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Einfacher empfindlicher Metalldetektor

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Einfacher empfindlicher Metalldetektor

... Unterirdisch und in Süßwasserreservoirs, in Fußböden von Gebäuden und in der Dicke von Beton, wird es von einem elektronischen Gerät entdeckt - einem Metalldetektor. So funktioniert es.
Fig. 1
Abb.1 Strukturdiagramm des Metalldetektors.

Der EG-Referenzgenerator (Bild 1) erzeugt eine sinusförmige Spannung von 50 kHz. Die Schleifenwicklung, die die Generationsfrequenz bestimmt, ist der Sensor D des Geräts. 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 Schwellwertvorrichtung PU. Es registriert eine Wechselspannung am Eingang, entnimmt daraus eine konstante Komponente und führt diese dem Schaltindikator I zu.
Die Annäherung an ein Metallobjekt verursacht eine Änderung der EG-Frequenz. Da es sich nun von der Resonanzfrequenz der CF unterscheidet, nimmt die Spannung am Eingang der PU ab und der Pfeil weicht zu Beginn des Maßstabs um einen Winkel ab, der proportional zu den Abmessungen des Objekts und umgekehrt proportional zum Abstand zu diesem ist.
Unser Metalldetektor hat eine Funktion - ein Schwellwertgerät, aufgrund dessen die Empfindlichkeit der Schaltung stark ansteigt. So funktioniert es.
Fig. 2
Abb. 2. Signalform am Eingang und Ausgang des Schwellwertgeräts.

Das am Eingang der PU ankommende sinusförmige Signal ist nach unten begrenzt (Bild 2), und es erscheinen Spannungsimpulse auf der Anzeige:
In = Io - Ip,
wobei Io der Pegel des Eingangssignals in Ruhe ist, ist Ip die eingestellte Schwellenspannung.
Die Empfindlichkeit des Gerätes wird durch das Verhältnis ausgedrückt:
s = DU / Ui = DU / (Io-Ii),
wobei DI die Änderung der sinusförmigen Spannung ist, wenn der EG verstimmt wird, abhängig von der Größe des Objekts und der Entfernung zu dieser. Tatsächlich gibt s den Betrag an, um den der Pfeil des Anzeigers weicht, wenn der Sensor der Kontur verstimmt wird. Infolgedessen kann bei Auswahl des Wertes von En die maximale Abweichung des Pfeils des Geräts für eine willkürlich kleine Änderung von I0 erreicht werden. Bei realen Geräten müssen jedoch die Instabilität der Schaltungselemente und die Frequenz des Referenzoszillators berücksichtigt werden.
DAS HAUPTSCHEMA

Der Referenzgenerator wird gemäß dem kapazitiven Dreipunktschema am Transistor T1 montiert (Fig. 3). Die Schleifenwicklung L1 ist der Sensor des Geräts. Die Kondensatoren С3 - С6 sind dazu bestimmt, den Generator auf eine Frequenz von 50 kHz einzustellen. Fig. 3
Abb. 3 Schematische Darstellung eines Metalldetektors.

Durch den Trennkondensator C7 geht die sinusförmige Spannung vom Generator zum Quarzfilter. Die Kapazität von C7 ist klein gewählt - 5 pF. Somit ist die Auswirkung von nachfolgenden Kaskaden auf den Betrieb des Generators praktisch unmöglich.
Die Schwellwertvorrichtung ist am Feldeffekttransistor T2 montiert. Die Schwellenspannung U ist durch den Divisor R5-R7 gegeben.
Der Kondensator C8 glättet die Pulsationen auf dem Indikator IP1.
Der Filter R4, C1 führt eine AC-Entkopplung zwischen der Schwelle und den Master-Oszillatoren durch.
KONSTRUKTION

Das Gerät besteht aus zwei Einheiten: Messung (mit Sensor) und Leistung. Der erste beinhaltet eine Platine, einen Indikator, Bedienelemente und Einstellungen. Der Sensor ist ein starrer Ringrahmen aus Plexiglas, auf dem 65 Windungen PEL 0,2 gewickelt sind. Die Wicklung ist in einem Schirm 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. Ansonsten, auch bei leichten Unebenheiten, die beim Arbeiten mit dem Gerät im Feld unvermeidlich sind, "geht die Frequenz des Generators weg" - der Metalldetektor ist verärgert.
Die Basis des Rahmens ist ein Ringrahmen aus Plexiglas oder Polystyrol d = 300 mm. Die Wicklung wird mit einer Aluminiumfolie von 0,05 mm Dicke gesiebt. Die Enden des Bildschirms können jedoch nicht miteinander verbunden werden (eine kurzgeschlossene Spule wird gebildet).
Die Wicklungsdrähte werden mit einer Länge von 0,3-1 m an das Kabel RK-75 angeschlossen (mit der Umflechtung des Kabels ist auch die Spulenblende verbunden). Dieser Ort ist mit Epoxidharz gefüllt. Die Sensorverbindung zum Elektronikmodul ist alles in einem.
Der Metalldetektor hat eine hohe Empfindlichkeit. Der Pfeil des Anzeigers wird um eine Teilung umgeleitet, wenn der Rahmen des Gerätes sich in einem Abstand von 80 cm der Scheibe d = 13 cm nähert.
Das Gerät reagiert fast gleichmäßig auf jedes Metall. Beispielsweise geben Stahl-, Aluminium- und Messingscheiben in gleichen Abständen gleiche Abstände zu den Pfeilen. Sie hängen nicht davon ab, ob ein festes Objekt oder ein hohles Objekt ist.
Bei der Arbeit mit einem Metalldetektor muss das Hintergrundgeräusch berücksichtigt werden. Sand- und Torfböden, Schwarzerden, Holz, Wasser geben kein Hintergrundsignal. Das Gerät funktioniert daher gut in Süßwasserkörpern, in Holzbauten und auf steinigen Böden. Starker Hintergrund gibt einen Ziegelstein (kalzinierter Ton besitzt magnetische Eigenschaften) und einige Mineralien.
Die Temperatur wird auch vom Instrument beeinflusst. Es ist daher besser, den Rahmen in einem Gehäuse aus einem Wärmeisolator, beispielsweise einem Schaumstoff, zu platzieren.
Um unter Wasser arbeiten zu können, muss der Metalldetektor zunächst 10-15 Minuten in Wasser gehalten und dann eingestellt werden.
Am Boden ist es besser, bei bewölktem Wetter oder abends zu suchen, um direkte Sonneneinstrahlung auf das Gerät zu vermeiden.