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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Detector de minas. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Radioaficionado principiante Hay muchos diseños de detectores de minas o, como a menudo se les llama en la literatura, detectores de metales, pero nos familiarizaremos con solo tres, que se diferencian en las soluciones y capacidades de los circuitos. El primer diseño es un detector de minas con dos transistores (Fig. 69). Fue desarrollado por el radioaficionado de Moscú V. Vasiliev. El principio de funcionamiento de un detector de minas, como la mayoría de diseños similares, es que cuando un objeto metálico se acerca al inductor del generador, la frecuencia del generador cambia. Cuanto más cerca y más grande esté el objeto, más fuerte será su influencia sobre la frecuencia del generador.
El generador del detector de minas está fabricado en un transistor V1 según un circuito capacitivo de tres puntos. La generación se forma debido a la retroalimentación positiva entre los circuitos emisor y base del transistor. La frecuencia del generador depende de la capacitancia de los condensadores C1-C3 y de la inductancia de la bobina L1. Cuando la bobina se acerca a un objeto metálico, su inductancia cambia: aumenta si el metal es ferromagnético, por ejemplo hierro, y disminuye si el metal no ferroso (cobre, latón). Pero, ¿cómo rastrear el cambio de frecuencia? Para ello se utiliza un receptor montado sobre el segundo transistor. Este también es un generador, ensamblado, como el primero, según el esquema capacitivo de tres puntos. Su frecuencia depende de la capacitancia de los condensadores C4-C6 y de la inductancia de la bobina L2 y no difiere mucho de la frecuencia del primer generador. La diferencia de frecuencia requerida se selecciona con un recortador de bobina. Además, la cascada del transistor V2 también combina la función de un detector que selecciona oscilaciones de baja frecuencia a partir de oscilaciones de alta frecuencia que ingresan a la base del transistor. La carga del detector son los auriculares B1; El condensador C8 desvía la carga para oscilaciones de alta frecuencia. El circuito oscilatorio del receptor está conectado inductivamente al circuito del generador, por lo tanto, en el circuito colector del transistor V2 fluyen corrientes con la frecuencia de ambos generadores, así como una corriente de frecuencia diferente, es decir, la frecuencia del latido. Si, por ejemplo, la frecuencia del generador principal es de 460 kHz y la frecuencia del generador del receptor es de 459 kHz, entonces la diferencia será de 1 kHz, es decir, 1000 Hz. Esta señal se escucha en los teléfonos. Pero tan pronto como la bobina de búsqueda L1 se acerca al metal, la frecuencia del sonido en los teléfonos cambiará; dependiendo del tipo de metal, disminuirá o aumentará. Esto servirá como señal para la detección de "minas". En lugar de los indicados en el diagrama, son adecuados P401, P402 y otros transistores de alta frecuencia. Los auriculares son de alta resistencia, TON-1 o TON-2, pero sus cápsulas deben estar conectadas en paralelo para que la resistencia total sea de 800...1200 Ohmios. El volumen del sonido en este caso será ligeramente mayor. Resistencias - MLT-0,25, condensadores - KLS-1 o BM-2. La bobina L1 es un marco rectangular de 175x230 mm, que consta de 32 vueltas de cable PEV-2 0,35 (es adecuado el cable PELSHO 0,37). El diseño de la bobina L2 se muestra en la fig. 70. En dos marcos cilíndricos de papel 6 se colocan secciones de una varilla de 7 mm de diámetro de ferrita 400NN o 600NN: una (1) de 20 ... 22 mm de largo, fijada permanentemente, la otra (2) - 35 ... 40 mm (móvil - para ajuste de la bobina). Los marcos se envuelven con cinta de papel 3, encima de la cual se enrolla una bobina L2 (5): 55 vueltas de alambre PELSHO (puede PEV-1 o PEV-2) con un diámetro de 0,2 mm. Los cables de la bobina se fijan con anillos de goma 4.
Fuente de alimentación - batería 3336L, interruptor S1 - interruptor de palanca, conector X1 - bloque de dos ranuras. Los transistores, condensadores y resistencias del generador se montan en una placa (Fig. 71) hecha de material aislante. La placa está conectada a las bobinas, la batería, el interruptor y el conector con un cable trenzado de forma aislada. El tablero y otras piezas del detector de minas se colocan en una caja encolada de madera contrachapada de dimensiones 40x200x350 mm. La bobina L1 está unida a la parte inferior de la caja y la bobina L5 se coloca dentro de la bobina a una distancia de 7 ... 2 mm de sus vueltas. Se adjunta una placa al lado de esta bobina. El conector y el interruptor están conectados al exterior de la pila lateral de la caja. Desde arriba, se fija al estuche un mango de madera de aproximadamente un metro de largo (preferiblemente con pegamento).
