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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 트랜지스터 감도가 향상된 금속 탐지기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
이 섹션에서 논의되는 회로 및 설계인 금속 탐지기의 작동은 두 발전기의 진동 비트 변화를 분석하는 원리를 기반으로 하며, 그 중 하나의 주파수는 안정적이고 두 번째 주파수는 장치의 적용 범위에 금속 물체가 나타나면 변경됩니다. 이 장치를 작업할 때 다른 유사한 설계에 내재된 여러 가지 단점이 없는 금속 탐지기를 만들려는 시도가 이루어졌습니다. 이 장치의 회로가 개발된 지 20년이 넘었음에도 불구하고 상대적으로 높은 감도, 작동 안정성, 비철금속과 철금속을 구별하는 능력 등의 장점이 있습니다. 사용된 회로 솔루션은 발전기 작동 주파수의 안정성을 높여 1~10Hz 범위의 비트 주파수를 추정할 수 있게 했습니다. 결과적으로 장치의 감도가 향상되고 소비되는 전류도 감소합니다. 회로도 이미 지적한 바와 같이, 제안된 설계는 BFO(Beat Frequency Oscillator) 유형의 금속 탐지기에 대한 많은 옵션 중 하나입니다. 즉, 두 주파수의 비트를 분석하는 원리를 기반으로 하는 장치입니다(그림 2.10).
장치의 기본은 측정 및 기준 발진기, RF 진동 감지기, 전치 증폭기, 첫 번째 제한 증폭기, 미분 회로, 두 번째 제한 증폭기 및 저주파 증폭기입니다. 트랜지스터 T1과 T2에 만들어진 두 개의 간단한 LC 생성기가 측정 및 기준 발진기로 사용되었습니다. 이 트랜지스터는 동일한 하우징에 위치한 한 쌍의 동일한 트랜지스터인 K159NT1G 마이크로 회로의 일부입니다. 트랜지스터 어셈블리를 사용하면 발전기 주파수의 온도 안정성을 크게 높일 수 있습니다. 각 발전기는 용량성 1점 회로에 따라 조립되며, 트랜지스터 T2과 TXNUMX는 공통 베이스가 있는 회로에 따라 연결됩니다. 진동의 여기는 각 트랜지스터의 컬렉터와 이미터 사이에 포지티브 피드백을 도입하여 보장됩니다. 발전기의 작동 주파수는 트랜지스터 T1 및 T2의 콜렉터와 이미터 사이에 연결된 주파수 설정 회로의 매개변수에 의해 결정됩니다. 이 경우 측정 발생기의 기능을 수행하는 첫 번째 발생기의 주파수 설정 요소는 검색 코일 L1과 커패시터 C1, C2 및 C3입니다. 두 번째 기준 발전기의 작동 주파수는 인덕터 L2와 커패시터 C6, C7 및 C9의 매개변수에 의해 결정됩니다. 이 경우 두 발생기 모두 40kHz의 작동 주파수로 조정됩니다. 저항 R1-R4를 사용하여 직류에 대한 트랜지스터 T1 및 T2의 작동 모드가 설정됩니다. 장치를 설정하는 과정에서 커패시터 C6의 커패시턴스를 변경함으로써 기준 발진기는 비트 주파수의 선택된 고조파에 대략적으로 조정됩니다. 이 경우 커패시터 C6의 커패시턴스는 100에서 330pF까지 다양합니다. 비트 주파수의 미세 조정은 가변 저항 R7에 의해 수행되며, 이를 통해 이 회로에서 바리캡 역할을 하는 제너 다이오드 D1의 바이어스가 변경됩니다. 조정 가능한 발전기의 발진 회로의 검색 코일 L1이 금속 물체에 접근하면 인덕턴스가 변경되어 발전기의 작동 주파수가 변경됩니다. 또한 코일 L1 근처에 철금속(강자성)으로 만들어진 물체가 있으면 인덕턴스가 증가하여 발전기의 주파수가 감소합니다. 비철금속은 코일 L1의 인덕턴스를 감소시키고 발전기의 작동 주파수를 증가시킵니다. 