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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 단일 코일 유도 금속 탐지기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
제안하는 유도형 금속탐지기는 보편적이다. 센서는 설계가 간단하고 직경 0,1 ~ 1m로 제작할 수 있으며 대략 직경에 비례하여 감지된 물체의 크기와 금속 탐지기가 이러한 물체를 감지하는 거리가 변경됩니다. 직경이 180mm인 표준 센서의 경우 감지 깊이는 다음과 같습니다.
이 장치에는 검색에 관심이 없는 작은 철 물체의 신호를 걸러낼 수 있는 간단한 판별기가 장착되어 있습니다. 구조 계획 블록 다이어그램은 그림에 나와 있습니다. 14. 여러 기능 블록으로 구성되어 있습니다.
석영 발진기는 직사각형 펄스의 소스이며 이후에 센서 코일에 들어가는 신호가 형성됩니다. 오실레이터 신호는 플립플롭의 링 카운터를 사용하여 주파수별로 4로 나뉩니다. 링 회로에 따르면 카운터는 출력에서 두 신호 F1 및 F2를 생성 할 수 있도록 설계되었으며 판별 회로를 구축하는 데 필요한 위상이 서로 90 °만큼 이동합니다. 직사각형 신호(구불구불한 신호)가 첫 번째 적분기의 입력에 공급되며 출력은 조각별 선형 톱니파 전압입니다. 두 번째 적분기는 모양이 정현파에 매우 가깝고 포물선 모양의 반파로 구성된 "톱"에서 신호를 만듭니다. 이 안정적인 진폭 신호는 센서 코일에 로드된 전압-전류 변환기인 전력 증폭기에 공급됩니다. 센서 전압은 금속 물체에서 반사된 신호에 따라 달라지므로 더 이상 진폭이 안정적이지 않습니다. 이 불안정성의 절대값은 매우 작습니다. 이를 높이기 위해, 즉 유용한 신호를 강조하기 위해 보상 회로는 센서 코일의 전압에서 두 번째 적분기의 출력 전압을 뺍니다. 여기에서는 전력 증폭기 구성, 보상 회로 및 센서 코일을 켜는 방법에 대한 많은 세부 사항을 의도적으로 생략하여 이 설명이 정확하지는 않지만 장치 작동 원리를 더 쉽게 이해할 수 있도록 합니다. 자세한 내용은 회로도 설명을 참조하십시오. 보상 회로에서 유용한 신호는 전압에 의해 증폭되는 수신 증폭기로 공급됩니다. 동기 검출기는 유용한 신호를 천천히 변하는 전압으로 변환하며, 그 값과 극성은 센서 코일의 전압 신호에 대한 반사 신호의 위상 편이에 따라 달라집니다. 즉, 동기 검출기의 출력 신호는 기준 신호 F1 및 F2의 기본 고조파의 벡터 기반 측면에서 유용한 반사 신호 벡터의 직교 확장 성분에 지나지 않습니다. 불완전성으로 인해 보상 회로에서 보상되지 않는 쓸모없는 신호의 일부는 필연적으로 수신 증폭기로 침투합니다. 동기 감지기의 출력에서 신호의 이 부분은 DC 구성 요소로 변환됩니다. 고역 통과 필터(HPF)는 쓸모없는 상수 성분을 차단하여 금속 물체에 대한 센서의 움직임과 관련된 신호의 변화하는 성분만 통과 및 증폭합니다. 판별기는 필터 출력에서 신호 극성의 특정 조합으로만 소리 신호 셰이퍼를 시작하는 제어 신호를 생성하여 작은 철 물체, 녹 및 일부 광물에서 소리 표시를 제거합니다. 회로도 저자가 개발한 유도 금속 탐지기의 개략도는 Fig. 15 - 입력 부분, Fig. 16 - 동기 검출기 및 필터, 무화과. 17 - 판별기 및 사운드 신호 셰이퍼, 무화과. 도 18은 외부 연결도이다. 수정 발진기 (그림 15) 수정 발진기는 D1.1-D1.3 인버터에 조립됩니다. 발진기 주파수는 공진 주파수가 215Hz - 32kHz("시계 석영")인 석영 또는 압전 세라믹 공진기 Q에 의해 안정화됩니다. R1C2 회로는 더 높은 고조파에서 발전기의 여기를 방지합니다. 저항 R2를 통해 OOS 회로가 닫히고 공진기 Q를 통해 POS 회로가 닫힙니다. 발전기는 단순성, 낮은 전류 소비, 3 ... 15 V의 공급 전압에서 안정적인 작동이 특징이며 조정 요소 및 지나치게 높은 저항 저항을 포함하지 않습니다. 생성기의 출력 주파수는 약 32kHz입니다.