La instalación de un detector de minas comienza midiendo los modos de funcionamiento de los transistores. Al encender la alimentación, mida el voltaje en el emisor del primer transistor (en relación con el cable común, más alimentación); debe ser 2,1 V. Más precisamente, este voltaje se puede seleccionar mediante la resistencia R2. Luego se mide el voltaje en el emisor del segundo transistor; debe ser 1 V (se establece con mayor precisión seleccionando la resistencia R4). Después de eso, moviendo lentamente el núcleo de sintonización de la bobina L2, se logra en los auriculares un sonido de baja frecuencia alto y claro. Al acercar una lata a la bobina de búsqueda, se registra el comienzo del cambio en el tono del sonido. Como regla general, esto sucede a una distancia de 30 ... 40 cm. Mediante un ajuste más preciso de la frecuencia del segundo generador se logra la mayor sensibilidad del dispositivo. El siguiente diseño es un detector de minas de tres transistores (Fig. 72). Es capaz de detectar latas o láminas de hierro con una superficie mínima de 150 cm2 a una profundidad de hasta 30 cm.
Analicemos el trabajo de un detector de minas según su concepto. Se ensambla un generador en el transistor V1, que genera oscilaciones con una frecuencia de 80 ... 100 kHz. La generación se forma debido a la retroalimentación entre la bobina colectora L1 y la bobina L2 conectada a la base del transistor. La frecuencia de oscilación depende de la inductancia de la bobina L1 y de la capacitancia del condensador C2. Según el mismo esquema, el segundo generador se ensambló en el transistor V2 con una frecuencia aproximadamente igual a la del primero. Las bobinas de acoplamiento (L3 y L4) de ambos generadores están conectadas en serie y conectadas a la etapa de salida, ensamblada en el transistor V3. Los auriculares B1 están incluidos en su circuito colector (a través del conector X1). La frecuencia del primer generador es constante (si no hay ningún objeto metálico cerca de la bobina de búsqueda L1), la frecuencia del segundo se cambia ajustando la inductancia de la bobina L6. Las corrientes alternas fluirán a través de los auriculares a la frecuencia de ambos generadores y a la frecuencia del batido. Si la frecuencia del segundo generador se ajusta suavemente a la frecuencia del primero, primero se escuchará un sonido de baja frecuencia en los auriculares, que disminuirá gradualmente, y luego aparecerán "cero latidos": el sonido en los teléfonos desaparecer. Ahora vale la pena acercar la bobina del primer generador a un objeto metálico y el sonido se escuchará nuevamente en los teléfonos. Su altura será mayor cuanto más cerca esté la bobina del objeto y también cuanto más grande sea el objeto en sí. En este diseño, se pueden utilizar transistores de la serie MP39-MP42 con cualquier índice de letras y un coeficiente de transferencia de corriente estática de 30 ... 40. Es recomendable llevar condensadores de mica (KSO-1 o KSO-2), resistencias - MLT-0,25. Auriculares: TON-1 o TON-2. La fuente de alimentación es una batería 3336L o tres baterías D-0,25 de tamaño pequeño conectadas en serie. En la primera versión, el dispositivo funcionará 100 ... 150 horas, en la segunda, 40 ... 50 horas (y luego habrá que cargar las baterías). Conector XI: bloque de dos enchufes, interruptor de encendido, cualquier diseño. Las bobinas L4-L6 del segundo generador están enrolladas con alambre PEV-1 0,2 sobre un marco hecho de material aislante, que luego se coloca en un núcleo de carbonilo SB-28a (SB-4a). Primero, se enrolla una bobina de L6-260 vueltas en el marco con un grifo desde la vuelta 60, contando desde arriba de acuerdo con el esquema de salida. A continuación, se enrolla una bobina de L5-40 vueltas y, por último, L4 (2 vueltas). Para que sea más conveniente girar el núcleo de afinación, se le atornilla una perilla de afinación (Fig. 73).
