Простая схема металлодетектора BFO на CD4030

Иногда драгоценные металлы скрыты слишком глубоко и не обнаруживаются, за исключением сложных устройств. Во многих случаях, однако, небольшие куски драгоценного металла, погребенные вблизи поверхности, могут быть обнаружены относительно простыми средствами.  Понятно, что характеристики металлоискателя зависят от использования. Большинство любителей не нуждаются в дорогостоящем и сложном устройстве, и поэтому эта схема очень проста. Он может обнаруживать мелкие металлические предметы (монеты) на глубине 20 сантиметров. Это означает, что, несмотря на свою простоту, наш детектор может очень хорошо работать в саду, на пути или на берегу моря. Те, кто интересуется экспериментами, найдут эту схему очень интересной.

Обнаружение металлических предметов в земле основано на двух принципах физики:

• Во-первых, металлический объект, который приближается к катушке, вызывает изменение индуктивности поисковой катушки. Если в одном и том же пространстве имеется несколько катушек, тогда катушка между катушками изменяется. Это изменение может быть инкрементным или уменьшающимся. Это явление связано с изменением так называемой относительной магнитной проницаемости (μ) пространства вблизи металла. Три типа ферромагнитных, парамагнитных и диамагнитных делятся на относительную магнитную проницаемость, которая окружает эти материалы. Хотя очень трудно отделить диамагнетики от парамагнитных материалов, которые могут быть захоронены в недрах, безусловно, можно отделить ферромагнитные материалы от других материалов.

• Во-вторых, на любом металле вблизи катушки, которая протекает через переменный ток (циклические потоки), индуцируются так называемые вихревые токи. Это вызывает потерю тепла в металле, тем самым увеличивая удельное сопротивление в катушке, увеличивая ее потери и уменьшая его качество (Q). Интенсивность вихревых токов зависит от размера, формы и типа металла, а также от его расстояния от катушки и частоты тока утечки. Как правило, большой металлический лист без отверстий развивает более сильные вихревые токи, чем меньший или измельченный металлический предмет.

Наконец, в дополнение к глубине объекта на земле важны тип и влажность почвы или почвы в целом. Из вышесказанного ясно, что точное разделение металла на основе только одного параметра распознавания практически невозможно.

BFO ( генератор частоты разряда ). В этой системе есть два генератора, один из которых является постоянным, а другой имеет катушку в качестве катушки для резонанса. Разность частот между двумя генераторами, как показывает нелинейный микшер двух сигналов, изменяется при обнаружении металла, оставаясь в области с низкой области слышимого спектра. Пользователь понимает наличие металла, изменяя частоту громкости, слышимую из наушников или громкоговорителе.

Метод обнаружения, используемый схемой, очень похож на метод обнаружения BFO, за исключением того, что он не имеет звука, но сигнал превращается в ток и управляет микроампетром. Вы согласитесь, что трудно найти более простую схему детекторов. Используется только одна интегральная схема, 4030, микроамперметр подвижной катушки, некоторые резисторы, несколько конденсаторов и две катушки. Общая стоимость деталей должна быть менее 15 долларов США. В схеме используются два генератора LC типа Colpitts, сформированные с помощью IC1a и IC1c. C7 создает свободную емкостную связь между двумя генераторами. Генератор IC1a имеет фиксированную частоту приблизительно 300 кГц. Генератор IC1c работает на той же частоте, когда в диапазоне нет металла, потому что он синхронизируется через C7 постоянным генератором IC1a при фазовом угле около 90 градусов. Когда металл достаточно изменяет индуктивность L2, осциллятор IC1c изменяет частоту. Шлюз IC1d выполняет исключительную логику EX (EXOR) на выходных сигналах двух генераторов, обеспечивая на своем выходе двойную частоту (приблизительно 600 кГц без обнаруженного металла) при соотношении периодов около 50%. Отношение периода и, следовательно, ток через инструмент M1 изменяется при обнаружении металлического объекта. Затвор IC1b заставляет M1 действовать как инвертор, в то время как P1 регулирует чувствительность прибора. Схема питается от батареи 9 В, которая длится несколько часов. D1 предотвращает обратную подачу цепи.  Помимо L2, в цепи нет других критических компонентов, поэтому конструкция не должна создавать особых трудностей. Просто прикрепите каждый компонент к позиции, указанной в виде деталей. Поверните курсор P1 влево до самого низкого положения чувствительности. Катушка обнаружения имеет сердечник воздуха и диаметр около 7,5 см, с 40 витками эмалированной медной проволоки или диаметром 20 см и 25 оборотами эмалированной медной проволоки. Катушка обернута вокруг окружности круглого куска дерева или куска пластиковой дренажной трубы или желоба. Диапазон чувствительности увеличивается за счет увеличения диаметра катушки. L1 приобретается готовым, и если он имеет резьбовое ферритовое сердечник, C8 можно опустить. Если на практике схема не очень чувствительна, вы можете немного поднять значение R2.