측정 발진기와 기준 발진기의 신호를 혼합한 결과 생성된 RF 신호는 부하 저항 R5에서 절연됩니다. 이 경우, 신호의 진폭은 비트 주파수에 따라 변하며, 이는 RF 신호의 주파수 차이와 같습니다. RF 신호의 저주파 포락선은 전압 배가 회로를 사용하여 다이오드 D2 및 D3에 만들어진 특수 감지기에 의해 감지됩니다. 이 경우 커패시터 C11은 신호의 고주파수 성분 필터링을 제공합니다. 저항 R6인 검출기 부하로부터 저주파 비트 신호는 커패시터 C12를 통해 트랜지스터 T3에 만들어진 사전 증폭기로 공급됩니다. 트랜지스터 T3의 콜렉터에서 커패시터 C13을 통해 증폭된 신호는 트랜지스터 T4에 만들어지고 직사각형 펄스의 형성을 제공하는 제11 제한 증폭기에 공급됩니다. 저항 R12 및 R4로 구성된 분배기를 사용하여 트랜지스터가 개방 임계값에 있는 트랜지스터 TXNUMX의 베이스에 바이어스 전압이 적용됩니다. 트랜지스터 T4의 베이스에 도달하는 정현파 신호는 양쪽에서 제한됩니다. 결과적으로 캐스케이드 부하에 직사각형 펄스가 형성되고 그 역할은 저항 R13에 의해 수행되며 이는 회로 C14, R14, R15에 의해 더욱 차별화되고 뾰족한 피크로 변환됩니다. 이 경우, 각 펄스의 앞부분에 양극의 피크가 형성되고, 하강한 곳에 음극의 피크가 형성된다. 이러한 피크의 지속 시간은 직사각형 펄스의 반복 속도와 지속 시간에 의존하지 않는다는 점에 유의해야 합니다. 양의 피크는 트랜지스터 T5의 베이스로 이동하고 음의 피크는 다이오드 D4에 의해 차단됩니다. 트랜지스터 T5와 마찬가지로 트랜지스터 T4는 스위치 모드에서 작동하고 입력 신호를 제한하여 고정된 기간의 짧은 직사각형 펄스가 저항 R16 및 R17에 의해 형성된 콜렉터 부하에 형성됩니다. 커패시터 C15는 출력 신호를 필터링하고 BF1 헤드폰의 신호 음색을 향상시킵니다. 볼륨 컨트롤인 저항 R16에서 신호는 소위 복합 트랜지스터 회로에 따라 연결된 트랜지스터 T6 및 T7로 구성된 증폭기 스테이지로 이동합니다. 이러한 연결을 통해 전류 전달 계수가 높은 고전력 PNP 전도 트랜지스터와 동등한 것이 형성됩니다. 그런 다음 증폭된 신호가 BF1 헤드폰으로 전송됩니다. 정현파 신호에서 펄스 신호를 생성하기 위해 이 설계에 사용된 방법을 사용하면 펄스 사이의 일시 중지 동안 트랜지스터 T5, T6 및 T7이 닫히기 때문에 특히 출력 단계에서 증폭기가 소비하는 전력을 줄일 수 있습니다. 금속 탐지기는 1V 전압의 소스 B4,5에서 전원을 공급받으며 전류 소비는 2mA를 초과하지 않습니다. 세부 사항 및 디자인 감도가 향상된 금속 탐지기를 조립할 때 사용되는 부품에 대한 특별한 요구 사항은 없습니다. 유일한 제한은 전체 치수와 관련이 있습니다. 왜냐하면 이 장치의 대부분의 부품은 단면 포일 getinax 또는 유리 섬유로 만들어진 70x110mm 크기의 인쇄 회로 기판에 장착되기 때문입니다. 인쇄 회로 기판은 고정 저항기 MLT-0,125, 커패시터 KSO, PM, MBM, K50-6 또는 이와 유사한 것을 사용하도록 설계되었습니다(그림 2.11). 이 설계를 트랜지스터 어셈블리(트랜지스터 T1 및 T2)로 반복하는 경우 모든 문자 인덱스와 함께 K159NT1 마이크로 회로를 사용할 수 있습니다. 그러나 요즘에는 항상 찾을 수 있는 것은 아닙니다. 따라서 필요한 경우 트랜지스터 어셈블리 대신 동일하거나 유사한 매개변수(정전류 전달 계수 및 초기 콜렉터 전류)를 가진 KT315G 유형의 두 트랜지스터를 사용하는 것이 좋습니다.
