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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 지하 금속 탐지기가 찾을 것입니다. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
내가 개발한 금속 탐지기는 지뢰밭을 식별하고 무력화하기 위한 평화 유지 작전이나 대규모 지질 조사 또는 고고학 조사에는 아직 사용되지 않았습니다. 전문가를 위한 것이 아니라 "지하를 보려고" 하는 아마추어를 위해 설계되었으며 표에 주어진 매개변수로 디자인을 만족시킬 수 있는 "박동 금속 탐지기"의 개선된 버전입니다. 검색 생성기에 자동 주파수 제어(AFC)를 도입하여 소포 자체의 강도에 대한 프로빙 펄스 지속 시간의 유익한 사용(명확한 고정)으로 인해 장치의 감도가 증가합니다. 또한 전자 장치의 전압 안정화 및 온도 보상을 위한 추가 조치가 필요하지 않았습니다. 그리고 회의론자들이 예측한 "화해할 수 없는 모순"(금속이 작업 영역에 들어갈 때 검색 진동 회로의 주파수 변화가 AFC 시스템의 정상적인 기능과 호환되지 않는다고 말합니다)은 실제로 자체적으로 해결되었습니다. 센서가 연구 중인 표면 위로 0,5-1m/s의 속도로 움직일 때 장치 회로는 상당한 관성(큰 시상수)을 갖는 자동 주파수 제어와 전혀 충돌하지 않는 것으로 나타났습니다.
이미 블록 다이어그램 분석을 통해 이러한 장치를 만드는 것이 이전의 덜 민감한 아날로그 장치보다 확실히 더 어렵다는 것이 분명해졌습니다. 실제로 제가 제안하는 개발은 예시적인 석영(1) 및 측정(2) 발진기의 표준 세트 외에도 외부 인덕터 L(검색 프레임 센서), 믹서(3) 및 녹음기 VA(전화 캡슐)를 제안합니다. )에는 성능 특성을 크게 향상시키는 새로운 장치가 있습니다. 이는 제어 비트 주파수에 비례하는 진폭을 갖는 톱니파 신호를 생성하는 적분기(4)와 스위치(5) 및 소스 팔로워 VT와 함께 아날로그를 구성하는 쓰기 펄스 셰이퍼(6)입니다. 적분기의 피크 전압을 기록하는 저장 장치입니다. 금속 탐지기는 특별한 VCO 생성기(7) 없이 최대 감도 영역에서 일대일 비트 기록 영역으로(또는 그 반대로) 전자 장치의 자동 전송을 보장하는 비교기(8) 없이는 할 수 없습니다. 소스 팔로워에서 생성된 전압을 전기 진동 주파수 200-8000Hz로 변환합니다. 또한 제어 전압의 지나치게 급격한 변화에 대한 장치의 응답을 늦추는 특수 장치를 사용하여 위에서 언급한 AFC(9)의 자동 주파수 제어의 원래 시스템이 없습니다. 또한 다른 기술 솔루션도 많이 있습니다. , 물론 그중에서도 "연산 증폭기"와 특수 믹서를 강조하지 않을 수 없습니다. ( 10). 명세서
실습에서 알 수 있듯이 두 주파수를 동시에들을 수 있도록 오디오 신호를 생성하는 선택된 방법을 사용하는 장치 구성으로 장치의 초기 튜닝을 특정 감도로 크게 촉진합니다. 그리고 신뢰도가 상당히 높습니다. 극단적인 상황에서도 검색 프레임 센서가 차이 주파수가 거의 임계값(70Hz)이 되는 거리에서 거대한 금속 물체에 접근할 때 오작동이 없습니다. 헤드폰. 이제 회로도에 반영된 세부 사항에 대해 알아보십시오. 예시적인 생성기는 요소 DD1.1에서 만들어집니다. 주파수는 포지티브 피드백 회로에 포함된 ZQ1 석영 공진기에 의해 안정화됩니다. 전원을 켤 때 발전기의 여기를 보장하기 위해 저항 R1이 사용됩니다. 여기에서 사용할 수 있는 버퍼 요소 DD1.2는 생성기를 언로드하고 디지털 레벨로 신호를 생성합니다. 저항 R2는 석영 공진기에서 소모되는 부하의 정도와 최대 전력을 결정합니다.
