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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Detector de metales con mayor sensibilidad en microcircuitos. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / detector de metales Una de las características de todos los detectores de metales tipo BFO es que la referencia y los generadores de referencia de estos dispositivos están fabricados estructuralmente sobre elementos del mismo microcircuito. Debe reconocerse que, además de ciertas ventajas (por ejemplo, simplicidad del circuito, estabilización de temperatura), estos diseños también tienen una serie de desventajas. El principal es la aparición de conexiones parásitas entre elementos individuales dentro del cristal del microcircuito, que son casi imposibles de eliminar. Es por eso que en tales detectores de metales es necesario elegir una frecuencia de pulsación de más de 100-300 Hz, lo que inevitablemente conduce a una disminución de su sensibilidad. Un intento de eliminar al menos estas deficiencias de los detectores de objetos metálicos que funcionan sobre la base del análisis de señales de ritmo se hizo al crear un dispositivo basado en un circuito publicado en publicaciones nacionales y extranjeras a mediados de los años 90 del siglo pasado. Diagrama esquemático El diseño propuesto es una de las muchas opciones para detectores de metales del tipo BFO (Beat Frequency Oscillator), es decir, es un dispositivo basado en el principio de analizar los latidos de dos señales de frecuencia cercana. Además, en este diseño, el cambio en la frecuencia de los latidos se evalúa de oído. La base del circuito de este dispositivo (Fig. 3.6) consta de osciladores de medición y referencia, un mezclador, un filtro de paso bajo, un analizador y un circuito de indicación acústica.
Los osciladores de medición y referencia son dos osciladores LC simples fabricados sobre elementos de los microcircuitos IC1 e IC2. En este caso, el oscilador de referencia se ensambla en el elemento IC1.1, y el oscilador de medición o sintonizable se ensambla en el elemento IC2.1. La frecuencia de oscilación del oscilador de referencia está determinada por los parámetros de los elementos de su circuito, es decir, la inductancia de la bobina L1 y las capacitancias de los condensadores C1, C2. Los valores de estos parámetros se seleccionan de modo que la frecuencia de funcionamiento del oscilador de referencia sea de aproximadamente 100 kHz. El circuito oscilatorio del generador de medición está formado por la bobina detectora L2 y los condensadores C3-C5. La frecuencia de funcionamiento de este generador está cerca de la frecuencia del generador de referencia y se puede cambiar ligeramente ajustando el condensador variable C3. Los elementos IC1.2 e IC2.2 realizan la función de cascadas que proporcionan aislamiento de voltaje CA entre generadores. Desde las salidas de ambos generadores, las señales de RF se alimentan a un mezclador fabricado en el elemento IC3.1, en cuya salida se forman oscilaciones con las frecuencias totales y diferenciales de los generadores y sus armónicos, que se suministran al paso bajo. circuito de filtro. A diferencia de muchos otros detectores de metales tipo BFO, el dispositivo propuesto utiliza un filtro de paso bajo, que se ensambla en los elementos R3 y C6, para aislar las señales de frecuencia (sonido) de diferencia. A continuación, la señal de baja frecuencia se envía al analizador. Como es sabido, la sensibilidad de los detectores de objetos metálicos que evalúan la frecuencia de la señal de batido depende en gran medida de qué señal de frecuencia más baja puede registrar este dispositivo. Los detectores de metales que analizan los latidos con una frecuencia de varios hercios tienen la mejor sensibilidad. Sin embargo, es imposible escuchar dicha señal directamente en los auriculares debido al rango de frecuencia de funcionamiento limitado de las cápsulas telefónicas. Muy a menudo, los desarrolladores recurren a la solución más simple a este problema, a saber: simplemente aumentar