วงจรตรวจจับโลหะ - ใช้ Beat Frequency Oscillator (BFO)

โพสต์นี้อธิบายถึงวงจรเครื่องตรวจจับโลหะอย่างง่ายโดยใช้แนวคิดเครื่องวัดความถี่จังหวะ (BFO) ซึ่งเทคนิค BFO ถือเป็นวิธีการตรวจจับโลหะที่แม่นยำและเชื่อถือได้มากที่สุด

มันทำงานอย่างไร

การทำงานของวงจรสามารถเข้าใจได้ด้วยประเด็นต่อไปนี้:

เครื่องตรวจจับโลหะที่นำเสนอใช้ IC 4093 quad Schmitt NAND และคอยล์ค้นหาพร้อมกับสวิตช์และแบตเตอรี่สำหรับจ่ายไฟ

ตะกั่วจาก IC1d พิน 11 เชื่อมต่อกับเสาอากาศวิทยุ MW หรือกระบวนการอื่นคือการบิดงอไปรอบ ๆ วิทยุ ต้องเปิดสวิตช์ BFO หากมีอยู่ในวิทยุ

ความต้านทานของการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของแรงดันไฟฟ้า - เรียกว่ารีแอคแตนซ์ทำให้ระดับลอจิกที่ขา ICI 10 กลับไปที่พินอินพุต 1 และ 2 ช้าลงและล่าช้าไปอีกเนื่องจากความล่าช้าในการแพร่กระจายภายใน 4093 IC

กระบวนการทั้งหมดนี้ส่งผลให้เกิดการสั่นอย่างรวดเร็วประมาณ 2 MHz โดยวิทยุคลื่นกลาง

2 MHz อยู่นอกช่วงสำหรับคลื่นขนาดกลาง แต่วิทยุ MV สามารถรับฮาร์มอนิกของความถี่ 2 MHz ได้ ขั้นตอนการพันของขดลวดไม่ซับซ้อน

ข้อมูลจำเพาะของขดลวดม้วน

ต้นแบบใช้ลวดทองแดงเคลือบ 22 awg / 30 swg (0.315 มม.) 50 รอบโดยพันไว้ที่ 4.7 '/ 120 มม. ก่อนแล้วพันด้วยเทปฉนวน

จากนั้นขดลวดจะเชื่อมต่อกับ 0V A Faraday shield ซึ่งเป็นฟอยล์ดีบุกทำหน้าที่เป็นห่อหุ้มรอบขดลวด กระบวนการนี้ทำให้เกิดช่องว่างเล็กน้อยและควรใช้ความระมัดระวังเพื่อไม่ให้ฟอยล์ห่อหุ้มเส้นรอบวงทั้งหมดของขดลวด มีการใช้เทปฉนวนกันความร้อนเพื่อห่อหุ้มเกราะฟาราเดย์อีกครั้ง

สามารถสร้างการเชื่อมต่อกับโล่ฟาราเดย์โดยใช้กระดาษห่อหุ้มลวดแข็งรอบ ๆ ตัวป้องกันก่อนที่จะเพิ่มเทป

สถานการณ์ที่ดีที่สุดคือการต่อวงจรด้วยสายคู่หรือสายไมโครโฟนและเชื่อมต่อหน้าจอเข้ากับ Faraday shield

วิธีการตั้งค่าวงจร

การตั้งค่าเครื่องตรวจจับโลหะเกี่ยวข้องกับการเปิดวิทยุ MW เพื่อรับนกหวีดที่ฮาร์มอนิก 2 MHz

อย่างไรก็ตามโปรดทราบว่าฮาร์มอนิกไม่ได้ทำงานได้ดีที่สุดเพียงอย่างเดียวเท่านั้นที่จำเป็นต้องใช้ ด้วยฮาร์มอนิกที่เหมาะสมและโลหะจะเปลี่ยนโทนเสียงของนกหวีด

เครื่องตรวจจับโลหะตรวจพบเหรียญขนาดใหญ่ที่ 80 ถึง 90 มม. ซึ่งเหมาะสำหรับเครื่องตรวจจับ BFO มันยังสามารถระบุการเลือกปฏิบัติระหว่างโลหะเหล็กและอโลหะด้วยโทนสีที่เพิ่มขึ้นหรือลดลง

ส่งโดย: DhrubaJyoti Biswas

แผนภูมิวงจรรวม

IC 4093 พิน

เครื่องตรวจจับโลหะโดยใช้การดูดซับแม่เหล็ก

เบื้องหลังเทคโนโลยีการตรวจจับของเครื่องตรวจจับโลหะนี้คือเซ็นเซอร์ที่ระบุการมีอยู่ของโลหะเหล็กและอโลหะโดยการดูดซับพลังงานแม่เหล็ก

สนามแม่เหล็กนี้ผลิตโดยตัวเหนี่ยวนำซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวงจรออสซิลเลเตอร์ที่ดัดแปลง ขณะที่วัตถุโลหะเข้าใกล้สนามแม่เหล็กพลังงานแม่เหล็กที่เพียงพอจะถูกดูดซับเพื่อหยุดออสซิลเลเตอร์

รูปด้านล่างแสดงถึงออสซิลเลเตอร์ของ Colpitt ที่ยิงได้ประมาณ 70 kHz ตัวเหนี่ยวนำ L₁ทำหน้าที่เป็นเซ็นเซอร์เนื่องจากตัวต้านทานของตัวปล่อย (R₁) ค่ามากและในที่สุดออสซิลเลเตอร์ก็ทำงาน

นี่เป็นสิ่งที่ดีเพราะมิฉะนั้นการสูญเสียในวงจรที่มีการควบคุมจะถูกโหลดซ้ำโดยทรานซิสเตอร์ ง₁และ D_สองจะแก้ไขเอาต์พุตการสั่นและแรงดันไฟฟ้าโดยตรงที่ตามมาจะถูกนำไปใช้โดยตรงกับอินพุตกลับด้านของ Schmitt trigger IC₁.

เมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลงต่ำกว่าค่าที่ขา 3 ซึ่งแสดงด้วย P₁เอาท์พุทจะเปลี่ยนเป็นรีเลย์ที่ให้พลังงานสูง ขอแนะนำให้สร้างตัวตรวจจับบน PCB ดังแสดงในรูปด้านล่าง

วัตถุประสงค์ที่แท้จริงของตัวเหนี่ยวนำ L₁ไม่ได้ติดตั้งบน PCB ในกรณีที่ออสซิลเลเตอร์ไม่เริ่มทำงานทันทีที่การตั้งค่า P₁มีส่วนร่วมคุณต้องลดค่าของ R₁.

หรืออีกวิธีหนึ่งหากออสซิลเลเตอร์ยังคงตรวจจับแม้ว่าวัตถุโลหะจะอยู่ใกล้กับ L ก็ตาม₁, R₁มูลค่าจะต้องเพิ่มขึ้น

คุณต้องเริ่มด้วยที่ปัดน้ำฝนของ P₁ลงดินและควบคุมค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้าดังนั้นรีเลย์จึงไม่ทำงานเลย เมื่อคุณต้องการความไวเพิ่มขึ้นอีกเล็กน้อยให้เพิ่มที่ปัดน้ำฝนให้มากขึ้น

การเพิ่มพลังงานของรีเลย์จะกำหนดปริมาณการใช้กระแสไฟฟ้าเป็นหลักและส่วนใหญ่จะไม่เกิน 50 mA

LC Tuned เครื่องตรวจจับโลหะ

ไม่เหมือนกับเครื่องตรวจจับโลหะที่กล่าวถึงข้างต้นเครื่องนี้ทำงานภายใต้กฎที่ว่าความถี่ของ LC oscillator จะแตกต่างกันไปเมื่อมีการปรับเปลี่ยนความเหนี่ยวนำ ตัวเหนี่ยวนำจะถูกเข้าหาด้วยเครื่องตรวจจับโลหะทุกประเภท

อัตราการเปลี่ยนแปลงความถี่ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของโลหะและความถี่เอง หากค่าหลังสูงเกินไปส่วนประกอบโลหะจะทำหน้าที่เหมือนการเลี้ยวที่สั้นลงซึ่งจะลดการเหนี่ยวนำเพื่อให้ความถี่สูงขึ้น

ในกรณีที่ความถี่ต่ำมากสำหรับการสูญเสียกระแสวนที่ถูกละเลยเราสามารถแยกความแตกต่างระหว่างโลหะเหล็กและอโลหะได้

การสร้างความถี่ของออสซิลเลเตอร์ให้ต่ำกว่า 200 เฮิรตซ์จะค่อนข้างท้าทาย ด้วยเหตุนี้ออสซิลเลเตอร์ในวงจรปัจจุบันจึงทำงานประมาณ 300 kHz ในการทำให้การเหนี่ยวนำนั้นค่อนข้างง่ายและสิ่งที่คุณต้องมีคือการหมุนสายโคแอกเชียลเพียงครั้งเดียวตามที่แสดงในรูปต่อไปนี้

มันทำงานอย่างไร

วงจรตรวจจับโลหะแบบปรับ LC ประกอบด้วยออสซิลเลเตอร์ T₁IC แปลงความถี่เป็นแรงดันไฟฟ้า₁และ IC แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ BiMOS_สอง. ค่าของตัวเก็บประจุ C โดยใช้เส้นผ่านศูนย์กลางคอยล์ตรวจจับ 400 มม₁และ C_สองรับประกันความถี่ออสซิลเลเตอร์ 300 kHz เมื่อใช้ขดลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าคุณจะต้องหมุนมากขึ้น

ในการจัดหา 4046B ให้เพียงพอความแรงของสัญญาณออสซิลเลเตอร์ต้องอยู่ที่ประมาณ 400 mV_ππ. ตัวเปรียบเทียบเฟสรับประกันว่าลูปที่ล็อกเฟสภายในจะล็อกที่ระดับนั้นเสมอ ที่พิน 10 อินพุตผู้ติดตามต้นทางจะถูกจ่ายให้กับ CA3130 ซึ่งมีการขยายอย่างเพียงพอ

วิธีตั้งค่า

สะดวกพี₁ตั้งค่าความถี่กลางของลูปเฟสล็อกและศูนย์ของไมโครมิเตอร์ศูนย์ศูนย์ การใช้ P_สองคุณสามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างละเอียดหากความไวของ opamp สูง

ยิ่งไปกว่านั้น P₃ตั้งค่าความไวในการสนทนาซึ่งแนบอยู่ในลูปข้อเสนอแนะเชิงลบไปยังอินพุตที่กลับด้าน สังเกตว่ามีการตอบรับเชิงบวกผ่านไมโครมิเตอร์และ R₁₀ไปยังอินพุตที่ไม่กลับด้าน เมื่อคุณเลือกความต้านทานที่แตกต่างกันสิ่งสำคัญคือต้องแก้ไขค่าของ R₉, ร₁₀และ R_{สิบเอ็ด}อย่างเหมาะสม.