|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
RADYO ELEKTRONİK VE ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANSİKLOPEDİSİ Diferansiyel manyetometre. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi
Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / metal dedektörleri Dikkatinize sunduğumuz diferansiyel manyetometre, büyük demir nesnelerin aranmasında çok faydalı olabilir. Böyle bir cihazla hazine aramak neredeyse imkansızdır, ancak sığ batık tankları, gemileri ve diğer askeri teçhizatı ararken vazgeçilmezdir. Diferansiyel manyetometrenin çalışma prensibi çok basittir. Herhangi bir ferromanyetik nesne Dünyanın doğal manyetik alanını bozar. Bu öğeler demir, dökme demir ve çelikten yapılmış her şeyi içerir. Manyetik alanın bozulması, sıklıkla meydana gelen nesnelerin kendi mıknatıslanmasından da önemli ölçüde etkilenebilir. Manyetik alan kuvvetinin arka plan değerinden sapmasını kaydettikten sonra, ölçüm cihazının yakınında ferromanyetik malzemeden yapılmış bir nesne olduğu sonucuna varabiliriz. Dünyanın manyetik alanının hedeften uzaktaki bozulması küçüktür ve belli bir mesafeyle ayrılmış iki sensörden gelen sinyaller arasındaki farkla tahmin edilir. Bu nedenle cihaza diferansiyel denir. Her sensör, manyetik alan kuvvetiyle orantılı bir sinyali ölçer. En yaygın kullanılanlar ferromanyetik sensörler ve protonların manyetonik devinimine dayalı sensörlerdir. Söz konusu cihaz birinci tip sensörleri kullanıyor. Bir ferromanyetik sensörün (aynı zamanda akı kapısı olarak da adlandırılır) temeli, ferromanyetik malzemeden yapılmış bir çekirdeğe sahip bir bobindir. Böyle bir malzeme için tipik bir mıknatıslanma eğrisi, bir okul fizik dersinden iyi bilinmektedir ve Dünya'nın manyetik alanının etkisi dikkate alındığında, Şekil 29'de gösterilen aşağıdaki forma sahiptir. XNUMX.
Bobin, alternatif sinüzoidal bir taşıyıcı sinyal tarafından uyarılır. Olarak Şekil l'de görülebilir. Şekil 29'da, bobinin ferromanyetik çekirdeğinin mıknatıslanma eğrisinin Dünyanın dış manyetik alanı tarafından yer değiştirmesi, alan indüksiyonunun ve bobin üzerindeki ilgili voltajın asimetrik bir şekilde bozulmaya başlamasına neden olur. Başka bir deyişle, taşıyıcı frekansının sinüzoidal akımına sahip sensör voltajı, yarım dalgaların daha "düzleştirilmiş" üst kısımları ile sinüzoidalden farklı olacaktır. Ve bu çarpıklıklar asimetrik olacaktır. Spektral analiz dilinde bu, genliği ön manyetik alanın (Dünya alanı) gücüyle orantılı olan, eşit harmoniklerin bobininin çıkış voltajının spektrumundaki görünümü anlamına gelir. "Yakalanması" gereken işte bu harmoniklerdir.
Doğal olarak bu amaç için kendini öneren, taşıyıcı frekansın iki katı referans sinyaliyle çalışan bir senkron dedektörden bahsetmeden önce, bir ferromanyetik sensörün karmaşık bir versiyonunun tasarımını ele alalım. İki çekirdek ve üç bobinden oluşur (Şekil 30). Özünde bu bir diferansiyel sensördür. Bununla birlikte, basitlik açısından, manyetometrenin kendisi zaten diferansiyel olduğu için metnin ilerleyen kısımlarında buna diferansiyel demeyeceğiz :). Tasarım, yan yana paralel olarak düzenlenmiş aynı bobinlere sahip iki özdeş ferromanyetik çekirdekten oluşur. Referans frekansının uyarıcı elektrik sinyaline bağlı olarak ters akıma bağlanırlar. Üçüncü bobin, birbirine katlanmış ilk iki çekirdek bobinin üstüne sarılmış bir sarımdır. Harici bir öngerilim manyetik alanının yokluğunda, birinci ve ikinci sargıların elektrik sinyalleri simetriktir ve ideal olarak üçüncü sargıda çıkış sinyali olmayacak şekilde hareket eder, çünkü içinden geçen manyetik akı tamamen dengelenir . Harici bir öngerilimli manyetik alanın varlığında resim değişir. İlk olarak karşılık