증폭기 단계(트랜지스터 T3, T4 및 T5)에서는 KT342B 유형의 트랜지스터 대신 KT315G, KT503E 또는 KT3102A - KT3102E 유형의 트랜지스터를 설치할 수 있습니다. KT502E(T6) 유형의 트랜지스터는 KT361로 완전히 교체 가능하고 K503E(T7) 유형의 트랜지스터는 문자 인덱스가 있는 KT315로 완전히 교체 가능합니다. 하지만 이 경우 헤드폰은 임피던스가 높아야 합니다(TON-2 또는 TEG-1 유형). 저임피던스 전화기를 사용하는 경우 T7 트랜지스터는 KT603B 또는 KT608B 유형과 같이 더 강력해야 합니다. 제너 다이오드 D1로 D808-D813 또는 KS156A 유형의 제너 다이오드를 사용할 수도 있습니다. 다이오드 D2 및 D3은 D1, D9 또는 D10 시리즈 중 하나일 수 있습니다. 코일 L2에는 자기 코어 SB-250-2a에 감긴 직경 0,1mm의 23회전 PEV-11 와이어가 포함되어 있습니다. 다른 코어를 제조에 사용할 수 있습니다. 가장 중요한 것은 완성된 코일의 인덕턴스가 4mH라는 것입니다. 측정 코일 L1은 직경 100mm의 PEV-1 와이어 0,3개를 포함하고 직경 160mm의 토러스 형태로 만들어집니다. 이 코일을 단단한 프레임에 만드는 것이 더 쉽지만 그것 없이도 할 수 있습니다. 이 경우 항아리와 같은 적절한 둥근 물체를 임시 프레임으로 사용할 수 있습니다. 코일의 회전은 대량으로 감겨진 후 프레임에서 제거되고 회전 묶음 위에 감겨진 알루미늄 호일의 열린 테이프인 정전기 스크린으로 보호됩니다. 테이프 감기의 시작과 끝 사이의 간격(스크린 끝 사이의 간격)은 최소 10mm 이상이어야 합니다. 코일 L1을 만들 때, 차폐 테이프의 끝이 단락되지 않도록 주의해야 합니다. 이 경우 단락된 회전이 형성되기 때문입니다. 기계적 강도를 높이기 위해 코일에 에폭시 접착제를 함침시킬 수 있습니다. 약 3미터 길이의 XNUMX코어 차폐 케이블의 도체는 코일 단자에 납땜되어야 하며, 다른 쪽 끝에는 SSH-XNUMX 유형 커넥터 또는 기타 적합한 소형 커넥터가 설치되어 있습니다. 케이블 브레이드는 코일 스크린에 연결되어야 합니다. 작동 위치에서 코일 커넥터는 장치 본체에 있는 커넥터의 결합 부분에 연결됩니다. 고감도 금속 탐지기는 1V 전압의 소스 B4,5에서 전원을 공급받습니다. 이러한 소스로는 소위 3336L 유형의 정사각형 배터리 또는 직렬로 연결된 316, 343 유형의 세 가지 요소를 사용할 수 있습니다. . 요소가 있는 인쇄 회로 기판과 전원 공급 장치는 적절한 플라스틱 또는 목재 케이스에 배치됩니다. 하우징 커버에는 가변 저항 R7 및 R16, 검색 코일 L1 연결용 커넥터 X1, 스위치 S1 및 헤드폰 BF2 연결용 커넥터 X1가 있습니다. 