|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Máy dò kim loại cảm ứng cuộn dây đơn. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Máy phát hiện kim loại Máy dò kim loại loại cảm ứng được đề xuất là phổ biến. Cảm biến của nó có thiết kế đơn giản và có thể được sản xuất với đường kính 0,1 ... 1 m, tương ứng với đường kính, kích thước của các vật thể được phát hiện và khoảng cách mà máy dò kim loại phát hiện các vật thể này sẽ thay đổi. Đối với cảm biến tiêu chuẩn có đường kính 180 mm, độ sâu phát hiện là:
Thiết bị này được trang bị một bộ phân biệt đơn giản cho phép bạn lọc tín hiệu từ các vật thể bằng sắt nhỏ, nếu những vật thể này không được tìm kiếm quan tâm. Sơ đồ cấu trúc Sơ đồ khối được hiển thị trong hình. 14. Nó bao gồm một số khối chức năng.
Bộ tạo dao động thạch anh là nguồn xung hình chữ nhật, từ đó tín hiệu được hình thành sau đó đi vào cuộn dây cảm biến. Tín hiệu dao động được chia cho 4 theo tần số bằng cách sử dụng bộ đếm vòng trên flip-flop. Theo mạch vòng, bộ đếm được thiết kế sao cho có thể tạo ra hai tín hiệu F1 và F2 ở đầu ra của nó, dịch chuyển tương đối với nhau cùng pha 90 °, điều này cần thiết để xây dựng mạch phân biệt đối xử. Một tín hiệu hình chữ nhật (uốn khúc) được đưa đến đầu vào của bộ tích phân thứ nhất, đầu ra của nó là điện áp răng cưa tuyến tính từng phần. Bộ tích hợp thứ hai tạo ra tín hiệu từ "cưa", có hình dạng rất gần với hình sin và bao gồm các nửa sóng có dạng parabol. Tín hiệu biên độ ổn định này được đưa đến bộ khuếch đại công suất, đây là bộ chuyển đổi điện áp thành dòng điện được tải trên cuộn dây cảm biến. Điện áp cảm biến không còn ổn định về biên độ mà phụ thuộc vào tín hiệu phản xạ từ vật kim loại. Giá trị tuyệt đối của sự bất ổn này là rất nhỏ. Để tăng nó, tức là làm nổi bật tín hiệu hữu ích, mạch bù sẽ trừ điện áp đầu ra của bộ tích hợp thứ hai khỏi điện áp trên cuộn dây cảm biến. Ở đây, nhiều chi tiết về cấu tạo của bộ khuếch đại công suất, mạch bù và phương pháp bật cuộn dây cảm biến được cố tình lược bỏ, giúp phần mô tả này dễ hiểu hơn về nguyên lý hoạt động của thiết bị, dù không hoàn toàn chính xác. Để biết thêm chi tiết, xem mô tả sơ đồ mạch. Từ mạch bù, tín hiệu hữu ích được đưa đến bộ khuếch đại thu, nơi tín hiệu được khuếch đại bằng điện áp. Máy dò đồng bộ chuyển đổi tín hiệu hữu ích thành các điện áp thay đổi chậm, giá trị và cực tính của tín hiệu này phụ thuộc vào sự dịch pha của tín hiệu phản xạ so với tín hiệu điện áp của cuộn dây cảm biến. Nói cách khác, tín hiệu đầu ra của máy dò đồng bộ không gì khác hơn là các thành phần mở rộng trực giao của vectơ của tín hiệu phản xạ hữu ích xét theo cơ sở vectơ của các sóng hài cơ bản của tín hiệu tham chiếu F1 và F2. Một phần tín hiệu vô dụng, không được bù bởi mạch bù do không hoàn hảo, chắc chắn sẽ xâm nhập vào bộ khuếch đại thu. Ở đầu ra của các máy dò đồng bộ, phần tín hiệu này được chuyển đổi thành thành phần DC. Bộ lọc thông cao (HPF) cắt bỏ các thành phần không đổi vô ích, chỉ truyền và khuếch đại các thành phần thay đổi của tín hiệu liên quan đến chuyển động của cảm biến so với vật kim loại. Bộ phân biệt tạo ra tín hiệu điều khiển để khởi động bộ định hình tín hiệu âm thanh chỉ với một sự kết hợp nhất định của các cực tín hiệu ở đầu ra bộ lọc, giúp loại bỏ dấu hiệu âm thanh từ các vật thể sắt nhỏ, rỉ sét và một số khoáng chất sơ đồ mạch Sơ đồ nguyên lý của máy dò kim loại cảm ứng do tác giả phát triển được thể hiện trên Hình 15 - phần đầu vào, hình. 16 - bộ dò và bộ lọc đồng bộ, hình. 17 - bộ phân biệt và định hình tín hiệu âm thanh, hình. 18 là sơ đồ kết nối bên ngoài. Dao động tinh thể (Hình 15) Bộ tạo dao động tinh thể được lắp ráp trên bộ biến tần D1.1-D1.3. Tần số dao động được ổn định bằng bộ cộng hưởng thạch anh hoặc gốm áp điện Q với tần số cộng hưởng 215 Hz - 32 kHz ("thạch anh đồng hồ"). Mạch R1C2 ngăn chặn sự kích thích của máy phát ở mức sóng hài cao hơn. Qua điện trở R2 mạch OOS được đóng lại, qua bộ cộng hưởng Q mạch POS được đóng lại. Máy phát điện có đặc điểm là đơn giản, tiêu thụ dòng điện thấp, hoạt động đáng tin cậy ở điện áp cung cấp 3 ... 15 V, không chứa các phần tử điều chỉnh và điện trở có điện trở quá cao. Tần số đầu ra của máy phát là khoảng 32 kHz.
