Elektronik frekans ölçer prensibine dayalı metal dedektörü. Şema, açıklama

Ücretsiz teknik kütüphane

RADYO ELEKTRONİK VE ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANSİKLOPEDİSİ
Ücretsiz kütüphane / Radyo-elektronik ve elektrikli cihazların şemaları

Elektronik frekans ölçer prensibine dayalı metal dedektörü. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

Ücretsiz teknik kütüphane

Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / metal dedektörleri

makale yorumları

Bu, fikri gerçeğe dönüştürmeyi başaran yazar ve Donetsk'ten (Ukrayna) bir mühendis olan Yuri Kolokolov'un (İnternetteki kişisel sayfasının adresi home.skif.net/-yukol/index.htm'dir) ortak gelişimidir. programlanabilir tek çipli bir mikro denetleyiciye dayanan bitmiş bir ürün. Tasarımı ve yazılımı geliştirdi, ayrıca tam ölçekli testler gerçekleştirdi.

Önerilen metal dedektörünün frekans ölçer prensibine dayanan tasarımının basitliğine rağmen, mikrodenetleyiciye özel bir program girme ihtiyacı nedeniyle evde üretimi zor olabilir. Bu yalnızca mikrodenetleyiciyle çalışmak için uygun deneyim ve ürün yazılımı ile yapılabilir.

Şu anda, Moskova firması "Master Kit", açıklanan metal dedektörünün kendi kendine montajı için radyo amatörleri için kitlerin üretiminde uzmanlaşmıştır. Kit, önceden programlanmış kontrolör de dahil olmak üzere baskılı devre kartını ve elektronik bileşenleri içerir. Belki de birçok hazine avcılığı ve kalıntı tutkunu için, NM8041 kitinin (Master Kit kataloğuna göre numaralandırılmış) satın alınması ve ardından gelen basit montajı, pahalı bir endüstriyel cihaz satın almaya veya metal dedektörü yapmaya uygun bir alternatif haline gelecektir. tamamen kendi başına.

Kendine güvenen ve mikroişlemci tabanlı bir metal dedektörü yapmaya ve programlamaya hazır olanlar için Yuri Kolokolov'un İnternet'teki kişisel sayfası, denetleyici ürün yazılımının Intel Hex formatında deneme sürümünü ve diğer yararlı bilgileri içerir. Ürün yazılımının bu sürümü, dinamik mod ve diğer bazı özelliklerin yokluğunda NM8041 setinin mikro denetleyicilerinde saklanan tam sürümden farklıdır.

Söz konusu metal dedektörünün çalışma prensibi, devresi bir sensör - bir indüktör içeren bir elektronik frekans ölçer ile jeneratör frekansını ölçmeye dayanmaktadır. Bu durumda faydalı bilgiyi taşıyan frekans değerinin kendisi değil, sensör hedefe yaklaştığında meydana gelen artışı ve bu artışın işaretidir.

Metal dedektörü, atımlarda prototipinkinden yaklaşık bir buçuk kat daha fazla bir algılama aralığına sahiptir. Aynı zamanda metallere karşı seçiciliği vardır. Düşük akım tüketimi ve çok çeşitli olası besleme voltajları, pillerin veya pillerin bağlanması için çok çeşitli seçeneklere olanak tanır. Cihaz, ölçüm jeneratörünün başlangıç frekansına otomatik olarak ayarlanır. Bu durumda teorik olarak frekans değeri yaklaşık 100 Hz ila 200 kHz aralığında olabilir ve bu da sensör tasarımının seçimi için büyük fırsatlar sağlar. Parça sayısı açısından önerilen metal dedektörü, vuruşlu bir metal dedektöründen daha zor değildir. Bu, çoğu fonksiyonun tek çipli bir mikro denetleyicideki yazılım uygulaması sayesinde başarıldı.

Ana teknik özellikler

yapısal şema

Elektronik frekans ölçer prensibine göre yapılmış bir metal dedektörünün blok şeması Şek. 12.

Elektronik frekans ölçer prensibine dayalı metal dedektörü
Pirinç. 12. Frekans ölçer prensibine dayalı bir metal dedektörün yapısal diyagramı

Aslında, söz konusu metal dedektörü yalnızca bir ölçüm jeneratörü ve bir elektronik frekans ölçerden oluşur. Blok diyagramı daha ziyade işleyişinin algoritmasının bir örneğidir.

