Metalldetektorschaltung - Verwenden des Schwebungsfrequenzoszillators (BFO)

In diesem Beitrag wird eine einfache Metalldetektorschaltung unter Verwendung des BFO-Konzepts (Beat Frequency Oszillator) erläutert. Die BFO-Technik gilt als die genaueste und zuverlässigste Methode zur Detektion von Metallen.

Wie es funktioniert

Die Schaltungsfunktion kann mit den folgenden Punkten verstanden werden:

Der vorgeschlagene Metalldetektor verwendet einen 4093 Quad-Schmitt-NAND-IC und eine Suchspule sowie einen Schalter und Batterien für die Stromversorgung.

Ein Kabel von IC1d Pin 11 wird mit der MW-Funkantenne verbunden, oder ein anderer Vorgang besteht darin, das Funkgerät zu verziehen. Der im Radio vorhandene BFO-Schalter muss eingeschaltet sein.

Der Widerstand einer schnellen Spannungsänderung - bekannt als Reaktanz - verzögert den Logikpegel an ICI-Pin 10 zurück zu seinen Eingangspins 1 und 2 und wird durch Ausbreitungsverzögerungen innerhalb von 4093 IC weiter verzögert.

Dieser gesamte Prozess führt zu schnellen Schwingungen von ca. 2 MHz, die von einem Mittelwellenfunkgerät aufgenommen werden.

2 MHz liegen für mittlere Wellen außerhalb des Bereichs, aber ein MV-Radio kann die Harmonischen einer Frequenz von 2 MHz akzeptieren. Der Wicklungsprozess der Spule ist nicht kompliziert.

Technische Daten der Spulenwicklung

Der Prototyp verwendet 50 Windungen aus emailliertem Kupferdraht mit 22 awg / 30 swg (0,315 mm), der auf einen 4,7 '/ 120 mm-Former gewickelt und dann in ein Isolierband eingewickelt wurde.

Die Spule wird dann mit 0V verbunden. Ein Faraday-Schild, bei dem es sich um eine Zinnfolie handelt, die als Hülle um die Spule dient. Dieser Vorgang hinterlässt einen kleinen Spalt und es sollte darauf geachtet werden, dass die Folie nicht den gesamten Umfang der Spule umhüllt. Ein Isolierband wird erneut verwendet, um den Faraday-Schild einzuwickeln.

Vor dem Hinzufügen des Bandes kann eine Verbindung zum Faraday-Schild hergestellt werden, indem ein Stück steifer Draht um den Schild gewickelt wird.

Ein ideales Szenario wäre, die Schaltung mit einem zweiadrigen oder Mikrofonkabel zu verdrahten und den Bildschirm mit dem Faraday-Schild zu verbinden.

So richten Sie die Schaltung ein

Zum Einrichten des Metalldetektors muss das MW-Radio eingeschaltet werden, um eine Pfeife mit einer Harmonischen von 2 MHz aufzunehmen.

Es ist jedoch zu beachten, dass nicht alle Harmonischen am besten funktionieren, sondern nur die passende. Mit einer geeigneten Harmonischen und dem Metall ändert sich der Ton einer Pfeife.

Ein Metalldetektor erkennt eine große Münze bei 80 bis 90 mm, was für einen BFO-Detektor gut geeignet ist. Es kann sogar eine Unterscheidung zwischen Eisen- und Nichteisenmetallen mit steigendem oder fallendem Ton identifizieren.

Eingereicht von: DhrubaJyoti Biswas

Schaltplan

Pinbelegung des IC 4093

Metalldetektor mit magnetischer Absorption

Hinter der Detektionstechnologie dieses Metalldetektors verbirgt sich ein Sensor, der das Vorhandensein von Eisen- und Nichteisenmetallen durch Absorption der magnetischen Energie erkennt.

Dieses Magnetfeld wird von einem Induktor erzeugt, der Teil einer modifizierten Oszillatorschaltung ist. In dem Moment, in dem sich ein Metallgegenstand dem Magnetfeld nähert, wird genügend magnetische Energie absorbiert, um den Oszillator anzuhalten.

Die folgende Abbildung zeigt den Colpitt-Oszillator, der um 70 kHz feuert. Induktor L.₁fungiert aufgrund des Emitterwiderstands (R.₁) großer Wert und schließlich funktioniert der Oszillator einfach.

