Krug pulsnog detektora metala s povećanom osjetljivošću. Detektori metala koji rade na principu pulsne indukcije

Predstavljamo vam impuls
detektor metala zajednički je razvoj Jurija Kolokolova i
Andrej Ščedrin. Uređaj je namijenjen za amaterski lov na blago i
relikvija, traženje na plaži itd. Nakon što je objavljena prva verzija
detektor metala u , ovaj je uređaj dobio visoke pohvale među
amateri koji su ponovili dizajn. Ujedno su izneseni korisni komentari
komentare i sugestije koje smo uvažili u novoj verziji uređaja.

Trenutno je detektor metala komercijalno dostupan
proizvodi moskovska tvrtka “MASTER KIT” u obliku “do it” kompleta
sebe” za radioamatere.
Set sadrži tiskanu pločicu, plastično kućište i elektroniku
komponente, uključujući već programirani upravljač. Možda za
Za mnoge obožavatelje, kupnja takvog seta, a zatim ga napraviti jednostavno
montaža će biti prikladna alternativa skupoj kupnji
industrijski uređaj ili potpuno samostalno izrađen
detektor metala.

Princip rada puls ili
detektor metala s vrtložnim strujama temelji se na pobuđivanju u metalu
objekt impulsnih vrtložnih struja i mjerenje sekundarnih
elektromagnetsko polje koje te struje induciraju. U ovom slučaju
uzbudni signal se dovodi u odašiljačku zavojnicu senzora ne stalno, već
periodično u obliku impulsa. U vodljivim objektima oni se induciraju
prigušene vrtložne struje koje pobuđuju prigušeni elektromagnetski
polje. Ovo polje, pak, inducira u prijamnom svitku
struja prigušenja senzora. Ovisno o vodljivim svojstvima i veličini
objekta, signal mijenja svoj oblik i trajanje. Na sl. 1.
Shematski prikazuje signal na zavojnici za primanje impulsa
detektor metala. Oscilogram 1 – signal u odsutnosti metala
mete, oscilogram 2 – signal kada je senzor blizu
metalni predmet.

Pulsni detektori metala imaju svoje prednosti i
mane. Prednosti uključuju nisku osjetljivost na
mineralizirano tlo i slana voda, nedostaci su loši
selektivnost prema vrsti metala i relativno velika potrošnja
energije.

Slika 1. Signal na impulsnom ulazu
detektor metala

Najpraktičniji pulsni dizajni
detektori metala izgrađeni su prema krugu s dvije zavojnice ili prema
krug s jednom zavojnicom s dodatnim izvorom energije. U prvoj
U ovom slučaju uređaj ima odvojene prihvatne i emitirajuće zavojnice, koje
komplicira dizajn senzora. U drugom slučaju, u senzoru postoji samo jedna zavojnica, i
Za pojačavanje korisnog signala koristi se pojačalo koje se napaja
iz dodatnog izvora napajanja. Značenje ove konstrukcije
je sljedeći - signal samoindukcije ima veći
potencijal od potencijala izvora energije za koji se koristi
dovođenje struje u odašiljačku zavojnicu. Stoga, za pojačanje takvog signala
pojačalo mora imati vlastito napajanje čiji potencijal
mora biti veći od napona pojačanog signala. Također komplicira
dijagram uređaja.

Predloženi dizajn s jednom zavojnicom je izgrađen
prema izvornoj shemi, koja je lišena gore navedenih nedostataka.

Tehnički podaci

Napon napajanja……………….7,5 – 14 (V)

Potrošnja struje ne više od ……..….90 (mA)

Dubina detekcije:

– kovanica promjera 25 mm….…….…. 20 (cm)

– pištolj………………………..………40 (cm)

– kaciga……………………………..…….. 60 (cm)

Blok dijagram detektora metala prikazan je na
Sl.2 Osnova uređaja je mikrokontroler. Uz njegovu pomoć
formiraju se vremenski intervali za upravljanje svim
komponente uređaja, kao i indikaciju i opću kontrolu uređaja. S
uz pomoć snažnog ključa provodi se pulsirajuća akumulacija energije
svitak senzora, a zatim prekid struje, nakon čega a
puls samoindukcije koji pobuđuje elektromagnetsko polje u meti.

Slika 2. Blok dijagram impulsa
detektor metala

"Vrhunac" predložene sheme je uporaba
diferencijalno pojačalo u ulaznom stupnju. Služi za poboljšanje
signal, čiji je napon viši od napona napajanja i na koji se veže
određeni potencijal – + 5 (V). Za daljnje poboljšanje služi
prijemno pojačalo s visokim pojačanjem. Za mjerenje
Prvi integrator služi kao korisni signal. Tijekom uživo
integracije, korisni signal se akumulira u obliku
napon, a tijekom reverzne integracije nastaje
pretvaranje rezultata u trajanje pulsa. Drugi integrator
ima veliku integracijsku konstantu i služi za uravnoteženje
staza pojačanja za istosmjernu struju.

Shematski dijagram jednostavnog impulsa
detektor metala prikazan je na slici 3.

Slika 3. Dijagram električnog kruga
jednostavni pulsni detektor metala

Predloženi dizajn uređaja je razvijen
potpuno na uvezenoj bazi elemenata. Najviše
uobičajene komponente vodećih proizvođača. Neki
Možete pokušati zamijeniti elemente domaćim, o tome ćemo razgovarati
navedeno u nastavku. Većina korištenih elemenata nije oskudna i
mogu se kupiti u velikim gradovima Rusije i CIS-a preko tvrtki
trgovina elektroničkim komponentama.

Diferencijalno pojačalo sastavljen na op-ampu
D1.1. Čip D1 je quad operativni
tip pojačala TL074. Njegova karakteristična svojstva su visoka
performanse, niska potrošnja, niska buka, veliki ulazni učinak
otpornost, kao i sposobnost rada na ulaznim naponima,
blizu napona napajanja. Ova svojstva odredila su njegovu upotrebu u
diferencijalnog pojačala posebno i u krugu u cjelini. Koeficijent
Pojačanje diferencijalnog pojačala je oko 7 i određeno je prema
vrijednosti otpornika R3, R6…R9, R11.

Prijemno pojačalo D1.2 predstavlja
neinvertirajuće pojačalo s pojačanjem 57. Tijekom rada
U visokonaponskom dijelu impulsa samoindukcije taj se koeficijent smanjuje
do 1 pomoću analogne sklopke D2.1. Time se sprječava preopterećenje
put pojačanja ulaza i osigurava brzi ulazak u mod
za jačanje slabog signala. Tranzistori VT3 i VT4 su dizajnirani za
koordinacija razina upravljačkih signala dobivenih iz mikrokontrolera
na analogne tipke.

Pomoću drugi integrator D1.3
provodi se automatsko balansiranje putanje ulaznog pojačala
istosmjernom strujom. Odabrana integracijska konstanta 240 (ms).
dovoljno velik da ova povratna sprega ne utječe na dobitak
korisni signal koji se brzo mijenja. Koristeći ovaj integrator na
izlaz pojačala D1.2 u nedostatku signala održava razinu od +5
(U).