이 생성기는 500-800μA의 전류 소비로 거의 모든 공진기와 함께 작동할 수 있습니다. 그리고 그 뒤를 따르는 주파수 분배기(요소 DD2.1)는 믹서의 정상 작동에 필요한 대칭 사행 신호를 생성합니다. 측정 생성기는 비대칭 멀티바이브레이터 회로(트랜지스터 VT1 및 VT2)를 사용하여 조립됩니다. 자가 여기 모드로의 종료는 커패시터 C7의 포지티브 피드백 회로에 의해 제공됩니다. 주파수 설정 요소는 C3 - C5, VD1 및 검색 코일 센서 L1입니다. 또한 기존 수정진동기에 따라 500kHz~700kHz 범위에서 생성이 이루어진다. 이 발전기에서는 단기 불안정성과 같은 중요한 매개변수가 작습니다. 전원을 켠 직후 처음 10초 동안의 주파수 드리프트는 0,7Hz(30분마다 - 최대 20Hz)를 넘지 않지만, 1분당 1Hz(AFC 제외)도 정상 작동에 허용되는 것으로 간주됩니다. 장치. 1 - 1,2V의 진폭을 갖는 측정 발생기에 의해 생성된 정현파 신호는 절연 커패시터 C9를 통해 트리거 DD3.2에 공급되며, 이는 디지털 레벨과 듀티 사이클이 2인 직사각형 펄스를 생성합니다. R5R6은 분배기입니다. 회로의 이 부분의 정상적인 작동에 필요합니다. DD3.3은 버퍼 캐스케이드 역할을 합니다. 그 신호는 믹서(T-트리거 DD2.2)로 공급됩니다. 모델 생성기의 분배기에서 나오는 주파수도 여기에 도달합니다.
DD2.2 작동의 특징은 주파수가 가까운 두 개의 펄스 시퀀스가 이 논리 소자의 입력 C와 D에 도달하면 엄격하게 대칭적인 사행을 가진 차동 주파수 신호가 출력에 형성된다는 것입니다. 또한, 믹서의 출력부(12)에서 제거된 모든 것은 그림 2a에 표시된 모양을 갖습니다. 직접 및 지연(그림 2b) 반전(R8C11 회로 및 요소 DD4.2 덕분에) 신호는 DD5.1 스위치에서 합산되며, 이는 짧은 양극이 형성되는 논리적 AND/OR 역할을 합니다. 아날로그 저장 장치(DD2, C5.2.VT13)의 작동을 위한 쓰기 펄스(그림 3c). 그러나 그것이 전부는 아닙니다. DD4.2 출력에서 가져온 신호는 VD2, R10 - R11, DA1, C12를 사용하는 고전적인 방식에 따라 생성된 적분기로 제공됩니다. 저항 R11은 커패시터 C12의 재충전 전류를 제한하여 요소 DD4.2의 출력을 언로드합니다. DD2 키를 통한 통합 신호(그림 5.2d). DD5.1의 펄스에 의해 제어되는 저장 용량 C13에 공급되며 적분기에서 나오는 피크 값과 동일한 전압이 형성되고 새로운 기록 주기까지 높은 정확도로 유지됩니다(그림 2e). 커패시터 C14는 비트 주파수에 급격한 변화가 있을 때 발생할 수 있는 "계단" 효과를 완화합니다(그림 2e). 소스 팔로워에서 신호는 비교기 DD4.3, VCO(전압 제어 발생기) 및 AFC 루프 회로로 이동합니다. 분배기 R21R22는 피드백 R23 및 R24와 함께 제어 전압 범위를 1,2V의 진폭으로 좁힙니다. 연산 증폭기 DA2는 얻은 값을 분배기 R26R29에 의해 설정된 값과 비교하여 바리캡의 제어 전압을 생성합니다. VD1. 저항 R26은 AFC(감도)의 초기 캡처 지점을 대략적으로 설정할 수 있고 R27은 정확히 설정할 수 있습니다. 또한 R26 슬라이더를 극단(계획에 따라 위 또는 아래) 위치로 이동하면 AFC 캡처 영역(±300Hz)을 쉽게 벗어나 일대일 비트 주파수 모드를 구현하여 작동하게 합니다. 장치가 더 유연합니다. 