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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 durch ein elektronisches Gerät - einen Metalldetektor erkannt. So funktioniert es.
Abb. 1
Abb.1 Strukturdiagramm des Metalldetektors.

Der EG-Referenzgenerator (Bild 1) erzeugt eine Sinusspannung von 50 kHz. Die Schleifenspule, die die Frequenz der Erzeugung bestimmt, ist der Sensor D der Vorrichtung. Das Signal der Sinusform durch den Trennkondensator Cp wird dem Quarzfilter KF zugeführt. Wenn die Oszillatorfrequenz und die Resonanzfrequenz des FF übereinstimmen, fällt das Signal auf die Schwellenvorrichtung PU. Er registriert am Eingang eine Wechselspannung, entnimmt daraus eine konstante Komponente und führt sie dem Schalter I zu.
Annäherung an ein Metallobjekt verursacht eine Änderung der EG-Frequenz. Da es sich nun von der Resonanzfrequenz des CF unterscheidet, nimmt die Spannung am Eingang des PU ab, und der Pfeil weicht um einen Winkel, der proportional zu den Abmessungen des Objekts und umgekehrt proportional zu dem Abstand zu dem Anfang der Skala ist, ab.
Unser Metalldetektor hat eine Eigenschaft - ein Schwellengerät, aufgrund dessen die Empfindlichkeit der Schaltung stark ansteigt. So funktioniert es.
Abb. 2
Abb. 2. Signalform am Ein- und Ausgang des Schwellwertgerätes.

Das sinusförmige Signal, das am Eingang der PU ankommt, ist auf den Boden begrenzt (Abbildung 2), und Spannungsimpulse erscheinen auf dem Indikator:
In = Io - Ip,
wo Io der Pegel des Eingangssignals in Ruhe ist, ist Ip die eingestellte Schwellenspannung.
Die Empfindlichkeit des Geräts wird durch das Verhältnis ausgedrückt:
s = DU / Ui = DU / (Io-Ii),
wobei DI die Änderung der sinusförmigen Spannung ist, wenn das EG verstimmt ist, abhängig von der Größe des Objekts und der Entfernung zu diesem. Tatsächlich gibt s den Betrag an, um den der Pfeil des Indikators abweicht, wenn der Sensor der Kontur verstimmt wird. Folglich kann man, wenn man den Wert von En wählt, die maximale Abweichung des Pfeils der Vorrichtung für eine beliebig kleine Änderung von I0 erreichen. In realen Geräten ist es jedoch notwendig, die Instabilität der Schaltungselemente und die Frequenz des Referenzoszillators zu berücksichtigen.
Das Hauptprogramm

Der Referenzgenerator ist nach dem kapazitiven Dreipunktschema am Transistor T1 aufgebaut (Bild 3). Die Schleifenspule L1 ist der Sensor der Vorrichtung. Die Kondensatoren С3 - С6 sind dazu bestimmt, den Generator auf eine Frequenz von 50 kHz einzustellen. Abb. 3
Abb. 3 Schematische Darstellung eines Metalldetektors.

Über den Trennkondensator C7 gelangt die sinusförmige Spannung vom Generator zum Quarzfilter. Die Kapazität von C7 ist klein gewählt - 5 pF. Somit ist der Effekt von nachfolgenden Kaskaden auf den Betrieb des Generators praktisch unmöglich.
Die Schwellenvorrichtung ist auf dem Feldeffekttransistor T2 zusammengebaut. Die Schwellenspannung U ist durch den Teiler R5-R7 gegeben.
Der Kondensator C8 glättet die Pulsationen am Indikator IP1.
Das Filter R4, C1 führt eine AC-Entkopplung zwischen dem Schwellwert und den Master-Oszillatoren durch.
Bau

Das Gerät besteht aus zwei Einheiten: Messung (mit Sensor) und Leistung. Das erste beinhaltet eine Platine, eine Anzeige, Kontrollen und Anpassungen. Der Sensor ist ein starrer Ringrahmen aus Plexiglas, auf den 65 Windungen PEL 0.2 gewickelt sind. Die Wicklung ist in einem Sieb aus Aluminiumfolie eingeschlossen und mit Epoxidharz gefüllt. Der Sensor ist über ein Koaxialkabel RC-75 mit der Messeinheit verbunden.
Das Netzteil enthält fünf Silber-Zink-Batterien. Die Spannung jedes Elements beträgt 1,25 V, die Kapazität beträgt 2Ah. Besondere Aufmerksamkeit sollte dem Metalldetektorrahmen geschenkt werden. Es sollte ein geringes Gewicht haben, starr und elastisch sein. Andernfalls, selbst mit leichten Unebenheiten, unvermeidlich, wenn mit dem Gerät im Feld gearbeitet wird, die Frequenz des Generators "geht weg" - der Metalldetektor ist verärgert.
Die Basis des Rahmens ist ein Ringrahmen aus Plexiglas oder Styropor d = 300 mm. Die Wicklung wird mit einer Aluminiumfolie von 0,05 mm Dicke gesiebt. Aber die Enden des Bildschirms können nicht miteinander verbunden werden (eine kurzgeschlossene Spule wird gebildet).
Die Wicklungsleitungen sind mit dem Kabel RK-75 mit einer Länge von 0,3-1 m verbunden (mit dem Geflecht des Kabels ist auch der Spulenschirm verbunden). Dieser Ort ist mit Epoxidharz gefüllt. Die Sensorverbindung zum Elektronikmodul ist all-in-one.
Der Metalldetektor hat eine hohe Empfindlichkeit. Der Pfeil des Indikators wird um eine Teilung umgelenkt, wenn sich der Rahmen der Vorrichtung in einem Abstand von 80 cm der Scheibe d = 13 cm nähert.
Das Gerät reagiert nahezu auf jedes Metall. Zum Beispiel geben Stahl-, Aluminium- und Messingscheiben gleiche Abstände zu den Pfeilen in gleichen Abständen. Sie hängen nicht davon ab, ob ein fester Gegenstand oder ein hohler Gegenstand.
Beim Arbeiten mit einem Metalldetektor müssen Hintergrundgeräusche berücksichtigt werden. Sand- und Torfböden, Schwarzerde, Holz, Wasser geben kein Hintergrundsignal. Daher funktioniert das Gerät gut in Süßwasserkörpern, in Holzbauten und auf steinigen Böden. Starker Hintergrund ergibt einen Ziegelstein (calcinierter Lehm besitzt magnetische Eigenschaften) und einige Mineralien.
Die Temperatur wird auch vom Instrument beeinflusst. Daher ist es besser, den Rahmen in einem Gehäuse aus einem Wärmeisolator, beispielsweise einem Schaumkunststoff, anzuordnen.
Um unter Wasser zu arbeiten, muss der Metalldetektor zuerst für 10-15 Minuten in Wasser gehalten und dann eingestellt werden.
Auf dem Boden ist es besser bei bewölktem Wetter oder am Abend zu suchen, um direkte Sonneneinstrahlung auf das Gerät zu vermeiden.