Mjerenje prvi integrator dovršeno dana
D1.4. Tijekom integracije korisnog signala otvara se ključ D2.2
i, sukladno tome, ključ D2.4 je zatvoren. Implementirano na ključu D2.3
logički pretvarač. Nakon dovršetka integracije signala, tipka D2.2
ključ D2.4 zatvara i otvara. Kondenzator za pohranu C6
počinje se prazniti kroz otpornik R21. Vrijeme pražnjenja bit će
proporcionalan naponu uspostavljenom na kondenzatoru C6 do
kraj integracije korisnog signala. Ovo vrijeme se mjeri pomoću mikrokontroler,
koji vrši analogno-digitalnu pretvorbu. Za mjerenje
tijekom vremena pražnjenja kondenzatora C6, analogni komparator i
timeri koji su ugrađeni u mikrokontroler D3.

Gumb S1 služi za početni reset
mikrokontroler. Prekidačem S3 postavlja se način prikaza
uređaja. Pomoću promjenjivog otpornika R29 regulira se
osjetljivost detektora metala.

Pomoću LED VD3...VD8 moguće je proizvesti svjetlo
indikacija.

Algoritam funkcioniranja

Za objašnjenje principa rada opisanog
pulsni detektor metala, sl. 4 prikazuje oscilograme signala u
najvažnije točke uređaja.

Slika 4. Valni oblici

Tijekom intervala A otvara se ključ VT1. Kroz
Kroz zavojnicu senzora počinje teći pilasta struja – oscilogram 2.
Kada struja dosegne oko 2 (A), sklopka se zatvara. Na zalihama
tranzistor VT1, dolazi do skoka napona samoindukcije -
oscilogram 1. Veličina ovog udara je veća od 300 volti (!) i
ograničen otpornicima R1, R3. Kako bi se spriječilo preopterećenje
Put pojačanja opslužuju ograničavajuće diode VD1, VD2. Također za
ovaj cilj za vrijeme trajanja intervala A (akumulacija energije u zavojnici) i
interval B (samoindukcijski udar), otvara se ključ D2.1. Ovo smanjuje
end-to-end dobitak puta od 400 do 7. Na oscilogramu 3
prikazan je signal na izlazu staze pojačanja (pin 8 D1.2). Počevši od
interval C, ključ D2.1 je zatvoren i dobitak puta
postaje velik. Nakon završetka zaštitnog intervala C, tijekom vremena
kada staza pojačanja uđe u način rada, otvara se tipka D2.2 i
tipka D2.4 se zatvara – počinje integracija korisnog signala –
interval D. Nakon ovog intervala ključ D2.2 se zatvara i ključ
Otvara se D2.4 – počinje "obrnuta" integracija. Tijekom ovog vremena
(intervali E i F) kondenzator C6 je potpuno ispražnjen. Pomoću
ugrađeni analogni komparator, mikrokontroler mjeri vrijednost
interval E, koji se ispostavlja proporcionalnim ulaznoj razini
koristan signal. Za trenutne verzije firmvera
Postavljene su sljedeće vrijednosti intervala:

A – 60…200 µs, B – 12 µs, C – 8 µs, D – 50
(μs), A + B + C + D + E + F – 5 (ms) – period ponavljanja.

Mikrokontroler obrađuje primljeni digitalni signal
podataka i prikaza pomoću LED VD3...VD8 i emitera zvuka Y1
stupanj udara cilja na senzor. LED indikacija
je analog indikatora biranja - u odsutnosti
LED VD8 svijetli na meti, zatim ovisno o razini ekspozicije
VD7, VD6, itd. svijetle jedan za drugim.

Kliknite na sliku za povećanje

Slika 5. Shematski dijagram drugog
poboljšana verzija mikroprocesora pulsa
detektor metala

Razlike (Sl. 5) u odnosu na prvu verziju uređaja (Sl. 3)
su kako slijedi.

1. Dodan otpornik R30. Ovo se radi kako bi se
kako bi se smanjio utjecaj unutarnjeg otpora različitih baterija na
postavljanje uređaja. Sada možete bezbolno promijeniti kiselinu
baterija za 6-8 kom solnih baterija. Postavljanje uređaja nije
"iselit će se."

2. Dodani "ubrzavajući" kondenzatori
C15, C16, C17. Zahvaljujući tome, toplinska stabilnost je značajno poboljšana
shema. U staroj shemi ključevi VT2...VT4 bili su najranjivija točka u ovome
plan. Osim toga, programu je dodano kontinuirano automatsko balansiranje.
nula.

3. Dodan lanac R31, R32, C14. Ovaj lanac
omogućuje kontinuirano praćenje stanja baterije. S
Pomoću otpornika R32 sada možete postaviti bilo koji sigurni prag (za
baterija) pražnjenje različitih vrsta baterija. Na primjer, za 8 kom
Morate instalirati NiCd ili NiMH AA baterije
razina je 8 Volti, a za kiselinski akumulator od 12 V – 11 Volti... Kada
razina praga će biti dostignuta, svjetlo i zvuk će se uključiti
indikacija.

Ovaj način je jednostavan za postavljanje. Uređaj
napaja se iz izvora napajanja. Napajanje je postavljeno na potrebnu vrijednost
napona praga, klizač otpornika R32 prvo se postavlja na "gornji"
položaj prema dijagramu, a zatim, okrećući rotor otpornika R32, trebate postići
kada se indikacija aktivira - VD8 LED će početi treptati, izvor zvuka
će emitirati isprekidan signal. Uređaj izlazi samo iz ovog načina rada
resetiranjem.

4. Kao alternativni uređaj za prikaz
Sada možete koristiti dvoredni LCD sa šesnaest znakova. Ovaj
Način se aktivira kada je sklopka S3 zatvorena. U ovom slučaju
LCD signalni pinovi su spojeni prema shemi umjesto LED dioda.
Također, +5 V mora se napajati na LCD modul i spojiti
"podna žica. Otpornik R33 montiran je izravno na kontakte
LCD modul (slika 6).

Slika 6. Alternativni LCD indikator

U tom slučaju uvijek se prikazuje gornji red
naziv detektora metala, au donjem redu, ovisno o načinu rada:
“Automatsko podešavanje”, “Niska baterija”. U načinu pretraživanja prikazuje se ovaj redak
stupac za 16 stupnjeva razine signala. U isto vrijeme, zvučni signal također
ima 16 stupnjeva tonova.

Vrste dijelova i dizajn

Umjesto operacijskog pojačala D1 TL074N možete
pokušajte koristiti TL084N.

Čip D2 je četverostruki analogni prekidač
tip CD4066, koji se može zamijeniti domaćim mikro krugom K561KT3.

Mikrokontroler D4 AT90S2313-10PI izravni analozi
nema. Sklop ne nudi sklopove za svoj unutar kruga
programiranja, pa je preporučljivo instalirati regulator na
utičnicu kako bi se mogla reprogramirati.

Tranzistor VT1 tipa IRF740 možete probati
zamijenite s IRF840.

Tranzistori VT2...VT4 tipa 2N5551 mogu se zamijeniti s
KT503 s bilo kojim slovnim indeksom. Međutim, treba obratiti pozornost na
činjenica da imaju drugačiji pinout.

LED diode mogu biti bilo koje vrste, poželjno je VD8
uzeti drugu boju sjaja. Diode VD1, VD2 tipa 1N4148.

Otpornici mogu biti bilo kojeg tipa, R1 i R3 moraju
imaju rasipanje snage 0,5 (W), ostatak može biti 0,125 odn
0,25 (W). Preporučljivo je odabrati R9 i R11 tako da njihov otpor
razlikovali su se ne više od 5%.