gelen yarım dalganın zirvesindeki çekirdeklerden biri veya diğeri, Dünya'nın manyetik alanının ek etkisi nedeniyle normalden daha derin doygunluğa "uçar". Sonuç olarak üçüncü sargının çıkışında çift frekanslı uyumsuzluk sinyali belirir. Temel harmonik sinyaller ideal olarak burada tamamen telafi edilir. Dikkate alınan sensörün rahatlığı, hassasiyeti arttırmak için bobinlerinin salınım devrelerine dahil edilebilmesinde yatmaktadır. Birinci ve ikinci - taşıyıcı frekansına ayarlanmış bir salınım devresine (veya devrelere). Üçüncüsü, ikinci harmoniğe ayarlanmış salınım devresine. Açıklanan sensör belirgin bir radyasyon düzenine sahiptir. Sensörün uzunlamasına ekseni, harici sabit manyetik alanın kuvvet çizgileri boyunca yerleştirildiğinde çıkış sinyali maksimumdur. Boyuna eksen kuvvet çizgilerine dik olduğunda çıkış sinyali sıfırdır. Dikkate alınan türde bir sensör, özellikle senkron bir dedektörle birlikte kullanıldığında elektronik pusula olarak başarılı bir şekilde çalışabilir. Düzeltmeden sonraki çıkış sinyali, Dünya'nın manyetik alan kuvveti vektörünün sensör eksenine izdüşümüyle orantılıdır. Senkron algılama, bu projeksiyonun işaretini bulmayı mümkün kılar. Ancak bir işaret olmasa bile - sensörü minimum sinyale göre yönlendirerek batıya veya doğuya doğru bir yön elde ederiz. Maksimuma yönelerek Dünya'nın manyetik alan çizgisinin yönünü elde ederiz. Orta enlemlerde (örneğin Moskova'da) eğik bir şekilde ilerler ve kuzeye doğru yere "yapışır". Manyetik sapma açısı, bir alanın coğrafi enlemini yaklaşık olarak tahmin etmek için kullanılabilir. Diferansiyel ferromanyetik manyetometrelerin avantajları ve dezavantajları vardır. Avantajları arasında cihazın basitliği yer alır; doğrudan amplifikasyonlu bir radyo alıcısından daha karmaşık değildir. Dezavantajları, sensörlerin imalat zahmetini içerir - doğruluğa ek olarak, karşılık gelen sargıların dönüş sayısının kesinlikle tam olarak eşleşmesi gerekir. Bir veya iki turluk bir hata olası hassasiyeti büyük ölçüde azaltabilir. Diğer bir dezavantaj ise cihazın "pusula" yapısıdır; yani, iki aralıklı sensörden gelen sinyalleri çıkararak Dünya'nın alanını tam olarak telafi edememesidir. Pratikte bu, sensör uzunlamasına eksene dik bir eksen etrafında döndürüldüğünde yanlış sinyallere yol açar. Pratik Tasarım Diferansiyel ferromanyetik manyetometrenin pratik tasarımı, ses göstergesi için özel bir elektronik parça olmadan, yalnızca ölçeğin ortasında sıfır bulunan bir mikroampermetre kullanılarak prototip versiyonunda uygulandı ve test edildi. Ses gösterge devresi, “iletim-alma” ilkesine dayanan metal dedektörünün açıklamasından alınabilir. Cihaz aşağıdaki parametrelere sahiptir. Ana teknik özellikler
Algılama derinliği:
yapısal şema Blok diyagramı Şekil 31'de gösterilmektedir. XNUMX. Kuvarsla stabilize edilmiş bir ana osilatör, sinyal koşullayıcı için saat darbeleri üretir.
Çıkışlarından birinde, güç amplifikatörüne giden ve sensörler 1 ve 2'nin yayılan bobinlerini uyaran birinci harmoniğin kare dalgası vardır. Diğer çıkış, 90°'lik referans çift saat frekansının kare dalgasını üretir. senkron bir dedektör için kayma. Sensörlerin çıkış (üçüncü) sargılarından gelen fark sinyali, alıcı amplifikatörde güçlendirilir ve senkron bir dedektör tarafından düzeltilir. Düzeltilmiş sabit sinyal, bir mikroampermetre veya önceki bölümlerde açıklanan sesli gösterge cihazlarıyla kaydedilebilir. Devre şeması Diferansiyel ferromanyetik manyetometrenin şematik diyagramı Şekil 32'de gösterilmektedir. 1 - bölüm 33: ana osilatör, sinyal düzenleyici, güç amplifikatörü ve yayılan bobinler, şek. 2 - bölüm XNUMX: alıcı bobinler, alıcı amplifikatör, senkron dedektör, gösterge ve güç kaynağı.