링 카운터 (그림 15) 링 카운터에는 두 가지 기능이 있습니다. 첫째, 발진기 주파수를 4로 나누어 해당 장치의 일반적인 주파수인 8kHz까지 나눕니다. 두 번째로 동기 검출기에 대한 두 개의 참조 신호를 생성하며 서로에 대해 위상이 90° 이동됩니다. 링 카운터는 두 개의 D-플립플롭 D2.1 및 D2.2로 구성되며 링을 따라 신호 반전이 있는 링에서 닫힙니다. 클록 신호는 두 플립플롭에 공통입니다. 첫 번째 트리거 D2.1의 모든 출력 신호는 두 번째 트리거 D90의 모든 출력 신호에 대해 플러스 또는 마이너스 2.2/XNUMX 주기(즉, XNUMX°)의 위상 편이를 갖습니다. 통합업체 (그림 15) 적분기는 OS D3.1 및 D3.2에서 만들어집니다. 그들의 시간 상수는 회로 R3C6 및 R5C9에 의해 결정됩니다. DC 모드는 저항 R4, R6에 의해 지원됩니다. 분리 커패시터 C5, C8은 높은 DC 이득으로 인해 적분기가 모드에서 벗어날 수 있는 정적 오류의 누적을 방지합니다. 적분기 회로에 포함된 요소의 등급은 8kHz의 작동 주파수에서 두 적분기의 전체 위상 편이가 정확히 180°가 되도록 선택되며 주 RC 회로와 분리의 영향을 모두 고려합니다. 선택한 보정으로 연산 증폭기의 회로 및 최종 속도. 적분기 연산 증폭기의 보정 회로는 표준이며 33pF 커패시터로 구성됩니다. 증폭기 (그림 15) 전력 증폭기는 병렬 전압 피드백이 있는 D4.2 연산 증폭기에 조립됩니다. 저항 R72, R78 및 서미스터 R73(그림 18 참조)으로 구성된 열 보상 전류 설정 요소는 두 번째 적분기의 출력과 연산 증폭기 D4.2의 반전 입력 사이에 연결됩니다. OOS의 요소이기도 한 증폭기 부하는 센서 코일 L1과 커패시터 C61로 구성된 발진 회로입니다. 그림의 다이어그램에서 저항과 커패시터의 번호 매기기에서. 15-18에서 I는 유도 금속 검출기의 회로에 대한 수많은 수정 사항과 관련되어 있으며 이는 실수가 아닙니다. 발진 회로는 마스터 발진기의 석영 공진기 주파수의 4/1, 즉 그것에 적용되는 신호의 주파수에. 공진 주파수에서 발진 회로의 임피던스 계수는 약 100kOhm입니다. 센서 코일 L0,2의 매개 변수는 다음과 같습니다. 회전 수는 0,5, 와이어 브랜드는 PEL, PEV, PELSHO 165 ... 1, 평균 직경 및 권선 맨드릴의 직경은 XNUMXmm입니다. 코일에는 기기의 공통 버스에 연결된 알루미늄 호일 스크린이 있습니다. 단락된 권선의 형성을 방지하기 위해 코일 권선 둘레의 약 XNUMXcm 정도의 작은 부분이 스크린에서 자유로워집니다. 센서 요소 R72, R73, R78, L1, C61은 다음과 같이 선택됩니다. 첫째, 전력 증폭기의 입력 및 출력 전압과 값이 동일합니다. 이렇게하려면 회로 R72, R73, R78의 저항이 1kHz 또는 오히려 61Hz의 공진 주파수에서 발진 회로 L8, C8192의 임피던스 계수와 같아야합니다. 이 저항 모듈은 이미 언급한 바와 같이 약 4kOhm이며 해당 값은 특정 센서에 대해 지정되어야 합니다. 둘째, R71-R73 회로의 저항 온도 계수(TCR)는 공진 주파수에서 발진 회로 L1, C61의 임피던스 모듈의 TCR과 크기 및 부호가 일치해야 합니다. 서미스터 R73의 값, 정확히 - 비율 R72-R78을 선택하여 튜닝할 때 실험적으로 달성됩니다. 진동 회로의 온도 불안정성은 무엇보다도 코일 구리선의 옴 저항의 불안정성과 관련이 있습니다. 온도가 상승하면 이 저항이 증가하여 회로의 손실이 증가하고 품질 계수가 감소합니다. 