Импульсный металлоискатель «Пират» на TL072 и NE555.

Импульсный металлоискатель «Пират» на TL072 и NE555.

Металлоискатель своими руками. Схема металлоискателя с одной катушкой на ОУ TL072 с низким потреблением тока при хорошей дальности.

Решил собрать для игры металлоискатель. Перерыл много схем. Понравились две схемы. Первая на двух NE555 с двумя катушками. Вторая с одной катушкой на операционном усилителе TL072.

С первой схемой все понятно, просто приемник и передатчик.

Выбор пал на вторую. Хотелось разобраться как работает металлоискатель на TL072. Есть схема с лучшими характеристиками на К157УД2, но я люблю SMD 🙂

Схема состоит из 3х частей.

1) Питание металлоискателя Пират.

Я поставил диод D2, чтобы не спалить ничего если вдруг подключу питание на оборот. Выключатель и несколько конденсаторов для более стабильного питания. Вообще конденсаторы C8, C10 советуют брать на 2200 мкФ, чтобы не было просадки во время импульса. C12 можно не ставить, я решил добавить его возле таймера.

Питание у меня от 6 батареек АА. Ток потребления на текущий момент выставлен на 15 мА.

2) Генератор импульсов.

С помощью микросхемы NE555 можно генерировать достаточно стабильные импульсы. Есть схемы на транзисторах, но по мне это сложнее и труднее в настройке.

Оптимально люди подобрали частоты 140-150 Гц. R3 я установил на 68 кОм. С помощью лог. анализатора я проверил, у меня вышло 194 Гц. Можно понизить еще, будет экономичнее расход заряда.

RV1 задает скважность, а PNP транзистор Q1 (я установил SS8550) инвертирует сигнал для управления N-канальным полевым транзистором IRF740. Я пробовал ставить IRFZ44, но он, недолго поработав, сгорел, так как выход с катушки может достигать сотен Вольт. Сейчас у меня установлен FQPN10N60. Это транзистор на 600В. Выбор транзистора думаю не принципиален для такой частоты, главное чтобы выдерживал напряжение. Можно взять от 400В и выше.  R5, R6 подбираем чтобы транзистор быстро мог открыться, тут повлияет емкость затвора. Я установил R5 на 100 Ом и R6 на 150 Ом.

Когда на выходе 3 NE555 низкий уровень, транзистор Q1 открыт и открыт Q3. Таким образом в катушке L1 начинает накапливаться заряд. Чем дольше транзистор будет открыт тем больше потребление тока. Нет смысла держать его открытым очень долго, так как заряда не накопится больше чем может катушка. А вот батарею это посадит, да и сам транзистор может греться.

Я намотал две катушки для сравнения.

Первая катушка 15 см 32 витка проволокой примерно 0.5 мм (взял со старого телевизора для размагничивания кинескопа).

Вторая катушка 20 см 27 витков.

Мотал на внутренней часте от пяльцы для вышивания.

Залил все это дело с помощью термоклея для пистолета.

А потом обмотал полностью изолентой.

R7 можно установить на 220 — 390 Ом на 1 Вт. Он шунтирует катушку. Для максимальной дальности советуют настроить с помощью переменного резистора на 1 кОм 3 Вт. Я не стал этого делать, установил последовательно два резистора по 120 Ом в корпусе 1210. Встречал описание что для TL072 лучше вообще выкинуть этот резистор, и поставить небольшой, на пару десятков Ом, последовательно катушке, но я не проверял.

Когда транзистор закрывается, с катушки накопленный заряд течет через R8 в измерительную часть.

D1 можно заменить на пару 1n4148. Я установил BAV99 так как они были под рукой. Эта пара диодов служит для отсечения высоковольтных импульсов прилетевших с катушки.

3) Измерительная часть.

Это самая интересная для меня часть, ради которой и была выбрана эта схема.

Конденсатор C3, от 4 до 10 мкФ, отсеивает постоянную составляющую тока, и пропускает только переменный ток. Делитель R9, R10 устанавливает некое опорное напряжение на (+) входе ОУ TL072.

U2A включен как повторитель напряжения. R11 на 1-3 МОм. У меня установлен на 1.8 МОм. На выходе мы получим напряжение с делителя на R9, R10 плюс то, что пропустит конденсатор C3.

RV2 для более точной настройки нужно составить из 2х резисторов. Я поставил на 50 кОм и на 1 кОм. Резистором в 50 кОм настраиваем на момент где в холостую находится граница между тем когда динамик будет выдавать щелчки и тем когда не будет. А резистором в 1 кОм можно более точно выставить эту границу, чтобы получить максимальную дальность.