Ve metal dedektörünün algoritması aşağıdaki gibidir. İlk olarak elektronik frekans ölçer, sensör metal nesnelerden ve ferromıknatıslardan uzaktayken ölçüm osilatörünün frekansını ölçer. Bu değer bir depolama kaydında saklanır. Daha sonra gerçek zamanlı olarak frekans ölçer, ölçüm osilatörünün frekansını ölçer. Elde edilen değerlerden referans frekansının değeri çıkarılarak sonuç görüntüleme cihazına iletilir.

Devre şeması

Metal dedektörün şematik diyagramı Şek. 13.

Pirinç. 13. Elektronik frekans ölçer prensibine dayanan bir metal dedektörünün şematik diyagramı

Ölçüm jeneratörü, NE1 tipi entegre zamanlayıcı A555 (yerli analog - K1006VI1) üzerine kurulmuştur. Bu çip, alışılmadık bir şekilde, bir LC osilatörü olarak kullanılıyor. Jeneratörün salınım devresi, C1*, C2* kapasitörlerinden ve L sensör indüktöründen oluşur. Rezonans frekansı, geleneksel bir salınım devresi için olduğu gibi belirlenirken, seri bağlı kapasitörler C1* ve C2*'nin kapasitansı devre görevi görür. kapasitans. 180 tur tel ve C190 * = 100 μF ve C1 * = 0,047 μF kapasitanslarını içeren 2 ... 0,01 mm çapında tipik bir sensör kullanıldığında, üretim frekansı yaklaşık 20 kHz'dir. Gerektiğinde C1* ve C2* kapasitörlerinin kapasitansları değiştirilerek jeneratör frekansı değiştirilebilir. Bu durumda bu kapların yaklaşık olarak (4...6):1 oranında olması arzu edilir.

A2 mikro denetleyicisi, ölçüm jeneratörünün sinyalini göstergeye kadar işlemeye yönelik diğer tüm işlevlerden sorumludur. Bu devre ATMEL firmasının ürettiği AT90S2313-10PI mikrodenetleyiciyi kullanmaktadır. Bu, 8 bitlik düşük maliyetli bir RISC tek çipli mikro denetleyicidir. 10 MHz'de 10 MIPS performansa sahiptir. İçerik: 2 KB flash, 128 bayt EEPROM, 15 I/O hattı, 32 çalışma kaydı, iki zamanlayıcı/sayıcı, watchdog zamanlayıcı, analog karşılaştırıcı, evrensel seri bağlantı noktası. Sorunu çözmek için seçilen mikrodenetleyici nispeten düşük bir fiyata yeterince yüksek teknik özelliklere sahiptir.

Hem kontroller hem de göstergeler doğrudan mikro denetleyici çipine bağlıdır. Değişken direnç R6, cihazın hassasiyetini ayarlar. LED'ler VD1-VD3, ferromanyetik etkinin baskın olması durumunda ölçüm jeneratörünün frekansındaki sapma seviyesini gösterir. LED'ler VD5...VD7 - iletim etkisinin baskın olması durumunda. LED VD4 sıfır frekans kaymasını gösterir. Kulaklık veya piezo yayıcı Y, ölçüm jeneratörünün sinyalinin frekans sapmasını sesli olarak göstermek için tasarlanmıştır. S1 anahtarı kullanılarak cihazın çalışma modu ayarlanır - statik veya dinamik. Statik modda frekans farkının dijital kodu olan sinyal logaritmiktir ve hemen görüntülenir. Her ışık göstergesi seviyesine kendi ses gösterge tonu eşlik eder.

Dinamik mod, topraktan, minerallerden vb. kaynaklanan parazitlerin arka planına karşı hedefleri aramak için tasarlanmıştır. Dinamik modda sinyal, yararlı sinyali parazit yapan sinyallerin arka planından ayıran dijital filtrelemeye tabi tutulur. Bu cihaz optimum eşleşen filtrelemeyi kullanır. Kısacası özü, herhangi bir sinyal için, çıkışında maksimum yanıtı almanızı sağlayan optimum bir filtrenin bulunması gerçeğinde yatmaktadır. Böyle bir dijital filtre, arama bobini küçük hedeflerin üzerinde 0,5 ... 1 m/s hızla hareket ettiğinde ortaya çıkan frekans ayarlama sinyali için uygulanır. Filtre mikrodenetleyicide programlı olarak uygulanır.

Konektör X1, programı mikrodenetleyiciye yükleme aşamasında bir bilgisayarı bağlamak için kullanılır.

Parça türleri ve tasarımı

Tasarım minimum sayıda parça içerir. Ancak onlar için özel bir gereklilik yoktur.