la frecuencia de la señal de ritmo utilizando varios multiplicadores. Una de las variantes del circuito de duplicación de frecuencia (más precisamente, convertir una señal sinusoidal en una secuencia de pulsos de doble frecuencia) ya se discutió en el capítulo anterior al describir un detector de metales tipo transistor con mayor sensibilidad. En el analizador del detector de metales considerado, para aumentar la frecuencia de la señal de latido, se utiliza un circuito que asegura la conversión de una señal sinusoidal (casi triangular) en pulsos cortos con una tasa de repetición doble. Para ello se utiliza un comparador de tensión fabricado sobre los elementos IC3.2-IC3.4. Durante un período de la frecuencia de batido, el comparador cambia dos veces de un estado lógico a otro, después de lo cual los pulsos rectangulares que genera son diferenciados por el circuito C7R8 y luego alimentados a través del condensador C7 al control de volumen R8. Como resultado, los auriculares BF1 conectados al conector X2 reciben pulsos cortos de voltaje de doble frecuencia. El dispositivo se alimenta desde la fuente B1 con un voltaje de 9 V. En este caso, los microcircuitos detectores de metales IC1 e IC2 se alimentan desde una fuente de CC a través de los filtros de desacoplamiento R6C8 y R7C9. Detalles y construcción Todas las partes del detector de metales en cuestión (a excepción de la bobina de búsqueda L2, la resistencia R8, el condensador C3, los conectores X1 y X2, así como el interruptor S1) están ubicadas en una placa de circuito impreso de 80x60 mm, hecha de doble- lámina lateral getinax o textolita (Fig. 3.7). En este caso, la instalación de los elementos se realiza desde el lado de los conductores, y la lámina del otro lado desempeña el papel de pantalla.
No existen requisitos especiales para las piezas utilizadas en este dispositivo. Se recomienda utilizar condensadores y resistencias de pequeño tamaño que se puedan colocar en una placa de circuito impreso sin ningún problema. El condensador C3 debe tener una capacidad máxima de 180-240 pF. Puede utilizar cualquier condensador de sintonización de un receptor de radio de pequeño tamaño (por ejemplo, tipo KP-180). Para aumentar la estabilidad térmica, es deseable que los condensadores C1, C2, C4 y C5 tengan un TKE no peor que M1500. Las resistencias fijas pueden ser, por ejemplo, del tipo MLT-0,125. Los chips como K561LE5 se pueden reemplazar con microcircuitos K176LE5, K176LA7 o K561LA7. La bobina L1 contiene 30 vueltas de cable PEV-2 con un diámetro de 0,08 mm. Para darle cuerda, se recomienda utilizar el marco de la bobina del circuito IF de un receptor de radio de transistores (por ejemplo, "Alpinist-407" o similar). La bobina de búsqueda L2 contiene 100 vueltas de alambre PEV-2 con un diámetro de 0,6 mm y tiene forma de toro con un diámetro interno de 240-250 mm. Es más fácil hacer esta bobina sobre un marco rígido, pero puedes prescindir de ella. En este caso, como marco temporal se puede utilizar cualquier objeto redondo adecuado, por ejemplo un frasco. Las espiras de la bobina se enrollan a granel, después de lo cual se retiran del marco y se protegen con una pantalla electrostática, para cuya fabricación se enrolla una cinta de papel de aluminio sobre el haz de espiras. El espacio entre el principio y el final del enrollado de la cinta (el espacio entre los extremos de la pantalla) debe ser de unos 10 mm. Al realizar la bobina L2, se debe tener especial cuidado para que los extremos de la cinta protectora no se cortocircuiten, ya que en este caso se forma una espira en cortocircuito. Para aumentar la resistencia mecánica, la bobina se puede impregnar con pegamento epoxi antes del blindaje. Los conductores de un cable blindado de dos núcleos de aproximadamente un metro de largo deben soldarse a los terminales de la bobina, en cuyo otro extremo se instala un conector tipo SSh-3 o cualquier otro conector adecuado de pequeño tamaño. La trenza del cable debe estar conectada a la pantalla de la bobina. En la posición operativa, el conector de