Para las bobinas del primer generador, primero se hace un marco (Fig. 74). Consiste en un disco de madera contrachapada 3 con un diámetro de 445 y un espesor de 5...6 mm y mejillas 1 y 4 cortadas de madera contrachapada fina. Las mejillas se pegan o clavan al disco, y se fija un mango de madera 5 a la mejilla superior XNUMX de tal longitud que sea conveniente utilizar el dispositivo al buscar "minas" cerca del suelo.
Entre las mejillas se colocan las bobinas 2. Primero, se enrolla una bobina L1-55 de vueltas de cable PEV-1 0,6 con un grifo desde la vuelta 15, contando desde arriba según el esquema de salida. Encima se enrolla una bobina L2-10 vueltas de PEV-1 0,25. La bobina L3 se enrolla al final: contiene 2 vueltas de cable PEV-1 0,25. Los terminales superiores de las bobinas según el esquema (estos pueden ser, por ejemplo, sus comienzos; al enrollar, por supuesto, todas las bobinas en una dirección) se conectan entre sí y forman un terminal común con un cable de instalación flexible en aislamiento 100 . .. 120 mm de largo. Suelde los conductores de la misma longitud a los otros terminales de las bobinas. Luego suelde todos los conductores a los contactos de la barra instalada en la mejilla superior cerca del mango. Coloque el condensador C2 aquí también. Después de eso, cubra las bobinas con varias capas de barniz y envuélvalas con cinta aislante entre las mejillas. Coloque el resto de las piezas en la caja (Fig. 75), en cuya pared superior se fijan el interruptor de encendido y la bobina del segundo generador, y en la pared lateral, una toma para el enchufe de los auriculares. Coloque la caja en el mango en un lugar conveniente para el trabajo y conecte los cables de las bobinas del primer generador a las partes correspondientes. Aquí es mejor utilizar un cable casero. Para hacerlo, tome tres cables de montaje multicolores y páselos dentro de un blindaje metálico, como una trenza metálica de un cable blindado. Coloque un tubo de PVC o goma encima del cable y fije el cable al mango. Conecte la trenza de metal al cable común de las bobinas y los conductores multicolores a los cables restantes.
Instalar un detector de minas se reduce a determinar la frecuencia del primer generador y ajustar el segundo. La forma más sencilla de hacerlo es con cualquier receptor de transmisión con toma de antena. Primero, apague el segundo generador desoldando, por ejemplo, la salida del emisor del transistor V2 del plus de la fuente de alimentación. Con los auriculares encendidos, conecte su salida inferior (en otras palabras, el colector del transistor) a través de un condensador de 15 ... 20 pF al conector de antena del receptor. Después de encender el detector de minas, gire la perilla de sintonización de radio. En varios puntos de la escala de rango de onda larga, escuchará un ruido característico en el altavoz o verá un estrechamiento del sector del indicador de sintonización (generalmente se encuentra en las radios de válvulas). La diferencia de frecuencia entre dos puntos adyacentes corresponderá a la frecuencia del generador. De manera similar, la frecuencia del segundo generador se verifica apagando el primero. Con la posición media del núcleo de sintonización, es necesario igualar la frecuencia del segundo generador a la frecuencia del primero seleccionando el condensador C5. Luego se encienden ambos generadores, se logran "ritmos cero" girando el núcleo de sintonía y luego el núcleo se gira un poco hacia atrás para que se escuche un sonido de tono bajo en los auriculares. Este ajuste corresponde a la sensibilidad máxima del dispositivo. Acerque la bobina exploradora a un objeto metálico y el tono cambiará. Durante la búsqueda, el detector de minas debe llevarse a poca distancia de la superficie de la tierra y balancearse de un lado a otro. Luego, según el mayor cambio de tono en los auriculares, es fácil determinar la ubicación exacta del "mío". Y un diseño más: un detector de minas con siete transistores (Fig. 76). Fue desarrollado por los radioaficionados de Moscú L. Bulgak y A. Stepanov. Tal abundancia, en comparación con diseños anteriores, de transistores hizo posible lograr una sensibilidad relativamente alta, estabilidad en funcionamiento y una clara distinción entre metales ferrosos y no ferrosos.
