Detectores de metales en microcircuitos con circuito de comparación. Esquema, descripción

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Detectores de metales en microcircuitos con circuito de comparación. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

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Ventajas y desventajas

El principio de funcionamiento de todos estos dispositivos se basa en comparar las frecuencias de oscilación de dos generadores:

referencia;
búsqueda, cambiando la frecuencia cuando se expone a su circuito oscilatorio de un objeto metálico.

Hay otros métodos conocidos:

puente, cuando se detecta un desequilibrio del puente de medición, en uno de cuyos brazos se incluye una bobina de búsqueda;
método de cambio de fase, cuando se mide el cambio de fase de las oscilaciones de los osciladores de referencia y de búsqueda;
Método transmisor-receptor, donde se registra la energía de radiofrecuencia reemitida por un objeto.

Son más eficaces que el método de comparar valores de frecuencia (método del latido). Pero es más fácil de implementar. Los detectores de metales construidos con él tienen las siguientes ventajas:

son compactos;
no requieren sintonización cuidadosa y medidas para la estabilización de alta frecuencia;
funcionamiento sin pretensiones.

Por lo tanto, se han generalizado entre los artesanos del hogar y los radioaficionados.

Diagrama esquemático de un detector de metales simple.

El dispositivo puede detectar una moneda de cinco kopeks a una profundidad de hasta 80 mm y la tapa de un pozo de alcantarillado a una profundidad de hasta 0,8 m.

El diagrama esquemático de un detector de metales simple se muestra en la Fig. 2.6, a. Está ensamblado en un solo chip K176LP2. Uno de sus elementos (DD1.1) se utiliza en el generador estándar, el otro (DD1.3) en el sintonizable.

El circuito oscilatorio del oscilador de referencia consta de la bobina L1 y los condensadores C1 y C2, y el circuito del oscilador de búsqueda consta de la bobina de búsqueda L2 y el condensador C4. El primer circuito se ajusta en frecuencia mediante un condensador variable C1 y el segundo mediante una selección del condensador C4. El elemento DD1.3 contiene un mezclador de oscilaciones de frecuencia estándar y variable.

Desde la carga de este nodo, la resistencia variable R5, la señal de frecuencia diferencial va a la entrada del elemento DD1.4, y el voltaje de frecuencia de audio amplificado por él va a los auriculares BF1.

Diagrama esquemático de un detector de metales de alta sensibilidad

Consideremos un detector de metales de alta sensibilidad, cuyo diagrama se muestra en la Fig. 2.7, a. Utiliza el microcircuito K118UN1D (DA1) como mezclador y amplificador de oscilaciones de frecuencia diferencial.

Detectores de metales en microcircuitos con circuito de comparación.

Arroz. 2.6. El detector de metales más simple en microcircuitos con un circuito de comparación: a - diagrama del circuito; b - placa de circuito impreso

Detectores de metales en microcircuitos con circuito de comparación.

Arroz. 2.7. Detector de metales de alta sensibilidad en microcircuitos con circuito de comparación: a - diagrama del circuito; b - placa de circuito impreso

Los osciladores de referencia y de búsqueda de este dispositivo tienen un circuito idéntico. Cada uno de ellos está fabricado sobre dos inversores (DD1.1, DD1.2 y DD2.1, DD2.2, respectivamente). Los elementos DD1.3 y DD2.3 funcionan como buffers, debilitando la influencia del mezclador sobre los generadores.

El oscilador de referencia debe ajustarse a una frecuencia determinada con un condensador variable C1, y el oscilador de búsqueda debe ajustarse seleccionando un condensador C2.

Circuito detector de metales batidor mejorado

Puede aumentar la sensibilidad de un detector de metales que utiliza el método de latido sintonizando el oscilador de referencia a una frecuencia de 5 a 10 veces mayor que la frecuencia del oscilador de búsqueda.

En este caso, los batidos se producen entre las oscilaciones del oscilador de referencia y el armónico de frecuencia más cercano (5-10º) del oscilador de búsqueda. En este caso, una desafinación de sólo 10 Hz conduce a un aumento de la frecuencia de las oscilaciones diferenciales en 100 Hz.

De esta manera se consigue una mayor sensibilidad del detector de metales, cuyo diagrama se muestra en la Fig. 2.8, a.

Con la ayuda de un detector de metales de este tipo, se puede detectar una moneda de cinco kopeks a una profundidad de hasta 100 mm y una tapa de pozo a una profundidad de hasta 1 m.

Detectores de metales en microcircuitos con circuito de comparación.

Arroz. 2.8. Circuito modernizado de un detector de metales de ritmo: a - diagrama esquemático; b - placa de circuito impreso

El funcionamiento del circuito detector de metales modernizado.

El oscilador de referencia del detector de metales está fabricado sobre dos elementos del microcircuito DD2 y está sintonizado a una frecuencia de 1 MHz. La estabilidad de frecuencia requerida la garantiza el resonador de cuarzo ZQ1.