bộ đếm vòng (Hình 15) Bộ đếm vòng có hai chức năng. Đầu tiên, nó chia tần số dao động cho 4, lên tới tần số thông thường là 8 kHz cho các thiết bị như vậy. Thứ hai, nó tạo ra hai tín hiệu tham chiếu cho các máy dò đồng bộ, lệch pha nhau 90°. Bộ đếm vòng bao gồm hai D-flip-flop D2.1 và D2.2, được đóng thành một vòng có tín hiệu đảo ngược dọc theo vòng.Tín hiệu đồng hồ là chung cho cả hai flip-flop. Bất kỳ tín hiệu đầu ra nào của bộ kích hoạt thứ nhất D2.1 đều có độ lệch pha cộng hoặc trừ một phần tư (tức là 90°) so với bất kỳ tín hiệu đầu ra nào của bộ kích hoạt thứ hai D2.2. Tích hợp (Hình 15) Các bộ tích hợp được thực hiện trên OS D3.1 và D3.2. Hằng số thời gian của chúng được xác định bởi các mạch R3C6 và R5C9. Chế độ DC được hỗ trợ bởi điện trở R4, R6. Việc tách các tụ điện C5, C8 ngăn chặn sự tích tụ lỗi tĩnh, có thể khiến các bộ tích hợp thoát khỏi chế độ do mức tăng DC cao. Xếp hạng của các phần tử có trong mạch tích hợp được chọn sao cho tổng độ dịch pha của cả hai bộ tích phân ở tần số hoạt động 8 kHz chính xác là 180°, có tính đến cả hai mạch RC chính và có tính đến ảnh hưởng của sự phân tách mạch và tốc độ cuối cùng của op-amp với hiệu chỉnh đã chọn. Các mạch hiệu chỉnh của op-amps của bộ tích hợp là tiêu chuẩn và bao gồm 33 tụ điện pF. Bộ khuếch đại (hình 15) Bộ khuếch đại công suất được lắp ráp trên op-amp D4.2 với phản hồi điện áp song song. Một phần tử cài đặt dòng điện bù nhiệt độ, bao gồm các điện trở R72, R78 và điện trở nhiệt R73 (xem Hình 18), được kết nối giữa đầu ra của bộ tích hợp thứ hai và đầu vào đảo ngược của op-amp D4.2. Tải khuếch đại, cũng là một phần tử của hệ thống phản hồi môi trường, là một mạch dao động bao gồm cuộn dây cảm biến L1 và tụ điện C61. Trong việc đánh số điện trở và tụ điện trong sơ đồ hình. 15-18 bị thiếu một số vị trí, cho thấy I có liên quan đến nhiều sửa đổi của mạch dò kim loại cảm ứng và đây không phải là lỗi. Mạch dao động được điều chỉnh để cộng hưởng ở một phần tư tần số của bộ cộng hưởng thạch anh của bộ dao động chính, tức là. với tần số của tín hiệu được áp dụng cho nó. Mô đun trở kháng của mạch dao động ở tần số cộng hưởng khoảng 4 kOhm. Các thông số của cuộn dây cảm biến L1 như sau: số vòng 100, nhãn hiệu dây là PEL, PEV, PELSHO 0,2 ... 0,5, đường kính trung bình và đường kính của trục quấn là 165 mm. Cuộn dây có một màn chắn lá nhôm nối với bus chung của thiết bị. Để ngăn chặn sự hình thành ngắn mạch, một phần nhỏ, khoảng 1 cm, chu vi của cuộn dây được tách ra khỏi màn chắn. Các phần tử cảm biến R72, R73, R78, L1, C61 được chọn sao cho: thứ nhất, chúng có giá trị bằng điện áp ở đầu vào và đầu ra của bộ khuếch đại công suất. Để làm được điều này, điện trở của mạch R72, R73, R78 phải bằng mô đun trở kháng của mạch dao động L1, C61 ở tần số cộng hưởng 8 kHz, hay đúng hơn là 8192 Hz. Như đã đề cập, mô-đun điện trở này có điện trở khoảng 4 kOhm và giá trị của nó phải được chỉ định cho một cảm biến cụ thể. Thứ hai, hệ số điện trở nhiệt độ (TCR) của mạch R71-R73 phải phù hợp về độ lớn và dấu với TCR của mô đun trở kháng của mạch dao động L1, C61 ở tần số cộng hưởng, đạt được: đại khái - bằng cách chọn giá trị của nhiệt điện trở R73, và chính xác - bằng cách chọn tỷ lệ R72-R78 và đạt được bằng thực nghiệm khi điều chỉnh. Sự mất ổn định nhiệt độ của mạch dao động có liên quan đến sự mất ổn định, trước hết là do điện trở ohmic của dây đồng của cuộn dây. Khi nhiệt độ tăng, điện trở này tăng lên, làm tăng tổn thất trong mạch và làm giảm hệ số chất lượng của mạch. Do đó, mô đun trở kháng của nó ở tần số cộng hưởng giảm. Điện trở R18 không đóng vai trò cơ bản trong mạch và dùng