Dies ist günstig, da alternativ die Verluste im Regelkreis vom Transistor nachgeladen werden. D.₁und D._zweiwird den oszillierenden Ausgang gleichrichten und die nachfolgende Gleichspannung wird direkt an den invertierenden Eingang des Schmitt-Trigger-IC angelegt₁.

Sobald die Spannung unter den Wert an Pin 3 fällt, der durch P dargestellt wird₁wird der Ausgang auf einen hohen Wert geschaltet und das Relais erregt. Wir empfehlen, den Detektor wie in der folgenden Abbildung gezeigt auf einer Leiterplatte zu konstruieren.

Der eigentliche Zweck des Induktors L.₁war nicht auf der Platine zu montieren. Falls der Oszillator bei jeder Einstellung des P nicht sofort startet₁verlobt war, müssen Sie den Wert von R senken₁.

Alternativ, wenn der Oszillator weiterhin erkennt, selbst wenn ein Metallobjekt nahe an L gehalten wird₁, der R.₁Wert muss erhöht werden.

Sie müssen mit dem Wischer von P beginnen₁um das Preset zu erden und zu steuern, damit das Relais überhaupt nicht funktioniert. Wenn Sie etwas mehr Empfindlichkeit benötigen, erhöhen Sie den Scheibenwischer etwas mehr.

Die Erregung des Relais bestimmt hauptsächlich den Stromverbrauch und beträgt in den meisten Fällen nicht mehr als 50 mA.

LC-abgestimmter Metalldetektor

Im Gegensatz zu den oben diskutierten Metalldetektoren arbeitet dieser unter der Regel, dass die Frequenz eines LC-Oszillators variiert, wenn eine modifizierte Induktivität vorliegt. Um dies zu erreichen, wird der Induktor mit jedem Metalldetektor angefahren.

Die Frequenzänderungsrate hängt von den Eigenschaften des Metalls und von der Frequenz selbst ab. Wenn letzteres zu hoch ist, wirkt eine Metallkomponente wie eine kurzgeschlossene Windung, die die Induktivität verringert, so dass sich die Frequenz erhöht.

Falls die Frequenz für die Vernachlässigung von Wirbelstromverlusten im Wesentlichen niedrig ist, können wir zwischen Eisen- und Nichteisenmetallen unterscheiden.

Es wird ziemlich schwierig sein, eine Oszillatorfrequenz unter 200 Hz einzustellen. Aus diesem Grund arbeitet der Oszillator im Stromkreis um 300 kHz. Die Induktivität ist recht einfach und Sie benötigen lediglich eine einzige Umdrehung eines Koaxialkabels, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wie es funktioniert

Die LC-abgestimmte Metalldetektorschaltung besteht aus einem Oszillator T.₁einen Frequenz-Spannungswandler-IC₁und einen BiMOS-Operationsverstärker-IC_zwei. Bei Verwendung eines Detektorspulendurchmessers von 400 mm werden die Werte der Kondensatoren C.₁und C_zweigarantieren eine Oszillatorfrequenz von 300 kHz. Wenn Spulen mit kleinerem Durchmesser verwendet werden, benötigen Sie mehr Windungen.

Um den 4046B ausreichend zu versorgen, muss die Oszillatorsignalstärke etwa 400 mV betragen_ππ. Der Phasenkomparator garantiert, dass der interne Phasenregelkreis immer auf dieser Ebene verriegelt. An Pin 10 wird der Source-Follower-Eingang einem CA3130 zugeführt, wo er ausreichend verstärkt wird.

Wie stellt man das ein

Praktischerweise P.₁Legt die Mittenfrequenz des Phasenregelkreises und die Null des Mitten-Null-Mikroammeters fest. Mit P._zweikönnen Sie Feineinstellungen vornehmen, wenn die Empfindlichkeit des Operationsverstärkers hoch ist.

Darüber hinaus ist P.₃Legt die Empfindlichkeit in der Diskussion fest, die in einer negativen Rückkopplungsschleife an den invertierenden Eingang angeschlossen ist. Beachten Sie, dass das Mikroammeter und R eine positive Rückmeldung geben₁₀zum nicht invertierenden Eingang. Wenn Sie einen anderen Widerstand wählen, ist es wichtig, die Werte von R zu ändern₉, R.₁₀und R._elfpassend.