wykrywacz_metalu.doc

WYKRYWACZ METALU

Linki do większej liczby stron na temat wykrywaczy metali:
http://www.next.gr/sens-detectors/metal-detector-circuits/

Podstawy poszukiwań elektronicznych  - dyskusja na temat różnych typów i ich możliwości
http: //www.goldgold. com / the-fundamentals-of-electronic-prospecting.html

Geotech: Mnóstwo obwodów znanych detektorów metali (złota):
http://www.geotech1.com/cgi-bin/pages/common/index.pl? page = metdet & file = schematics.dat

Pamiętaj o tym: prawie wszystkie obwody (do około 4 - 6 tranzystorów) mają tę samą zdolność: wykrywanie monety 20 mm przy odległości około 100 mm. Nie ma znaczenia, czy obwód jest prosty czy złożony, Czułość obraca się wokół obwodu napędzającego cewkę. Niektóre obwody są bardziej wrażliwe na „zakłócenia”, co zademonstrowaliśmy w obwodach 1–8 na końcu strony. Najbardziej wrażliwym obwodem jest cewka o średnicy 100 mm z zaledwie 12 do 20 zwojami i działa przy częstotliwości około 200 kHz, jak pokazano w obwodzie 8. Częstotliwość obwodu zmieni się o jeden herc i można to wykryć w radiu AM. Nie możesz być lepszy od tego.   
Najprostszy obwód pokazano poniżej: Kolejny prosty obwód wykrywacza metalu

Aby dowiedzieć się więcej o podstawach projektowania obwodów i rozpoznawać komponenty, wartości komponentów, przejdź do naszego: Podstawy Elektronika 1A

Posiadamy również dwa projekty

wykrywaczy metali : Wykrywacz
metalu MkI Wykrywacz metalu MkII

PODSTAWOWE UKŁAD
WYKRYWANIA METALU
Charles D. Rakes


Uwaga autor: Colin Mitchell: Pierwszą częścią tej dyskusji jest bardzo stary artykuł z wykorzystaniem amerykańskich pomiarów imperialnych autorstwa Charlesa D. Rakesa. Tabela mierników drutu znajduje się na końcu artykułu. Reszta obwodów pochodzi z różnych źródeł.
Wszystkie te obwody mają mniej więcej tę samą czułość, co obwód z pojedynczym tranzystorem pokazany na ryc. 7części II (pokazano poniżej), wykorzystując jako odbiornik radio AM. Zostały one uwzględnione, aby pokazać pomysłowość inżynierów projektantów, próbując poprawić wydajność.
Tutaj jest odwołanie z innej strony z dokładnie tych samych poglądów jak ja: oscylator beat-częstotliwość (BFO) jest najprostszą (i najstarszych) rodzaj metalu technologii detektora i jest dobrym punktem wyjścia do nauki pracy wykrywaczy metali. Podstawowy wykrywacz metali o częstotliwości uderzeń wykorzystuje dwa oscylatory o częstotliwości radiowej, które są dostrojone w pobliżu tej samej częstotliwości. Pierwszy nazywa się oscylatorem wyszukiwania, a drugi oscylatorem odniesienia .

 

Wyjścia dwóch oscylatorów są podawane do miksera, który wytwarza sygnał zawierający składowe sumy i różnicy częstotliwości. Sygnał ten jest podawany do filtra dolnoprzepustowego usuwającego harmoniczne. Dopóki dwa oscylatory są dostrojone do tej samej częstotliwości, na wyjściu nie będzie sygnału.

Kiedy metalowy przedmiot zakłóca pole magnetyczne cewki poszukiwawczej, częstotliwość oscylatora poszukiwawczego nieznacznie przesuwa się, a detektor generuje sygnał w zakresie częstotliwości audio.

Choć kiedyś popularne, BFO nie są już produkowane przez profesjonalnych producentów wykrywaczy metali. Są proste i niedrogie, ale nie oferują dokładności i kontroli nowoczesnych detektorów PI lub VLF. Podjęto próby dodania nowych funkcji, takich jak dyskryminacja, aw latach 70. wyprodukowano bardziej zaawansowane modele, ale wkrótce zostały one zastąpione najnowszą, bardziej zaawansowaną technologią.

Projekty BFO są nadal stosowane w tanich urządzeniach ręcznych i w niskiej jakości detektorach typu zabawkowego.