Kondenzator C1 – elektrolitski, za napon
16V, ostali kondenzatori su keramički.

Tipka S1, prekidači S3,S4, promjenjivi
otpornik R29 može biti bilo kojeg tipa koji odgovara veličini. U
Kao izvor zvuka možete koristiti piezo emiter ili slušalice.
telefona s playera.

Dizajn tijela uređaja može biti
proizvoljan. Šipka u blizini senzora (do 1 metar) i sam senzor ne bi trebali
imaju metalne dijelove i elemente za pričvršćivanje. Kao polazište
materijal za izradu šipke prikladno je koristiti plastiku
teleskopski štap za pecanje.

Senzor sadrži 27 zavoja žice promjera 0,6 -
0,8 mm, namotan na trn od 190 (mm). Senzor nema ekran i
pričvršćivanje na šipku treba izvesti bez upotrebe masivnog
vijci, vijci itd. (!) Za spajanje senzora i elektroničke jedinice
Oklopljeni kabel se ne može koristiti zbog velikog kapaciteta. Za
U ove svrhe morate koristiti dvije izolirane žice, na primjer,
MGSHV, upleteni zajedno.

Postavljanje uređaja

PAŽNJA! Uređaj ima visoku,
potencijalno po život opasan napon – na komutatoru VT 1 i
na senzoru. Stoga, prilikom postavljanja i rada treba poduzeti mjere opreza
električna sigurnost.

1. Provjerite je li instalacija ispravna.

2. Uključite napajanje i provjerite je li napajanje
struja ne prelazi 100 (mA).

3. Pomoću otpornika za ugađanje R7, postignite
takvo balansiranje staze pojačanja tako da oscilogram na pinu 7
D1.4 je odgovarao valnom obliku 4 na slici 4. U ovom slučaju potrebno je
osigurati da signal na kraju intervala D ostane nepromijenjen, tj.
Oscilogram u ovoj točki trebao bi biti vodoravan.

U daljnjoj konfiguraciji, ispravno sastavljen uređaj
ne treba. Morate približiti senzor metalnom predmetu i
provjerite rade li indikatori. Opis rada kontrola
naveden je u nastavku u opisu softvera.

Softver

U vrijeme pisanja ovog članka, razvijen je i
testirane verzije softvera V1.0-demo, V1.1 za
prva verzija uređaja i V2.4-demo, V2.4 za drugu verziju. Demo verzija
program je potpuno funkcionalan i razlikuje se samo u odsutnosti
precizno podešavanje osjetljivosti. Pune verzije su već dostupne
firmware mikrokontroleri uključeni u komplet MASTER KIT NM8042 .
HEX firmware datoteka V1.0-demo i V2.4-demo mogu se preuzeti Ovdje.

Rad na novim verzijama softvera
odredba se nastavlja, planira se uvođenje dodatnih režima.
Nove verzije, nakon opsežnog testiranja, bit će dostupne u
setovi MASTER KIT. Dobijte informacije o novim verzijama i preuzmite
demo verzije programa za vlastitu proizvodnju
detektor metala možete pronaći na osobnoj stranici Jurija Kolokolova i
na našoj web stranici.

Rad s uređajem

Prije početka rada morate uključiti struju
uređaja, podignite senzor na razinu od 60-80 cm od tla i pritisnite gumb
"Resetiraj." Unutar 2 sekunde uređaj će izvršiti automatsko podešavanje. Po
Kada je automatsko podešavanje završeno, uređaj će emitirati karakterističan kratki zvuk. Nakon
Da biste to učinili, senzor se mora približiti tlu (na mjestu gdje nema
metalne predmete) na udaljenosti od 3-7 cm i prilagodite
osjetljivost pomoću otpornika R29. Ručka se mora okretati sve dok
nestanak lažnih odgovora. Nakon toga možete započeti s potragom.
Kada se pojavi indikator prazne baterije, traženje se mora prekinuti.
isključite uređaj i zamijenite izvor napajanja.

Zaključak

Za uštedu vremena i oslobađanje od rutine
rad na pronalasku potrebnih komponenti i izradi tiskanih pločica
MASTER KIT nudi set NM8042.

Na sl. Slika 7 prikazuje crtež tiskane pločice (za
dijagrami sl. 3) i položaj komponenti na njemu.

Slika 7.1. Pogled odozgo na tiskanu ploču

Slika 7.2. Pogled odozdo na tiskanu ploču

Komplet se sastoji od tvorničke tiskane ploče,
firmware kontroler s verzijom softvera V 1.1, sve potrebno
komponente, plastično kućište i upute za montažu i rad.
Dizajn je pojednostavljen namjerno kako bi se smanjio
set trošak.

Izrada zavojnice za traženje

Zavojnica ima 27 zavoja
emajlirana žica presjeka 0,7-0,8 mm, namotana u obliku prstena
180-190 mm. Nakon namotavanja zavojnice, zavoji se moraju omotati izolacijom
traka. Da biste spojili senzor, morate napraviti upleteni par
instalacijska žica. Da biste to učinili, uzmite dva komada žice potrebne duljine i
upleteni zajedno brzinom jednog uvijanja po centimetru. S jedne strane
Ovaj kabel je zalemljen na zavojnicu, a drugi na ploču. Kućište senzora i
Metal detektorska šipka ne smije sadržavati metalne dijelove!

Uglađenost tijela

Prije postavljanja ploče detektora metala u kućište,
Potrebno je napraviti rupe za udaljene elemente.

Na sl.8 prikazane su rupe na prednjoj strani
paneli za LED, regulator osjetljivosti R29, prekidač
napajanje S4 i gumb za resetiranje S1. Na Sl.9– rupa sa strane
površina kućišta za telefonski priključak Earphone JACK. Na Sl.10
– rupe na stražnjoj ploči za kabel za napajanje i kabel za traženje
zavojnice.

Prikazan je izgled sastavljenog elektroničkog punjenja
na riža. jedanaest.

Slika 8. Rupe na prednjoj ploči kućišta za LED diode

Slika 9. Rupa na bočnoj površini
kućišta za telefonsku utičnicu

Slika 10. Rupe na stražnjoj ploči za kabele
kabel za napajanje i zavojnicu za traženje

Slika 11. Izgled elektroničkog punjenja
mikroprocesorski pulsni detektor metala iz kompleta MASTER KIT NM8042

Saznajte više o našem asortimanu
proizvode možete pronaći u katalogu “MASTER KIT” i na našoj web stranici, gdje
pruža mnogo korisnih informacija o elektroničkim setovima i modulima
MASTER KIT, navedene su adrese trgovina u kojima se mogu kupiti.

Karakteristike i princip rada pulsnih detektora metala

Pulsni detektor metala ( Pulsni detektor metala ili - engleski) najosjetljiviji među svim detektorima, reagira na sve metale, ne razlikuje feromagnete od dijamagneta. Značajke pretraživanja omogućuju detektoru otkrivanje zlata i grumena zlata u alkalnim uvjetima i ekstremnim temperaturama tla (ili stijena) koje su previše izazovne za VLF/TR uređaje. Također može otkriti metalne rude koje se nalaze u stijenama i glini.

