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Einfacher empfindlicher Metalldetektor

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Einfacher empfindlicher Metalldetektor

... unterirdisch und in Süßwassergewässern, in den Decken von Gebäuden und in der Dicke von Beton, wird sie von einem elektronischen Gerät erfasst - einem Metalldetektor. So funktioniert es.
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Abb.1 Strukturschema des Metalldetektors.

Der Referenzgenerator EG (Fig. 1) erzeugt eine Sinusspannung von 50 kHz. Konturspule, die die Erzeugungsfrequenz bestimmt, ist der Sensor D des Geräts. Das Sinussignal durch den Trennkondensator Cp wird dem Quarzfilter KF zugeführt. Wenn die Frequenz des Generators und seine eigene Resonanzfrequenz KF zusammenfallen, fällt das Signal auf die Schwellwertvorrichtung PU. Es erfasst eine Wechselspannung am Eingang, extrahiert daraus eine konstante Komponente und führt diese einer Pfeilanzeige I zu.
Wenn Sie sich einem Metallobjekt nähern, ändert sich die Frequenz des EG. Da es sich nun von der Resonanzfrequenz der HF unterscheidet, nimmt die Spannung am Eingang der PU ab, und der Pfeil lenkt sich zum Beginn der Skala um einen Winkel ab, der proportional zu den Abmessungen des Objekts und umgekehrt proportional zum Abstand dazu ist.
Unser Metalldetektor verfügt über eine Funktion - ein Schwellenwertgerät, durch das die Empfindlichkeit der Schaltung drastisch ansteigt. So funktioniert es.
Pic2
Abb.2 Die Wellenform am Eingang und am Ausgang des Schwellwertgeräts.

Ein am PU-Eingang ankommendes Sinussignal wird von unten begrenzt (Abb. 2), und auf der Anzeige erscheinen Spannungsimpulse:
In = Io - Yip,
wobei Io der Eingangspegel im Ruhezustand ist, ist Ip die eingestellte Schwellenspannung.
Die Empfindlichkeit des Geräts wird durch das Verhältnis ausgedrückt:
s = DI / Ii = DI / (Io-Ii)
Dabei ist DI die Änderung der Sinusspannung während der Verstimmung des EG, abhängig von der Größe des Objekts und dem Abstand zu ihm. Tatsächlich zeigt s, um wie viel der Anzeigepfeil abgelenkt wird, wenn die Sensorkontur deaktiviert wird. Daher kann durch Auswahl des Wertes von Ip die maximale Abweichung des Instrumentpfeils mit einer beliebig kleinen Änderung von Io erreicht werden. Bei realen Geräten muss jedoch die Instabilität der Schaltungselemente und die Frequenz des Referenzoszillators berücksichtigt werden.
PRINZIP-SCHEMA

Der Referenzgenerator wird gemäß dem kapazitiven Dreipunktschema auf dem Transistor T1 montiert (Fig. 3). Die Konturspule L1 ist ein Gerätesensor. Die Kondensatoren C3 - C6 sind so ausgelegt, dass der Generator auf eine Frequenz von 50 kHz eingestellt wird. Bild 3
Abb.3 Schematische Darstellung des Metalldetektors.

Durch den Trennkondensator C7 wird die sinusförmige Spannung vom Generator einem Quarzfilter zugeführt. Kapazität C7 wird klein gewählt - 5 pF. Somit ist der Einfluss nachfolgender Kaskaden auf den Betrieb des Generators praktisch ausgeschlossen.
Die Schwellenwertvorrichtung ist auf einem T2-Feldeffekttransistor montiert. Die Spannungsschwelle Ip wird vom Teiler R5 - R7 eingestellt.
Der Kondensator C8 glättet die Pulsationen der Anzeige IP1.
Das Filter R4, C1 sorgt für die Entkopplung von Wechselstrom zwischen dem Schwellwert und dem Master-Oszillator.
AUFBAU

Das Gerät besteht aus zwei Einheiten: Messen (mit Sensor) und Leistung. Der erste umfasst eine Platine, eine Anzeige, Steuerelemente und Einstellungen. Der Sensor ist ein starrer Ringrahmen aus Plexiglas, auf dem 65 Windungen des PEL 0,2-Durchgangs gewickelt sind. Die Wicklung ist mit einem Aluminiumfolienschirm ummantelt und mit Epoxidharz beschichtet. Der Sensor wird mit einem Koaxialkabel RK-75 an die Messeinheit angeschlossen.
Das Netzteil enthält fünf Silber-Zink-Batterien. Die Spannung jedes Elements beträgt 1,25 V, Kapazität 2A-h. Besondere Aufmerksamkeit sollte dem Rahmen des Metalldetektors gewidmet werden. Es sollte leicht sein, steif und elastisch sein. Andernfalls, selbst bei leichten Bewegungen, die beim Arbeiten mit dem Gerät im Feld unvermeidlich sind, "geht die Generatorfrequenz weg" - der Metalldetektor ist verärgert.
Die Basis des Rahmens ist ein ringförmiger Rahmen aus Plexiglas oder Polystyrol d = 300 mm. Die Wicklung ist mit 0,05 mm starker Aluminiumfolie gesiebt. Es ist jedoch unmöglich, die Enden des Bildschirms miteinander zu verbinden (eine geschlossene Schleife wird gebildet).
Die Wicklungskabel werden an das RC-75-Kabel mit einer Länge von 0,3-1 m angeschlossen (mit dem Kabelgeflecht wird auch der Spulenschirm angeschlossen). Dieser Ort ist mit Epoxidharz ausgegossen. Sensoranschluss an die Elektronikeinheit einteilig.
Der Metalldetektor hat eine hohe Empfindlichkeit. Der Anzeigepfeil weicht um eine Unterteilung ab, wenn sich der Rahmen der Vorrichtung in einem Abstand von 80 cm der Scheibe d = 13 cm nähert.
Das Gerät reagiert fast gleichermaßen auf Metall. So ergeben beispielsweise Stahl-, Aluminium- und Messingscheiben gleiche Abstände gleicher Pfeile bei gleichen Abständen. Sie hängen nicht davon ab, ob ein fester Gegenstand oder hohl ist.
Bei der Arbeit mit dem Metalldetektor müssen Hintergrundstörungen berücksichtigt werden. Sandige und torfige Böden, Schwarzerde, Holz, Wasser geben kein Hintergrundsignal. Das Gerät funktioniert daher gut im Süßwasser, in Holzgebäuden und auf nicht steinigen Böden. Ein starker Hintergrund ergibt einen Ziegelstein (gebrannter Ton hat magnetische Eigenschaften) und einige Mineralien.
Die Messwerte werden auch durch Temperaturänderungen beeinflusst. Daher ist es besser, den Rahmen in einem Gehäuse eines Wärmeisolators, beispielsweise Schaumkunststoff, zu platzieren.
Um unter Wasser zu arbeiten, muss der Metalldetektor zuerst 10-15 Minuten im Wasser gehalten und dann eingestellt werden.
Die Suche am Boden sollte bei bewölktem Wetter oder abends durchgeführt werden, um direktes Sonnenlicht auf dem Gerät zu vermeiden.