Najprostszy wykrywacz metali obwodu jest również pokazany poniżej i wymaga tylko 4 składniki.
Użycie tarczy Faradaya wokół cewki poszukiwawczej zmniejszy wpływ gruntu zmieniając częstotliwość, jeśli grunt zawiera dużą ilość żelaza w skałach. Wystarczy owinąć folię aluminiową wokół zwojów cewki wyszukiwania i pozostawić niewielką szczelinę w miejscu, w którym wyprowadzają się przewody.
Budowanie złożonego odbiornika (jak pokazano w kilku obwodach poniżej) nie ma sensu, ponieważ wynik nie będzie lepszy niż najprostszy obwód.
Wszystkie te obwody ograniczają się do podnoszenia monety o średnicy od 90 mm do 150 mm. Zasadniczo cewka 90 mm z podbieraczem do 90 mm i cewka 150 mm będzie podnosić do 150 mm.
Radio AM wykryje zmianę częstotliwości kilku cykli przy 150 Hz i nie da się tego poprawić.
Aby uzyskać głębszą penetrację, musisz dostarczyć bardzo wysoką energię do cewki, aby wytworzyć strumień magnetyczny, który wnika w ziemię i gromadzi się w bryłce złota.
Cewka jest następnie wyłączana, a obwód nasłuchuje zapadającej się energii z bryłki złota uwalnianej i wykrywanej przez cewkę. 
Nazywa się to techniką iniekcji impulsowej i zostanie omówione w późniejszych obwodach.  
Na razie oto kilka prostych obwodów:

Podstawy wykrywania metali

Jednym z największych wyzwań w historii jest zobaczenie tego, czego nie można zobaczyć, wykrycie tego, co ukryte, i czerpanie bogactw z tych skarbów. Podczas tej wizyty przyjrzymy się kilku bardzo podstawowym obwodom wykrywającym metale. Nie zrozum mnie źle; obwody, które tu udostępnimy, najprawdopodobniej nigdy nie znajdą cennego skarbu, ale można je wykorzystać do wykonywania innych, bardziej praktycznych zastosowań. Jednak na początku ubiegłego wieku nawet najprostsze wykrywacze metalu z powodzeniem odkryły bardzo cenne zakopane skarby. Prostota jest często najlepszą drogą do rozwiązania pozornie trudnego zadania. Nigdy nie poddawaj się elektronicznej przygodzie, ponieważ nie masz najnowszego i najlepszego sprzętu.

Fretki żelazne
Naszym pierwszym przykładem detektora żelaza jest proste urządzenie mechaniczne pokazane na ryc. 1. 

Detektor jest zmodyfikowaną skalą zrównoważoną, która wskazuje przedmioty żelazne i przedmioty namagnesowane. Magnes jest przymocowany do jednego końca ramienia, a prosta skala północ / południe jest przymocowana na przeciwległym końcu. W pobliżu magnesowego końca ramienia znajduje się czop, a przeciwny koniec znajduje się równoważący suwak.
Skala magnetyczna powinna być wyważona bez przedmiotów żelaznych w pobliżu. Każdy niemagnetyczny przedmiot żelazny umieszczony poniżej i blisko magnesu spowoduje podniesienie wskaźnika ze względu na przyciąganie magnetyczne.
Skala magnetyczna powinna być wyważona bez przedmiotów żelaznych w pobliżu. Każdy niemagnetyczny przedmiot żelazny umieszczony poniżej i blisko magnesu spowoduje podniesienie wskaźnika ze względu na przyciąganie magnetyczne.
Namagnesowany obiekt z biegunem południowym skierowanym do góry spowoduje, że wskaźnik spadnie, a gdy biegun północny skierowany w górę wskaźnik wzrośnie. Ten bardzo prosty wykrywacz magnetyczny jest bardzo czuły i z łatwością określi, jakie przedmioty są żelazne i polaryzację magnesów.

Elektroniczna fretka żelazna
Nasz pierwszy elektroniczny obwód wykrywacza metalu, patrz ryc. 2, wykorzystuje czujnik Halla do wykrywania słabych stałych pól magnetycznych. Prawie wszystkie obiekty żelazne zachowują pewien stopień magnetyzmu, a te, które to robią, można łatwo wykryć za pomocą naszego obwodu detektora żelaza z efektem Halla.