Pulsni detektori metala nezamjenjivi su pri pretraživanju u obalnom pojasu, pod vodom iu visoko mineraliziranom tlu. Rad uređaja ne ovisi o utjecaju zemlje i vode. Jednako dobro rade pod vodom i na kopnu. Zato PI tehnologija koristi se u podvodnim detektorima metala. Uređaji imaju dobre rezultate pri pretraživanju na pješčanim i mokrim plažama. Dubina detekcije objekata u zemlji i slanoj vodi veća je u usporedbi s VLF detektorima metala.

Pulsni detektori metala rade bolje od VLF detektora metala u blizini dalekovoda, kao i odašiljačkih antena mobilnih komunikacijskih sustava. Servisiranje ovog tipa detektora metala vrlo je jednostavno. U pravilu su opremljeni jednom kontrolom osjetljivosti, iako napredniji modeli mogu imati druge kontrole.

Uređaji imaju veliku potrošnju energije i za rad su im potrebne snažne baterije. Konvencionalne baterije ne traju više od 12 sati neprekidnog rada. Ako se koriste alkalne baterije, vrijeme rada se povećava.

Tehnologija Indukcija pulsa nije univerzalan, a nedostaci pulsnih detektora metala ograničavaju njihove mogućnosti. Trenutačno su najbolji detektori metala za sve namjene oni koji koriste VLF (Very Low Frequency) tehnologiju. Međutim, PI tehnologija bi se mogla dalje razvijati i novi detektori s novim mogućnostima mogli bi se razviti u budućnosti.

Dizajn i princip rada pulsnih detektora metala

Ove struje su izvor sekundarnog signala (reflektirani puls, odziv). U intervalima između impulsa, prijemnik prima odgovor, koji se pojačava i obrađuje u analizatoru, a zatim šalje na jedinicu za prikaz.

Vrijeme opadanja reflektiranog impulsa dulje je od vremena opadanja emitiranog impulsa (zbog fenomena samoindukcije). Vremenska razlika je parametar za analizu i snimanje. Prigušenje vrtložnih struja iz tla ili vode događa se mnogo brže i uređaj ga ne detektira. Zbog toga pulsni detektori metala učinkovito rade pod vodom, na mineraliziranim, slanim i vlažnim tlima.

Povezane oznake: pulsni detektori metala, pulsni detektori metala, PI tehnologija, Pulsna indukcija, princip rada pulsnih detektora metala, uređaj pulsnih detektora metala, kako radi pulsni detektor metala

Princip rada

Emiter glave za traženje (induktivnost 0,2-0,3 µH) pulsirajućeg detektora metala napaja se impulsima s frekvencijom ponavljanja od 40 – 200 Hz, velikom strujom (do 20 A) i naponom do 200 V. Ako nema metalnog predmeta u blizini emitera, tada stražnji rub pulsa ostaje kratak. Ako je cijev, kabel ili nešto vodljivo blizu, stražnji rub kasni.

Sl. 1. Vremenski dijagram pulsnog detektora metala

Na temelju analize prijelaznog procesa može se suditi o prisutnosti ne samo metalnog predmeta, već io vrsti metala.

Strukturna shema

Uređaj se temelji na shemi koju je razvio Yu Kolokolov, s obradom impulsnih parametara pomoću mikrokontrolera. To je omogućilo pojednostavljenje dizajna sklopa uređaja bez smanjenja tehničkih karakteristika.

Tehničke karakteristike detektora metala:

Napon napajanja: 7,5 – 14 V.
Potrošnja struje: 90 mA.
Dubina detekcije:
- kovanica promjera 25 mm: 0,23 m;
- pištolj: 0,40 m;
- kaciga: 0,60 m.

sl.2. Blok dijagram detektora metala

Vrhunac ovog sklopa je korištenje diferencijalnog pojačala u ulaznom stupnju. Služi za pojačavanje signala čiji je napon veći od napona napajanja. Daljnje pojačanje osigurava prijamno pojačalo. Prvi integrator je dizajniran za mjerenje korisnog signala. Pri integraciji naprijed korisni signal se akumulira, a pri integraciji unatrag rezultat se pretvara u digitalni oblik. Drugi integrator ima veliku integracijsku konstantu (240 ms) i služi za uravnoteženje putanje pojačanja s obzirom na istosmjernu struju.

Shematski dijagram

Shematski dijagram pulsnog detektora metala prikazan je na sl. 3.

sl.3. Shematski dijagram detektora metala

Snažni prekidač sastavljen je na tranzistoru s efektom polja VT1. Budući da tranzistor s efektom polja IRF740 ima kapacitivnost vrata veću od 1000 pF, za njegovo brzo isključivanje koristi se preliminarni stupanj na tranzistoru VT2. Brzina otvaranja snažnog prekidača više nije toliko kritična zbog činjenice da struja u induktivnom opterećenju postupno raste. Otpornici R1, R3 dizajnirani su za "gašenje" energije samoindukcije. Zaštitne diode VD1, VD2 ograničavaju padove napona na ulazu diferencijalnog pojačala.

Diferencijalno pojačalo je sastavljeno na D1.1. Čip D1 je četverostruko operacijsko pojačalo TL074. Njegova karakteristična svojstva su velika brzina, niska potrošnja, niska razina buke, visoka ulazna impedancija i sposobnost rada na ulaznim naponima bliskim naponu napajanja. Dobitak diferencijalnog pojačala je oko 7 i određen je vrijednostima otpornika R3, R6, R9, R11. Prijemno pojačalo je neinvertirajuće pojačalo od 57. visokonaponskog dijela impulsa samoindukcije, ovaj koeficijent se smanjuje na 1 pomoću analogne sklopke D2 .1 koja sprječava preopterećenje ulaznog puta pojačanja i osigurava brzi ulazak u način rada za pojačanje slabog signala. Tranzistori VT3 i VT4 dizajnirani su tako da odgovaraju razinama upravljačkih signala koji se isporučuju iz mikrokontrolera na analogne sklopke.

Pomoću drugog integratora D1.3, ulazni krug pojačala se automatski balansira za istosmjernu struju. Integracijska konstanta 240 ms. je odabran da bude dovoljno velik tako da ova povratna sprega ne utječe na pojačanje korisnog signala koji se brzo mijenja. Koristeći ovaj integrator, izlaz pojačala D1.2 održava razinu od +5 V u nedostatku signala.

Mjerni prvi integrator izrađen je na D1.4. Tijekom integracije korisnog signala ključ D2.2 se otvara, a ključ D2.4 zatvara. Na sklopki D2.3 implementiran je logički pretvarač. Nakon dovršetka integracije signala, ključ D2.2 se zatvara, a ključ D2.4 otvara. Kondenzator za pohranu C6 počinje se prazniti kroz otpornik R21. Vrijeme pražnjenja bit će proporcionalno naponu koji se uspostavio na kondenzatoru C6 do kraja integracije korisnog signala. Ovo vrijeme se mjeri pomoću mikrokontrolera koji izvodi analogno-digitalnu pretvorbu. Za mjerenje vremena pražnjenja kondenzatora C6 koriste se analogni komparator i mjerači vremena koji su ugrađeni u mikrokontroler D3.
Mikrokontroler AT90S2313 također uključuje 8-bitni RISC procesor brzine 10 MIPS, 32 radna registra, 2 kilobajta Flash ROM-a, 128 bajta RAM-a i sat čuvara.

LED VD3...VD8 pružaju svjetlosnu indikaciju. Gumb S1 je namijenjen za inicijalni reset mikrokontrolera. Prekidačima S2 i S3 postavljaju se načini rada uređaja. Pomoću promjenjivog otpornika R29 podešava se osjetljivost detektora metala.