để duy trì op-amp D4.2 ở chế độ khi bản sao của đầu nối X1 bị tắt. Mạch hiệu chỉnh op amp D4.2 là tiêu chuẩn và bao gồm một tụ điện 33 pF. Án bồi thường (Hình 15) Các phần tử chính của mạch bù thực hiện việc trừ điện áp đầu ra của bộ tích phân thứ hai khỏi điện áp cuộn dây cảm biến là các điện trở R15, R17 có cùng giá trị điện trở. Từ điểm kết nối chung của chúng, tín hiệu hữu ích sẽ được đưa đến bộ khuếch đại thu. Các yếu tố bổ sung, nhờ đó đạt được sự điều chỉnh và điều chỉnh thủ công của thiết bị, là chiết áp R74, R75 (Hình 18). Từ các chiết áp này, có thể lấy tín hiệu nằm trong phạm vi [-1, +1] từ tín hiệu điện áp của cảm biến (hoặc tín hiệu đầu ra của bộ tích phân thứ hai, có biên độ gần như bằng nó). Bằng cách điều chỉnh các chiết áp này, tín hiệu tối thiểu ở đầu vào của bộ khuếch đại thu và tín hiệu bằng XNUMX ở đầu ra của máy dò đồng bộ sẽ đạt được. Thông qua điện trở R16, một phần tín hiệu đầu ra của một chiết áp được trộn trực tiếp vào mạch bù và sử dụng các phần tử R11-R14, C14-C16 - với độ dịch chuyển 90 ° so với đầu ra của chiết áp khác. Op-amp D4.1 là cơ sở của bộ bù các sóng hài cao hơn của mạch bù. Nó thực hiện một bộ tích hợp kép có đảo ngược, các hằng số thời gian được đặt bởi mạch tích hợp thông thường, song song với vòng phản hồi điện áp R7C12, cũng như bởi tụ điện C16 với tất cả các điện trở xung quanh nó. Đầu vào của bộ tích hợp kép nhận được sóng vuông có tần số 8 kHz từ đầu ra của phần tử D1.5. Thông qua các điện trở R8, R10, sóng hài chính được trừ đi khỏi đoạn uốn khúc. Tổng điện trở của các điện trở này khoảng 10 kOhm và được lựa chọn bằng thực nghiệm bằng cách điều chỉnh tín hiệu tối thiểu ở đầu ra của op-amp D4.1. Các sóng hài cao hơn còn lại ở đầu ra của bộ tích hợp kép đi vào mạch bù ở cùng biên độ với các sóng hài cao hơn xuyên qua các bộ tích hợp chính. Mối quan hệ pha sao cho ở đầu vào của bộ khuếch đại thu, các sóng hài cao hơn từ hai nguồn này trên thực tế được bù đắp. Đầu ra của bộ khuếch đại công suất không phải là nguồn bổ sung của các sóng hài cao hơn, vì hệ số chất lượng cao của mạch dao động (khoảng 30) mang lại khả năng triệt tiêu các sóng hài cao hơn ở mức độ cao. Sóng hài cao hơn, trong phép tính gần đúng đầu tiên, không ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của thiết bị, ngay cả khi chúng lớn hơn nhiều lần so với tín hiệu phản xạ hữu ích. Tuy nhiên, chúng phải được giảm thiểu để bộ khuếch đại thu không rơi vào chế độ cắt khi đỉnh của "cocktail" các sóng hài cao hơn ở đầu ra của nó bắt đầu bị cắt do giá trị hữu hạn của điện áp nguồn op-amp. Việc chuyển đổi bộ khuếch đại sang chế độ phi tuyến này làm giảm đáng kể mức tăng của tín hiệu hữu ích. Các phần tử D1.4 và D1.5 ngăn chặn sự hình thành vòng PIC ký sinh thông qua điện trở R7 do giá trị khác 2.1 của co- | điện trở đầu ra kích hoạt D7. Việc cố gắng kết nối trực tiếp điện trở RXNUMX với flip-flop sẽ dẫn đến việc tự kích thích mạch bù ở tần số thấp. Mạch hiệu chỉnh op amp D4.2 là tiêu chuẩn và bao gồm một tụ điện 33 pF. Bộ khuếch đại nhận (Hình 15) Bộ khuếch đại thu là hai giai đoạn. Giai đoạn đầu tiên của nó được thực hiện bằng cách sử dụng op-amp D5.1 với phản hồi điện áp song song. Độ lợi của tín hiệu hữu ích là: Ku = - R19/R17 = -5. Giai đoạn thứ hai được thực hiện bằng op-amp D5.2 với phản hồi điện áp tuần tự. Hệ số khuếch đại Ku = R21/R22 + 1 = 6. Hằng số thời gian của các mạch cách ly được chọn sao cho ở tần số hoạt động, sự lệch pha mà chúng tạo ra sẽ bù đắp cho độ trễ tín hiệu do tốc độ hữu hạn của op-amp gây ra. Các mạch hiệu chỉnh op amp D5.1 và D5.2 là tiêu chuẩn và bao gồm các tụ điện có công suất 33 pF.