Ana osilatör D1.1-D1.3 invertörlerine monte edilmiştir. Jeneratörün frekansı, 215 Hz = 32 kHz ("saat kuvars") rezonans frekansına sahip bir kuvars veya piezoseramik rezonatör Q ile stabilize edilir. R1C1 devresi jeneratörün daha yüksek harmoniklerde uyarılmasını önler. OOS devresi direnç R2 aracılığıyla kapatılır ve POS devresi rezonatör Q aracılığıyla kapatılır. Jeneratör basittir, düşük akım tüketimine sahiptir, 3...15 V besleme voltajında güvenilir bir şekilde çalışır ve ayarlanmış elemanlar veya aşırı yüksek dirençli dirençler içermez. Jeneratörün çıkış frekansı yaklaşık 32 kHz'dir. Sinyal koşullayıcı (şek. 32) Sinyal koşullayıcı, bir ikili sayaç D2 ve bir D-flip-flop D3.1 üzerine monte edilmiştir. İkili sayacın türü önemli değildir; asıl görevi saat frekansını 2, 4 ve 8'e bölerek sırasıyla 16, 8 ve 4 kHz frekanslı kıvrımlar elde etmektir. Yayıcı bobinlerin uyarılması için taşıyıcı frekansı 4 kHz'dir. D-flip-flop D16'e etki eden 8 ve 3.1 kHz frekanslı sinyaller, çıkışında 8 kHz'lik taşıyıcı frekansına göre iki katına çıkan, 90'lik çıkış sinyaline göre 8° kaydırılmış bir kare dalga oluşturur. İkili sayacın kHz'i. Böyle bir kaydırma, senkron bir dedektörün normal çalışması için gereklidir, çünkü aynı kaydırma, sensör çıkışında faydalı bir çift frekanslı uyumsuzluk sinyaline sahiptir. İki D-flip-flop - D3.2'nin mikro devresinin ikinci yarısı devrede kullanılmaz, ancak normal çalışma için kullanılmayan girişlerinin şemada gösterilen mantıksal 1 veya mantıksal 0'a bağlanması gerekir. amplifikatör (şek. 32) Güç amplifikatörü ilk bakışta öyle görünmüyor ve yalnızca sensörün seri-paralel bağlı yayılan bobinlerinden ve C1.4 kondansatöründen oluşan antifaz salınımlı bir salınım devresine sahip olan güçlü D1.5 ve D2 invertörlerini temsil ediyor. Kapasitör değerinin yanındaki yıldız işareti, değerinin yaklaşık olarak belirtildiği ve kurulum sırasında seçilmesi gerektiği anlamına gelir. Kullanılmayan D1.6 invertörü, girişini bağlantısız bırakmamak için D1.5 sinyalini tersine çevirir, ancak pratikte "boşta" çalışır. Dirençler R3 ve R4, invertörlerin çıkış akımını kabul edilebilir bir seviyeye sınırlar ve salınım devresi ile birlikte, sensörün yayan bobinlerindeki voltaj ve akımın şeklinin neredeyse çakışması nedeniyle yüksek kaliteli bir bant geçiren filtre oluşturur. sinüzoidal olanla. alıcı amplifikatör (şek. 33) Alıcı amplifikatör, sensörün alıcı bobinlerinden gelen fark sinyalini güçlendirir; bunlar, kapasitör C3 ile birlikte 8 kHz'lik çift frekansa ayarlanmış bir salınım devresi oluşturur. Düzeltme direnci R5 sayesinde, alıcı bobinlerden gelen sinyaller, R5 direncinin kaydırıcısını hareket ettirerek değiştirilebilen belirli ağırlık katsayılarıyla çıkarılır. Bu, sensörün alıcı sargılarının aynı olmayan parametrelerinin telafisini sağlar ve "pusulasını" en aza indirir. Alıcı amplifikatör iki aşamalıdır. Paralel voltaj geri beslemeli D4.2 ve D6.1 op-amp'leri kullanılarak monte edilir. Kondansatör C4, yüksek frekanslardaki kazancı azaltır, böylece güç ağlarından ve diğer kaynaklardan gelen yüksek frekanslı girişim nedeniyle amplifikasyon yolunun aşırı yüklenmesini önler. Op-amp düzeltme devreleri standarttır. senkron dedektör (şek. 33) Senkron dedektör, standart devreye göre op-amp D6.2 kullanılarak yapılır. Analog anahtarlar olarak D5 CMOS çoklayıcı-çoğullayıcı 8'e 1 çip kullanılır (Şekil 32). Dijital adres sinyali yalnızca en önemsiz bitte hareket ettirilir ve K1 ve K2 noktalarının ortak bir veriyoluna alternatif olarak anahtarlanmasını sağlar. Düzeltilen sinyal, C8 kapasitörü tarafından filtrelenir ve R6.2C14 ve R11C13 devreleri tarafından filtrelenmemiş RF bileşenlerinin eşzamanlı ek zayıflatılmasıyla birlikte op amp D9 tarafından güçlendirilir. Op-amp düzeltme devresi kullanılan tip için standarttır.