Конденсатор C5 (20 nF) заряжается через RV2, R12. Это напряжение попадает на инвертирующий (-) вход ОУ U2B.

На неинвертирующий вход (+) напряжение попадает через делитель R13, R14, соответсвенно оно ниже чем на (-) и звука в динамике нет. Конденсатор C6 на 10 uF. Значительно больше чем C5. В добавок еще сопротивление R13 ограничивает ток для изменения заряда C6.

Когда поступает измерительный импульс, конденсаторы C5 и C6 начинают разряжаться. Но C5 разряжается быстрей. Я думаю для более точной настройки, нужно попробовать заменить R13 на переменный.

Когда в зону магнитного поля катушки попадает металлический предмет длительность импульса увеличивается, таким образом, нужно настроить скорость разрядки так, чтобы  C5 не успевал разрядиться ниже C6 пока предмета в зоне действия нет.   Когда предмет появится, импульс станет более длительный, и конденсатор C5 разрядится ниже C6. В этот момент произойдет переключение компаратора. Сигнал пропал, конденсаторы зарядились, компаратор переключился обратно. Эти переключения и будут щелчком в динамике.

4) Оповещение.

Тут все просто. C7 отсеивает постоянное напряжение, и пропускает только изменения чтобы были щелчки. Параллельно можно установить светодиод, когда компаратор переключится и на выходе появится напряжение, светодиод загорится. Чем чаще и сильней сигнал, тем визуально ярче горит светодиод.

Пока на этом все. Возможно проведу эксперимент с заменой R13 на переменный резистор.

Схема, плата и прочие файлы Kicad: скачать.

При копировании материалов ссылка на https://terraideas.ru/ обязательна

Импульсный металлоискатель (044)

Начинающим, радиоконструктор: Импульсный металлоискатель. (044)

 

В этом варианте представлена принципиально новая схема металлоискателя в отличие от

вариантов (015-Б) и (043-М). Это устройство содержит больше деталей, сложнее функционально. Схема состоит из: генератора импульсов с частотой около 140Гц на микросхеме таймере КР1006ВИ1 или её импортном аналоге NE555; усилителе импульсов на транзисторах VT1,VT2;

приёмо-передающей катушки L1; ограничителя на диодах VD1,VD2, в качестве которых можно применить любые маломощные кремниевые диоды; двух малошумящих операционных усилителей (ОУ), входящих в состав микросхемы К157УД2; приёмного усилителя на транзисторе VT3. Рассмотрим принцип работы металлоискателя: микросхема таймер DD1 вырабатывает короткие (около 130мкс) импульсы с частотой 140Гц. С выхода 3 через резистор R1 импульсы поступают на базу транзистора VT1, усиливаются и через резистор R5 приходят

на затвор мощного полевого транзистора VT2, выполняющего роль транзисторного ключа.

Вместо указанного на схеме можно применить другой полевой транзистор с аналогичной структурой, например, IRF720, IRF540, IRFZ44, IRFZ48, FS5KM10 и др.

Главное, чтобы сопротивление канала в открытом состоянии было минимальным (единицы Ом). Далее усиленный импульс поступает на катушку. Проходящий через её обмотку ток возбуждает вокруг катушки магнитное поле, которое в свою очередь при наличии в зоне поиска металлических предметов, наводит в них затухающие вихревые токи, которые в свою очередь возбуждают магнитное поле, наводящее ток в катушке. В результате этого сигнал с выхода катушки меняет свою форму и длительность. Через резистор R8 сигнал поступает на ограничитель VD1,VD2 – диоды, включенные встречно-параллельно. Они защищают вход ОУ DD2.1 от мощного импульса в катушке и не дают напряжению на входе подняться выше 0,5 вольт. Через С3 принятый сигнал поступает на инвертирующий вход 2 ОУ DD2.1, выполняющего функцию дифференциального усилителя. На неинвертирующий вход 3 подаётся напряжение смещения ОУ. Усиленный сигнал с выхода 13 через переменные резисторы R12,R13 поступает на вход 5 и через R14 на вход 6 ОУ DD2.2, который выполняет функцию компаратора. С его выхода 9 сигнал через С7 поступает на приёмный усилитель VT3. Если схема собрана правильно, необходимо только установить уровень чувствительности прибора. Катушку размещаем так, чтобы возле неё не было металлических предметов. Выводим ручку R13 в среднее положение, а R12 выводим положение минимального сопротивления. Подаём на схему напряжение, в динамике будет звучать жужжание с частотой генератора. Резистор R12 выводим в положение, при котором звук генератора в динамике начнёт пропадать, появятся щелчки (реакция компаратора на изменение параметров принимаемого сигнала). Это будет рабочим режимом металлоискателя. Дальнейшие настройки осуществляются резистором R13. Прибор наиболее чувствителен при прослушивании минимального количества щелчков в динамике. Далее подносим металлический предмет к катушке, частота щелчков в динамике должна увеличиваться. Далее экспериментируем с поиском предметов, крупные обнаруживаются на глубине более 1 метра.