따라서 공진 주파수에서 임피던스 계수가 감소합니다. 저항 R18은 회로에서 근본적인 역할을 하지 않으며 X4.2 커넥터의 대응 부분이 비활성화될 때 모드에서 D1 연산 증폭기를 유지하는 역할을 합니다. D4.2 연산 증폭기 보정 회로는 표준이며 33pF 커패시터로 구성됩니다. 보상 체계 (그림 15) 센서 코일 전압에서 두 번째 적분기의 출력 전압을 빼는 보상 회로의 주요 요소는 저항 값이 동일한 저항 R15, R17입니다. 공통 연결 지점에서 유용한 신호가 수신 증폭기로 공급됩니다. 장치의 수동 조정 및 조정이 이루어지는 추가 요소는 전위차계 R74, R75입니다(그림 18). 이러한 전위차계에서 센서의 전압 신호(또는 진폭이 거의 동일한 두 번째 적분기의 출력 신호)에서 [-1, +1] 범위에 있는 신호를 가져올 수 있습니다. 이러한 전위차계를 조정하면 수신 증폭기 입력의 최소 신호와 동기식 감지기 출력의 제로 신호가 달성됩니다. 저항 R16을 통해 한 전위차계의 출력 신호 일부가 보상 회로에 직접 혼합되고 R11-R14, C14-C16 요소를 사용하여 다른 전위차계의 출력에서 90 ° 이동합니다. 연산 증폭기 D4.1은 보상 회로의 고조파 보상기의 기초입니다. 그것은 반전이 있는 이중 적분기를 구현하며, 시간 상수는 적분기에 공통인 R7C12 병렬 전압 피드백 회로와 주변의 모든 저항이 있는 커패시터 C16에 의해 설정됩니다. 요소 D8의 출력에서 이중 적분기의 입력에 주파수 1.5kHz의 사행이 공급됩니다. 저항 R8, R10을 통해 사행에서 주 고조파를 뺍니다. 이 저항의 총 저항은 약 10kOhm이며 연산 증폭기 D4.1의 출력에서 최소 신호를 설정할 때 실험적으로 선택됩니다. 이중 적분기의 출력에 남아 있는 더 높은 고조파는 주 적분기를 통과하는 더 높은 고조파와 동일한 진폭으로 보상 회로에 들어갑니다. 위상 관계는 수신 증폭기의 입력에서 이 두 소스의 더 높은 고조파가 실질적으로 보상되는 것과 같습니다. 발진 회로의 고품질 요소(약 30)가 높은 수준의 고조파를 억제하기 때문에 전력 증폭기의 출력은 고조파의 추가 소스가 아닙니다. 첫 번째 근사치에서 더 높은 고조파는 유용한 반사 신호보다 몇 배 더 크더라도 장치의 정상적인 작동에 영향을 미치지 않습니다. 그러나 "칵테일"의 상단이 클리핑 모드에 들어갈 때 수신 증폭기가 클리핑 모드에 빠지지 않도록 줄여야 합니다. 출력에서 더 높은 고조파에서 연산 증폭기 공급 전압의 유한 값으로 인해 차단되기 시작합니다. 증폭기를 비선형 모드로 전환하면 유용한 신호의 이득이 급격히 감소합니다. 소자 D1.4 및 D1.5는 출력 co-| 트리거 출력 저항 D7. 저항 R2.1을 플립플롭에 직접 연결하려는 시도는 저주파에서 보상 회로의 자체 여기를 유발합니다. D4.2 연산 증폭기 보정 회로는 표준이며 33pF 커패시터로 구성됩니다. 수신 증폭기 (그림 15) 수신 증폭기는 5.1단입니다. 첫 번째 단계는 병렬 전압 피드백이 있는 D19 연산 증폭기에서 이루어집니다. 유용한 신호 이득은 Ku = - R17/R5 = -5.2입니다. 두 번째 캐스케이드는 직렬 전압 피드백이 있는 D21 연산 증폭기에서 이루어집니다. 이득 계수 Ku = R22/R1 + 6 = 5.1. 분리 회로의 시간 상수는 작동 주파수에서 생성된 위상 편이가 연산 증폭기의 유한 속도로 인한 신호 지연을 보상하도록 선택됩니다. 연산 증폭기 보정 회로 D5.2 및 D33는 표준이며 XNUMXpF 커패시터로 구성됩니다.
