Детектор движущихся металлических предметов на транзисторах и ОУ
Принцип действия описываемого устройства основан на влиянии вихревых токов, возникающих в металлическом предмете, на добротность катушки, создающей магнитное поле.
Его можно использовать во многих случаях:
- для выявления нежелательных металлических предметов в движущейся массе какого-либо сырья или готовой продукции;
- для подсчета металлических деталей или числа транспортных средств, следующих через контрольный пункт и т. д.
Принципиальная схема устройства изображена на рис. 3.26. Оно состоит из четырех основных частей:
- генератора (VT1, ѴТ2);
- узла обработки его сигнала (ѴТЗ, DA1);
- электронного реле (ѴТ4, ѴТ5, К1);
- датчика, которым служит катушка L1, образующая с конденсаторами С1 и С2 колебательный контур генератора.
Рис. 3.26. Принципиальная схема устройства для обнаружения движущихся металлических предметов.
Транзистор VT2 выполняет функции источника стабильного тока и динамической нагрузки транзистора VT1. Амплитуда генерируемых колебаний стабилизируется благодаря подаче на затвор этого транзистора (через интегрирующую цепь R4C6R5 и катушку L1) постоянной составляющей выпрямленного диодами VD1, VD2 выходного напряжения генератора.
Узел обработки сигнала содержит:
- эмиттерный повторитель на транзисторе ѴТЗ;
- выпрямитель, выполненный по схеме удвоения напряжения на диодах VD3, VD4;
- интегрирующие цепи R9C11R11C13 и R10C12R12C14 с разными постоянными времени и компаратор на ОУ DA1.
В установившемся режиме выходное напряжение компаратора равно нулю, транзисторы ѴТ4, ѴТ5 закрыты, а реле К1 обесточено. В момент включения питания потенциал затвора транзистора VT1 равен нулю, его крутизна максимальна, и генератор самовозбуждается.
По мере зарядки конденсатора С6 амплитуда колебаний плавно уменьшается и через несколько секунд стабилизируется на некотором уровне. Примерно к этому же времени устанавливается нулевое напряжение на выходе ОУ DA1.
При приближении металлического предмета к катушке L1 потери в контуре L1C1C2 возрастают, и амплитуда генерируемых колебаний на некоторое время (определяется параметрами элементов цепи R4C6R5) падает.
В результате напряжение на выходе выпрямителя (VD3, VD4), а с небольшой задержкой — и на инвертирующем входе ОУ DA1 уменьшается. Поскольку потенциал его другого входа к этому времени измениться не успевает (из-за большей постоянной времени цепи R10C12R12C14), выходное напряжение компаратора скачком понижается.
При этом открываются транзисторы VT4, VT5, и реле К1 срабатывает, подавая команду на остановку ленты транспортера или включая сигнализацию. При указанных на схеме номиналах элементов интегрирующих цепей устройство обнаруживает предметы, движущиеся со скоростью более 0,5 м/с.
Чувствительность можно регулировать подстроечным резистором R1. Медленные колебания напряжения на входах интегрирующих цепей (когда скорость перемещения металлических предметов меньше указанной) не вызывают появления разности потенциалов на входах ОУ DA1, поэтому компаратор не срабатывает.
Не реагирует устройство и на неподвижные металлические предметы, находящиеся поблизости от катушки L1.
Катушка L1 изготовлена в виде круглой рамки диаметром 320 мм и содержит 250 витков многожильного обмоточного провода (литцендрата) ПЭЛ 35 х 0,05. Индуктивность катушки 42 мГн, сопротивление постоянному току 32 Ом. Частота генерируемых устройством колебаний — около 23,5 кГц.
В устройстве можно применить ОУ К553УД1А, транзисторы серий КТ315 (ѴТЗ), КТ349 (ѴТ4), КТ608А (ѴТ5), диоды серий Д220 (VDI—VD5) и Д223 (VD6), реле РЭС9 (паспорт РС4.524.202).
Источник: Корякин-Черняк С.Л. Семьян А.П. - Металлоискатели своими руками. Как искать, чтобы найти монеты, украшения, клады.