gösterge (şek. 33) Gösterge, ölçeğin ortasında sıfır bulunan bir mikroampermetredir. Gösterge kısmı, daha önce açıklanan diğer metal dedektör türlerinin devrelerini başarıyla kullanabilir. Özellikle elektronik frekans ölçer prensibine dayalı bir metal dedektörünün tasarımı gösterge olarak kullanılabilir. Bu durumda, LC osilatörü bir RC osilatörü ile değiştirilir ve ölçülen çıkış voltajı, dirençli bir bölücü aracılığıyla zamanlayıcının frekans ayar devresine beslenir. Bununla ilgili daha fazla bilgiyi Yuri Kolokolov'un web sitesinde okuyabilirsiniz. D7 çipi tek kutuplu besleme voltajını dengeler. D4.1 op-amp, geleneksel bipolar op-amp devresinin kullanımına olanak tanıyan yapay bir orta nokta güç kaynağı oluşturur. Seramik blokaj kapasitörleri C18-C21, D1, D2, D3, D5 dijital mikro devrelerinin mahfazalarına yakın monte edilir. Parça türleri ve tasarımı Kullanılan mikro devre türleri tabloda belirtilmiştir. 6. Tablo 6. Kullanılan çip türleri
K561 serisi mikro devreler yerine K1561 serisi mikro devreleri kullanmak mümkündür. K176 serisinin bazı mikro devrelerini veya 40ХХ ve 40ХХХ serisinin yabancı analoglarını kullanmayı deneyebilirsiniz. K157 serisinin çift işlemsel yükselteçleri (op-amp'ler), benzer parametrelere sahip herhangi bir genel amaçlı op-amp ile değiştirilebilir (pin çıkışı ve düzeltme devrelerinde uygun değişikliklerle). Diferansiyel manyetometre devresinde kullanılan dirençler için özel bir gereklilik yoktur. Sadece dayanıklı ve minyatür bir tasarıma sahip olmaları ve kurulumu kolay olmaları gerekir. Nominal güç kaybı 0,125...0,25 W. Potansiyometreler R5, R16, cihazın hassas ayarını kolaylaştırmak için tercihen çok turludur. Potansiyometre R5'in sapı plastikten yapılmalı ve ayarlama sırasında operatörün eline dokunmanın girişim nedeniyle gösterge okumalarında değişikliğe neden olmaması için yeterli uzunlukta olmalıdır. Kondansatör C16 - herhangi bir küçük boyutlu elektrolitik. C2* ve C3* salınım devrelerinin kapasitörleri paralel bağlı birkaç (5-10 adet) kapasitörden oluşur. Devrenin rezonansa ayarlanması, kapasitör sayısı ve değerleri seçilerek gerçekleştirilir. Önerilen kapasitör tipi K10-43, K71-7 veya yabancı termostabil analoglar. Geleneksel seramik veya metal film kapasitörleri kullanmayı deneyebilirsiniz, ancak sıcaklık dalgalanırsa cihazı daha sık ayarlamanız gerekecektir. Mikroampermetre - ölçeğin ortasında sıfır olan 100 μA akım için herhangi bir tür. Küçük boyutlu mikroampermetreler, örneğin M4247 tipi uygundur. Hemen hemen her mikro ampermetreyi ve hatta bir mili ampermetreyi herhangi bir ölçek sınırıyla kullanabilirsiniz. Bunu yapmak için R15-R17 dirençlerinin değerlerini buna göre ayarlamanız gerekir. Kuvars rezonatör Q - herhangi bir küçük boyutlu kuvars saat (benzerleri taşınabilir elektronik oyunlarda da kullanılır). S1 Anahtarı - her tür, küçük boyutlu. Sensör bobinleri, 8 mm çapında (CB ve DV aralıklarındaki radyo alıcılarının manyetik antenlerinde kullanılır) ve yaklaşık 10 cm uzunluğunda yuvarlak ferrit çekirdekler üzerinde yapılır.Her sargı, 200 tur bakır sargı telinden oluşur. 0,31 mm çapında, çift lake-ipek izolasyonla iki kat halinde eşit ve sıkı bir şekilde sarılmıştır. Tüm sarımların üzerine bir ekran folyosu tabakası yapıştırılmıştır. Kısa devre dönüş oluşumunu engellemek için ekranın kenarları birbirinden izole edilmiştir. Ekran çıkışı kalaylı tek damarlı bakır tel ile yapılmaktadır. Alüminyum folyo ekran durumunda, bu terminal tüm uzunluğu boyunca ekranın üzerine yerleştirilir ve elektrik bandı ile sıkıca sarılır. Bakır veya pirinç folyodan yapılmış bir ekran olması durumunda terminal lehimlenmiştir. Ferrit çekirdeklerin uçları, sensörün iki yarısının her birinin, Şekil 34'de şematik olarak gösterildiği gibi, bir mahfaza görevi gören, tektolitten yapılmış plastik bir borunun içinde tutulduğu floroplastik merkezleme disklerine sabitlenmiştir. XNUMX.