동기 감지기 (그림 16) 동기식 검출기는 동일한 유형이고 동일한 회로를 가지므로 회로의 맨 위에 있는 하나만 고려합니다. 동기 검출기는 평형 변조기, 적분 회로 및 CCA(Constant Signal Amplifier)로 구성됩니다. 균형 변조기는 전계 효과 트랜지스터의 아날로그 스위치 D6.1 통합 어셈블리를 기반으로 구현됩니다. 8kHz의 주파수에서 아날로그 스위치는 저항 R23 및 R24와 커패시터 C23으로 구성된 적분 회로의 "삼각형"출력을 공통 버스에 교대로 닫습니다. 기준 주파수 신호는 링 카운터 출력 중 하나에서 평형 변조기로 공급됩니다. 이 신호는 아날로그 스위치의 제어 신호입니다. 적분 회로의 "삼각형"입력에 대한 신호는 수신 증폭기의 출력에서 \u21b\uXNUMXb디커플링 커패시터 CXNUMX을 통해 공급됩니다. 적분 회로의 시정수 t = -R23*C23 = R24*C23. 동기 검출기 방식에 대한 자세한 내용은 Sec. 2.1. OA UPS D7에는 OA 유형 K33UD140에 대해 1408pF 용량의 커패시터로 구성된 표준 보정 회로가 있습니다. K140UD12 타입(내부 보정 포함)의 op 앰프를 사용하는 경우 보정 커패시터는 필요하지 않지만 추가 전류 설정 저항 R68이 필요합니다(점선 표시). 필터 (그림 16) 필터는 동일한 유형이고 동일한 회로를 가지므로 회로의 맨 위에 있는 필터 중 하나만 고려합니다. 위에서 언급했듯이 필터 유형은 HPF를 나타냅니다. 또한 동기식 검출기에 의해 정류 된 신호의 추가 증폭 역할이 회로에서 할당됩니다. 금속 탐지기에 이러한 종류의 필터를 구현할 때 특정 문제가 발생합니다. 그 본질은 다음과 같습니다. 동기 검출기 출력의 유용한 신호는 상대적으로 느리므로 HPF의 낮은 컷오프 주파수는 일반적으로 2~10Hz 범위입니다. 진폭 신호의 동적 범위는 매우 커서 필터 입력에서 60dB에 도달할 수 있습니다. 이는 필터가 비선형 피크 대 피크 모드에서 매우 자주 작동함을 의미합니다. 선형 고역 통과 필터에 대한 이러한 큰 진폭 과부하에 노출된 후 비선형 모드를 종료하는 데 수십 초가 걸릴 수 있습니다(전원을 켠 후 장치의 준비 시간도 포함). 따라서 가장 단순한 필터 회로는 실습에 적합하지 않습니다. 이 문제를 해결하기 위해 그들은 온갖 트릭을 사용합니다. 대부분의 경우 필터는 상대적으로 작은 이득과 단계에 걸쳐 타이밍 체인이 다소 균일하게 분포된 XNUMX개 또는 XNUMX개의 단계로 나뉩니다. 이 솔루션은 과부하 후 정상 모드로 장치의 출력 속도를 높입니다. 그러나 이를 구현하려면 많은 수의 OS가 필요합니다. 제안된 방식에서 HPF는 단일 단계입니다. 과부하의 결과를 줄이기 위해 비선형으로 만듭니다. 큰 신호에 대한 시간 상수는 낮은 진폭 신호에 대한 것보다 약 60배 적습니다. 개략적으로 HPF는 D9.1 연산 증폭기의 전압 증폭기이며 D10 연산 증폭기의 적분기를 통해 OOS 회로로 덮여 있습니다. 작은 신호의 경우 HPF의 주파수 및 시간 속성은 저항 R45, R47의 분배기, 적분기 R43 C35의 시정 수 및 연산 증폭기 D9.1의 전압 증폭기 이득에 의해 결정됩니다. 특정 임계 값 이후 HPF의 출력 전압이 증가하면 VD1-VD4 다이오드 체인의 영향이 영향을 미치기 시작하여 비선형성의 주요 원인이 됩니다. 지정된 회로는 큰 신호에서 저항 R45를 분로하여 HPF에서 OOS의 깊이를 증가시키고 HPF의 시간 상수를 줄입니다. 유용한 신호 이득은 약 200입니다. 고주파 간섭을 억제하기 위해 필터 회로에는 커패시터 C31이 있습니다. 전압 증폭기 연산 증폭기 D9.1에는 33pF 커패시터로 구성된 표준 보정 회로가 있습니다. D10 적분기의 연산 증폭기에는 K33UD140 유형의 연산 증폭기용 1408pF 커패시터로 구성된 보정 회로가 있습니다. K140UD12형 연산 증폭기(내부 보정 있음)를 사용하는 경우 보정 커패시터는 필요하지 않지만 추가 전류 설정 저항 R70이 필요합니다(점선 표시).