Ryc. 2 . Wersja elektroniczna Ferrous Ferret wykorzystuje prosty układ scalony z efektem Halla.
Za pomocą tego łatwego w budowie urządzenia można wykryć słabe pola magnetyczne.

Czujnik Halla HAL 115UA-C IC stanowi serce obwodu detektora słabego pola i jest dostępny za mniej niż złotówkę z Digi-Key. Ten czujnik Halla jest dwubiegunowym urządzeniem wrażliwym na biegun północny magnesu po jego oznakowanej stronie i na biegun południowy po przeciwnej stronie. Strona firmowa, patrz ryc. 3, to strona, na której jest wyświetlany numer części.

Ryc. 3. Przyjrzyjmy się bliżej naszemu przyjacielowi - HAL I15UA-C.
Strona oznaczona marką, gdzie wyświetlany jest numer części, jest wrażliwa na biegun północny magnesu,
podczas gdy strona przeciwna jest wrażliwa na biegun południowy magnesu.

Wyjście czujnika (pin 3) jest zwykle niskie, gdy nie występuje zewnętrzne pole magnetyczne. Umieszczenie magnesu biegunem północnym skierowanym w stronę markowego czujnika spowoduje, że moc wyjściowa na pinie 3 będzie wysoka. Umieszczenie magnesu biegunem południowym skierowanym w stronę nieoznakowaną również spowoduje wzrost wydajności.

Ryc. 4 . Wykorzystując pewne umiejętności i cierpliwość, cewki indukcyjne mogą być uzwojone ręcznie.
Oto prosty schemat pokazujący typową cewkę potrzebną do obwodów wykrywacza metalu.

Oto jak działa obwód. Dwie bramki czterokanałowego, czterosuwowego układu wyzwalającego NAND Schmitt 4093 są połączone w obwodzie oscylatora o niskiej częstotliwości działającego przy częstotliwości około 100 Hz. Wyjście bramki „C” napędza podstawę Q1, która jest podłączona do obwodu nadajnika-nadajnika dostarczającego sygnał 100 Hz do L1. Poziom napędu induktora L1 jest ustawiany przez R6. Wyjście (pin 3) IC2 jest podłączone do diody LED i obwodu pomiarowego.
Induktor L1 dostarcza napięcie prądu przemiennego niskiej częstotliwości do tylnej części czujnika Halla, IC2. To odchylenie prądu przemiennego zwiększa wielokrotnie wrażliwość na efekt Halla, a także pozwala wykrywać magnesy biegun północny i południowy od strony marki; obwód jest jednak znacznie bardziej wrażliwy na pola na biegunie północnym. Rozmieszczenie L1 i czujnika Halla pokazano na ryc. 5.

Ryc. 5 . Układ scalony Hall Effect współpracuje z cewką indukcyjną.
Odchylenie prądu przemiennego niskiej częstotliwości jest dostarczane do tylnej części układu scalonego przez cewkę indukcyjną.

Przebiegi wyjściowe kształtów efektu Halla pokazano na ryc. 6. Przebiegi obserwuje się na pinie 3 układu Halla. Fala wyjściowa „A” jest ustawiana poprzez dostosowanie R6 dla symetrycznej mocy wyjściowej bez metali żelaznych w obszarze odbioru. Jeśli luneta nie jest przydatna, można użyć woltomierza prądu stałego, aby ustawić moc wyjściową na około 4,5 wolta. To ustawienie wytworzy przebieg wyjściowy bardzo zbliżony do pokazanego na ryc. 6A. Przebieg wyjściowy „B” pojawia się, gdy biegun północny magnesu znajduje się w pobliżu czujnika Halla. Biegun południowy magnesu wytwarza przebieg wyjściowy pokazany na ryc. 6C.


Ryc. 6. Oto przebiegi, które mogą pochodzić z pinu 3 IC2.
Rezystor R6 można wyregulować, aby skalibrować obwód.