비트 주파수의 급격한 변화에 대한 자동 주파수 변환기의 응답을 늦추는 장치 기능의 특성을 이해하기 위해 예를 들어 트랜지스터 VT4를 기반으로 일정한 Ub가 있다고 가정합시다. . 또한 어떤 지점에서 비트 주파수에 급격한 변화가 있고 이에 따라 C14의 전압이 있다고 가정해 보겠습니다. 금속 탐지기의 작동 회로는 확실히 이전 값에서 트랜지스터 VT4의 적절한 편차 Ub를 사용하여 이러한 "입력"에 응답합니다(R19, R20 및 C16의 큰 등급 덕분에). 그러나 부드러운 변화에 대한 응답 비트 주파수는 확실히 이러한 전압의 느린 변화 형태로 나타나는 반응일 것입니다. 금속 물체가 검색 프레임 센서의 감도 영역에 들어가 상대적으로 오랜 시간 동안 유지되면 VT4 베이스에 전압이 설정되며 이는 일반적으로 지정된 주파수 모드로 돌아가기에 충분합니다. 그러나 센서가 갑자기 옆으로 이동하면 상황이 바뀌고 트랜지스터 VT4의 Ub는 빠르게 이전 수준으로 돌아갈 수 없습니다. 즉, "0"(긍정적 피드백의 출현)으로의 전환을 위한 조건이 생성됩니다. 후자를 제외하기 위해 R19는 다이오드 VD3으로 분류되었으며, 이를 통해 커패시턴스 C16이 빠르게 방전됩니다(Ub가 설정된 레벨로 돌아옴). 실제로 AFC에는 비트 주파수가 변경되는 방향에 따라 두 개의 시간 상수가 있습니다. 그리고 센서의 특수 설계는 검색 생성기의 f 증가에 대한 감지된 물체의 강자성 특성의 영향을 실질적으로 제거하므로 AFC와 장치 전체가 모든 모드에서 매우 정확하게 작동합니다. VCO(DD4.4, R18, C15)는 비트 주파수에 따라 변화하는 전압을 주파수로 변환합니다. 그리고 R16R17 분배기를 사용하여 구성된 DD4.3 비교기를 사용하면 최대 감도 영역에서 이를 수행할 수 있습니다. VCO 주파수는 믹서의 입력 A(스위치 DD5.4)에 공급됩니다. CO 입력은 논리 요소 DD4.1과 차이 fbeat, 그리고 미분 회로 C10R9에 의해 형성된 짧은 네거티브 펄스(헤드폰 사운드 개선, 전력 소비 감소)에서 발생합니다. 결과적으로 변조된 VCO 주파수 또는 비트 주파수만 믹서 출력에 존재합니다. 또한 회로는 한 모드에서 다른 모드로 자동 전환을 수행합니다. 가변저항 R30은 부하 및 볼륨 조절 역할을 하며, 이와 결합된 SA1은 전원 스위치 역할을 합니다. 미세 전류 모드에서 작동하는 연산 증폭기 인 CMOS 시리즈의 미세 회로를 사용하면 전류 소비를 6mA 수준으로 줄일 수 있으므로 Krona 배터리를 전원으로 사용할 수 있습니다. 다른 유사품과 마찬가지로 거의 전체 금속 탐지기가 단면 포일 유리 섬유로 만들어진 인쇄 회로 기판에 장착됩니다. 검색 생성기는 주석으로 만들어진 차폐 상자에 배치됩니다.
보드의 치수에는 조정 저항 R26, R27, R30, 전원 공급 장치 및 헤드폰 연결용 소켓, 센서 프레임만 포함됩니다. DD1 K561LA8; DA1-DA2 KR140UD1208; DD2 K561TM2; VT1-VT3 KP303A; DD3 K176LP4; VT4 KT3102G; VD1 D902; VD2-VD3 KD522 센서 프레임 제조에 사용된 기술과 관리는 전체 금속 검출기의 성능에 매우 중요하므로 더 자세한 프레젠테이션이 필요합니다. 여기서는 1100mm 와이어 PEV2-1,2 조각 10개로 구성된 번들이 기본으로 사용됩니다. 전기 테이프 층으로 단단히 싸서 내경 960mm, 길이 300mm의 알루미늄 튜브에 압착합니다. 결과 블랭크는 모서리가 둥근 200xXNUMXmm의 직사각형 프레임 모양입니다.