판별자 (그림 17) 판별기는 연산 증폭기 D12.1, D12.2의 비교기와 플립플롭 D13.1, D13.2의 단일 진동기로 구성됩니다. 금속 검출기 센서가 금속 물체 위를 통과할 때 필터 출력에 유용한 신호가 반대 극성의 두 전압 반파 형태로 나타나며 각 출력에서 동시에 차례로 이어집니다. 작은 철제 물체의 경우 두 필터의 출력 신호는 동 위상입니다. 출력 전압은 먼저 마이너스로 "스윙"한 다음 플러스로 "스윙"하고 XNUMX으로 돌아갑니다. 비 강자성 금속 및 대형 철 물체의 경우 응답이 달라집니다. 첫 번째 출력 전압 (필터 회로에 따라 상위) 만 먼저 마이너스로 "스윙"한 다음 플러스로 "스윙"합니다. 두 번째 필터의 출력에서의 반응은 반대입니다. 출력 전압은 먼저 플러스로 "스윙"한 다음 마이너스로 "스윙"합니다. 비교기의 출력 펄스는 트리거 D13.1, D13.2에서 단일 진동기 중 하나를 실행합니다. 단일 바이브레이터는 동시에 시작할 수 없습니다. 다이오드 VD9, VD11을 통한 교차 피드백은 다른 바이브레이터가 이미 실행 중인 경우 한 바이브레이터의 시작을 차단합니다. 단일 진동기의 출력에서 펄스 지속 시간은 약 0,5 초이며 이는 센서가 빠르게 움직일 때 유용한 신호의 두 버스트 지속 시간보다 몇 배 더 깁니다. 따라서 필터 출력 신호의 두 번째 반파는 더 이상 판별기의 결정에 영향을 미치지 않습니다. 유용한 신호의 첫 번째 버스트에 따라 단일 진동기 중 하나를 트리거하고 다른 하나는 차단되고 이 상태는 0,5초 동안 고정됩니다. 간섭으로부터 비교기의 작동을 배제하고 두 번째에 비해 첫 번째 필터의 출력 신호를 지연시키기 위해 적분 회로 R49, C41 및 R50, C42가 비교기의 입력에 설치됩니다. 회로 R49, C41의 시정 수는 몇 배 더 크므로 필터 출력에서 두 개의 음의 반파가 동시에 도착하면 비교기 D12.2가 가장 먼저 작동하고 트리거의 원샷이됩니다. D13.2가 시작되어 제어 신호("페로" - 철)를 내보냅니다. 사운드 시그널 컨디셔너 (그림 17) 오디오 신호 셰이퍼는 입력 D14.1, D14.2에서 AND 로직이 있는 슈미트 트리거에 있는 두 개의 동일한 제어 오디오 주파수 생성기로 구성됩니다. 각 발전기는 해당 판별기 단일 진동기의 출력 신호에 의해 직접 시작됩니다. 상부 발진기는 상부 단일 진동기(비강자성 타겟 또는 대형 철 물체)의 출력에서 "금속" 명령에 의해 트리거되고 약 2kHz의 주파수로 톤 버스트를 생성합니다. 하부 발진기는 하부 단일 진동기(작은 철 물체)의 출력에서 "ferro" 명령에 의해 트리거되며 약 500Hz의 주파수로 음조 메시지를 생성합니다. 메시지의 지속 시간은 단일 진동기의 출력에서 펄스의 지속 시간과 같습니다. 요소 D14.3은 두 톤 제너레이터의 신호를 혼합합니다. 인버터 회로에 따라 연결된 요소 D14.4는 압전 방출기를 켜기 위한 브리지 회로를 구현하도록 설계되었습니다. 저항 R63은 압전 임피던스의 용량 성 특성으로 인해 D14 마이크로 회로가 소비하는 전류 버스트를 제한합니다. 이는 전력 간섭의 영향을 줄이고 증폭 경로의 자체 여기를 방지하기 위한 예방 조치입니다. 외부 연결 다이어그램 (그림 18)
외부 연결 다이어그램은 장치의 인쇄 회로 기판에 설치되지 않고 전기 커넥터를 사용하여 연결되는 요소를 보여줍니다. 이러한 요소에는 다음이 포함됩니다.
