai, saliekot un regulējot metāla detektoru, būtu viegli noteikt minimālo signālu uztvērējā.

6. att

Pēc tam uz galda, kurā nav metāla konstrukcijas elementu, novietojiet raidītāju vertikāli un 10 cm attālumā no tā novietojiet uztvērēju horizontāli uz statīva (vienas vai vairākas grāmatas) tā, lai uztvērēja spoles plakne būtu perpendikulāri raidītāja spoles plaknei un atrodas nedaudz zem tās centra. Pārraugot signāla līmeni tālruņos, paceliet uztvērēja sānu malu, kas ir vērsta pret raidītāju, un ļaujiet signālam pazemināties. Izvēloties starplikas starp uztvērēju un statīvu, atrodiet tās pozīciju, kurā no papīra pastkartes izgatavotās blīves mazākā kustība ļauj uztvērējā iestatīt minimālo signālu, kas atbilst metāla detektora maksimālajai jutībai.

Pārmaiņus ienesot metāla detektora pārklājuma zonā no alvas un alumīnija izgatavotus šuvju pārsegus, pārliecinieties, ka metāla detektora maksimālās jutības zona atrodas zem un virs uztvērēja spoles (uztvērēja un raidītāja spoles magnētiskie lauki ir simetriski). Pievērsiet uzmanību tam, ka metāla detektors atšķirīgi reaģē uz vienāda izmēra vākiem, kas izgatavoti no dažādiem metāliem.

Ja ar minimālu spoļu pieslēgumu signāls tiek dzirdams nedaudz un, ievietojot pārsegu vienā pusē, tas vispirms samazinās, līdz tas pilnībā pazūd, un tad sāk augt, un, kad tas tiek ievietots otrā pusē, tas palielinās bez krituma, tad tas norāda vai nu uz neprecīzu minimālo iestatījumu vai uztvērēja vai raidītāja magnētiskās spoles lauku izkropļojumu. Vienlaikus šis fakts liek domāt, ka, ieviešot papildu metāla priekšmetu, ir iespējams regulēt sistēmu, līdz signāls pilnībā pazūd vismaz, t.i., lai sasniegtu ierīces maksimālo jutību. Ja, ievietojot šuvju vāciņu, signāls pilnībā pazūd no 15...20 cm attāluma, tad, ielaižot metāla detektora laukā mazāku priekšmetu, tādu pašu efektu var iegūt, novietojot to uz uztvērēja vai raidītāja korpusa. . Autora versijā šāds priekšmets izrādījās no dzeltena metāla izgatavota monēta ar diametru 25 mm (līdzīgs efekts tiks iegūts, ieviešot līdzīga izmēra alumīnija plāksni). Bija trīs vietas, kur monēta veica tai uzticēto uzdevumu: no apakšas zem raidītāja, zem uztvērēja pie akumulatora un uz roktura starp uztvērēju un raidītāju.

Montāža. Ierīces autora versijas dizains vienkāršotā veidā parādīts attēlā. 6, a izskats- attēlā. 7. Sliede 2 (skat. 6. att.) un rokturis 3 ir izgatavoti no koka. Roktura augšdaļa ir pārlīmēta ar plastmasu, lai atvieglotu lietošanu, bet apakšējā daļa ir ievietota iepriekš izveidotā caurumā sliedē un nostiprināta ar līmi. Pēc montāžas roktura 3 koka daļa un nesēja sliede 2 ir lakota, lai pasargātu no mitruma. Roktura augšējā daļā ir uzstādīta telefona ligzda 4, kas savienota ar uztvērēju ar vadiem, kas savīti pa pāriem.

Montāžas laikā raidītājs 1 ir stingri nostiprināts uz nesošās sliedes 2 tādā veidā, ka uztvērējs 7, kas atrodas tā otrā galā, atrodas nedaudz zem līnijas, kas atbilst saņemtā signāla minimumam. Pēc tam izvēlieties blīves 5 (jebkura izolācijas materiāla) biezumu, līdz tiek viegli iestatīts saņemtā signāla minimums, pārvietojot regulēšanas plāksni 6. Pēc tam uztvērējs 7 tiek piestiprināts pie nesošās sliedes 2 ar divām skrūvēm. Skrūve pie nesošās sliedes 2 malas ir ieskrūvēta, līdz tā apstājas, un otrā (apmēram korpusa apakšējās sienas vidū) nav ieskrūvēta par 1 ... 2 mm. Tas novērš uztvērēja kustību horizontālā plaknē un vienlaikus ļauj noslīdēt regulēšanas plāksni 6 zem tā korpusa, paceļot uztvērēja malu. Šādi pārvietojot to vertikālā plaknē, tiek panākts saņemtā signāla minimums. Pēc galīgās montāžas tiek precizēta un pielīmēta kompensējošā objekta atrašanās vieta.