A1 zamanlayıcı çipi (NE555) KR1006VI1 ile değiştirilebilir. Işımanın parlaklığı arttırılmış LED'lerin seçilmesi arzu edilir. Stabilizatör A3 (LP2950), tip 1184EN1 veya daha kötüsü 78L05 olarak kullanılabilir. İkinci durumda, izin verilen minimum akü voltajı 6,7 V olacaktır.

A2 mikrodenetleyici doğrudan baskılı devre kartına lehimlenmiştir (konnektör üzerinden program girildiği için değişse bile karttan çıkarmaya gerek yoktur), ancak istenirse sokete mikrodenetleyici de takılabilir. . AT90S2313-10PI yongası AT90S2313-10PC ile değiştirilebilir, ancak bu durumda üretici 0 °C'nin altındaki sıcaklıklarda çalışmayı garanti etmez (bu sahada da olabilir).

Dirençler, 0,063 ... 0,25 W güç kaybı için çok çeşitli tiplerde kullanılabilir. Kondansatörler C1 * ve C2 * - termal olarak kararlı olanların, özellikle C2 * kullanılması arzu edilir. Elektrolitik kondansatör C4 - her türlü. Geri kalan kapasitörler seramiktir, K10-17 tipidir. Kuvars rezonatör tipleri RG-05, RK169 veya diğer küçük boyutlu. Sensör korumalı bir bobindir. Tasarım bu kitaptan alınabilir.

Yazılım

Cihaz fonksiyonlarının çoğu, mikrodenetleyici tarafından yürütülen ve kalıcı hafızasına kaydedilen (programlanan) programa atanır. Bu materyalin yazıldığı sırada aşağıdaki cihaz çalışma algoritması uygulandı.

1. Programı başlattıktan sonra, SO düğmesine basıldığında mikro denetleyici, sabit bir zaman aralığı için (yaklaşık birkaç on milisaniye) ölçüm osilatörünün frekansını kabaca ölçer.

2. Daha sonra mikrokontrolörün bir dahili zamanlayıcısı, giriş frekansının bölünmesi, yukarıdaki sabit aralıktan biraz daha az ölçülen Ti aralığıyla sonuçlanacak şekilde ayarlanır.

3. Daha sonra, birkaç megahertzlik bir saat frekansıyla sayma darbelerinin beslendiği ikinci zamanlayıcı kullanılarak ölçülen Ti aralığının kontrol ölçümü gerçekleştirilir.

4. Ti zaman aralığının ölçülen değeri kaydedilir ve daha sonra Te referansı olarak kullanılır.

5. Ti aralığının ölçümü döngüde tekrarlanır.

6. Ti ve Te aralıkları birbirinden çıkarılarak karşılaştırılır.

7. Elde edilen sonuç, ışık ve ses göstergesi yardımıyla rahat algılanabilmesi için işlenir.

Bu cihazın yazılımı iki yıldan fazla bir süredir oluşturulmuş ve hata ayıklanmıştır ve baskılı devre kartının yanı sıra sürekli olarak geliştirilmeye devam etmektedir. Belki siz bu metni okuduğunuzda, önerilen tasarım ve yazılım zaten önemli değişikliklere uğramıştır. En son bilgiler için Yuri Kolokolov'un yeni işlevsellik hakkında bilgi içeren internetteki home.skif.net/-yukol/index.htm kişisel sayfasına bakmanızı öneririz.

Cihazla çalışmak

S1 anahtarı kapatıldığında cihaz statik moda geçer. Bu modda bobin ferromanyetik hedefe yaklaştığında VD3, VD2, VD1 LED'leri sırayla yanmaya başlar. Bobin ferromanyetik olmayan bir metal nesneye yaklaştırılırsa VD5, VD6, VD7 LED'leri yanacaktır.

Maalesef cihaz, geniş yüzey alanına sahip demir nesnelere (örneğin teneke kutu) aynı şekilde tepki verir. Bunun nedeni, arama bobini metal ferromanyetik nesnelere maruz bırakıldığında aynı anda iki etkinin ortaya çıkmasıdır: iletkenlik etkisi ve ferromanyetik etki. Nesnenin yüzey alanı/hacmi belli bir oranda olduğunda iletim etkisi hakim olmaya başlar.