Uzwojenie L1
Cewka indukcyjna L1 (patrz rys. 4) jest wytwarzana przez uzwojenie zbierania 500 zwojów drutu miedzianego pokrytego emalią # 32 na pręcie ferrytowym o średnicy ¼ cala. Rzeczywista średnica i długość pręta nie są krytyczne, i zrobi to każdy materiał o średnicy od ¼ cala do ½ cala średnicy. Długość pręta może wynosić od 1 cala do 3 cali. Rodzaj pręta odpowiedniego do tego zastosowania można odzyskać ze starego radia tranzystorowego AM lub niektórych starszych telewizorów.
Jeśli nie można zlokalizować materiału pręta, nie poddawaj się, ponieważ istnieją inne ścieżki do przejścia. Cewka przekaźnika o rezystancji 10 omów lub większej będzie na ogół działać dla L1. Niektóre miniaturowe transformatory audio mają proste odcinki laminacji, które można zastosować zamiast materiału pręta. Większość materiałów, z których korzystałem i które poleciłem tutaj, jest w rzeczywistości zaprojektowana do użycia z dużo większą częstotliwością. W ramach ostatniego wysiłku spróbuj wypróbować kilka małych gwoździ sklejonych razem jako rdzeń dla L1 i zobacz, co się stanie. Oto świetne miejsce do eksperymentowania z różnymi materiałami i uzwojeniami rdzenia cewki w celu poprawy lub zmiany wydajności obwodu. Informuj mnie o swoich wysiłkach.

Spróbuj tego
Coś innego przyszło mi do głowy po rozmontowaniu obwodu, a ze względu na ograniczenia czasowe nigdy nie byłem w stanie tego sprawdzić. Chciałbym cię do tego wezwać. Co się stanie, jeśli do obwodu zostanie dodany drugi czujnik Halla z efektem Halla, ale umieszczony obok IC2, z oznakowaną stroną skierowaną w stronę rdzenia L1?

Ryc. 5. Efekt Halla IC współpracuje z cewką indukcyjną. Odchylenie prądu przemiennego niskiej częstotliwości jest dostarczane do tylnej części układu scalonego przez cewkę indukcyjną.
Zduplikuj obwody układu scalonego z nowym układem scalonym, ale pomiń obwód pomiarowy. Szczegóły patrz ryc. 7. Spróbuj uzyskać kształt fali z obu obwodów, dostosowując R6 i umieszczając dwa układy scalone na końcu L1. Podłącz jeden przewód woltomierza cyfrowego prądu stałego do styku 3 IC2, a drugi przewód miernika do styku 3 dodanego układu scalonego. Jeśli mam rację, obwód powinien być tak wrażliwy na biegun południowy magnesu, jak obwód pierwotny na biegun północny. Jeśli nie, spróbuj podłączyć woltomierz DC do wyjścia IC2, a inny woltomierz do wyjścia dodanego IC. IC2 powinna pozostać bardziej wrażliwa na biegun południowy magnesu, a dodany IC powinien być bardziej wrażliwy na biegun północny.

Obwód detektora wszystkich metali
Nasz następny obwód wykrywacza metali przenosi nas w początkowe lata ubiegłego wieku, w których lampy były królem, a półprzewodniki były tylko diodami. Odkryto wcześnie, że jakikolwiek metalowy obiekt umieszczony w pobliżu obwodu zbiornika oscylatora przesuwałby swoją częstotliwość w górę lub w dół. Obwód zbiornika jest kombinacją cewki indukcyjnej i kondensatora, które tworzą zestrojony obwód. Metale żelazne w pobliżu cewki strojonego obwodu powodują obniżenie częstotliwości oscylatora, a metale nieżelazne powodują wzrost częstotliwości. Jest to podstawowy efekt wykorzystywany przez wykrywacz metali typu Beat Frequency Oscillator (BFO) do wykrywania wszystkich metali. Rysunek 8 pokazuje schemat blokowy obwodów tworzących typowy detektor BFO. Pętla poszukiwawcza jest zwykle uzwojona w sposób kołowy, aby służyć jako induktor w obwodzie zbiornika oscylatora poszukiwawczego. Oscylator referencyjny jest bardzo podobny do oscylatora poszukiwawczego ze znacznie mniejszym induktorem, który jest zwykle ekranowany przed pętlą poszukiwawczą. Sygnały RF są pobierane z obu oscylatorów i podawane do wspólnego miksera, gdzie sumowane i różnicowe częstotliwości obu oscylatorów są mieszane. Sumowane częstotliwości są odfiltrowywane, pozostawiając tylko słyszalne częstotliwości różnicowe, które przechodzą na wzmacniacz i słuchawki. gdzie suma i częstotliwości różnicowe dwóch oscylatorów są mieszane. Sumowane częstotliwości są odfiltrowywane, pozostawiając tylko słyszalne częstotliwości różnicowe, które przechodzą na wzmacniacz i słuchawki. gdzie suma i częstotliwości różnicowe dwóch oscylatorów są mieszane. Sumowane częstotliwości są odfiltrowywane, pozostawiając tylko słyszalne różnice częstotliwości, które przechodzą na wzmacniacz i słuchawki.

