Датчики и Индикаторы
Металлоискатель Tracker FM
Во время полевых испытаний прибор показал неплохие результаты.
Принцип действия металлоискателя. Прибор циклически измеряет частоту поискового генератора и вычисляет ее приращение. В зависимости от типа мишени (ферромагнетик или неферромагнетик), от ее размера и удаления от катушки это приращение меняет свою величину и свой знак. На основе анализа этой информации в микроконтроллере производится распознавание и индикация. Прибор может работать в статическом и динамическом режиме.
Главная особенность алгоритма это то, что на самом деле измеряется не частота, а период колебаний. Уход частоты при приближении к мишени получается достаточно малый. Чтобы измерить столь малый уход, время измерения должно быть достаточно большим - десятки секунд. Этот факт входит в противоречие с требованием работы металлоискателя в реальном масштабе времени. Для реального металлоикателя время обработки сигнала не должно превышать 20-40мс. Однако если измерять не частоту, а усредненный период колебаний генератора за 20-40мс, то можно получить вполне приемлемый результат.
Прибор работает следующим образом. Сначала измеряется период колебаний вдали от мишеней. Это значение берется в качестве эталонного. Затем в цикле производится измерение периода частоты и вычитание эталонного значения. В статическом режиме эта разность подвергается "логарифмированию" и подается на индикацию - 3 светодиода это уход частоты в плюс и столько же в минус. В динамическом режиме полученные данные подвергаются согласованной квазиоптимальной фильтрации. Это позволяет отфильтровать полезный сигнал на фоне помех от грунта и и от других дестабилизирующих факторов. Результат подается на индикацию. В этом режиме отклик нашего металлоискателя очень напоминает поведение индукционного металлоискателя - над мишенью сначала индикатор "отклоняется" в одну сторону, затем в другую. Кроме световой в приборе реализована и звуковая индикация - каждому светодиоду (кроме нулевого) соответствует звуковой сигнал определенной частоты, так что при поиске можно ограничиться слуховым контролем.
Металлоискатель Traker FM-1.
Металлоискатель на логических элементах 2И-НЕ
Этот прибор помогает обнаруживать скрытые крупные металлические предметы на глубине до 0,6 м. Он нужен строителям, работникам службы газа и коммунального хозяйства для поиска металлических люков и крышек, которые при строительстве зданий или реконструкции улиц оказались под слоем земли, асфальта или были занесены песком. С металлоискателем можно проводить на природе и дома различные занимательные игры. Питается устройство от батареи «Крона» (напряжение 9 В), потребляя ток 5—8 мА.
Принцип действия прибора основан на измерении биений двух частот, получаемых от опорного и поискового генераторов. При приближении рамки с катушкой поискового генератора к металлическим предметам ее индуктивность меняется, а вместе с ней и частота поискового генератора. В результате меняется и частота биений. Поисковый генератор собран по так называемой схеме «емкостной трехточки» на элементах Dl.l, D1.2 ИМС D1 (рис. 1). Его частоту определяют параметры контура L1C2, которую ориентировочно можно подсчитать по формуле:
где: L — индуктивность в генри, С — емкость в фарадах.
На элементе D1.3 собран буферный каскад, D1.4 служит смесителем. Опорный генератор построен по схеме индуктивной трехточки на полевом транзисторе V2 серии КП303. Его частота зависит от номиналов катушки L2 и конденсатора С9, а также емкости варикапа V1. Нагрузкой устройства служит катушка L3. Прибор смонтирован на плате из одностороннего фольгированного гетинакса или стеклотекетолита толщиной 1,5 мм, размером 65х55 мм (рис. 2).
Рис. 1. Принципиальная схема металлоискателя.
Однокатушечный индукционный металлоискатель
Предлагаемый металлоискатель индукционного типа универсален. Его датчик прост по конструкции и может быть изготовлен диаметром 0,1-1(м). Приблизительно пропорционально диаметру будет изменяться размер обнаруживаемых объектов и расстояние, на котором металлоискатель эти объекты обнаруживает. Для стандартного датчика диаметром 180(мм) глубина обнаружения составляет:
- монета Ж 25(мм) - 0,15(м)
- пистолет - 0,4(м)
- каска - 0,6(м)
Прибор снабжен простейшим дискриминатором, который позволяет отфильтровать сигналы от небольших железных предметов, если последние не представляют интереса для поиска.
Структурная схема
Структурная схема изображена на рис.25.
Рис.25. Cтруктурная схема индукционного металлоискателя.
Металлический Детектор на биениях
Схема, описанная здесь - металлический детектор. Она основана на принципе супергетеродинирования, который обычно используется в супергетеродинных приемниках. Электросхема использует двухчастотный метод.
Металлоискатель
Прибор позволяет обнаруживать массивные металлические предметы на глубине до 0,8 м независимо от характера покрытия (снег, земля, асфальт и пр.).
Металлоискатель состоит из измерительного генератора, опорного генератора, смесительного каскада, эмиттерного повторителя, триггера Шмитта и головных телефонов. Катушка L1 измерительного генератора является датчиком, реагирующим на металлические предметы. Вблизи от таких предметов меняется частота сигнала генератора, что вызывает изменение частоты сигнала на выходе смесителя. Поскольку контур смесителя настроен на 1 кГц (разностная частота измерительного и опорного генераторов при отсутствии металлических предметов), то изменение частоты измерительного генератора приведет к уменьшению разностной частоты сигнала и снижению его амплитуды на выходе смесителя. В головных телефонах будет прослушиваться меняющийся тон сигнала, уменьшающийся по громкости. В непосредственной близости от массы металла напряжения сигнала будет недостаточно для срабатывания триггера и звук прекратится вовсе.
Простой детектор металла
Он реагирует на приближение металлических предметов к магнитной антенне WA1. А сама антенна входит в состав генератора высокой частоты, выполненного на транзисторе VT1. Частоту генератора можно изменять переменным конденсатором (использован конденсатор КПК-2 с изменением емкости от 25 до 150 пФ).
С выхода генератора высокочастотный сигнал поступает через конденсатор С4 на выпрямитель (или детектор), собранный на диодах VD1, VD2. Напряжение, выделяющееся на цепочке C5R6, открывает транзисторы VT2, VT3. Светодиод HL1 зажигается. Такого состояния добиваются перемещением движка переменного резистора R3 от нижнего по схеме вывода.
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ПРИБОР-ИНДИКАТОР
Рис. 1. Универсальный прибор-индикатор