Algoritam funkcioniranja

Za objašnjenje principa rada opisanog pulsnog detektora metala u nastavku su oscilogrami signala na najvažnijim točkama uređaja (slika 4.)

sl.4. Oscilogram uređaja

Tijekom intervala A otvara se ključ VT1. Kroz zavojnicu senzora počinje teći pilasta struja. Kada struja dosegne oko 2 A, ključ se zatvara. Na odvodu tranzistora VT1 dolazi do skoka napona samoindukcije. Veličina ovog udara je veća od 300 V i ograničena je otpornicima R1, R3. Kako bi se spriječilo preopterećenje staze pojačanja, koriste se ograničavajuće diode VD1, VD2. Također u tu svrhu, tijekom intervala A (akumulacija energije u zavojnici) i intervala B (oslobađanje samoindukcije), otvara se ključ D2.1. Ovo smanjuje pojačanje staze od kraja do kraja sa 400 na 7. Oscilogram 3 prikazuje signal na izlazu staze pojačanja (pin 8 od D1.2). Počevši od intervala C, prekidač D2.1 se zatvara i pojačanje putanje postaje veliko. Nakon završetka zaštitnog intervala C, tijekom kojeg put pojačanja ulazi u način rada, ključ D2.2 se otvara i ključ D2.4 zatvara - počinje integracija korisnog signala, interval D. Nakon ovog intervala ključ D2.2 se zatvara i otvara se tipka D2.4 - počinje “obrnuta” integracija. Za to vrijeme (intervali E i F) kondenzator C6 se potpuno isprazni. Pomoću ugrađenog analognog komparatora mikrokontroler mjeri vrijednost intervala E, koja se ispostavlja proporcionalnom razini ulaznog signala. Za verzije firmvera V1.0 i V1.1 postavljene su sljedeće vrijednosti intervala: A - 60...200 µs, µs, B - 12 µs, C - 8 µs, D - 50 µs, A + B + C + D + E + F (razdoblje ponavljanja).

Mikrokontroler obrađuje primljene digitalne podatke i pomoću LED dioda VD3...VD8 i emitera zvuka Y1 pokazuje stupanj udara mete u senzor. LED indikacija je analogna indikatoru na brojčaniku - ako nema cilja, VD8 LED svijetli, zatim, ovisno o razini udara, VD7, VD6 itd. svijetle sekvencijalno.
Preporuča se konfigurirati uređaj u sljedećem redoslijedu:
- provjerite je li instalacija ispravna;

Uključite napajanje i provjerite da potrošnja struje ne prelazi 100 mA;
- umjesto otpornika R7 ugraditi promjenjivi otpornik i rotiranjem njegovog rotora postići takvo uravnoteženje putanje pojačanja da oscilogram na pinu 7 D1.4 odgovara oscilogramu 4 (slika 4). U tom slučaju potrebno je osigurati da signal na kraju intervala D ostane nepromijenjen, tj. Oscilogram u ovoj točki trebao bi biti vodoravan. Nakon toga potrebno je izmjeriti promjenjivi otpornik i zamijeniti ga konstantnim najbliže vrijednosti.

Detektor metala možete sastaviti iz dijelova kompleta NM8042 koji je izdao MASTER KIT i uključuje tiskanu ploču, kućište, kompletan set dijelova i upute za sastavljanje.

sl.5. Sastavljeni detektor metala iz kompleta NM8042 MASTER KIT

Glava za pretragu

Glava za traženje metal detektora jedan je od njegovih najvažnijih dijelova. Kako će uređaj raditi ovisi o kvaliteti njegove izrade.

Ove zavojnice su promjera 19 cm, broja zavoja 27, žice PEV, PEL 0,5 mm, kabel za zavojnicu je dvožilni, višežilna neekranizirana žica u gumenoj izolaciji. Ova glava pruža osjetljivost za otkrivanje kovanice od 5 kopejki (SSSR) na udaljenosti od 19 -20 cm u zraku.

sl.6. Glava s jednim krugom

Jedna konturna glava za pretraživanje promjera 19 mm nema dovoljnu osjetljivost na male metalne predmete (npr. nakit), dok mala ima malu dubinu pretraživanja. Možete kombinirati dubinu pretraživanja s osjetljivošću na male objekte proizvodnjom glave za pretraživanje s dva kruga.

sl.7. Glava s dva kruga

Na komadima vlaknaste ploče označavamo konture buduće zavojnice (vanjski promjer 200 mm, unutarnji promjer 90 mm, debljina stijenke 18 mm). Navijamo zavojnice. Na stupu promjera 19,2 mm - 25 zavoja, na trnu promjera 84 mm - 5 zavoja. Zavojnice impregniramo lakom i postavljamo ih u utore, povezujući ih u nizu. Pokrećemo kabel, lemimo krajeve, umetnemo kabelsku uvodnicu. Postavite zavojnicu s utorom prema gore i ispunite utor epoksidnom smolom. Nakon polimerizacije, okrenite zavojnicu, zalijepite uši i pokrijte cijelu površinu epoksidom u 2 sloja. Odlemimo utikač, omotamo kabel trakom da ga zaštitimo od boje i obojimo zavojnicu 2-3 puta.

Dizajn zavojnice omogućuje vam lokalizaciju 1 kopejke (SSSR) na udaljenosti od 100 mm. Središte objekta je vrlo lako odrediti, budući da je dijagram osjetljivosti na male objekte stožast (1-2 cm veći u sredini).

Gornja šipka

Za izradu gornje šipke detektora metala trebat će vam komad duraluminijske, bakrene ili mesingane cijevi promjera 22 mm i debljine stijenke 2 mm. Njegova duljina je 120-140 cm Šipka u obliku slova S savijena je iz cijevi pomoću savijača cijevi (vidi sliku 8).

sl.8. Crtanje šipke

Naslon za ruke je izrezan od lima 1,5 - 2,5 mm i savijen. Naslon za ruku pričvršćen je na šipku vijkom M6. Ispod naslona za ruke nalazi se spremnik za baterije. Žica za napajanje se provlači unutar šipke i izvodi kroz rupu promjera 5 mm u području elektroničke jedinice. Plastična stezna spojnica se uzima iz produžne četke za pranje prozora. Unutarnji promjer elementa za zatezanje spojke je 16 mm, vanjski promjer je 20 mm. Element za zatezanje je zalijepljen u šipku pomoću epoksidne smole. Neoprenska ručka može se zamijeniti komadom gumenog crijeva ili pjenastim valjkom.

Donja šipka

Donja šipka je namotana na trn promjera 14 mm od 6 slojeva stakloplastike da se dobije promjer 16 mm. Duljina šipke - 500-750 mm. U mojoj verziji štap je napravljen od razdvojenih dijelova, svaki po 370 mm.

Opći izgled uređaja prikazan je na sl. 9.

Sl.9. Opći pogled na uređaj

Pulsni detektori metala dobilo je ime po principu rada: prvo emitira signalni impuls, zatim je tiho i prima signal od metalne mete na istoj zavojnici, zatim ponovno emitira impuls itd.

Pulsni detektori metala nazivaju se i analogni. To je zbog toga što oni ništa ne obrađuju, nemaju ugrađene programe za obradu signala, već odmah šalju signal od mete do zvučnika do operatera.
Nemaju procesor, za razliku od mnogih modernih detektora metala sa ekranom, koji na displeju prikazuju VDI broj.