Borunun uzunluğu yaklaşık 60 cm'dir Sensörün her bir yarısı borunun ucunda bulunur ve ayrıca sargıların ve göbeklerinin etrafındaki boşluğu dolduran silikon dolgu macunu ile sabitlenir. Doldurma boru gövdesindeki özel deliklerden yapılır. Floroplastik rondelalarla birlikte böyle bir sızdırmazlık maddesi, kırılgan ferrit çubukların sabitlenmesine gerekli esnekliği verir ve bu da bunların kazara çarpmalar sırasında çatlamasını önler. Cihazı kurma 1. Kurulumun doğru olduğundan emin olun. 2. 100 mA'yı aşmaması gereken akım tüketimini kontrol edin. 3. Ana osilatörün ve diğer darbe sinyali oluşturma elemanlarının doğru çalışıp çalışmadığını kontrol edin. 4. Sensörün salınım devresini kurun. Yayma - 4 kHz frekansında, alma - 8 kHz'de. 5. Amplifikasyon yolunun ve senkron dedektörün doğru çalıştığından emin olun. Cihazla çalışmak Cihazın kurulum ve çalıştırma prosedürü aşağıdaki gibidir. Arama sitesine çıkıyoruz, cihazı açıyoruz ve sensör antenini döndürmeye başlıyoruz. Kuzey-güney yönünden geçen dikey bir düzlemde en iyisidir. Cihaz sensörü bir çubuğun üzerindeyse, onu döndüremezsiniz, ancak çubuğun izin verdiği kadar sallayabilirsiniz. Gösterge iğnesi sapacaktır (pusula etkisi). Değişken direnç R5'i kullanarak bu sapmaların genliğini en aza indirmeye çalışıyoruz. Bu durumda, mikroampermetre okumalarının orta noktası “hareket edecek” ve sıfıra ayarlanacak şekilde tasarlanmış başka bir değişken direnç R16 ile de ayarlanması gerekecektir. Pusula etkisi minimuma indiğinde cihaz dengeli kabul edilir. Küçük nesneler için diferansiyel manyetometre kullanarak arama yöntemi, geleneksel bir metal dedektörüyle çalışma yönteminden farklı değildir. Bir nesnenin yakınında ok herhangi bir yöne sapabilir. Büyük nesneler için gösterge iğnesi geniş bir alan üzerinde farklı yönlere sapacaktır. Yazar: Shchedrin A.I.
Bahçelerdeki çiçekleri inceltmek için makine
02.05.2024 Gelişmiş Kızılötesi Mikroskop
02.05.2024 Böcekler için hava tuzağı
01.05.2024
▪ Dünyanın bağırsaklarında yağmur yağıyor ▪ Canon Zoemini Akıllı Telefon Mikro Yazıcı ▪ Bir kredi aracının uzaktan ateşleme kilidi ▪ Beyaz ışıkla renkli resimler çizme ▪ Mikropların gelişimini etkilemenin bir yolunu buldu
▪ Videotechnique sitesinin bölümü. Makale seçimi ▪ makale başarısız. Popüler ifade ▪ makale Top oyunu nasıl ortaya çıktı? ayrıntılı cevap ▪ makale Yenisey Nehri. doğa mucizesi ▪ makale Doğrusal ölçekli voltmetre. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi
Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri
www.diagram.com.ua |
Diğer makalelere bakın bölüm 
En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:
Bu sayfanın tüm dilleri