Содержание 044:
1. Микросхема КР1006ВИ1 (NE555),
2. Панелька для микросхемы DIP8,
3. Микросхема К157УД2,
4. Панелька для микросхемы DIP14,
5. Печатная плата,
6. Динамик,
7. Поисковая катушка (25 витков),
8. Полевой транзистор VT2 — IRF740(540, 720),
9. Транзистор VT1 – КТ361,
10. Транзистор VT3 – КТ315,
11. Диоды VD1, VD2 – 1N4148 (КД521, КД522) (2 шт.),
12. Подстроечный резистор R12 – 50к,
13. Переменный резистор R13 – 20к,
14. Ручка для переменного резистора,
15. Резисторы постоянные:
R1 – 1к (Кч/Ч/Кр),
R2 – 1,5к (Кч/Зел/Кр),
R3 – 100к (Кч/Ч/Ж),

R4 – 510 Ом (Зел/Кч/Кч),
R5 – 100 Ом (Кч/Ч/Кч),
R6 – 150 Ом (Кч/Зел/Кч),
R7 – 240 Ом (Кр/Ж/Кч),
R8 – 330 Ом (Ор/Ор/Кч),
R9 – 51к (Зел/Кч/Ор),
R10, R14 – 68к (Гол/Кр/Ор) (2 шт.),
R11 – 2,2М (Кр/Кр/Зел),
R15 – 120к (Кч/Кр/Ж),
R16 – 470к (Ж/Ф/Ж),
R17 – 10 Ом (Кч/Ч/Ч),
16. Конденсаторы:
С1, С2 – 0,1МкФ (100Н, 104) (2 шт.),
С3, С7 – 1МкФ (2 шт.),
С4, С6 – 10МкФ (2 шт.),
С5 – 1Н (1000пФ, 102),
С8 – 1000МкФ,

17. Схема и описание.

 

 

 

Время непрерывной пайки одной точки не должно превышать трёх секунд

При сборке схемы соблюдайте полярность подключения питания, стрелочного прибора,

электролитического конденсатора, выпрямительных диодов и цоколёвку при установке микросхемы в панельку!

Простая схема металлодетектора с использованием микросхемы таймера 555

Металлодетекторы можно найти в аэропортах, театрах и других общественных местах. Они используются для обеспечения безопасности людей, чтобы обнаружить любого, кто носит металл (оружие и т. д.). В этом проекте мы собираемся разработать простую схему металлоискателя . Существует так много конструкций металлоискателей, но большинство из них имеют сложную конструкцию, поэтому здесь мы собираемся разработать простую схему металлоискателя, используя микросхему таймера 555.

Прежде чем идти дальше, нам нужно понять концепцию индуктора и цепей RLC. Сначала поговорим о катушках индуктивности. Катушки индуктивности — это не что иное, как катушки из эмалированной медной проволоки разных форм и размеров. На основе различных параметров рассчитывается индуктивность катушки индуктивности. По всем этим параметрам нас в основном интересует сердечник на индукторе, так как в зависимости от сердечника значение индуктивности меняется кардинально.

На рисунке ниже вы можете увидеть индукторы с воздушным сердечником. В этих индукторах не будет сплошного сердечника. В основном это катушки, оставленные в воздухе. Средой потока магнитного поля, создаваемого индуктором, является ничто или воздух. Эти катушки индуктивности имеют очень меньшую индуктивность.

Эти катушки индуктивности используются, когда нужны значения в несколько микро-Генри. Для значений больше нескольких миллиметров они не подходят. На рисунке ниже вы можете увидеть катушки индуктивности с ферритовым сердечником,

Когда катушка индуктивности намотана на сердечник, который может быть ферритовым или железным, индуктивность катушки значительно возрастает. Это значение намного больше, чем у воздушной сердцевины того же размера и формы.

Теперь для цепи RLC, как показано на рисунке, реактивное сопротивление или импеданс между клеммами «a» и «c» зависит от значений L и C, если частота подаваемого сигнала постоянна.