Ryc. 7. Zwiększ swoje szanse na wykrycie dzięki tej prostej modyfikacji. Dodano dodatkowy układ Halla, aby zrównoważyć wrażliwość obwodu na północne i południowe bieguny magnetyczne.



Ryc. 7. Zwiększ swoje szanse na wykrycie dzięki tej prostej modyfikacji.
Dodano dodatkowy układ Halla, aby zrównoważyć wrażliwość obwodu na północne i południowe bieguny magnetyczne.

Jako praktyczny przykład ustawimy oscylator wyszukiwania na działanie na częstotliwości 100,100 Hz, a oscylator odniesienia na częstotliwość 100 000 Hz. Częstotliwość różnicowa między dwoma oscylatorami to słyszalny 100 Hz, który jest podawany do słuchawek. Cewka poszukiwawcza jest następnie przesuwana nad małym metalowym przedmiotem, powodując spadek częstotliwości oscylatora do około 100 050 Hz. Słyszalny ton 100 Hz spada do 50 Hz, wskazując, że metalowy obiekt znajduje się gdzieś w pobliżu pętli wyszukiwania. Obiekt nieżelazny w pobliżu pętli spowoduje wzrost częstotliwości oscylatora i wytworzenie wyższego tonu wyjściowego audio. Do rozróżnienia metali żelaznych i nieżelaznych można zastosować dokładnie wyregulowany wykrywacz metalu BFO.


Ryc. 8.Popularny obwód detektora pętli był podstawą wielu poszukiwaczy skarbów.
Zestaw słuchawek pozwala użytkownikowi usłyszeć wskazanie materiału żelaznego i pól magnetycznych.

Detektor BFO z dwoma tranzystorami
Jednym z najprostszych wykrywaczy metali BFO do zbudowania jest obwód z dwoma tranzystorami pokazany na ryc. 9.


Ryc. 9. Jest to schemat wykrywacza metali z oscylatorem o częstotliwości uderzeń.
Dwa tranzystory są używane jako oscylatory w tym obwodzie.

Obwód może być skonfigurowany do działania na dowolnej częstotliwości od 50 000 Hz do ponad 1 MHz przez wybranie elementów obwodu zbiornika. Prawie każdy dobry tranzystor NPN ogólnego zastosowania odpowiedni do zastosowań o niskich częstotliwościach radiowych będzie działał dobrze. Pętla wyszukiwania może być tak mała jak dziesięciocentówka lub trzy stopy lub więcej średnicy. Mała pętla działa najlepiej w przypadku małych obiektów zakopanych płytko, a duża pętla działa najlepiej w przypadku dużych obiektów zakopanych na większych głębokościach. Oba obwody oscylatora powinny być oddzielone i ekranowane od siebie, aby zmniejszyć ciągnięcie częstotliwości między nimi. Naprawdę dobrze skonstruowany detektor BFO będzie w stanie działać z różnicą mniejszą niż 100 Hz między dwoma oscylatorami. Im niższy ton wyjściowy audio, tym łatwiej uchu rozpoznać niewielkie przesunięcie częstotliwości. Detektor Maksymalna czułość jest uzyskiwana, gdy dwa oscylatory działają w odstępie kilku cykli. Uwierz mi, nie jest to łatwe zadanie do wykonania, ale warte wysiłku.
Oto jak działa prosty detektor BFO. Tranzystor Q1 wraz ze związanymi z nim komponentami tworzy obwód oscylatora Colpittsa z pętlą poszukiwawczą, C1 i C3 tworzącą jego obwód strojony. Tranzystor Q2 i powiązane z nim komponenty tworzą kolejny obwód oscylatora Colpittsa z L2, C2 i C4. tworząc dostrojony obwód. Emitery Q1 i Q2 są połączone ze sobą poprzez R1, R2 i słuchawki o niskiej impedancji. Taki układ obwodu działa jak prosty obwód miksera RF. Częstotliwości audio są podawane do słuchawek, a częstotliwości RF są omijane do masy przez C8.