El generador de búsqueda utiliza dos elementos del microcircuito DD1. Su circuito oscilatorio L1C2C3VD1 está sintonizado a una frecuencia varias veces menor que el oscilador de referencia.

Para reestructurar el circuito, se utiliza un varicap VD1, cuyo voltaje está regulado por una resistencia variable R2. El mezclador está fabricado sobre el elemento DD1.4, los elementos DD1.3 y DD2.3 se utilizan como amortiguadores.

El indicador de búsqueda son los auriculares BF1.

Montaje y PCB

Cada uno de los detectores de metales considerados se puede montar en una placa de circuito impreso hecha de lámina de fibra de vidrio con un espesor de 1,5 mm. El dibujo del tablero y la disposición de las piezas se muestran en la Fig. 2.6, b, 2.7, b, 2.8, b respectivamente.

Las placas están diseñadas para la instalación de resistencias fijas MJIT-OD25 (MLT-025, VS-0D25), condensadores KT-1, KM-4 o K10-7V, K50-6.

Para ajustar la frecuencia de los generadores se utilizan condensadores variables con un dieléctrico sólido de receptores de transistores de pequeño tamaño:

"Mundo" en el primer dispositivo;
"Planeta" en el segundo dispositivo.

Es posible utilizar cualquier otro condensador adecuado en tamaño y valores mínimos y máximos de capacitancia, incluidos los condensadores KPK-3 con una capacidad de 25-150 pF.

Resistencias variables R5 y R2: de pequeño tamaño de cualquier tipo.

fabricación de bobinas

Bobinas L1 para detectores de metales ensambladas según los esquemas de la Fig. 2.6, a y 2.7, a, están enrollados en núcleos magnéticos anulares de ferrita (600NN) de tamaño estándar K8 x 6 x 2.

En el primer detector de metales, la bobina contiene 180 vueltas de cable PELSHO 0,14, en el segundo, 50 vueltas de PELSHO 0,2.

El devanado en ambos casos es uniforme en todo el perímetro del circuito magnético.

En el primer detector de metales, la bobina se pega con pegamento BF-2 directamente a la placa de circuito impreso, y en el segundo (debido a la falta de espacio), a una pequeña esquina doblada de una lámina de poliestireno de 1,5 mm de espesor y pegada a la placa. con el mismo pegamento.

La bobina de búsqueda de cada uno de los detectores de metales considerados está enrollada en un anillo doblado a partir de un tubo de plástico de vinilo con un diámetro exterior de 15 mm y un diámetro interior de 10 mm.

El diámetro exterior del anillo es:

para el primer esquema - 250 mm (100 vueltas);
para el segundo y tercero - 200 mm (50 vueltas).

Alambre usado - PELSHO 0,27.

Cada anillo debe envolverse con cinta de papel de aluminio como protección electrostática para eliminar los efectos de capacitancia entre la bobina y tierra. Para protegerlo de daños, es recomendable envolver la lámina con una o dos capas de cinta aislante.

Al enrollar la cinta, recuerde que el contacto eléctrico entre sus extremos es inaceptable (de lo contrario se formará un circuito cerrado).

Una vista de la bobina terminada, hecha por el método descrito, se muestra en la Fig. 2.9.

Detectores de metales en microcircuitos con circuito de comparación.

Arroz. 2.9. Vista de la bobina de búsqueda terminada

A medida que disminuye el diámetro de la bobina de búsqueda, la "zona de captura" se estrecha, pero el dispositivo se vuelve más sensible a objetos pequeños. Por el contrario, a medida que aumenta el diámetro, la "zona de captura" se expande y la sensibilidad a objetos pequeños disminuye.

Para indicar la búsqueda, se utilizan auriculares TON-2 en todos los dispositivos. Los detectores de metales pueden funcionar con una batería Krona o con dos baterías 3336 o seis celdas 316, 332 conectadas en serie.

Autor: Sketeris R.

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Con cuatro condensadores económicos, puede proporcionar hasta 250 mA de corriente de salida y -1,5 V a -5 V para alimentar circuitos analógicos, por ejemplo.

El LM27761 funciona a 2 MHz para reducir la impedancia de salida y la ondulación del voltaje. Con una corriente de funcionamiento de 370 µA, el inversor ofrece una eficiencia superior al 80 % y se puede utilizar en aplicaciones como amplificadores de potencia, DAC y otras aplicaciones que requieren un bajo ruido de tensión de salida.

oportunidades

Invierte y regula la tensión de alimentación de entrada
Bajo ruido de salida
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Consumo de corriente 370 uA
Frecuencia fija de 2 MHz (típica) con bajo nivel de ruido
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Límite de corriente y protección térmica

Aplicaciones típicas para LM27761:

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Sistemas de comunicación inalámbrica
Comunicacion celular
Fuentes de alimentación
Instrumentos de medición portátiles
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