S1 anahtarı açıldığında cihaz dinamik moda geçer. Bu modda, metal dedektörü mümkün olan en yüksek hassasiyete sahiptir, ancak nesnelere yalnızca sensör hareket ettiğinde tepki verir - bobin yerden yaklaşık 0,5 ... 1 m / s hızla hareket etmelidir. Dinamik modda nesnenin konumu, bobin nesnenin üzerinden iki kez - soldan sağa ve sağdan sola - geçirildiğinde "topçu çatalı" yöntemiyle bulunur. Bu modda bobini hareket ettirebileceğiniz en düşük hızı hissetmeniz önemlidir. Kısa bir eğitim seansıyla kolayca öğrenilir. Dinamik moddaki ekran biraz farklı görünüyor. Bobin ferromanyetik bir nesnenin üzerinde hareket ettiğinde, önce "ölçek" VD5, VD6, VD7'deki ve ardından "ölçek" VD3, VD2, VD1'deki LED'ler yanar. Bobini ferromanyetik olmayan bir nesnenin üzerinde hareket ettirirken gösterge ters yönde çalışır.

Yukarıda belirtildiği gibi her LED'in kendine ait ses tonu göstergesi vardır. Metal dedektörüyle yapılan kısa bir çalışmanın ardından, farklı hedef türlerinin karakteristik "melodileri" hatırlanır. Bu, arama yaparken ağırlıklı olarak ses göstergesini kullanmanıza olanak tanır ve bu oldukça kullanışlıdır.

Her iki modda çalışmaya başlamadan önce, değişken direnç R6 kullanılarak cihazın optimum hassasiyetinin ayarlanması gerekir. Cihazın yanlış tepkiler vermeye başlayacağı konuma ayarlanır. Daha sonra bu direncin rotorunu yavaşça döndürerek yanlış pozitiflerin ortadan kalkmasını sağlamak gerekir.

Yazar: Shchedrin A.I.

Diğer makalelere bakın bölüm metal dedektörleri.

Oku ve yaz yararlı bu makaleye yapılan yorumlar.

<< Geri

En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:

Bahçelerdeki çiçekleri inceltmek için makine 02.05.2024

Modern tarımda, bitki bakım süreçlerinin verimliliğini artırmaya yönelik teknolojik ilerleme gelişmektedir. Hasat aşamasını optimize etmek için tasarlanan yenilikçi Florix çiçek seyreltme makinesi İtalya'da tanıtıldı. Bu alet, bahçenin ihtiyaçlarına göre kolayca uyarlanabilmesini sağlayan hareketli kollarla donatılmıştır. Operatör, ince tellerin hızını, traktör kabininden joystick yardımıyla kontrol ederek ayarlayabilmektedir. Bu yaklaşım, çiçek seyreltme işleminin verimliliğini önemli ölçüde artırarak, bahçenin özel koşullarına ve içinde yetişen meyvelerin çeşitliliğine ve türüne göre bireysel ayarlama olanağı sağlar. Florix makinesini çeşitli meyve türleri üzerinde iki yıl boyunca test ettikten sonra sonuçlar çok cesaret vericiydi. Birkaç yıldır Florix makinesini kullanan Filiberto Montanari gibi çiftçiler, çiçeklerin inceltilmesi için gereken zaman ve emekte önemli bir azalma olduğunu bildirdi. ... >>

Gelişmiş Kızılötesi Mikroskop 02.05.2024

Mikroskoplar bilimsel araştırmalarda önemli bir rol oynar ve bilim adamlarının gözle görülmeyen yapıları ve süreçleri derinlemesine incelemesine olanak tanır. Bununla birlikte, çeşitli mikroskopi yöntemlerinin kendi sınırlamaları vardır ve bunların arasında kızılötesi aralığı kullanırken çözünürlüğün sınırlandırılması da vardır. Ancak Tokyo Üniversitesi'ndeki Japon araştırmacıların son başarıları, mikro dünyayı incelemek için yeni ufuklar açıyor. Tokyo Üniversitesi'nden bilim adamları, kızılötesi mikroskopinin yeteneklerinde devrim yaratacak yeni bir mikroskobu tanıttı. Bu gelişmiş cihaz, canlı bakterilerin iç yapılarını nanometre ölçeğinde inanılmaz netlikte görmenizi sağlar. Tipik olarak orta kızılötesi mikroskoplar düşük çözünürlük nedeniyle sınırlıdır, ancak Japon araştırmacıların en son geliştirmeleri bu sınırlamaların üstesinden gelmektedir. Bilim insanlarına göre geliştirilen mikroskop, geleneksel mikroskopların çözünürlüğünden 120 kat daha yüksek olan 30 nanometreye kadar çözünürlükte görüntüler oluşturmaya olanak sağlıyor. ... >>