Máy dò đồng bộ (Hình 16) Các máy dò đồng bộ là cùng loại và có các mạch giống hệt nhau, vì vậy chỉ một trong số chúng, cái trên cùng trong mạch, sẽ được xem xét. Máy dò đồng bộ bao gồm bộ điều biến cân bằng, mạch tích hợp và bộ khuếch đại tín hiệu không đổi (CSA). Bộ điều biến cân bằng được thực hiện trên cơ sở lắp ráp tích hợp các công tắc tương tự D6.1 trên các bóng bán dẫn hiệu ứng trường. Với tần số 8 kHz, các công tắc tương tự lần lượt đóng các đầu ra “tam giác” của mạch tích hợp, bao gồm các điện trở R23 và R24 và tụ điện C23, vào một bus chung. Tín hiệu tần số tham chiếu được cung cấp cho bộ điều chế cân bằng từ một trong các đầu ra của bộ đếm vòng. Tín hiệu này là tín hiệu điều khiển cho các công tắc analog. Tín hiệu đến đầu vào của "tam giác" của mạch tích hợp được đưa qua tụ tách C21 từ đầu ra của bộ khuếch đại thu. Hằng số thời gian của mạch tích hợp t = -R23*C23 = R24*C23. Bạn có thể đọc thêm chi tiết về mạch dò đồng bộ trong Phần. 2.1. OA UPS D7 có mạch hiệu chỉnh tiêu chuẩn, gồm tụ điện có công suất 33 pF dành cho loại OA K140UD1408. Trong trường hợp sử dụng op-amp loại K140UD12 (có hiệu chỉnh bên trong), không cần tụ điện hiệu chỉnh mà cần có thêm điện trở cài đặt dòng điện R68 (hiển thị bằng đường chấm). Bộ lọc (Hình 16) Các bộ lọc cùng loại và có mạch giống hệt nhau, vì vậy chỉ một trong số chúng, bộ lọc trên cùng trong mạch, sẽ được xem xét. Như đã đề cập ở trên, loại bộ lọc đề cập đến HPF. Ngoài ra, vai trò khuếch đại thêm tín hiệu được chỉnh lưu bằng máy dò đồng bộ được gán cho nó trong mạch. Khi triển khai loại bộ lọc này trong máy dò kim loại, một vấn đề cụ thể sẽ phát sinh. Bản chất của nó là như sau. Tín hiệu hữu ích từ đầu ra của máy dò đồng bộ tương đối chậm, do đó tần số cắt thấp hơn của HPF thường nằm trong khoảng 2...10 Hz. Dải động của tín hiệu có biên độ rất lớn, có thể đạt tới 60 dB ở đầu vào bộ lọc. Điều này có nghĩa là bộ lọc sẽ thường xuyên hoạt động ở chế độ đỉnh-đỉnh phi tuyến tính. Việc thoát khỏi chế độ phi tuyến sau khi tiếp xúc với tình trạng quá tải biên độ lớn như vậy đối với bộ lọc thông cao tuyến tính có thể mất hàng chục giây (cũng như thời gian sẵn sàng của thiết bị sau khi bật nguồn), điều này khiến các mạch lọc đơn giản nhất không phù hợp để thực hành. Để giải quyết vấn đề này, họ tìm đủ mọi thủ đoạn. Thông thường, bộ lọc được chia thành ba hoặc bốn giai đoạn với mức tăng tương đối nhỏ và sự phân bố ít nhiều đồng đều của chuỗi thời gian qua các giai đoạn. Giải pháp này tăng tốc độ đầu ra của thiết bị về chế độ bình thường sau khi quá tải. Tuy nhiên, việc triển khai nó đòi hỏi một số lượng lớn hệ điều hành. Trong sơ đồ đề xuất, HPF là một giai đoạn. Để giảm hậu quả của tình trạng quá tải, nó được làm phi tuyến tính. Hằng số thời gian của nó đối với các tín hiệu lớn nhỏ hơn khoảng 60 lần so với các tín hiệu có biên độ thấp. Về mặt sơ đồ, HPF là bộ khuếch đại điện áp trên op-amp D9.1, được bao phủ bởi mạch OOS thông qua bộ tích hợp trên op-amp D10. Đối với tín hiệu nhỏ, đặc tính tần số và thời gian của HPF được xác định bởi bộ chia điện trở R45, R47, hằng số thời gian của bộ tích phân R43 C35 và độ lợi của bộ khuếch đại điện áp trên op-amp D9.1. Với sự gia tăng điện áp đầu ra của HPF sau một ngưỡng nhất định, ảnh hưởng của chuỗi diode VD1-VD4 bắt đầu ảnh hưởng, đây là nguyên nhân chính của sự phi tuyến. Mạch quy định sẽ chuyển điện trở R45 thành các tín hiệu lớn, do đó làm tăng độ sâu của OOS trong HPF và giảm hằng số thời gian của HPF. Mức tăng tín hiệu hữu ích là khoảng 200. Để triệt tiêu nhiễu tần số cao, mạch lọc có tụ điện C31. Bộ khuếch đại điện áp op amp D9.1 có mạch hiệu chỉnh tiêu chuẩn gồm tụ điện 33 pF. Op amp của bộ tích hợp D10 có mạch hiệu chỉnh gồm tụ điện 33 pF cho op amp loại K140UD1408. Trong trường hợp sử dụng op-amp loại K140UD12 (có hiệu chỉnh bên trong), không cần tụ điện hiệu chỉnh mà cần có thêm điện trở cài đặt dòng điện R70 (hiển thị bằng đường chấm).