설립 다른 금속 탐지기의 조정과 마찬가지로 이 장치의 조정은 금속 물체가 L1 검색 코일에서 최소 1,5m 거리에서 제거되는 조건에서 수행되어야 합니다. 금속 탐지기의 실제 설치는 원하는 비트 주파수를 선택하는 것부터 시작해야 합니다. 이를 위해서는 오실로스코프나 디지털 주파수 카운터를 사용하는 것이 좋습니다. 오실로스코프를 사용할 때 프로브는 저항 R1, R4, R5 및 커패시터 C8의 연결 지점, 즉 감지기 입력에 연결되어야 합니다. 이 지점의 파형은 변조된 RF 신호의 파형과 유사합니다. 다음으로, 코일 L2를 조정하고 커패시터 C2 및 C6의 커패시턴스를 선택하여 변조 주파수(비트 주파수)가 약 10Hz인지 확인해야 합니다. 금속 탐지기를 설정하기 위해 디지털 주파수 측정기를 사용할 때 주파수 측정기는 먼저 트랜지스터 T1의 컬렉터 회로에 연결한 다음 트랜지스터 T2의 컬렉터 회로에 연결해야 합니다. 앞서 언급한 요소(코일 L2의 인덕턴스, 커패시터 C2 및 C6의 커패시턴스)의 매개변수를 선택하여 트랜지스터 T1 및 T2 콜렉터의 신호 주파수 차이가 약 10Hz인지 확인해야 합니다. 다음으로, 저항 R8을 선택함으로써 트랜지스터 T3에 생성된 캐스케이드의 최대 이득이 설정됩니다. 오실로스코프와 주파수 측정기가 없으면 원하는 비트 주파수를 선택할 수 있습니다. 이 경우 먼저 저항 R7의 슬라이더를 중간 위치로 설정한 다음 코일 L2의 튜닝 코어를 회전시켜 전화기에 약 1-5Hz의 주파수로 딸깍 소리가 나타나도록 해야 합니다. 원하는 주파수를 설정할 수 없는 경우 커패시터 C6의 커패시턴스를 선택해야 합니다. 지면 배경의 영향을 줄이려면 L1 검색 코일이 지면에 접근할 때 비트 주파수의 최종 선택을 수행해야 합니다. 이로써 감도가 향상된 금속 검출기 설정 프로세스가 완료되었습니다. 업무 절차 본 금속탐지기의 실제 사용에서는 배터리가 방전될 때, 주위 온도가 변할 때, 토양의 자기적 특성이 벗어날 때 변화하는 비트 신호의 필요한 주파수를 유지하기 위해 가변 저항 R7을 사용해야 합니다. 또한 R16 레귤레이터를 사용하여 클릭 볼륨을 조정해야 합니다. 작동 중에 검색 코일 L1 범위에 금속 물체가 있으면 전화기의 신호 주파수가 변경됩니다. 일부 금속에 접근하면 비트 신호의 주파수가 증가하고 다른 금속에 접근하면 감소합니다. 약간의 경험을 통해 비트 신호의 톤을 변경하면 감지된 물체가 어떤 금속, 자성 또는 비자성으로 만들어졌는지 쉽게 확인할 수 있습니다. 이러한 금속 탐지기를 사용하면 못과 같은 작은 물체는 토양층 아래 10~15cm 깊이에서 감지할 수 있고, 큰 물체(예: 우물 덮개)는 50~60cm 깊이에서 감지할 수 있습니다. . 저자: Adamenko M.V.
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