El funcionamiento del detector de minas se basa en el principio de batir las frecuencias de dos generadores que ya conoce, uno de los cuales es de referencia y el otro es sintonizable. La aproximación de la bobina remota del circuito oscilatorio al metal va acompañada de un cambio en su inductancia y, por tanto, en la frecuencia del generador. Un objeto de metal ferroso (ferroimán) aumenta la inductancia de la bobina y, en consecuencia, reduce la frecuencia del generador. Los metales no ferrosos, por el contrario, aumentan la frecuencia del generador. La señal del oscilador de referencia se mezcla con la señal del oscilador sintonizable, después de lo cual la señal de ritmo resultante se envía al amplificador y luego a los auriculares. Incluso los pequeños cambios en la frecuencia del oscilador sintonizable se sienten en los teléfonos como un cambio en la frecuencia del sonido. Dado que en el detector de minas se tomaron medidas para aumentar la estabilidad de las frecuencias del generador, fue posible trabajar con una frecuencia de pulsación de 1 ... 10 Hz. Y esto aumenta la sensibilidad del dispositivo y reduce la corriente que consume de la fuente de alimentación. Por ejemplo, el dispositivo detecta clavos a una profundidad de hasta 15 cm y objetos más grandes, hasta medio metro. El oscilador sintonizable se fabrica en un transistor V1 según un circuito capacitivo de tres puntos, y el transistor está conectado según un circuito base común (en otras palabras, la base está conectada a alta frecuencia a un cable común). La generación se produce debido a la retroalimentación positiva entre los circuitos colector y emisor. La frecuencia del generador depende de la inductancia de la bobina L1 (es remota) y de la capacitancia de los condensadores C1-C3. La frecuencia del generador se puede ajustar mediante una resistencia variable R7, desde cuyo motor se suministra un voltaje constante al diodo zener VXNUMX, que en este caso desempeña el papel de varicap. Un varicap es un condensador cuya capacitancia depende del voltaje aplicado a través de sus terminales. Los diodos Zener, así como algunos diodos, tienen la misma propiedad de cambiar su capacitancia bajo la influencia del voltaje, si se les aplica voltaje inverso (más en el cátodo, menos en el ánodo). Naturalmente, este voltaje no debe exceder el voltaje permitido especificado en los datos de referencia. En nuestro caso, la capacitancia del diodo Zener cambia cuando el voltaje constante a través de él cambia con una resistencia variable. El oscilador de referencia se fabrica en el transistor V2, también según el esquema capacitivo de tres puntos. Su frecuencia depende de la inductancia de la bobina L2 y de la capacitancia de los condensadores C6, C7, C9. El modo de funcionamiento de los transistores del generador lo establecen las resistencias R1-R4. Las señales de alta frecuencia de los generadores se mezclan en la resistencia R5. La amplitud de la señal resultante cambia con la frecuencia del batido: es igual a la diferencia en las frecuencias de las señales. Para aislar la envolvente de baja frecuencia de la señal, se utilizó un detector fabricado de acuerdo con el esquema de duplicación de voltaje en los diodos V4, V5. La carga del detector es la resistencia R6; El condensador C11 está instalado para filtrar el componente de alta frecuencia. La señal de baja frecuencia de la carga del detector se alimenta a través del condensador C12 al preamplificador ensamblado en el transistor V6. Desde la carga de la cascada (resistencia R10), la señal se envía al amplificador, el formador de pulsos rectangulares en el transistor V7. Las resistencias R11 y R12 establecen un modo de funcionamiento del transistor en el que se encuentra en el umbral de apertura. Como resultado, en la carga de la cascada (resistencia R13), en lugar de una señal sinusoidal, se emiten pulsos rectangulares, que luego son diferenciados por el condensador C14 y se convierten en picos puntiagudos. Su duración no depende de la tasa de repetición ni de la duración de los pulsos rectangulares. Los picos positivos de la señal generada impulsan el transistor V9. En la carga del colector de la cascada (resistencias R16 y R17) aparecen pulsos rectangulares de duración fija, que se alimentan desde el motor de resistencia variable R16 (este es el control de volumen) a la etapa de salida ensamblada en los transistores V10, V11. Esta cascada se carga en los auriculares B1 conectados a través de las tomas X2 y X3. En un detector de minas, puede utilizar el chip K159NT1 con cualquier índice de letras. En casos extremos, bastarán dos transistores KT315G con el mismo o posiblemente cercano coeficiente de transferencia de corriente estática y corriente de colector inverso. En lugar de los transistores KT342B, son adecuados KT315G, KT503E, KT3102A - KT3102E. Reemplazamos el transistor KT502E por KT361 y KT503E por KT315 con cualquier índice de letras. Pero en este caso los auriculares deben ser de alta resistencia (TON-1, TON-2). Si los teléfonos son de baja resistencia, el transistor V11 debería ser más potente, por ejemplo, KT6OZB, KT608B. El diodo zener, además del indicado en el esquema, puede ser D803-D813, KS156A. Diodos V4, V5: cualquiera de las series D2, D9, D10 y V8: cualquier silicio. Resistencias fijas - MLT-0,125, variables R7 - SP-1, R16 - de cualquier tipo, pero combinadas con el interruptor de encendido S1. Condensadores electrolíticos - K50-6, el resto - KSO, PM, MBM o similares. Se debe prestar especial atención a la selección de condensadores que funcionan en generadores; deben tener estabilidad a altas temperaturas. La bobina L2 está enrollada sobre un núcleo de ferrita o carbonilo de hierro, como SB-12a o SB-23-lla. Su inductancia debe ser de 4 mH. Para garantizar dicha inductancia, el número de vueltas para el núcleo SB-12a debe ser 420, y para el núcleo SB-23-11a - 250, el cable PEV-1 es 0,1. Algunas partes del detector de minas están montadas en una placa (Fig. 77), en la que se instalan pernos de montaje para soldar los cables de las partes.