나열된 요소의 목적은 기본적으로 명백하며 추가 설명이 필요하지 않습니다. 부품 유형 및 디자인 사용된 초소형 회로의 유형은 표에 나와 있습니다. 5. 표 5. 사용되는 미세 회로 유형
K561 시리즈 마이크로 회로 대신 K1561 시리즈 마이크로 회로를 사용할 수 있습니다. K176 시리즈의 일부 칩을 사용해 볼 수 있습니다. K157 시리즈의 이중 연산 증폭기(op-amp)는 유사한 매개변수(핀 배치 및 보정 회로의 해당 변경 사항 포함)의 단일 범용 연산 증폭기로 교체할 수 있지만 이중 연산 증폭기를 사용하는 것이 더 편리합니다. (장착 밀도가 증가합니다). 사용하는 OS의 종류는 권장하는 종류보다 속도면에서 뒤떨어지지 않는 것이 바람직하다. 이것은 특히 D3-D5 미세 회로에 해당됩니다. 동기 검파기의 연산 증폭기와 고역 통과 필터 적분기는 매개변수 측면에서 정밀 연산 증폭기에 접근해야 합니다. 표에 표시된 유형 외에도 K140UD14, 140UD14가 적합합니다. 해당 스위칭 회로에서 마이크로 파워 연산 증폭기 K140UD12, 140UD12, KR140UD1208을 사용할 수 있습니다. 금속 탐지기 회로에 사용되는 저항에 대한 특별한 요구 사항은 없습니다. 디자인이 견고하고 소형이며 설치가 용이하기만 하면 됩니다. 최대 열 안정성을 얻으려면 센서 회로, 적분기 및 보상 회로에 금속 필름 저항기만 사용해야 합니다. 정격 전력 손실은 0,125 ~ 0,25W입니다. 서미스터 R73은 음의 TKS와 약 4,7kOhm의 값을 가져야 합니다. KMT의 권장 유형은 17W입니다. 보상 전위차계 R74, R75는 바람직한 다중 회전 유형 SP5-44 또는 버니어 조정 유형 SP5-35입니다. 모든 유형의 기존 전위차계를 사용할 수 있습니다. 이 경우 10개를 사용하는 것이 바람직하다. 하나 - 다이어그램에 따라 공칭 값이 0,5kOhm 인 대략적인 조정용. 다른 하나는 공칭 값이 1 ~ XNUMX kOhm 인 주 전위차계의 극단 단자 중 하나의 틈에 가변 저항 회로에 따라 연결된 미세 조정용입니다. 커패시터 C45, C49, C51은 전해입니다. 권장 유형 - K50-29, K50-35, K53-1, K53-4 및 기타 소형. 센서의 발진 회로 커패시터를 제외한 나머지 커패시터는 세라믹 유형 K10-7(최대 공칭 값 68nF) 및 금속 필름 유형 K73-17(68nF 이상의 값)입니다. 회로 커패시터 C61은 특별합니다. 정확성과 열 안정성 측면에서 높은 요구 사항이 있습니다. 커패시터 C61은 병렬로 연결된 여러 개의 커패시터(5 ... 10개)로 구성됩니다. 회로를 공진으로 조정하는 것은 커패시터 수와 정격을 선택하여 수행됩니다. 권장되는 커패시터 유형은 K10-43입니다. 열 안정성 그룹은 MPO입니다(즉, TKE가 거의 71임). K7-XNUMX과 같은 정밀 커패시터 및 기타 유형을 사용할 수 있습니다. 결국 은도금 KSO 유형 또는 일부 폴리스티렌 커패시터와 함께 오래된 내열성 마이카 커패시터를 사용해 볼 수 있습니다. 다이오드 VD1-VD12 유형 KD521, KD522 또는 유사한 저전력 실리콘. KD1 유형의 일체형 브리지 다이오드 어셈블리를 다이오드 VD4-VD5 및 VD8-VD906로 사용하는 것도 편리합니다. 다이오드 어셈블리의 결선(+)과 (-)를 함께 납땜하고 결선(~)을 다이오드 13개 대신 회로에 포함시킨다. KD14, KD226, KD243 유형의 보호 다이오드 VD247-VD1 및 XNUMXA 전류용 기타 소형 다이오드. 마이크로 전류계 - 눈금 중간에 50이 있는 50μA의 전류에 대한 모든 유형(-0μA ... 50 ... + 4247μA). 예를 들어 MXNUMX 유형과 같이 소형 마이크로 전류계가 편리합니다. 석영 공진기 Q - 작은 크기의 석영 시계(휴대용 전자 게임에도 유사한 석영이 사용됨). 작동 모드 전환 - 모든 유형의 소형 회전식 비스킷 또는 5개 조항 및 6개 방향 캠. 유형 3R12(국제 지정에 따름) 또는 "정사각형"(당사 지정에 따름) 배터리. 피에조 이미 터 Y1 - ЗП1-ЗП18 유형이 될 수 있습니다. 수입 전화의 피에조 이미 터를 사용할 때 좋은 결과를 얻을 수 있습니다 (발신자 ID가있는 전화 제조에서 엄청난 양의 "폐기물"이 됨). 커넥터 Х1-ХЗ - 핀 피치가 2,5mm 인 인쇄 회로 기판에 납땜하는 표준. 이러한 커넥터는 현재 텔레비전 및 기타 가전 제품에 널리 사용됩니다. X4 커넥터는 금속 외부 부품이 있는 외부 디자인이어야 하며 가급적이면 은도금 또는 금도금 접점과 밀봉된 케이블 콘센트가 있어야 합니다. 권장 유형은 스레드 또는 베이어닛 연결이 있는 PC7 또는 PC10입니다. 인쇄 회로 기판 장치의 디자인은 매우 임의적일 수 있습니다. 이를 설계할 때 센서 및 하우징 설계에 대한 단락에서 아래에 설명된 권장 사항을 고려해야 합니다. 장치 회로도 요소의 주요 부분은 인쇄 회로 기판에 있습니다.