알루미늄 케이스에 배치 된 첫 번째 전선의 끝-정전기 스크린은 일종의 11 턴 인덕터가 형성 될 때까지 두 번째 시작 부분에 연속적으로 납땜됩니다. 스파이크는 종이 테이프로 서로 격리되고 에폭시 수지로 채워져 있으며 튜브 자체가 프레임으로 구부러져 코일이 단락되는 모양을 배제합니다. 접을 수있는 막대에서 하나 또는 두 개의 섹션으로 사용할 수있는 핸들 바에 대한 폐쇄 형 고주파 커넥터와 적절한 (금속이 아닌) 마운트를 여기에 제공하는 것이 좋습니다. 프레임을 블록에 연결하는 케이블은 PK75와 같은 동축 텔레비전을 사용하는 것이 좋습니다. 검색 생성기의 초크 L2(여기 및 아래 지정은 그림 1에 따르며 잡지의 이전 호에 게시된 금속 탐지기의 회로도에 따름)에는 450턴의 PEL1-0,01 와이어가 있습니다. 권선 - 강자성 코어 M4NN을 사용하여 직경 15mm, 길이 600mm의 프레임에 대량으로 사용합니다(오래된 라디오의 적합한 윤곽 코일을 사용할 수 있음). 이러한 초크의 인덕턴스는 1-1,2mH입니다. 이 장치는 커패시터 KSO 또는 KTK(C3, C4, C5), KLS 또는 KM(C1, C2, C6 - C13, C15), K50-6 또는 K53-1(C14, C16, C17)을 사용합니다. 저항기를 선택할 수도 있습니다. 특히 SP26-27 또는 SP-5은 "튜너" R2, R3에 적합합니다. 변수 R30에 대해서도 마찬가지입니다. 단, 스위치와 결합해야 합니다. 다른 모든 저항은 MLT-0,125(VS-0,125)입니다. 디지털 MS는 검증된 K176 시리즈의 아날로그 MS로 대체될 수 있습니다. DD1, DD3 - 필요한 수의 인버터를 포함하는 한 동일한 시리즈에 속합니다. 트랜지스터도 교체할 수 있습니다. 예를 들어 KP1B(-Zh)는 VT2 및 VT303로 적합합니다. VT3 대신 KP303 또는 KP305가 허용되며(이 경우 이름 끝의 문자 인덱스는 역할을 하지 않음) KT3102G(VT4)가 KT3102E를 대체합니다. Quartz는 1,0-1,4MHz용으로 설계된 것 중 하나입니다. 헤드폰 선택도 무제한입니다. 실습에서 알 수 있듯이 TON-1 또는 TON-2가 매우 적합합니다. Varicap D901을 D902로 교체할 수 있습니다. 문자 인덱스가 있는 다이오드 VD2 및 VD3 KD522(KD523). 조립된 장치를 구성하려면 오실로스코프와 작업 정확도가 필요합니다. 전체 설치를 주의 깊게 검사한 후 회로에 전원이 공급됩니다. 그런 다음 적절하게 실행된 작동 설계를 위해 5.5 - 6,5mA가 되어야 하는 전류 소비를 확인합니다. 지정된 값을 초과하면 납땜 오류 등을 찾아서 제거합니다. 모델 생성기의 기능은 듀티 사이클이 1인 석영 공진기의 2f와 동일한 주파수를 갖는 DD0,5 마이크로 회로의 핀 2에 존재함으로써 확인됩니다. 그런 다음 "검색 엔진"으로 이동합니다. DA3 칩의 출력을 분리하는 동안 R8과 C2이 만나는 인쇄 회로 기판의 테스트 지점에 공급 전압의 절반이 공급됩니다. 그리고 트랜지스터 VT2의 드레인에 연결된 오실로스코프를 사용하여 출력 전압의 진폭을 확인합니다. 1V ~ 1,2V여야 합니다. 편차가 0,1V를 초과하는 경우 인덕터 L2의 권수를 조정하십시오. 커패시터 C3 및 C4를 사용하여 최적의 신호 주파수는 0.5f 석영으로 설정되며 센서 자체는 금속 물체에서 5m 이내에 위치해야 합니다. 필요한 경우 R9를 선택하여 DD3 마이크로 회로의 핀 2에서 대칭 출력 신호를 얻으려고 노력합니다. 이 경우 믹서는 구불구불한 8의 차 주파수 신호를 생성해야 합니다. 그런 다음 바리캡의 전압을 변경하면 비트 주파수가 9-6Hz가 되고 DA1 적분기의 핀 10에서 신호를 측정합니다. 