la bobina está conectado a la parte coincidente del conector ubicado en el cuerpo del dispositivo. El detector de metales con mayor sensibilidad se alimenta desde una fuente de voltaje B1 de 9 V. Como tal fuente, puede usar, por ejemplo, una batería Krona o dos baterías 3336L conectadas en serie. La placa de circuito impreso con los elementos ubicados en ella y la fuente de alimentación se colocan en cualquier caja metálica adecuada. En la tapa de la carcasa están instalados un condensador C3, una resistencia variable R8, un conector X1 para conectar la bobina de búsqueda L2, un interruptor S1 y un conector X2 para conectar los auriculares BF1. Establecimiento El detector de metales en cuestión debe configurarse en condiciones en las que los objetos metálicos se retiren de la bobina de búsqueda L2 a una distancia de al menos 1,5 m. El ajuste directo del dispositivo debe comenzar seleccionando la frecuencia de pulsación deseada. Para ello, se recomienda utilizar un osciloscopio o un frecuencímetro digital. Cuando se trabaja con un osciloscopio, su sonda debe estar conectada a la entrada del filtro de paso bajo (pin IC3/3). La forma de onda en este punto se asemeja a la forma de onda de una señal de RF modulada. A continuación, ajustando la bobina L1 y, si es necesario, seleccionando las capacitancias de los condensadores C1 y C2, debe asegurarse de que la frecuencia de modulación (frecuencia de batido) sea de aproximadamente 5-10 Hz. Cuando se utiliza un frecuencímetro digital para configurar un detector de metales, el frecuencímetro debe conectarse primero al pin 1 del chip IC3 y luego al pin 2 del mismo chip. Al cambiar los parámetros de los elementos mencionados anteriormente (inductancia de la bobina L1, capacitancia de los condensadores C1 y C2), es necesario asegurarse de que la diferencia en las frecuencias de la señal en los puntos indicados también sea de aproximadamente 5-10 Hz. Puede seleccionar la frecuencia de batido deseada sin osciloscopio ni frecuencímetro. En este caso, suele ser suficiente ajustar la frecuencia de funcionamiento del oscilador de referencia. Para hacer esto, es necesario conectar teléfonos de alta impedancia (por ejemplo TON-3.1) a la salida del elemento IC3 (pin IC3/2) y luego, ajustando el núcleo de sintonización de la bobina L1, lograr la apariencia de una señal de audio en los auriculares. En este caso, el rotor del condensador C3 debe instalarse en la posición media. Luego, girando el núcleo de sintonización de la bobina L1, es necesario configurar el modo en el que se escucharán los clics en los teléfonos, siguiendo con una frecuencia de varios hercios. Después de configurar el generador, es aconsejable fijar el núcleo de sintonización de la bobina L1 con una gota de pegamento. A continuación, debe configurar el comparador de voltaje. Para hacer esto, debe seleccionar el valor de la resistencia R9, que se muestra en la Fig. 3.6 con líneas discontinuas. Su resistencia puede oscilar entre 300 kOhm y 1 MOhm. Cabe señalar que la resistencia R9 debe conectarse entre los pines 5, 6 del elemento IC3.2 y el cable común si hay un voltaje de alto nivel en la salida del comparador (pines IC3/10,11). Procedimiento de trabajo En el uso práctico de este dispositivo, la frecuencia necesaria de la señal de batido debe ser mantenida por el condensador variable C3, que puede cambiar bajo la influencia de varios factores (por ejemplo, cuando cambian las propiedades magnéticas del suelo, la temperatura ambiente o la batería está descargada). Si durante el funcionamiento hay algún objeto metálico en el alcance de la bobina de búsqueda L2, la frecuencia de los clics de los auriculares cambiará. Al acercarse a algunos metales aumentará, y al acercarse a otros, disminuirá. Al cambiar la frecuencia de los clics, con algo de experiencia, puede determinar fácilmente de qué metal, magnético o no magnético, está hecho el objeto detectado. El volumen de clics está regulado por una resistencia variable R8. Autor: Adamenko M.V.
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