금속 탐지기 전자 부품의 인쇄 회로 기판은 2,5mm 피치의 DIP 미세 회로 패키지용 기성 범용 브레드보드 인쇄 회로 기판을 기반으로 만들 수 있습니다. 이 경우 절연체에 단심 주석 도금 구리선을 사용하여 설치합니다. 이 디자인은 실험 작업에 편리합니다. 보다 정확하고 신뢰할 수 있는 PCB 설계는 주어진 회로에 대해 전통적인 방식으로 트랙을 라우팅하여 얻을 수 있습니다. 복잡성으로 인해 이 경우 인쇄 회로 기판은 양면 금속화되어야 합니다. 저자가 사용한 인쇄 트랙의 토폴로지는 그림 19에 나와 있습니다. 20 - 부품 설치 측면과 그림에서 인쇄 회로 기판의 측면. 130 - 납땜면에서 인쇄 회로 기판의 측면. 토폴로지 도면은 실제 크기가 아닙니다. 포토 마스크 제작의 편의를 위해 저자는 그림의 외부 프레임을 따라 인쇄 회로 기판의 크기를 144xXNUMX (mm)로 지정합니다. PCB 특징:
인쇄 회로 기판의 도체 밀도가 너무 높지 않아 집에서 에칭 도면을 만들 수 있습니다. 이를 위해 얇은 유리 드로잉 펜 또는 플라스틱 튜브가 있는 톱니 모양의 주사기 바늘을 사용하는 것이 좋습니다.
구리 호일이 35 ... 50 미크론인 유리 섬유로 만든 표준 인쇄 회로 기판을 에칭하기 위한 일반적인 시약은 염화 제이철 FeCl의 수용액입니다.3. 집에서 인쇄 회로 기판을 만드는 다른 방법이 있습니다. 인쇄 회로 기판의 부품 위치는 그림에 나와 있습니다. 21 (마이크로 회로, 커넥터, 다이오드 "및 석영 공진기), 그림 22 (저항 및 점퍼) 및 그림 23 (커패시터).
장치 설정 다음 순서로 장치를 설정하는 것이 좋습니다. 1. 회로도에 따라 올바른 설치를 확인하십시오. 인접한 PCB 도체, 인접한 미세 회로 다리 등 사이에 단락이 없는지 확인하십시오. 2. 극성을 엄격히 준수하면서 배터리 또는 양극 전원 공급 장치를 연결하십시오. 장치를 켜고 소비 전류를 측정하십시오. 각 전원 레일에서 약 40mA여야 합니다. 표시된 값에서 측정 값의 급격한 편차는 미세 회로의 잘못된 설치 또는 오작동을 나타냅니다. 3. 주파수가 약 32kHz인 생성기 출력에 순수한 사행이 있는지 확인합니다. 4. 트리거 D2의 출력에 약 8kHz의 주파수를 가진 사행이 있는지 확인합니다. 5. 첫 번째 적분기의 출력에는 톱니파 전압이 있고 두 번째 적분기의 출력에는 일정한 성분이 XNUMX인 거의 정현파 전압이 있는지 확인합니다. 주목! 측정 장비를 포함하여 금속 검출기 센서 코일 근처에 큰 금속 물체가 없는 경우 장치를 추가로 조정해야 합니다! 그렇지 않으면 이러한 물체가 움직이거나 센서가 상대적으로 움직이면 장치가 조정되지 않고 센서 근처에 큰 금속 물체가 있으면 조정이 불가능합니다. 6. 전력 증폭기가 8 상수 구성 요소(센서가 연결된 상태)로 XNUMXkHz 주파수의 출력에서 정현파 전압의 존재에 의해 작동하는지 확인하십시오. 7. 발진 회로의 커패시터 수와 정격을 선택하여 센서의 발진 회로를 공진하도록 조정합니다. 튜닝은 회로 전압의 최대 진폭, 정확히는 전력 증폭기의 입력 전압과 출력 전압 사이의 180° 위상 편이에 의해 대략적으로 제어됩니다. 8. 센서의 저항 요소(저항 R71-R73)를 고정 저항으로 교체합니다. 전력 증폭기의 입력 및 출력 전압이 진폭이 같도록 값을 선택하십시오. 9. 수신 증폭기가 작동하는지 확인하십시오. 수신 증폭기의 모드와 신호 흐름을 확인하십시오. 10. 고조파 보상 회로가 작동하는지 확인하십시오. 수신 증폭기의 출력에서 최소 기본 고조파 신호를 달성하기 위해 조정 전위차계 R74, R75. 추가 저항 R8을 선택하여 수신 증폭기의 출력에서 최소 고조파를 달성합니다. 이 경우 기본 고조파에 약간의 불균형이 있습니다. 전위차계 R74, R75를 설정하여 제거하고 저항 R8 등을 여러 번 선택하여 최소 고조파를 다시 달성하십시오. 11. 동기 감지기가 작동하는지 확인하십시오. 