Ali nije svaki analogni detektor metala detektor pulsa. Uređaj može raditi na drugim tehnologijama i biti analogan. Ispod je prikaz tipičnog predstavnika analognih detektora metala - Golden Mask 4WD PRO.

Prednosti i nedostaci pulsnih (analognih) detektora metala.

Prednosti:

• brz odgovor od cilja
• velika dubina pretraživanja
• učinkovit rad na teškim tlima
  • dobro funkcionira na visoko mineraliziranim tlima
  • dobro djeluje na slanim tlima

• teško im je raditi u uvjetima zatrpanim metalnim predmetima
• vrlo osjetljiv na elektromagnetske smetnje

Na taj način digitalni detektori metala povećavaju dubinu pretrage i mogu raditi na teškim tlima.

I analogni detektori mina postaju sposobni raditi u uvjetima velikih količina metalnih krhotina.

Međutim, uglavnom, naše izjave o prednostima i nedostacima analognih detektora metala ostaju točne.

Pošteno je mišljenje da su pulsni detektori metala dobri u starim naseljima, u ruralnim područjima, na plažama, ali ne iu urbanim sredinama.

Princip rada pulsnog detektora metala

Takvi detektori metala nazivaju se i PI detektori.

Klasičan primjer takvog uređaja je Deep Hunter PRO-3 pulsni dubinski detektor metala tvrtke Golden Mask.

Ali vratimo se na temu članka - "Pulsni detektori metala - princip rada."

Signal primljen od cilja ima promjenu u stopi slabljenja u usporedbi s izvornim signalom. Na temelju toga se zaključuje da se ispod zavojnice nalazi meta.

Donji dijagram prikazuje ovu sliku u točki - 10 (tamo se nalazi meta). Vidljiva je promjena u brzini raspadanja.

Primljeni signal od cilja se povećava kako mu se zavojnica približava. Prema tome, ako je meta duboko, čut će se slab signal.

(Za digitalne uređaje, snaga signala mora premašiti određeni prag, nakon čega će procesor dati naredbu za oglašavanje ciljnog signala).

Analogni detektori metala mogu imati samo linearnu diskriminaciju, tj. Segmente cilja možete uzastopno zatvarati ili otvarati. (U profesionalnim digitalnim, to se može učiniti bilo kojim redoslijedom. Za to je odgovoran procesor)

Sukladno tome, isti se problem javlja s audio postavkama. U pulsnim instrumentima možete promijeniti visinu zvuka. Ali neće biti više od 2 zvuka: crni, boja. Tonalitet će im biti drugačiji (to sami podešavate), ali polifonija ne dolazi u obzir. Ali u procesorskim sustavima to se često događa, a procesor to čini.
Analogni uređaji nemaju zaslon, već samo gumbe i prekidače za podešavanje. (ne postoji procesor koji će nešto obraditi i prenijeti na displej)

Pulseri mogu biti jednofrekventni ili višefrekventni, ali u svakom slučaju morat ćete pritisnuti prekidač za prebacivanje na novu frekvenciju.

Što je niža frekvencija u ovim uređajima, oni dublje vide metu. Za slabo vodljive svrhe potrebna je visoka frekvencija. (Zapravo, u digitalnim uređajima postoji ista ovisnost).

Tipično, pulsni detektori metala rade na frekvencijama ispod 30 kHz.

1.1. Principi rada

Detektor metala na principu "transmisija-prijem".

Pojmovi "odašiljanje-prijem" i "reflektirani signal" u raznim detektorskim uređajima obično se povezuju s metodama kao što su pulsni eho i radar, što je izvor zabune kada se radi o detektorima metala. Za razliku od raznih vrsta lokatora, kod detektora metala ove vrste i odašiljani (emitirani) i primljeni (reflektirani) signali su kontinuirani, postoje istovremeno i podudaraju se u frekvenciji.

Princip rada odašiljačko-prijemnih detektora metala je registracija signala reflektiranog (ili, kako oni kažu, ponovno emitiranog) od metalnog objekta (cilja), vidi, str. 225-228. Reflektirani signal nastaje zbog utjecaja izmjeničnog magnetskog polja odašiljačke (emisione) zavojnice detektora metala na metu. Dakle, uređaj ove vrste podrazumijeva prisutnost najmanje dvije zavojnice, od kojih je jedna odašilja, a druga prima.

Glavni temeljni problem koji se rješava u detektorima metala ove vrste je izbor relativnog rasporeda zavojnica, u kojem magnetsko polje emitirajuće zavojnice, u odsutnosti stranih metalnih predmeta, inducira nulti signal u prijemnoj zavojnici. (ili u sustavu prihvatnih zavojnica). Stoga je potrebno spriječiti izravan udar odašiljačke zavojnice na prijamnu zavojnicu. Pojava metalne mete u blizini zavojnica dovest će do pojave signala u obliku izmjenične elektromotorne sile (emf) u prijamnoj zavojnici.

Isprva se može činiti da u prirodi postoje samo dvije mogućnosti relativnog rasporeda zavojnica, u kojima nema izravnog prijenosa signala s jedne zavojnice na drugu (vidi sliku 1, a i b) - zavojnice s okomitim i križanje osi.

Riža. 1. Mogućnosti relativnog rasporeda zavojnica senzora detektora metala na temelju principa "prijenos-prijem"

Detaljnije proučavanje problema pokazuje da može postojati koliko god želite različitih sustava senzora detektora metala. Ali to su složeniji sustavi s više od dvije zavojnice, električno spojene na odgovarajući način. Na primjer, na sl. Slika 1, c prikazuje sustav od jedne emitirajuće (u sredini) i dvije prijemne zavojnice, spojenih protustrujno prema signalu induciranom emitirajućom zavojnicom. Dakle, signal na izlazu sustava prijemnih zavojnica idealno je jednak nuli, budući da je emf inducirana u zavojnicama. međusobno kompenzirani.

Od posebnog interesa su senzorski sustavi s koplanarnim zavojnicama (tj. smještenim u istoj ravnini). To se objašnjava činjenicom da se detektori metala obično koriste za traženje objekata koji se nalaze u tlu, a približavanje senzora na minimalnu udaljenost od površine zemlje moguće je samo ako su njegove zavojnice koplanarne. Osim toga, takvi senzori su obično kompaktni i dobro se uklapaju u zaštitna kućišta poput "palačinke" ili "letećeg tanjura".

Glavne opcije relativnog rasporeda koplanarnih zavojnica prikazane su na sl. 2, a i b. U dijagramu na Sl. 2, a relativni položaj zavojnica odabran je tako da je ukupni tok vektora magnetske indukcije kroz površinu ograničenu prihvatnom zavojnicom jednak nuli. U dijagramu na Sl. 2, b jedna od zavojnica (prijamna) je upletena u obliku "osmice", tako da ukupna emf inducirana na polovicama zavoja prihvatne zavojnice koja se nalazi u jednom krilu "osmice" kompenzira sličnu ukupnu emf induciranu u drugom krilu G8. Moguće su i druge izvedbe senzora s koplanarnim zavojnicama, na primjer Sl. 2, e.