이는 "아래에서 제한 직전"이어야 합니다. 해당 조정은 저항 RXNUMX의 값을 선택하여 이루어집니다. 오실로스코프를 트랜지스터 VT3의 소스에 연결하여 비트 주파수에 따른 전압 레벨의 변화를 확인합니다. 저항 R16 및 R17은 f 비트가 10Hz보다 높을 때만 비교기 출력(DD4 칩의 핀 70)에서 논리적 XNUMX이 나타나도록 합니다. VCO는 저항 R15를 사용하여 조정되므로 적분기 신호가 "아래에서 한계를 벗어나면" 발생기가 작동하기 시작합니다. VCO의 최소 주파수는 최대 감도를 위한 금속 탐지기의 설정과 일치하므로 앞으로는 작동 전 장치 조정이 크게 단순화될 것입니다. 인쇄 회로 기판의 DA3를 사용하여 이전에 특별히 봉인된 R8과 C2 사이의 연결을 복원한 후 장치 디버깅의 마지막 단계로 진행합니다. "튜너" 엔진 R26은 최대 비트 주파수(및 fsearch 생성기 > fmodel)에 해당하는 극단("양수") 위치로 전환됩니다. 그런 다음 슬라이더를 반대 방향으로 천천히 회전시키면서 DA6의 핀 1에서 신호를 모니터링하기 시작합니다. 신호가 AFC 캡처 영역에 진입하는 순간(R26 슬라이더의 특정 위치에서) 오실로스코프 화면에 어떻게 나타나는지 확인하십시오. 튜닝 저항 R27의 손잡이를 계속 돌리면 10Hz의 비트 주파수를 달성하는 동시에 자동 주파수 변환기의 작동을 확인합니다(신호가 원래 상태로 돌아가는 경향에 따라). 저항 R26, R27의 모터는 AFC의 큰 관성을 고려하여 천천히 움직여야 합니다. 이 경우 VCO의 최소 주파수와 fbeat의 약한 클릭 소리가 헤드폰에서 들립니다. 어떤 경우에는 고정된 상태에 비해 사운드가 "떠다니는" 효과가 발생할 수 있습니다. 이 경우 저항 R23, R24의 비율을보다 정확하게 선택하거나 R19, R20의 값을 줄여야합니다. 이미 언급했듯이 금속 탐지기의 전자 부품(및 거의 전체 장치)은 핸들에 장착된 적절한 케이스에 장착할 수 있습니다. 검색 프레임 센서와 연결 와이어가 서로에 대해 단단히 고정되도록 주의해야 합니다. 결국, 작업자가 움직일 때 발생하는 이러한 부품의 약간의 진동조차도 잘못된 신호를 생성할 수 있습니다(특히 회로의 최대 감도와 장치에 대한 경험 부족). 같은 이유로 주걱은 총검이 위로 향한 상태로 등 뒤에 착용해야 합니다(센서 프레임에서 멀리 떨어짐). 그리고 운전자의 부츠 끈에 있는 금속 팁은 일반적으로 허용되지 않습니다. 그들이 가져오는 간섭은 지구에서 그토록 포기하기를 꺼려하는 것을 찾으려는 초민감 장치의 모든 노력을 무효화하겠다고 위협합니다. 금속 탐지기로 작업하는 것은 최신 휴대용 지뢰 탐지기로 작업하는 것과 크게 다르지 않습니다. 물론 이렇게 정밀한 기기에는 조정이 필요합니다. 우리의 특별한 경우에는 튜닝 저항 R26의 슬라이더를 극단적인("양수") 위치로, R27을 중간으로 돌리는 것입니다. 장비에 전원을 공급한 후 VCO 신호가 헤드폰에 나타날 때까지 조정 손잡이 R26을 반대 방향으로 돌립니다. 그런 다음 저항 R27을 조정하면 필요한 감도가 설정됩니다. 그리고 R26의 도움으로 fbeats는 200-300Hz 범위 내에서 임의로 설정됩니다(일대일 비트 모드에서 장치를 사용할 때). AFC와 VCO는 본질적으로 비활성화되어 있으므로 평소와 같이 검색이 수행됩니다. 작은 물체의 위치를 보다 명확하게 결정하기 위해 센서 프레임을 수평으로(앞으로 둥근 모서리 사용) 또는 연구 대상 표면에 대해 45-90° 각도로 검색 영역으로 이동합니다(XNUMX개의 명확한 위치 이점 포함). 프레임 측면). 저자: Yu.Stafiychuk
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