Таким образом, если значение индуктивности изменяется, значение реактивного сопротивления или импеданса изменяется. Как эти две концепции используются вместе для схемы металлоискателя , объясняется в рабочей части этого проекта.

 

Компоненты схемы металлодетектора

• Напряжение питания +9
• 555 ИЦ
• Резистор 47 кОм
• Конденсатор 2,2 мкФ (2 шт.)
• Динамик (8 Ом)
• 170 витков катушки диаметром 10 см (подойдет любой калибр)

 

Принципиальная схема металлоискателя

На рисунке показана принципиальная схема металлодетектора . Таймер 555 IC здесь действует как генератор прямоугольных импульсов и генерирует импульсы с частотами, слышимыми для человека. Конденсатор между контактами 2 и 1 не следует менять, так как он необходим для генерации слышимых частот.

В схеме имеется цепь RLC, образованная резистором 47K, конденсатором 2,2 мкФ и катушкой индуктивности 150 витков. Эта цепь RLC является частью обнаружения металла. Как упоминалось ранее в предыдущем разделе, индуктор с металлическим сердечником имеет более высокое значение индуктивности по сравнению с катушкой с воздушным сердечником.

Помните, что катушка, намотанная здесь, имеет воздушный сердечник, поэтому, когда металлический элемент подносится к катушке, этот металлический элемент действует как сердечник для индуктора с воздушным сердечником. Благодаря тому, что этот металл действует как сердечник, индуктивность катушки значительно изменяется или увеличивается. При таком внезапном увеличении индуктивности катушки общее реактивное сопротивление или импеданс RLC-цепи значительно изменяется по сравнению с отсутствием металлического элемента.

Первое время, когда нет металлического предмета, сигнал, подаваемый на динамик, вызывает слышимый звук. Теперь с изменением реактивного сопротивления в цепи RLC сигнал, подаваемый на динамик, уже не будет таким, как раньше, из-за этого звук, издаваемый динамиком, будет отличаться от первого.

Таким образом, всякий раз, когда металл приближается к катушке, сопротивление RLC изменяется, что приводит к изменению сигнала, что приводит к изменению звука, генерируемого динамиком. Вы также можете проверить этот металлоискатель на базе Arduino.

 

Общие советы:

• Эмаль должна быть удалена с концов катушки для пайки соединений.
• С другим калибром у нас будет разное сопротивление RLC, поэтому следует поэкспериментировать с сопротивлением в цепи RLC для чувствительного обнаружения металла.
• Динамик может быть любого типа. Но при сопротивлении менее 8 Ом таймер может нагреваться.
• Используйте напряжение питания выше 5В.

Металлоискатель с таймером 555 в Proteus

Здравствуйте, ученики! Приветствую вас на борту. Надеюсь, с тобой все в порядке. В сегодняшнем уроке мы разработаем проект металлодетектора с использованием таймера 555 в Proteus ISIS. Все мы воспринимаем ситуации, когда в общественных местах, например, в аэропортах или в торговых центрах, где запрещены острые металлические предметы, такие как нож, нелегальное оружие или даже кусачки для ногтей, на каждом входе есть проходные ворота, чтобы любой человек с запрещенным материалом, когда он проходит через ворота, автоматически включается тревожный зуммер. Это произошло потому, что в проходных воротах есть схема металлодетектора, которая срабатывает сразу при возникновении такой ситуации. На этом занятии мы узнаем:

1. Что такое металлодетекторы?
2. Как таймер 555 взаимодействует со схемой металлодетектора?
3. Как работает схема металлодетектора с таймером 555?
4. Как реализовать схему 555 Timer Metal Detector в Proteus?

Кроме того, у вас будет полезная информация в разделах ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ .

Металлодетекторы NE555 с таймером

Металлодетекторы стали одним из необходимых устройств для многих общественных мест, будь то парк или банк, аэропорт или любой супермаркет. Это потому, что они играют жизненно важную роль в поддержании безопасности. Большинство металлодетекторов Мы определяем металлоискатель как:

«Металлоискатели — это специализированные таймеры NE555, которые обнаруживают присутствие металлов, когда металлы попадают в зону действия цепей металлодетекторов».

Металлодетекторы с таймером NE555 применяются не только в сфере безопасности, но и в различных ситуациях. Металлоискатели с таймером NE555 можно разделить на три основных семейства:

1. Детекторы очень низких частот.
2. Детекторы импульсной индукции.
3. Металлодетекторы специального назначения.

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ????????????????????????