Böcekler için hava tuzağı 01.05.2024

Tarım ekonominin kilit sektörlerinden biridir ve haşere kontrolü bu sürecin ayrılmaz bir parçasıdır. Hindistan Tarımsal Araştırma Konseyi-Merkezi Patates Araştırma Enstitüsü'nden (ICAR-CPRI) Shimla'dan bir bilim insanı ekibi, bu soruna yenilikçi bir çözüm buldu: rüzgarla çalışan bir böcek hava tuzağı. Bu cihaz, gerçek zamanlı böcek popülasyonu verileri sağlayarak geleneksel haşere kontrol yöntemlerinin eksikliklerini giderir. Tuzak tamamen rüzgar enerjisiyle çalışıyor, bu da onu güç gerektirmeyen çevre dostu bir çözüm haline getiriyor. Eşsiz tasarımı, hem zararlı hem de faydalı böceklerin izlenmesine olanak tanıyarak herhangi bir tarım alanındaki popülasyona ilişkin eksiksiz bir genel bakış sağlar. Kapil, "Hedef zararlıları doğru zamanda değerlendirerek hem zararlıları hem de hastalıkları kontrol altına almak için gerekli önlemleri alabiliyoruz" diyor ... >>

Arşivden rastgele haberler

Dövmeler terletiyor 07.10.2020

Dövme makineleri, cildin dermisine pigment enjekte etmek için özel iğneler kullanarak saniyede 80-150 kez cildi deler. Dermiste oturan ter bezlerinin bunu hissetmemesi garip olurdu.

Dövmelerden sonra terin daha fazla sodyum içerdiği daha önce gösterilmişti. Yani dövme sonrası ter bezlerinin çalışması normal derideki ter bezlerinin çalışmasından farklıdır. "Tıkanmış" cildin bir başka özelliği, Southern Methodist Üniversitesi ve diğer bilim merkezlerinin çalışanları tarafından ortaya çıkarıldı. Önkollarında veya omuzlarında dövmeleri olan birkaç gönüllüyle bir deney yaptılar. Kişi, sıcaklığı 48 ° C'de tutan özel bir takım elbise giydi ve yarım saat veya biraz daha fazla bir takım elbise içinde kaldı. Araştırmacılar, dövmeli ve dövmesiz bölgelerin genel vücut ısısını ve cilt ısısını ve üzerlerinde salınan ter miktarını ölçtüler.

Dövmeli ve dövmesiz cildin aynı sıcaklıkta terlemeye başladığı ortaya çıktı. Bu, ter bezlerini kontrol eden sinir sinyallerinin dövmeden sonra oldukça normal çalıştığı anlamına gelir. Ancak dövmeli deriden gelen ter miktarı daha azdı - görünüşe göre ter bezleri hasar gördüğü için.

Bir nedenden dolayı terleriz, ancak soğumak için - aşırı ısınma, çeşitli biyokimyasal ve fizyolojik süreçler için tehlikelidir. Dövme küçükse, büyük olasılıkla büyük bir sorun olmayacaktır. Ancak dövme cildin geniş bir alanını kaplarsa, soru ortaya çıkar, termoregülasyon geniş bir dövmeden muzdarip midir? Belki de büyük dövmelerin hayranları, çok sıcak günlerde bir şekilde kendilerine daha dikkatli bakmalılar ya da bunun gibi bir şey? Araştırmacılar, "kollar" ve diğer büyük boyutlu dövmelerin sevgililerinin fizyolojisini deneysel olarak inceledikten sonra burada spesifik klinik önerilerde bulunulabilse de.

Diğer ilginç haberler:

▪ Rüzgar türbini verimliliği arttı

▪ iiyama ProLite XU2490HS-B1 ve XU2590HS-B1 monitörler

▪ Arabalar için Bilgisayar Clarion

▪ Diskoda pnömotoraks

▪ Yeni depolama ortamı - yüksek yoğunluklu ve düşük maliyetli

Bilim ve teknolojinin haber akışı, yeni elektronik

Ücretsiz Teknik Kitaplığın ilginç malzemeleri:

▪ Elektrikçi web sitesinin bölümü. PUE. Makale seçimi

▪ makale Ağırsın, Monomakh'ın şapkası! Popüler ifade

▪ makale Takımyıldız nedir? ayrıntılı cevap

▪ makale Sağlanan psiko-nörolojik yatılı okul ile çalışın. İş güvenliği ile ilgili standart talimat