Người phân biệt đối xử (Hình 17) Bộ phân biệt bao gồm các bộ so sánh trên op-amp D12.1, D12.2 và các bộ rung đơn trên flip-flop D13.1, D13.2. Khi cảm biến máy dò kim loại đi qua một vật thể kim loại, một tín hiệu hữu ích sẽ xuất hiện ở đầu ra của bộ lọc dưới dạng hai nửa sóng điện áp có cực tính ngược nhau, nối tiếp nhau đồng thời ở mỗi đầu ra. Đối với các vật thể bằng sắt nhỏ, tín hiệu ở đầu ra của cả hai bộ lọc sẽ cùng pha: điện áp đầu ra sẽ "dao động" đầu tiên sang âm, sau đó lên cộng và trở về XNUMX. Đối với kim loại không sắt từ và các vật bằng sắt lớn, phản ứng sẽ khác: điện áp đầu ra chỉ của đầu tiên (phía trên theo mạch lọc) sẽ "dao động" đầu tiên sang âm, sau đó đến cộng. Phản ứng ở đầu ra của bộ lọc thứ hai sẽ ngược lại: điện áp đầu ra sẽ “chuyển động” đầu tiên thành dương và sau đó thành âm. Các xung đầu ra của bộ so sánh kích hoạt một trong các bộ điều chỉnh đơn trên flip-flop D13.1, D13.2. Các bộ điều chỉnh không thể khởi động cùng lúc - hệ điều hành chéo thông qua các điốt VD9, VD11 chặn sự khởi động của bộ điều chỉnh nếu một bộ điều chỉnh khác đang chạy. Thời lượng của các xung ở đầu ra của bộ rung đơn là khoảng 0,5 giây và thời lượng này dài hơn vài lần so với thời lượng của cả hai lần phát tín hiệu hữu ích khi cảm biến di chuyển nhanh. Do đó, nửa sóng thứ hai của tín hiệu đầu ra bộ lọc không còn ảnh hưởng đến quyết định của bộ phân biệt - dựa trên các cụm tín hiệu hữu ích đầu tiên, nó kích hoạt một trong các bộ điều chỉnh đơn, trong khi bộ kia bị chặn và trạng thái này được cố định trong một thời gian 0,5 giây. Để ngăn bộ so sánh kích hoạt do nhiễu và cũng để làm trễ tín hiệu đầu ra của bộ lọc thứ nhất so với bộ lọc thứ hai, các mạch tích hợp R49, C41 và R50, C42 được lắp đặt ở đầu vào của bộ so sánh. Hằng số thời gian của mạch R49, C41 lớn hơn vài lần, do đó, khi hai nửa sóng âm đến đồng thời từ đầu ra của bộ lọc, bộ so sánh D12.2 sẽ hoạt động trước và bộ kích hoạt một lần D13.2 sẽ khởi động, tạo ra tín hiệu điều khiển ("ferro" - sắt). Điều hòa tín hiệu âm thanh (Hình 17) Bộ tạo tín hiệu âm thanh bao gồm hai bộ tạo tần số âm thanh được điều khiển giống hệt nhau sử dụng bộ kích hoạt Schmidt với logic AND ở đầu vào D14.1, D14.2. Mỗi bộ tạo được kích hoạt trực tiếp bởi tín hiệu đầu ra của bộ phân biệt đối xử một lần tương ứng. Bộ tạo phía trên được kích hoạt bằng lệnh “kim loại” từ đầu ra của bộ điều chỉnh đơn phía trên - một mục tiêu không chứa sắt từ hoặc một vật thể bằng sắt lớn - và tạo ra thông báo âm thanh có tần số khoảng 2 kHz. Bộ tạo phía dưới được kích hoạt bằng lệnh “ferro” từ đầu ra của bộ rung đơn phía dưới - các vật thể bằng sắt nhỏ - và tạo ra thông báo âm thanh có tần số khoảng 500 Hz. Thời lượng của các thông báo bằng thời lượng của các xung ở đầu ra của các bộ rung đơn lẻ. Phần tử D14.3 trộn tín hiệu của hai bộ tạo âm. Phần tử D14.4, được kết nối theo mạch biến tần, nhằm thực hiện mạch cầu nối để kết nối bộ phát áp điện. Điện trở R63 hạn chế dòng điện tăng vọt do vi mạch D14 tiêu thụ, do tính chất điện dung của trở kháng áp điện. Đây là biện pháp phòng ngừa nhằm giảm ảnh hưởng của nhiễu nguồn điện và ngăn chặn khả năng tự kích thích của đường khuếch đại. Sơ đồ các kết nối bên ngoài (Hình 18)
Sơ đồ kết nối bên ngoài hiển thị các phần tử không được lắp đặt trên bảng mạch in của thiết bị và được kết nối với thiết bị bằng đầu nối điện. Những yếu tố này bao gồm:
Mục đích của các yếu tố được liệt kê về cơ bản là rõ ràng và không cần giải thích thêm. Các loại bộ phận và thiết kế Các loại vi mạch được sử dụng được đưa ra trong Bảng. bốn. Bảng 5. Các loại vi mạch được sử dụng
Thay vì vi mạch dòng K561, có thể sử dụng vi mạch dòng K1561. Bạn có thể thử sử dụng một số chip thuộc dòng K176. Bộ khuếch đại hoạt động kép (op-amps) của dòng K157 có thể được thay thế bằng bất kỳ op-amps đa năng nào có thông số tương tự (với những thay đổi thích hợp về sơ đồ chân và mạch hiệu chỉnh), mặc dù việc sử dụng op-amps kép sẽ thuận tiện hơn ( mật độ cài đặt tăng lên). Điều mong muốn là các loại op-amp được sử dụng không thua kém các loại được khuyến nghị về hiệu suất. Điều này đặc biệt đúng đối với các vi mạch D3-D5. Op-amps của máy dò đồng bộ và bộ tích hợp bộ lọc thông cao phải có thông số gần giống với op-amps chính xác. Ngoài loại được nêu trong bảng, K140UD14, 140UD14 đều phù hợp. Có thể sử dụng các op-amp công suất siêu nhỏ K140UD12, 140UD12, KR140UD1208 trong mạch chuyển mạch tương ứng. Không có yêu cầu đặc biệt nào đối với điện trở được sử