«1960 год был годом, когда был создан первый металлоискатель с использованием простых устройств в промышленности и разведке полезных ископаемых».

Существует много видов металлодетекторов с таймером NE555, которые используются для различных операций, некоторые из них перечислены ниже:

1. Диагностические цели.
2. Обнаружение множества посторонних объектов.
3. Обнаружение наличия пуль.
4. Обнаружение внутриглазных металлических осколков.
5. Поиск проглоченных монет.

Работа металлодетектора с таймером NE555

Когда мы говорим о работе металлодетектора с таймером NE555, мы должны иметь четкое представление о следующих понятиях:

1. Индуктивность
2. NE555 Система управления таймером

Индуктивность в металлодетекторе с таймером NE555

Давайте вспомним идею индуктивности, которую мы изучаем на уроке физики:

« Индуктивность , в электромагнетизме и электронике, это способность проводника электричества сводить на нет изменение электрического тока, протекающего через него. Этот поток электрического тока создает магнитное поле вокруг этого электрического дирижер».

В схеме металлодетектора с таймером NE555 мы используем индуктор, который определяет присутствие рядом с ним металла. Чем ближе к нему металлоискатель, тем больше создается силовых линий электрического поля, и, следовательно, динамик издает звук громче, указывая расстояние между металлоискателем с таймером NE555 и расстоянием до металла. Обозначим индуктивность через

«Л». Следовательно, формулу для определения индуктивности любого проводника можно найти с помощью: Индуктивность = магнитный поток тока/тока.

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ???

«Есть несколько металлодетекторов, которые используются для поиска сокровищ или древних металлов под землей. Они настолько мощные, что могут обнаруживать металл на расстоянии многих футов. Таким образом, поиск многих людей меняет жизнь благодаря этим полезным инструментам. »

Таймер NE555

Таймеры NE555 принадлежат к семейству интегральных схем таймеров 555. Это очень утилитарные схемы, которые считаются одними из наиболее часто используемых интегральных схем в мире электроники. Мы представляем таймер NE555 как:

« NE555 Таймер Схема представляет собой широко используемую интегральную схему, имеющую 8 контактов и используемую для получения на выходе однородных импульсов, которые можно настроить в соответствии с потребностями.»

Таймеры 555 используются для подачи различных импульсов, которые зависят от расположения устройств, подключенных к их контактам. Существует три вида режимов таймера NE555:

1. Моностабильный режим.
2. Нестабильный режим.
3. Бистабильный режим.

Операции в цепи металлодетектора с таймером NE555

• Когда мы исследуем схему металлодетектора с таймером NE555, мы находим следующие операции:
• Питание всех компонентов — это постоянный ток, обеспечиваемый батареей.
• Эта мощность поступает в схему таймера NE555, которая формирует равномерный импульс на основе таймера на своем выходном контакте.
• Этот Импульс поступает на резистор, который управляет протеканием тока через основную цепь Металлодетектора.
• Резистор передает этот ток на индуктор. Индуктивность индуктора является основным критерием измерения расстояния.
• Как и в Proteus, невозможно показать движение металла, поэтому значение индуктивности представляет собой количество линий электрического поля вокруг цепи металлоискателя с таймером NE555. Чем больше индуктивность, тем больше количество линий, проходящих через индуктор, и, следовательно, предполагается, что металл находится ближе к цепи.
• Затем постоянный ток проходит через динамик в соответствии с силой линий электрического поля, и, следовательно, мы обнаружили слабый или резкий звук.

[Поствиджет4]

Схема металлодетектора 555 Timer в Proteus

• Включите программное обеспечение Proteus.
• Выберите следующие компоненты с помощью кнопки «P» библиотеки выбора.

Необходимые компоненты

1. Таймер NE555
2. Индуктор
3. Конденсатор
4. Резистор
5. Динамик

• Возьмите все Компоненты из левой секции и расположите их все на рабочем экране в соответствии со схемой, приведенной ниже:

• Теперь измените значения некоторых компонентов один за другим, дважды щелкнув компоненты.
• Катушка индуктивности = 150 мГн, конденсатор 1 = 2,2 мкФ, конденсатор 2 = 2,2 мкФ, конденсатор 3 10 мкФ, резистор = 47 кОм, батарея = 9 В.
•  Соедините компоненты схемы с помощью соединительного провода, чтобы наша схема выглядела так:

• Как только схема смоделирована нажатием кнопки воспроизведения, пользователь слышит звук или зуммер цепи.
• Если вы это слышали, то круто, иначе посмотрите еще раз на свою схему.