Riža. 2. Koplanarne opcije za relativni raspored zavojnica detektora metala prema principu "transmisija-prijem"

Prihvatna zavojnica nalazi se unutar emitirajuće zavojnice. EMF inducirana u prihvatnom svitku. kompenzira se posebnim transformatorskim uređajem koji odabire dio signala iz emitirajuće zavojnice.

Beat detektor metala

Naziv "beat detektor metala" odjek je terminologije usvojene u radiotehnici od dana prvih superheterodinskih prijamnika. Otkucaji su fenomen koji se najuočljivije očituje kada se zbroje dva periodična signala sličnih frekvencija i približno jednakih amplituda, a sastoji se od pulsiranja u amplitudi ukupnog signala. Frekvencija valovitosti jednaka je razlici frekvencija dva dodana signala. Propuštanjem takvog pulsirajućeg signala kroz ispravljač (detektor) moguće je izolirati signal razlike frekvencija. Takav sklop je već dugo tradicionalan, ali trenutno se više ne koristi ni u radiotehnici ni u detektorima metala. U oba slučaja amplitudni detektori zamijenjeni su sinkronim detektorima, ali izraz "na otkucaje" ostao je do danas.

Načelo rada beat metal detektora je vrlo jednostavno i sastoji se u snimanju razlike frekvencija iz dva generatora, od kojih je jedan stabilne frekvencije, a drugi sadrži senzor - induktor u svom krugu za podešavanje frekvencije. Uređaj je podešen na takav način da se, u nedostatku metala u blizini senzora, frekvencije dvaju generatora podudaraju ili su vrlo bliske vrijednosti. Prisutnost metala u blizini senzora dovodi do promjene njegovih parametara i, kao posljedica toga, do promjene frekvencije odgovarajućeg generatora. Ta je promjena obično vrlo mala, ali je promjena u frekvencijskoj razlici između dva oscilatora već značajna i može se lako zabilježiti.

Razlika frekvencija može se bilježiti na različite načine, od najjednostavnijih, kada se signal razlike frekvencija sluša na slušalicama ili preko zvučnika, do digitalnih metoda mjerenja frekvencija. Osjetljivost detektora metala na otkucaje ovisi, između ostalog, o parametrima za pretvaranje promjena impedancije senzora u frekvenciju.

Obično se pretvorba sastoji od dobivanja razlike frekvencije stabilnog generatora i generatora sa senzorskom zavojnicom u krugu za podešavanje frekvencije. Stoga, što su frekvencije ovih generatora veće, veća će biti razlika frekvencija u odgovoru na pojavu metalne mete u blizini senzora. Registriranje malih odstupanja frekvencije predstavlja određenu poteškoću. Dakle, na uho možete pouzdano registrirati pomak u frekvenciji tonskog signala od najmanje 10 Hz. Vizualno, treptanjem LED-a možete registrirati pomak frekvencije od najmanje 1 Hz. Na druge načine moguće je postići registraciju manje frekvencijske razlike, ali će ta registracija zahtijevati dosta vremena, što je neprihvatljivo za detektore metala koji uvijek rade u realnom vremenu.

Selektivnost za metale na takvim frekvencijama, koje su vrlo daleko od optimalnih, vrlo je slaba. Osim toga, gotovo je nemoguće odrediti fazu reflektiranog signala iz pomaka frekvencije generatora. Stoga detektor metala nema selektivnost na otkucaje.

Detektor metala na principu elektroničkog mjerača frekvencije

Pozitivna strana za praksu je jednostavnost dizajna senzora i elektroničkog dijela detektora metala koji se temelji na otkucajima i na principu frekvencijskog metra. Takav uređaj može biti vrlo kompaktan. Praktičan je za korištenje kada je nešto već detektirano osjetljivijim uređajem. Ako je otkriveni predmet mali i nalazi se dovoljno duboko u zemlji, tada se može "izgubiti" i pomaknuti tijekom iskopavanja. Kako ne biste mnogo puta “pregledavali” mjesto iskopa glomaznim, osjetljivim detektorom metala, preporučljivo je kontrolirati njegovo napredovanje u završnoj fazi kompaktnim uređajem kratkog dometa, koji se može koristiti za točnije određivanje lokacije. objekta.

Indukcijski detektor metala s jednom zavojnicom

Riječ "indukcija" u nazivu detektora metala ove vrste u potpunosti otkriva princip njihovog rada, ako se sjećate značenja riječi "inductio" (latinski) - navođenje. Uređaj ove vrste sadrži senzor jedne zavojnice bilo kojeg prikladnog oblika, pobuđen izmjeničnim signalom. Pojava metalnog predmeta u blizini senzora uzrokuje pojavu reflektiranog (reemitiranog) signala, koji "inducira" dodatni električni signal u zavojnici. Ostaje samo istaknuti ovaj dodatni signal.

Detektor metala indukcijskog tipa stekao je pravo na život, uglavnom zbog glavnog nedostatka uređaja koji se temelje na principu "prijenos-prijem" - složenost dizajna senzora. Ova složenost dovodi ili do visoke cijene i složenosti izrade senzora, ili do njegove nedovoljne mehaničke krutosti, što uzrokuje pojavu lažnih signala pri pomicanju i smanjuje osjetljivost uređaja.

Riža. 3. Blok shema ulazne jedinice indukcijskog detektora metala

Ako si postavite cilj ukloniti ovaj nedostatak iz uređaja koji se temelje na principu "prijenos-prijem" uklanjanjem samog njegovog uzroka, tada možete doći do neobičnog zaključka - emitirajuća i prijamna zavojnica detektora metala moraju se kombinirati u jednu ! Zapravo, u ovom slučaju nema vrlo nepoželjnih pomaka i savijanja jedne zavojnice u odnosu na drugu, budući da postoji samo jedna zavojnica i ona je i emitirajuća i primajuća. Senzor je također iznimno jednostavan. Cijena za ove prednosti je potreba da se izolira korisni reflektirani signal od pozadine mnogo većeg pobudnog signala emitirajuće/prijamne zavojnice.

Reflektirani signal može se izolirati oduzimanjem od električnog signala prisutnog u zavojnici senzora signala istog oblika, frekvencije, faze i amplitude kao signal u zavojnici u odsutnosti metala u blizini. *Kako se to može implementirati na jedan od načina prikazano je na sl. 3.

Generator proizvodi izmjenični napon sinusnog oblika s konstantnom amplitudom i frekvencijom. Pretvarač napona u struju (VCT) pretvara napon generatora Ur u struju Ig, koja se dovodi u oscilatorni krug senzora. Oscilatorni krug sastoji se od kondenzatora C i senzorske zavojnice L. Njegova rezonantna frekvencija jednaka je frekvenciji generatora. Koeficijent pretvorbe PNT odabran je tako da napon oscilatornog kruga id bude jednak naponu generatora Ur (u nedostatku metala u blizini senzora). Dakle, zbrajalo oduzima dva signala iste amplitude, a izlazni signal - rezultat oduzimanja - jednak je nuli. Kada se metal pojavi u blizini senzora, javlja se reflektirani signal (drugim riječima, mijenjaju se parametri zavojnice senzora), a to dovodi do promjene napona titrajnog kruga 11d. Na izlazu se pojavljuje signal različit od nule.

Na sl. Slika 3 prikazuje samo najjednostavniju verziju jednog od dijagrama ulaznog dijela detektora metala razmatranog tipa. Umjesto PNT u ovom krugu, načelno je moguće koristiti otpornik za podešavanje struje. Za uključivanje zavojnice senzora mogu se koristiti različiti premosni sklopovi, zbrajalice s različitim prijenosnim koeficijentima za invertirajuće i neinvertirajuće ulaze, djelomično spajanje titrajnog kruga itd.