Uzwojenie I Scrounging
Pętla może być nawinięta na prawie każdą okrągłą izolowaną formę niemetaliczną, taką jak drewno lub plastik. Cewka indukcyjna L2 może być starą cewką anteny ferrytowej wyjętą z radia tranzystorowego AM lub można ją wykonać przez nawijanie cewki na okrągłą izolowaną postać. Pozwól, że przedstawię następującą sugestię uzwojenia, abyś zaczął budować obwód BFO. Znajdź 10- do 12-calowy drewniany lub plastikowy obręcz o szerokości około 3/4 cala i blisko wiatru dziesięć zwojów drutu miedzianego pokrytego emalią od 18 do 22, równomiernie wokół form. Owiń taśmą plastikową taśmę elektryczną i podłącz do obwodu za pomocą dwużyłowego przewodu zip. Jeśli nie można znaleźć cewki anteny dla L2, zamknij wiatr około 80 zwojów drutu miedzianego pokrytego emalią # 22 na 1-calowej plastikowej butelce lub plastikowej rurce.
Jedną ważną rzeczą do zrobienia przy wyborze dwóch induktorów jest upewnienie się, że oscylator odniesienia może dostroić się do tej samej częstotliwości co oscylator poszukiwawczy. Jeśli dostępny jest licznik częstotliwości, to zadanie będzie super łatwe. Jeśli nie, konieczne będzie eksperymentowanie z różnymi parami kondensatorów (C1 i C3 lub C2 i C4), aby doprowadzić oba oscylatory do tej samej częstotliwości.

Część II Obwód pojedynczego tranzystora


Zanim dostaliśmy się do obwodu, lepiej rzucić okiem na to, jak działa system detektorów z jednym tranzystorem. Jestem pewien, że kiedyś usłyszałeś gwizd lub ton podczas strojenia odbiornika AM lub, co bardziej prawdopodobne, podczas słuchania stacji krótkofalowej AM. W kręgach radiowych jest to określane jako sygnał heterodynowy. Odbiornik AM wykrywający dwa sygnały RF, które są bardzo blisko siebie, zwykle powoduje ten stan. Jeśli dwie częstotliwości RF są oddalone od siebie o mniej niż kilka kHz, rozlegnie się dźwięk (różnica częstotliwości). Zasadniczo tak działa nasz obwód detektora z jednym tranzystorem.
W naszym obwodzie z pojedynczym tranzystorem, patrz ryc. 1, używany jest tylko jeden obwód oscylatora RF. Drugi sygnał RF jest dostarczany przez jedną z wielu stacji radiowych AM. Przenośne radio AM tranzystorowe odbiera dwa sygnały RF i emituje sygnał dźwiękowy. Miksowanie i wzmocnienie audio jest obsługiwane przez radio tranzystorowe. Jeżeli którykolwiek z sygnałów RF zmienia częstotliwość, ton audio wzrośnie lub zmniejszy się o tę samą wartość. Ponieważ stabilność częstotliwości wszystkich licencjonowanych stacji nadawczych AM jest solidna, tylko nasz oscylator wyszukiwania spowoduje zmianę częstotliwości. Rezultatem końcowym jest detektor, który działa jak nasz obwód z dwoma tranzystorami, ale wymaga mniej części i czasu do zbudowania.
Obwód oscylatora na ryc. 1 jest bardzo podobny do oscylatorów stosowanych w naszym poprzednim obwodzie. Tranzystor Q1 jest połączony w obwodzie oscylatora Colpittsa z elementami C2, C3, C5, C6 i LI, które tworzą obwód strojony oscylatora. Zmiana jednego lub dowolnej kombinacji tych elementów zmieni częstotliwość roboczą oscylatora.
Zwiększenie wartości dowolnego kondensatora obniży częstotliwość oscylatora, a zmniejszenie wartości zwiększy częstotliwość. Zwiększenie indukcyjności L1 spowoduje również zmniejszenie częstotliwości i odwrotnie.
...