Metāla detektora darbības princips

Metāla detektora darbības princips

Kā zināms, metāla detektors spēj noteikt metāla priekšmetu klātbūtni bez jebkādas saskares ar tiem. Operators tiek informēts par metāla klātbūtni, izmantojot īpašus signālus: skaņu, bultu kustību, indikatora vērtību izmaiņas utt.

Atkarībā no darbības principa var izdalīt šādus metāla detektoru veidus:

1. Metāla detektors ar elektronisko frekvences mērītāju

Šāda metāla detektora darbības princips ir balstīts uz mērīšanas ģeneratora frekvences novērtēšanu ar elektronisko frekvences mērītāju, kad pats sensors vēl atrodas tālu no mērķa. Iegūto vērtību reģistrs "atceras". Pēc tam interesējošo objektu meklēšanas procesā elektroniskais frekvences mērītājs nodarbojas ar nepārtrauktu uztverošā ģeneratora frekvences mērīšanu. Atsauces frekvences indekss tiek atņemts no saņemtajiem datiem, un rezultāts tiek parādīts displeja ekrānā.

Metāla detektora shēma ar elektronisko frekvences mērītāju

2. Beat metāla detektors

Metāla detektora darbības princips uz sitieniem ir balstīts uz frekvenču atšķirību kombināciju, kas nāk no diviem ģeneratoriem. Vienam no šiem ģeneratoriem ir stabila frekvence, bet otrajā ir sensors, kas ir induktors. Ja metāla detektora tuvumā neatrodas metāla priekšmeti, ierīces ģeneratoru frekvences vērtības ir praktiski vienādas. Metāla klātbūtne sensora tuvumā izraisa krasas ģeneratora frekvences izmaiņas.

Metāla detektora shēma uz sitieniem

Frekvenču starpības reģistrēšana var notikt dažādos veidos. Vienkāršākais veids ir klausīties signālu, izmantojot austiņas vai skaļruni. Bieži tiek izmantotas arī digitālās metodes frekvenču svārstību mērīšanai.

3. Metāla detektori ar "raidīšanas-uztveršanas" principu

Šāda metāla detektora darbības princips ir reģistrēt signālu, kas atspīd no metāla priekšmeta. Atstarotā signāla rašanās ir magnētiskā lauka darbības rezultāts ar mainīgu ierīces spoles plūsmu uz mērķi (metāla priekšmetu). Tajā pašā laikā ierīces struktūrā ir vismaz divas spoles, no kurām viena ir “atbildīga” par signāla pārraidi, bet otra – par tā uztveršanu.

Metāla detektora "raidīšanas-uztveršanas" darbs ir balstīts uz noteiktu savstarpēju spoļu izvietojumu, izslēdzot viena ietekmi uz otru. Tādējādi, ja nav svešu metāla priekšmetu, izstarojošā spole inducē nulles signālu uztverošajai sistēmai. Metāla priekšmetu parādīšanās pie spolēm noved pie īpaša signāla.

4. Vienas spoles indukcijas metāla detektors

Šīs ierīces sensora dizains ietver tikai vienu spoli, kas uzrauga frekvences izmaiņas. Ja metāla detektora tuvumā parādās mērķis, notiek atstarots signāls. Spolē tas tiek "inducēts" ar papildu elektrisko signālu. Operatoram tikai šis signāls ir jāizolē. Atstaroto signālu var reģistrēt, no spolē esošā elektriskā indikatora aprēķinot līdzīgas fāzes, frekvences, amplitūdas signālu, kas tika novērots, ja tuvumā nebija metāla.

Kopumā vienas spoles indukcijas metāla detektors apvieno to ierīču raksturlielumus, kas darbojas ar ritmu, ar ierīcēm ar "sūtīšanas-uztveršanas" principu. Tādējādi vienas spoles metāla detektoram ir raksturīga augsta jutība un vienkāršs dizains.