La base del núcleo de la bobina L2 está pegada al tablero. Después de la instalación, el tablero se coloca en una caja (Fig. 78) de madera contrachapada. Dimensiones de la caja 115x170x40 mm. En el panel frontal de la carcasa se instalan resistencias variables, un conector de entrada X1 (SG-3) y tomas para conectar un auricular (se puede instalar una toma de dos enchufes).
La bobina remota L1 tiene forma de anillo (Fig. 79) con un diámetro de 160 nm. Contiene 100 vueltas de cable PEV-1 0,3. Para enrollar la bobina, es conveniente utilizar cualquier marco adecuado, las espiras se apilan a granel y luego se retira la bobina y se protege, se envuelve con papel de aluminio de modo que quede un espacio de aproximadamente 10 mm entre los extremos de la pantalla. Después de eso, la bobina se impregna con pegamento epoxi o se recubre con masilla epoxi. Los conductores con aislamiento de cloruro de polivinilo están presoldados a los terminales de la bobina y otro conductor de este tipo está unido a la lámina. Después de que el pegamento o la masilla se haya endurecido, la superficie de la bobina resultante se limpia con papel de lija y se coloca un puente de madera contrachapada o plástico en la bobina. Se instala un bastidor en el puente, al que se une una varilla; sujetan la bobina cuando se busca "min". La fijación de la varilla al bastidor debe ser tal que sea posible cambiar el ángulo entre la varilla y la bobina.
A los conductores de salida de la bobina se suelda un cable de aproximadamente un metro de largo, en cuyo otro extremo se instala un conector SSH-3; están conectados a la bobina al conector de entrada. En este caso, el dispositivo en sí se lleva en el hombro (se sujeta un cinturón a las esquinas del cuerpo) o se fija a la barra. La etapa final del trabajo es la instalación de un detector de minas. Al encender el dispositivo, el motor de la resistencia variable R7 se coloca en la posición media y, al girar el núcleo de sintonización de la bobina L2, se logran clics con una frecuencia de 1 ... 5 Hz en los teléfonos. Si es necesario, seleccione el condensador C6. La selección de la resistencia R8 logra el mayor volumen de señal. Debe recordarse que el núcleo de sintonización de la bobina L2 puede establecer la frecuencia del oscilador de referencia tanto por encima como por debajo de la frecuencia del oscilador sintonizable. De esto, a su vez, depende la dirección del cambio en la frecuencia de las señales sonoras, dependiendo del tipo de metal detectado. Por lo tanto, es recomendable comprobar el ajuste prácticamente acercando el dispositivo a un objeto metálico concreto para poder conocerlo en el futuro. Durante la búsqueda de "minas", la frecuencia del sonido en los teléfonos puede cambiar debido a la descarga de la batería, un cambio significativo en la temperatura ambiente (por ejemplo, en clima soleado y nublado), cambios en las propiedades magnéticas del suelo. . Por lo tanto, el ajuste final del dispositivo se realiza en el momento en que la bobina remota se acerca al suelo; para ello, se instala una resistencia variable R7. Autor: BS Ivanov
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