U dijagramu na Sl. 3 oscilatorni krug se koristi kao senzor. Ovo je učinjeno radi jednostavnosti kako bi se dobio nulti fazni pomak između signala Ur i 11d (krug je podešen na rezonanciju). Možete napustiti oscilatorni krug uz potrebu finog podešavanja za rezonanciju i koristiti samo zavojnicu senzora kao PNT opterećenje. Međutim, PNT pojačanje u ovom slučaju mora biti složeno da bi se ispravilo fazni pomak od 90° koji proizlazi iz induktivne prirode PNT opterećenja.

Pulsni detektor metala

U vrstama elektroničkih detektora metala o kojima smo ranije govorili, reflektirani signal odvaja se od emitiranog bilo geometrijski - zbog relativnog položaja zavojnica za primanje i emitiranje, ili pomoću posebnih kompenzacijskih krugova. Očito, također može postojati privremena metoda za odvajanje emitiranih i reflektiranih signala. Ova metoda ima široku primjenu, na primjer, u odjeku impulsa i radaru. Tijekom lociranja, mehanizam kašnjenja reflektiranog signala je zbog značajnog vremena potrebnog da se signal proširi do objekta i natrag.

U odnosu na detektore metala, takav mehanizam može biti fenomen samoindukcije u vodljivom objektu. Kako to iskoristiti u praksi? Nakon izlaganja impulsu magnetske indukcije, prigušeni strujni impuls pojavljuje se u vodljivom objektu i održava se neko vrijeme (zbog fenomena samoindukcije), uzrokujući vremenski odgođeni reflektirani signal. Sadrži korisne informacije i treba ga registrirati.

Stoga se može predložiti druga shema za konstrukciju detektora metala, bitno drugačija od onih o kojima se ranije raspravljalo u metodi razdvajanja signala. Ova vrsta detektora metala naziva se pulsni detektor. Sastoji se od generatora strujnih impulsa, prijemnog i emitirajućeg svitka, koji se mogu spojiti u jedan, sklopnog uređaja i jedinice za obradu signala.

Generator strujnih impulsa generira kratke strujne impulse u području milisekundi koji ulaze u emitirajuću zavojnicu, gdje se pretvaraju u impulse magnetske indukcije. Budući da emitirajuća zavojnica - opterećenje generatora impulsa - ima izraženu induktivnu prirodu, na generatoru na frontama impulsa dolazi do preopterećenja u obliku naponskih udara. Takvi izboji mogu doseći desetke do stotine (!) Volti amplitude, ali uporaba zaštitnih limitera je neprihvatljiva, jer bi to dovelo do kašnjenja u prednjem dijelu strujnog impulsa i magnetske indukcije i, u konačnici, kompliciralo odvajanje reflektirani signal.

Prijemna i emitirajuća zavojnica mogu se postaviti relativno proizvoljno jedna u odnosu na drugu, jer su izravni prodor emitiranog signala u prijamnu zavojnicu i učinak reflektiranog signala na nju vremenski odvojeni. U principu, jedna zavojnica može služiti i kao prijemna i kao emitirajuća zavojnica, ali u ovom slučaju bit će mnogo teže odvojiti visokonaponske izlazne krugove generatora strujnih impulsa od osjetljivih ulaznih krugova.

Preklopni uređaj je dizajniran za obavljanje gore navedenog odvajanja emitiranog i reflektiranog signala. Blokira ulazne krugove uređaja na određeno vrijeme, koje je određeno trajanjem strujnog impulsa u emitirajućoj zavojnici, vremenom pražnjenja zavojnice i vremenom tijekom kojeg kratki odzivi uređaja od masivnih slabo vodljivih objekata kao što su kao tlo moguće su. Nakon tog vremena sklopni uređaj mora osigurati prijenos signala od prijemne zavojnice do jedinice za obradu signala.

Jedinica za obradu signala dizajnirana je za pretvaranje ulaznog električnog signala u oblik pogodan za ljudsku percepciju. Može se dizajnirati na temelju rješenja koja se koriste u drugim vrstama detektora metala. Nedostaci pulsnih detektora metala uključuju poteškoće u provedbi u praksi diskriminacije objekata prema vrsti metala, složenost opreme za generiranje i prebacivanje strujnih i naponskih impulsa velike amplitude i visoku razinu radio smetnji.

Magnetometri

Magnetometri su široka skupina uređaja dizajniranih za promjenu parametara magnetskog polja (na primjer, modul ili komponente vektora magnetske indukcije). Korištenje magnetometara kao detektora metala temelji se na fenomenu lokalnog izobličenja Zemljinog prirodnog magnetskog polja feromagnetskim materijalima, poput željeza. Nakon što smo uz pomoć magnetometra otkrili odstupanje od modula ili smjera vektora magnetske indukcije Zemljinog polja koji je uobičajen za određeno područje, možemo pouzdano reći da postoji neka magnetska nehomogenost (anomalija) koja može biti uzrokovana željezni predmet.

U usporedbi s prethodno spomenutim detektorima metala, magnetometri imaju mnogo veći domet detekcije željeznih predmeta. Vrlo je impresivno znati da pomoću magnetometra možete registrirati male čavle za cipele s cipela na udaljenosti od 1 m, a automobila na udaljenosti od 10 m! Tako veliki raspon detekcije objašnjava se sljedećim. Analog emitiranog polja konvencionalnih detektora metala za magnetometre je jednoliko (na skali pretraživanja) magnetsko polje Zemlje. Stoga je odgovor uređaja na željezni predmet obrnuto proporcionalan ne šestoj, već samo trećoj potenciji udaljenosti.

Temeljni nedostatak magnetometara je nemogućnost otkrivanja predmeta od obojenih metala uz njihovu pomoć. Osim toga, čak i ako nas zanima samo željezo, korištenje magnetometara za traženje je otežano - u prirodi postoji širok izbor prirodnih magnetskih anomalija različitih razmjera (pojedini minerali, mineralne naslage itd.). No, kod traženja potopljenih tenkova i brodova ovakvi uređaji su bez premca!

Radari

Opće je poznata činjenica da je uz pomoć suvremenih radara moguće detektirati zrakoplov na udaljenosti od nekoliko stotina kilometara. Postavlja se pitanje: zar nam moderna elektronika doista ne omogućuje stvaranje kompaktnog uređaja koji nam omogućuje detektiranje objekata koji nas zanimaju barem na udaljenosti od nekoliko metara?9 Odgovor je niz publikacija u kojima se opisuju takvi uređaji.

Za njih je tipično korištenje dostignuća suvremene mikrovalne mikroelektronike i računalna obrada primljenog signala. Korištenje suvremenih visokih tehnologija čini gotovo nemogućom samostalnu proizvodnju ovih uređaja. Osim toga, njihove velike ukupne dimenzije još ne dopuštaju široku primjenu u terenskim uvjetima.

Prednosti radara uključuju bitno veći raspon detekcije - reflektirani signal, u gruboj aproksimaciji, može se smatrati pokornim zakonima geometrijske optike, a njegovo slabljenje nije proporcionalno šestoj ili čak trećoj, već samo drugoj potenciji udaljenosti.