dụng trong mạch máy dò kim loại. Chúng chỉ cần có thiết kế bền, thu nhỏ và dễ lắp đặt. Để đạt được độ ổn định nhiệt tối đa, chỉ nên sử dụng điện trở màng kim loại trong mạch cảm biến, bộ tích hợp và mạch bù. Công suất tiêu tán danh định 0,125...0,25 W. Thermistor R73 phải có TKS âm và giá trị khoảng 4,7 kOhm. Loại KMT được đề xuất là 17 W. Chiết áp bù R74, R75 tốt nhất là loại SP5-44 nhiều vòng hoặc có loại điều chỉnh vernier SP5-35. Bạn có thể sử dụng các chiết áp thông thường thuộc bất kỳ loại nào. Trong trường hợp này, nên sử dụng hai trong số chúng. Một là để điều chỉnh thô, định mức 10 kOhm, được kết nối theo sơ đồ. Cái còn lại dùng để điều chỉnh tinh tế, được nối theo mạch biến trở vào khe hở của một trong các cực bên ngoài của chiết áp chính, có giá trị danh nghĩa là 0,5...1 kOhm. Tụ điện C45, C49, C51 là tụ điện. Các loại được đề xuất - K50-29, K50-35, K53-1, K53-4 và các loại nhỏ khác. Các tụ điện còn lại, ngoại trừ các tụ điện của mạch dao động của cảm biến, là loại gốm K10-7 (có giá trị danh nghĩa lên đến 68 nF) và loại màng kim loại K73-17 (giá trị danh nghĩa trên 68 nF). ). Mạch tụ điện C61 là loại đặc biệt. Yêu cầu cao được đặt ra về độ chính xác và độ ổn định nhiệt. Tụ điện C61 bao gồm một số (5 ... 10 chiếc.) Tụ điện được mắc song song. Việc điều chỉnh mạch thành cộng hưởng được thực hiện bằng cách chọn số lượng tụ điện và định mức của chúng. Loại tụ điện được khuyên dùng là K10-43. Nhóm ổn định nhiệt của chúng là MPO (tức là xấp xỉ 71 TKE). Có thể sử dụng tụ điện chính xác và các loại khác, ví dụ K7-XNUMX. Cuối cùng, bạn có thể thử sử dụng tụ mica cũ chịu nhiệt loại KSO mạ bạc hoặc một số tụ polystyrene. Điốt VD1-VD12 loại KD521, KD522 hoặc silicon công suất thấp tương tự. Cũng thuận tiện khi sử dụng cụm diode cầu tích hợp loại KD1 làm điốt VD4-VD5 và VD8-VD906. Các cực (+) và (-) của cụm điốt được hàn lại với nhau và các cực (~) được đưa vào mạch thay vì bốn điốt. Điốt bảo vệ VD13-VD14 loại KD226, KD243, KD247 và các loại nhỏ khác cho dòng điện 1 A. Microampe kế - bất kỳ loại nào cho dòng điện 50 μA với số 50 ở giữa thang đo (-0 μA ... 50 ... + 4247 μA). Các microampe cỡ nhỏ rất tiện lợi, ví dụ như loại MXNUMX. Bộ cộng hưởng thạch anh Q - bất kỳ loại thạch anh đồng hồ cỡ nhỏ nào (loại tương tự cũng được sử dụng trong các trò chơi điện tử cầm tay). Công tắc chuyển đổi các chế độ hoạt động - bất kỳ loại bánh quy hoặc cam quay cỡ nhỏ nào theo 5 hướng và 6 hướng. Pin loại 3R12 (theo chỉ định quốc tế) hoặc "vuông" (theo chỉ định của chúng tôi). Bộ phát Piezo Y1 - có thể là loại ЗП1-ЗП18. Kết quả tốt thu được khi sử dụng bộ phát áp điện của điện thoại nhập khẩu (chúng bị "lãng phí" với số lượng lớn trong quá trình sản xuất điện thoại có ID người gọi). Đầu nối Х1-ХЗ - tiêu chuẩn, để hàn trên bảng mạch in, với bước chân là 2,5 mm. Các đầu nối như vậy hiện nay được sử dụng rộng rãi trong tivi và các thiết bị gia dụng khác. Đầu nối X4 phải có thiết kế bên ngoài, có bộ phận bên ngoài bằng kim loại, tốt nhất là có các điểm tiếp xúc mạ bạc hoặc mạ vàng và ổ cắm cáp kín. Loại được khuyên dùng là PC7 hoặc PC10 có kết nối ren hoặc lưỡi lê. Bảng mạch in Thiết kế của thiết bị có thể khá tùy ý. Khi thiết kế nó, cần tính đến các khuyến nghị được nêu dưới đây trong các đoạn về cảm biến và thiết kế vỏ. Phần chính của các phần tử trong sơ đồ mạch của thiết bị nằm trên bảng mạch in.
Bảng mạch in của bộ phận điện tử của máy dò kim loại có thể được chế tạo trên cơ sở bảng mạch in dạng bảng mạch đa năng làm sẵn cho gói vi mạch DIP có bước 2,5 mm. Trong trường hợp này, việc lắp đặt được thực hiện bằng dây đồng đóng hộp một lõi để cách điện. Thiết kế này thuận tiện cho công việc thử nghiệm. Thiết kế PCB chính xác và đáng tin cậy hơn có được bằng cách định tuyến các rãnh theo cách truyền thống cho một mạch nhất định. Do tính phức tạp của nó, trong trường hợp này, bảng mạch in phải được mạ kim loại hai mặt. Cấu trúc liên kết của các bản in được tác giả sử dụng được hiển thị trong hình. 19 - mặt của bảng mạch in từ mặt lắp đặt các bộ phận và trong hình. 20 - mặt của bảng mạch in tính từ mặt hàn. Bản vẽ cấu trúc liên kết không có kích thước thực tế. Để thuận tiện cho việc làm mặt nạ ảnh, tác giả đưa ra kích thước của bảng mạch in dọc theo khung ngoài của tranh - 130x144 (mm). Tính năng PCB:
Mật độ dây dẫn trên bảng mạch in không quá cao nên có thể tạo bản vẽ để khắc tại nhà. Để làm điều này, nên sử dụng bút vẽ thủy tinh mỏng hoặc kim tiêm đã cưa hoàn chỉnh với một ống nhựa.