Настройка готовой схемы очень проста. Включите цепь и установите C8 так, чтобы игла инструмента перемещалась справа налево, конечно, без металла рядом с L2. Правильная настройка C8 - это то, где игла остается твердой в начале шкалы (без нажатия слева). Вы можете сделать C8 наружу, чтобы вы могли отрегулировать чувствительность детектора при поиске металла. Недостатком, обусловленным простотой схемы, является тепловая неустойчивость осциллятора обнаружения. Если это окажется проблематичным, вы должны поместить L2, C4, C5 и C6 в непосредственной близости от теплоносителя. Поэтому, если катушка относительно далека от остальной части схемы, эти конденсаторы должны располагаться вблизи катушки, а не на плате. Стабильность катушки можно улучшить, закрыв ее в корпусе из эпоксидной смолы или покрывая ее липкой лентой. С эргономичной точки зрения стабилизированная катушка должна быть закреплена на конце палки. Остальная часть схемы помещается в небольшой пластиковый ящик, прикрепленный к ручке палки. Прототип имеет пластиковую дренажную трубу диаметром 32 мм для палки. Коробка с электрической схемой была установлена ​​на «Т». У головки обнаружения имеется пластиковая заглушка размером 200 мм. Соединение держателя катушки с палкой было выполнено под углом 135 градусов. В верхней части палки вставлен соответствующий штекер 32 мм. Обмотка катушки может быть выполнена на внешней поверхности несущей пробки, а затем зафиксировать катушку на своем месте с помощью изоляционной ленты (клей из ПВХ). Фотография головки обнаружения довольно информативна. Стоимость всего строительства явно мала. Все неэлектронные материалы можно найти в сантехнических магазинах.

На практике диамагнитные и парамагнитные материалы будут очень мало влиять на показания детектора. Ферромагнитные материалы, однако, вызывают сильные доказательства в приборе, увеличивая индуктивность L2. Однако, поскольку вы обычно ищете монеты, то есть мелкие металлические объекты, а так как частота 300 кГц относительно высока, у вас будут большие потери от вихревых токов, которые уменьшают частоту генератора. Поскольку здесь основным фактором обнаружения является наличие вихревых токов, инструментальная игла расходится в одном направлении для всех видов металлов. Если вы смотрите на иглу и ее движение, это означает, что что-то захоронено на земле. Так что начните копать и удачи.

Список компонентов

Сопротивл:
R1, R2 = 22 кОм
P1 = 10KO, тример

Конденсаторы:
C1, C3, C4, C6 = 680pF
C2 = 220 пФ
C5 = 270 пФ
C7 = 3p3
C8 = 100pF, триммер
C9 = 10 мкФ / 63В

Катушки:
L1 = 330 мкГн
L2 = ручная катушка, см. Текст

Полупроводники:
D1 = BAT85
IC1 = CD4030

Другие:
M1 = 100 мкА подвижной катушки