적절하게 구성된 센서와 적절하게 구성된 보상 회로를 사용하면 동기식 감지기의 출력 전압이 전위차계 슬라이더 R74, R75의 중간 위치에서 대략 74으로 설정됩니다. 이것이 발생하지 않으면 (설치 오류가 없는 경우) 센서 회로를 미세 조정하고 저항 요소를 더 정확하게 선택해야 합니다. 센서의 올바른 최종 조정 기준은 전위차계 슬라이더 R75, R74의 중간 위치에서 장치의 균형(즉, 동기식 감지기의 출력에서 1을 설정)입니다. 조정할 때 균형 상태 근처에서 장치 W75 만 전위차계 R2 핸들의 움직임에 반응하고 장치 W14 만 전위차계 RXNUMX 핸들의 움직임에 반응하는지 확인하십시오. 균형 상태 근처의 전위차계 중 하나의 핸들 움직임이 두 장치에 동시에 반영되면 이 상황을 참아야 합니다(장치를 돌릴 때마다 균형을 잡는 것이 다소 더 어려울 것입니다) on) 또는 커패시터 CXNUMX의 값을보다 정확하게 선택하십시오. 12. 필터가 작동하는지 확인하십시오. 출력 전압의 일정한 구성 요소는 100mV를 초과해서는 안됩니다. 그렇지 않은 경우 커패시터 C35, C37을 변경해야 합니다(필름 유형 K73-17 중에도 누설 저항에 결함이 있는 장치가 있습니다-수십 메가옴). OU D10 및 D11을 교체해야 할 수도 있습니다. 필터가 R74, R75 노브를 약간 돌려 시뮬레이트할 수 있는 유용한 신호에 응답하는지 확인합니다. 포인터 장치 W1 및 W2를 사용하여 필터의 출력 신호를 직접 관찰하는 것이 편리합니다. 필터의 출력 전압이 큰 진폭 신호에 노출된 후(최소 몇 초) XNUMX으로 돌아가는지 확인하십시오. 불리한 전자기 환경으로 인해 장치를 조정하기 어려울 수 있습니다. 이 경우 마이크로 전류계의 화살표는 장치가 스위치 위치 S1 "모드 1" 및 w "모드 2"에서 구성될 때 혼란스럽거나 주기적으로 진동합니다. 설명된 바람직하지 않은 현상은 센서 코일에서 50Hz 네트워크의 더 높은 고조파의 간섭으로 설명됩니다. 전기가 흐르는 전선에서 상당한 거리에 있으면 장치를 조정할 때 화살표가 흔들리지 않아야 합니다. 적분기의 OA 자체 여기의 경우에도 유사한 현상이 관찰될 수 있습니다. 13. 판별기와 소리 신호 생성 회로가 작동하는지 확인하십시오. 14. 센서의 열 보상을 수행합니다. 이렇게 하려면 먼저 저항성 센서 요소 대신 저항기로 금속 탐지기를 설정하고 균형을 맞춰야 합니다. 그런 다음 라디에이터의 센서를 약간 가열하거나 냉장고에서 식히십시오. 센서 온도가 변할 때 "금속"R74 전위차계 슬라이더의 어느 위치에서 장치의 균형이 조정되는지 확인하십시오. 센서에 임시로 설치된 저항의 저항을 측정하고 서미스터가 있는 회로 R72, R73, R78로 교체하고 표시된 회로의 총 저항이 교체되는 상수 저항의 저항과 같은 등급의 저항으로 교체합니다. . 센서를 실온에 최소 74분 동안 유지하고 온도를 변경하면서 실험을 반복합니다. 결과를 비교하십시오. R72 슬라이더 스케일의 밸런싱 포인트가 한쪽으로 이동하면 센서가 과소 보상되고 서미스터의 효과를 높여 저항 R71의 분로 효과를 약화시켜 저항을 증가시키고 감소시켜야 합니다. 추가 저항 R72의 저항(전체 체인의 저항 값을 일정하게 유지하기 위해) . 이 두 실험의 균형점이 서로 다른 방향으로 이동하면 센서가 과도하게 보상되며 저항 R71의 분로 효과를 증가시켜 서미스터의 영향을 약화시킬 필요가 있습니다. 추가 저항 R71의 저항(전체 체인의 저항 값을 일정하게 유지하기 위해) . 저항 R72 및 R40를 선택하여 여러 실험을 수행한 후 온도가 XNUMX°C(실온에서 냉장고 냉동고). 금속 탐지기 회로의 개별 구성 요소 동작에 오작동 및 편차가 있는 경우 일반적으로 허용되는 방법에 따라 조치해야 합니다.
저자: Shchedrin A.I.
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