Thuốc thử thông thường để khắc bảng mạch in tiêu chuẩn làm bằng sợi thủy tinh với lá đồng 35...50 micron là dung dịch nước của clorua sắt FeCl3. Có nhiều cách khác để làm bảng mạch in tại nhà. Vị trí của các bộ phận trên bảng mạch in được thể hiện trong hình. 21 (vi mạch, đầu nối, điốt "và bộ cộng hưởng thạch anh), trong hình 22 (điện trở và bộ nhảy) và trong hình 23 (tụ điện).
Thiết lập thiết bị Nên thiết lập thiết bị theo trình tự sau. 1. Kiểm tra việc lắp đặt đúng theo sơ đồ mạch điện. Đảm bảo rằng không có đoản mạch giữa các dây dẫn PCB liền kề, chân vi mạch liền kề, v.v. 2. Kết nối pin hoặc nguồn điện lưỡng cực, tuân thủ nghiêm ngặt cực tính. Bật thiết bị và đo dòng điện tiêu thụ. Nó sẽ có khoảng 40 mA trên mỗi đường ray điện. Độ lệch lớn của các giá trị đo được so với giá trị đã chỉ định cho thấy việc cài đặt vi mạch không chính xác hoặc trục trặc. 3. Đảm bảo rằng có một đường uốn khúc thuần túy ở đầu ra của máy phát với tần số khoảng 32 kHz. 4. Đảm bảo rằng có một đoạn uốn khúc với tần số khoảng 2 kHz tại các đầu ra của bộ kích hoạt D8. 5. Đảm bảo rằng có điện áp răng cưa ở đầu ra của bộ tích phân thứ nhất và điện áp gần như hình sin với các thành phần không đổi ở đầu ra của bộ tích phân thứ hai. Chú ý! Việc điều chỉnh thêm thiết bị phải được thực hiện trong trường hợp không có vật kim loại lớn gần cuộn cảm biến máy dò kim loại, bao gồm cả dụng cụ đo! Ngược lại, nếu các vật thể này bị di chuyển hoặc cảm biến bị di chuyển so với chúng, thiết bị sẽ bị lệch nhịp và nếu có các vật thể kim loại lớn ở gần cảm biến thì sẽ không thể điều chỉnh được. 6. Đảm bảo rằng bộ khuếch đại công suất đang hoạt động khi có điện áp hình sin ở đầu ra của nó với tần số 8 kHz với thành phần không đổi bằng XNUMX (với cảm biến được kết nối). 7. Điều chỉnh mạch dao động của cảm biến thành cộng hưởng bằng cách chọn số lượng tụ điện trong mạch dao động và định mức của chúng. Việc điều chỉnh được điều khiển một cách đại khái - bằng biên độ tối đa của điện áp mạch và chính xác - bằng sự dịch pha 180° giữa điện áp đầu vào và đầu ra của bộ khuếch đại công suất. 8. Thay thế phần tử điện trở của cảm biến (điện trở R71-R73) bằng một điện trở cố định. Chọn giá trị của nó sao cho điện áp đầu vào và đầu ra của bộ khuếch đại công suất có biên độ bằng nhau. 9. Đảm bảo rằng bộ khuếch đại thu đang hoạt động, để kiểm tra chế độ của op-amp và luồng tín hiệu. 10. Đảm bảo rằng mạch bù sóng hài cao hơn đang hoạt động bình thường. Sử dụng chiết áp cài đặt R74, R75 để đạt được tín hiệu hài cơ bản tối thiểu ở đầu ra của bộ khuếch đại thu. Bằng cách chọn thêm điện trở R8, đạt được mức hài hòa cao hơn tối thiểu ở đầu ra của bộ khuếch đại thu. Trong trường hợp này, sẽ có sự mất cân bằng nào đó trong sóng hài cơ bản. Loại bỏ nó bằng cách điều chỉnh chiết áp R74, R75 và một lần nữa đạt được mức hài hòa cao hơn tối thiểu bằng cách chọn điện trở R8, v.v. nhiều lần. 11. Đảm bảo rằng máy dò đồng bộ đang hoạt động. Với cảm biến được cấu hình phù hợp và mạch bù được cấu hình phù hợp, điện áp đầu ra của các máy dò đồng bộ được đặt về 74 ở vị trí giữa của các thanh trượt chiết áp R75, R74. Nếu điều này không xảy ra (trong trường hợp không có lỗi cài đặt), cần phải tinh chỉnh mạch cảm biến và chọn phần tử điện trở của nó chính xác hơn. Tiêu chí để điều chỉnh chính xác cuối cùng của cảm biến là sự cân bằng của thiết bị (tức là đặt số 75 ở đầu ra của các đầu dò đồng bộ) ở vị trí chính giữa của các thanh trượt chiết áp R74, R1. Khi điều chỉnh phải đảm bảo gần trạng thái cân bằng, chỉ có thiết bị W75 phản ứng với chuyển động của tay cầm chiết áp R2 và chỉ có thiết bị W14 phản ứng với chuyển động của tay cầm chiết áp RXNUMX. Nếu chuyển động của tay cầm của một trong các chiết áp gần trạng thái cân bằng được phản ánh cùng lúc trên hai thiết bị, thì bạn nên xử lý tình huống này (việc cân bằng thiết bị mỗi lần xoay sẽ khó khăn hơn một chút). bật), hay chính xác hơn là chọn giá trị của tụ CXNUMX. 