5. Impulsu metāla detektors

Impulsu metāla detektoram ir raksturīga augsta jutība un to var izmantot dažādu objektu meklēšanai pat lielā dziļumā. Šāda metāla detektora darbības pamatā ir starojuma un atstarošanas signālu pagaidu atdalīšanas metode. Šo metodi ļoti bieži izmanto atbalss un impulsa tipa radaros.

Impulsu ģenerators ģenerē īslaicīgus strāvas impulsus, kas pēc tam nonāk izstarojošā spolē. Šeit tie jau tiek pārvērsti magnētiskās indukcijas impulsos. Tā kā impulsu ģenerators, t.i. Izstarojošajai spolei ir induktīvs raksturs, impulsu frontēs rodas “pārslodzes” sprieguma kritumu veidā. Šie sprādzieni var sasniegt desmitiem vai pat simtiem voltu amplitūdu. Tomēr aizsargierobežotājus tomēr labāk neizmantot, jo. pulsējošās strāvas un magnētiskās indukcijas priekšpusi var vilkt. Tā rezultātā atstarojošā tipa signāla atdalīšanas process kļūst grūtāks.

Impulsa metāla detektora diagramma

Jāņem vērā, ka izstarojošās un uztverošās spoles var novietot absolūti patvaļīgā secībā. Tas ir saistīts ar faktu, ka izstarotā signāla iespiešanās un atstarotā signāla ietekme uz spoli tiek atdalīti noteiktos laika intervālos. Turklāt viena un tā pati spole var veikt jebkuru no lomām: gan uztvert signālu, gan to atspoguļot.

6. Magnetometri

Magnetometri ir ierīces, kuru mērķis ir mainīt magnētiskā lauka indikatorus. Tajā pašā laikā magnetometrus var izmantot arī kā metāla detektorus. Tas ir iespējams, pateicoties tam, ka Zemes magnētiskais lauks var tikt izkropļots. dažādi materiāli ar feromagnētiskām īpašībām, piemēram, dzelzi. Šādu objektu noteikšana notiek, reģistrējot novirzes no sākotnējā magnētiskā lauka moduļa noteiktā apgabalā. Rezultātā var novērot zināmu magnētisko neviendabīgumu (anomāliju), ko var izraisīt metāla priekšmeti.

Atšķirībā no iepriekš apspriestajiem metāla detektoriem, magnetometri aptver lielāku dzelzs priekšmetu noteikšanas diapazonu. Iespējams, daudzi ir dzirdējuši par to, ka, izmantojot magnetometru, atrasts, piemēram, automašīna, kas atrodas 10 metru attālumā no operatora. Tajā pašā laikā galvenais magnetometru trūkums ir to nespēja noteikt objektus, kas izgatavoti no krāsainajiem metāliem. Turklāt magnetometrs var reaģēt ne tikai uz dzelzi, bet arī uz tā sauktajām dabiskajām magnētiskajām anomālijām. Tie var būt, piemēram, derīgo izrakteņu atradnes vai atsevišķi derīgie izrakteņi utt.

Magnetometra ķēde

7. Radari

Jebkura radara darbības princips ir balstīts uz elektromagnētiskās enerģijas izpētes metodi, tās atstarošanu un uztveršanu no dažādiem objektiem gaisā, jūrā vai uz zemes. Atspoguļotais signāls tiek saņemts turpmākai apstrādei un analīzei. Rezultātā jūs varat precīzi noteikt interesējošā objekta atrašanās vietu, tā ātrumu un trajektoriju.

Radariem ir vairākas nenoliedzamas priekšrocības. Tātad tie ļauj strādāt ar diezgan lieliem attālumiem. Signālu, kas tika atspoguļots, var uzskatīt par tādu, kas pilnībā atbilst likumiem ģeometriskā optika, un tā vājināšanās ir proporcionāla tikai attāluma otrajai pakāpei. Tajā pašā laikā nopietns radara trūkums ir tas, ka, izstarot elektromagnētiskos viļņus, tas ļauj noteikt savu atrašanās vietu. Taču šobrīd intensīvi tiek meklētas metodes, kas palīdzētu slēpt radaru parakstus, un pilnīgi iespējams, ka tuvākajā laikā no šī trūkuma izdosies atbrīvoties.