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Einfacher, empfindlicher Metalldetektor

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Einfacher, empfindlicher Metalldetektor

... unter dem Boden und in Süßwasserreservoirs, in den Fußböden von Gebäuden und in der Dicke des Betons, wird es von einem elektronischen Gerät - ein Metalldetektor - erkannt. So funktioniert es
Abb. 1
Abb.1 Strukturelle Darstellung des Metalldetektors

Der EG-Referenzgenerator (Bild 1) erzeugt eine sinusförmige Spannung von 50 kHz. Die Schleifenwicklung, die die Häufigkeit der Erzeugung bestimmt, ist der Sensor D des Gerätes. Das Signal der sinusförmigen Form durch den Trennkondensator Cp wird dem Quarzfilter KF zugeführt. Wenn die Oszillatorfrequenz und die Resonanzfrequenz des FF übereinstimmen, fällt das Signal auf die Schwelleneinrichtung PU. Es registriert eine Wechselspannung am Eingang, extrahiert eine konstante Komponente daraus und speist sie an die Messuhr I.
Das Anfahren eines Metallobjekts bewirkt eine Änderung der EG-Frequenz. Da sich nun die Resonanzfrequenz des CF unterscheidet, nimmt die Spannung am Eingang der PU ab, und der Pfeil weicht dem Beginn der Skala um einen Winkel ab, der proportional zu den Abmessungen des Objekts ist und umgekehrt proportional zum Abstand zu ihm ist.
Unser Metalldetektor hat ein Merkmal - ein Schwellengerät, durch das die Empfindlichkeit des Schaltkreises stark ansteigt. Hier ist, wie es funktioniert
Abb. 2
Abb. 2. Signalform am Eingang und Ausgang des Schwellengerätes.

Das am Eingang der PU ankommende sinusförmige Signal ist von unten begrenzt (Bild 2) und Spannungsimpulse erscheinen auf dem Indikator:
In = Io - Ip,
Wo Io der Pegel des Eingangssignals im Ruhezustand ist, ist Ip die eingestellte Schwellenspannung.
Die Empfindlichkeit der Vorrichtung wird durch das Verhältnis ausgedrückt:
S = D / Iu = D / (Io-Ii),
Wo DI die Änderung der sinusförmigen Spannung ist, wenn das EG verstimmt wird, abhängig von der Größe des Objekts und dem Abstand zu ihm. In der Tat gibt s den Betrag an, um den der Pfeil des Indikators abweicht, wenn der Kontursensor verstimmt ist. Folglich ist es möglich, die maximale Abweichung des Pfeils des Gerätes für eine beliebig kleine Änderung von I0 zu erreichen. Bei realen Geräten ist jedoch die Instabilität der Schaltungselemente und die Frequenz des Referenzoszillators zu berücksichtigen.
DIE GRUNDSÄTZE

Der Referenzgenerator wird nach dem kapazitiven Dreipunktschema am Transistor T1 (Bild 3) zusammengebaut. Die Schleifenwicklung L1 ist der Sensor des Gerätes. Die Kondensatoren С3 - С6 dienen zur Abstimmung des Generators auf eine Frequenz von 50 kHz. Abb. 3
Abb. 3 Schematische Darstellung eines Metalldetektors

Durch den Trennkondensator C7 gelangt die sinusförmige Spannung vom Generator zum Quarzfilter. Die Kapazität von C7 wird klein gewählt - 5 pF. Somit ist die Wirkung der nachfolgenden Kaskaden auf den Betrieb des Generators praktisch unmöglich.
Die Schwelleneinrichtung ist auf dem Feldeffekttransistor T2 zusammengesetzt. Die Schwellenspannung U ist durch den Divisor R5 - R7 gegeben.
Der Kondensator C8 glättet die Pulsationen an der Anzeige IP1.
Der Filter R4, C1 führt eine Wechselstromentkopplung zwischen dem Schwellwert und den Masteroszillatoren durch.
KONSTRUKTION

Das Gerät besteht aus zwei Einheiten: Messung (mit Sensor) und Leistung. Die erste enthält eine Platine, eine Anzeige, Bedienelemente und Einstellungen. Der Sensor ist ein starrer Ringrahmen aus Plexiglas, auf dem 65 Windungen von PEL 0,2 gewickelt sind. Die Wicklung ist in einem Schirm aus Aluminiumfolie eingeschlossen und mit Epoxidharz gefüllt. Der Sensor wird über ein Koaxialkabel RC-75 mit der Messeinheit verbunden.
Die Stromversorgung enthält fünf Silber-Zink-Batterien. Die Spannung jedes Elements beträgt 1,25V, die Kapazität beträgt 2Ah. Besondere Aufmerksamkeit sollte dem Metalldetektorrahmen gewidmet werden. Es sollte ein kleines Gewicht haben, starr und elastisch sein. Ansonsten, auch bei leichten Schocks, die bei der Arbeit mit dem Gerät im Feld unvermeidbar sind, geht die Frequenz des Generators "weg" - der Metalldetektor ist verärgert.
Der Rahmen basiert auf einem Ringrahmen aus Plexiglas oder Polystyrol d = 300 mm. Die Wicklung wird mit einer Aluminiumfolie von 0,05 mm Dicke abgeschirmt. Aber die Enden des Bildschirms können nicht miteinander verbunden werden (eine kurzgeschlossene Spule wird gebildet).
Die Wicklungskabel sind mit dem RC-75-Kabel mit einer Länge von 0,3-1 m (mit dem Geflecht des Kabels verbunden, der Spulenschirm ist ebenfalls verbunden). Dieser Ort ist mit Epoxidharz gefüllt. Der Sensoranschluss an die Elektronik ist all-in-one.
Der Metalldetektor hat eine hohe Empfindlichkeit. Der Pfeil des Indikators wird durch eine Teilung umgeleitet, wenn sich der Rahmen des Gerätes der Scheibe d = 13 cm in einem Abstand von 80 cm nähert.
Das Gerät reagiert fast identisch auf jedes Metall. Zum Beispiel geben Stahl-, Aluminium- und Messingscheiben gleiche Abstände zu den Pfeilen in gleichen Abständen. Sie hängen nicht davon ab, ob der feste Gegenstand oder hohl.
Bei der Arbeit mit einem Metalldetektor müssen Hintergrundgeräusche berücksichtigt werden. Sand- und Torfböden, Chernosem, Holz, Wasser geben kein Hintergrundsignal. Daher arbeitet das Gerät gut in Süßwasserkörpern, in Holzbauten und auf nicht steinigen Böden. Starker Hintergrund gibt einen Ziegelstein (kalzinierter Ton besitzt magnetische Eigenschaften) und einige Mineralien.
Die Temperatur wird auch vom Gerät beeinflusst. Daher ist es besser, den Rahmen in einem Gehäuse von einem Wärmeisolator, beispielsweise einem Schaumstoff, zu platzieren.
Um unter Wasser zu arbeiten, muss der Metalldetektor zunächst für 10-15 Minuten in Wasser gehalten und dann aufgestellt werden.
Auf dem Boden ist es besser, bei bewölktem Wetter oder abends zu suchen, um direkte Sonneneinstrahlung am Gerät zu vermeiden.