12. Đảm bảo các bộ lọc đang hoạt động. Thành phần không đổi của điện áp ở đầu ra của chúng không được vượt quá 100 mV. Nếu không đúng như vậy, bạn nên thay tụ C35, C37 (ngay cả trong loại màng K73-17 cũng có những tụ bị lỗi khả năng chống rò rỉ - hàng chục megaohms). Cũng có thể cần phải thay thế OU D10 và D11. Đảm bảo rằng các bộ lọc phản hồi tín hiệu hữu ích, tín hiệu này có thể được mô phỏng bằng cách xoay nhỏ các nút R74, R75. Thật thuận tiện khi quan sát trực tiếp tín hiệu đầu ra của các bộ lọc bằng thiết bị con trỏ W1 và W2. Đảm bảo rằng điện áp đầu ra của bộ lọc trở về XNUMX sau khi tiếp xúc với tín hiệu có biên độ lớn (không muộn hơn vài giây). Có thể môi trường điện từ không thuận lợi sẽ gây khó khăn cho việc thiết lập thiết bị. Trong trường hợp này, kim microampe sẽ thực hiện dao động hỗn loạn hoặc tuần hoàn khi thiết bị ở trạng thái được định cấu hình ở các vị trí chuyển đổi S1 “Chế độ 1” và W “Chế độ 2”. Hiện tượng không mong muốn được mô tả được giải thích là do sự giao thoa của các sóng hài cao hơn của mạng 50 Hz trên cuộn dây cảm biến. Ở một khoảng cách đáng kể so với dây dẫn điện, các mũi tên không được dao động khi điều chỉnh thiết bị. Một hiện tượng tương tự có thể được quan sát thấy trong quá trình tự kích thích của bộ tích hợp op-amp. 13. Đảm bảo rằng bộ phân biệt và mạch tạo tín hiệu âm thanh đang hoạt động. 14. Thực hiện bù nhiệt cho cảm biến. Để thực hiện việc này, trước tiên bạn cần thiết lập và cân bằng máy dò kim loại bằng điện trở thay vì phần tử cảm biến điện trở. Sau đó làm nóng nhẹ cảm biến trên bộ tản nhiệt hoặc làm mát nó trong tủ lạnh. Lưu ý ở vị trí nào thanh trượt của chiết áp R74 "kim loại" thiết bị sẽ được cân bằng khi nhiệt độ của cảm biến thay đổi. Đo điện trở của điện trở được lắp tạm thời trong cảm biến và thay thế nó bằng mạch R72, R73, R78 bằng một điện trở nhiệt và các điện trở có giá trị sao cho tổng điện trở của mạch quy định bằng điện trở của điện trở cố định được đặt được thay thế. Giữ cảm biến ở nhiệt độ phòng trong ít nhất nửa giờ và lặp lại thí nghiệm với việc thay đổi nhiệt độ. So sánh kết quả. Nếu điểm cân bằng trên thang đo của động cơ R74 di chuyển sang một bên, điều đó có nghĩa là cảm biến bị thiếu bù và cần tăng cường ảnh hưởng của nhiệt điện trở bằng cách làm suy yếu hiệu ứng shunt của điện trở R72, nhằm mục đích tăng điện trở của nó, và giảm điện trở của điện trở bổ sung R71 (giữ giá trị điện trở của toàn mạch không đổi). Nếu điểm cân bằng của hai thí nghiệm này di chuyển theo các hướng khác nhau thì cảm biến sẽ bị bù quá mức và cần phải làm suy yếu ảnh hưởng của nhiệt điện trở bằng cách tăng hiệu ứng shunt của điện trở R72, nhờ đó chúng ta giảm điện trở của nó và tăng điện trở của điện trở bổ sung R71 (để giữ giá trị điện trở của toàn bộ chuỗi không đổi). Sau khi tiến hành một số thử nghiệm với việc lựa chọn điện trở R71 và R72, cần đảm bảo rằng thiết bị được cấu hình và cân bằng không bị mất khả năng cân bằng khi nhiệt độ thay đổi 40 ° C (làm mát từ nhiệt độ phòng đến nhiệt độ tủ lạnh tủ đông). Nếu có trục trặc và sai lệch trong hoạt động của từng bộ phận riêng lẻ trong mạch máy dò kim loại, bạn nên hành động theo phương pháp được chấp nhận chung:
Tác giả: Shchedrin A.I.
Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
▪ Phụ nữ bận rộn vẫn khỏe mạnh ▪ Màn hình AMOLED dẻo 5 inch dựa trên nhựa
▪ phần của trang Cuộc đời của các nhà vật lý đáng chú ý. Lựa chọn bài viết ▪ bài viết Nhà máy nhiệt điện. Lịch sử phát minh và sản xuất ▪ bài viết Đâu là ngọn núi cao nhất? đáp án chi tiết ▪ Bài báo bưởi. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng ▪ bài báo Bộ sạc cho bốn pin niken-cadmium. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
25 mm - 15 cm;
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này