Circuiti per metal detector basati su chip di quarzo. Come realizzare un metal detector con le tue mani: schemi economici e comprovati

Tra i progetti di radioamatori, di particolare interesse sono gli sviluppi che aiutano a rilevare oggetti metallici nascosti nel terreno. Soprattutto se queste ultime sono di piccole dimensioni, giacciono a notevole profondità e sono anche non ferromagnetiche.

Molti buoni schemi elettrici di tali dispositivi, chiamati metal detector per analogia con ben noti sviluppi militari, e descrizioni di progetti perfettamente funzionanti sono stati pubblicati in vari articoli tecnici
Pubblicazioni, ma sono spesso progettate per lavoratori casalinghi formati ed esperti che dispongono di una buona base materiale e di parti scarse.

Ma anche un principiante può facilmente ripetere e realizzare il disegno che proponiamo. Inoltre, sarà del tutto possibile acquistare le parti necessarie (incluso un risonatore al quarzo da 1 MHz). Ebbene, la sensibilità del metal detector assemblato... Può essere giudicato almeno dal fatto che con l'aiuto del dispositivo proposto è facile trovare, ad esempio, una moneta di rame con un diametro di 20 mm e uno spessore di 1,5 mm ad una profondità di 0,9 m.

Principio operativo

Si basa sul confronto di due frequenze. Uno di questi è di riferimento e l'altro è variabile. Inoltre, le sue deviazioni dipendono dalla comparsa di oggetti metallici nel campo della bobina di ricerca altamente sensibile. Nei moderni metal detector, ai quali il progetto in esame può essere giustamente incluso, il generatore di riferimento funziona ad una frequenza che è un ordine di grandezza diverso da quello che appare nel campo della bobina di ricerca. Nel nostro caso il generatore di riferimento (vedi schema elettrico) è implementato su due elementi logici ZI-NOT integrati DD2. La sua frequenza è stabilizzata e determinata da un risonatore al quarzo ZQ1 (1 MHz). Il generatore a frequenza variabile è realizzato sui primi due elementi dell'IC DD1. Il circuito oscillatorio qui è formato dalla bobina di ricerca L1, dai condensatori C2 e SZ, nonché da un varicap VD1. E per regolare la frequenza a 100 kHz, utilizzare il potenziometro R2, che imposta la tensione richiesta sul varicap VD1.

Fig. 1. Diagramma schematico di un metal detector fatto in casa altamente sensibile.

Gli elementi logici DD1.3 e DD2.3, che funzionano sul mixer DD1.4, vengono utilizzati come amplificatori buffer di segnale. L'indicatore è una capsula telefonica BF1 ad alta impedenza. E il condensatore C10 viene utilizzato come shunt per il componente ad alta frequenza proveniente dal mixer.

La configurazione del circuito stampato è mostrata nella figura corrispondente. E la disposizione degli elementi radio sul lato opposto ai conduttori stampati è qui mostrata in un colore diverso.

Fig.2. Circuito stampato di un metal detector fatto in casa, che indica la posizione degli elementi.

Il metal detector è alimentato da una sorgente CC da 9 V. E poiché qui non è necessaria un'elevata stabilizzazione, viene utilizzata una batteria di tipo Krona. I condensatori C8 e C9 funzionano correttamente come filtro.

La bobina di ricerca richiede particolare precisione e attenzione durante la fabbricazione. È avvolto su un tubo di vinile con un diametro esterno di 15 mm e un diametro interno di 10 mm, piegato a forma di cerchio 0 200 mm. La bobina contiene 100 spire di filo PEV-0,27. Una volta completato l'avvolgimento, viene avvolto in un foglio di alluminio per creare uno schermo elettrostatico (ridurre l'effetto della capacità tra bobina e terra). È importante evitare il contatto elettrico tra il filo dell'avvolgimento e gli spigoli vivi della lamina. In particolare, "avvolgere obliquamente" aiuterà qui. E per proteggere il rivestimento in alluminio stesso da danni meccanici, la bobina viene inoltre avvolta con nastro adesivo isolante.

Il diametro della bobina può essere diverso. Ma più è piccolo, maggiore diventa la sensibilità dell'intero dispositivo, ma l'area di ricerca degli oggetti metallici nascosti si restringe. Quando il diametro della bobina aumenta, si osserva l'effetto opposto.

Lavora con un metal detector come segue. Dopo aver posizionato la bobina di ricerca in prossimità della superficie terrestre, regolare il generatore con il potenziometro R2. E in modo tale che il suono nella capsula del telefono non si senta. Quando la bobina si muove al di sopra della superficie terrestre (quasi vicino a quest'ultima), il luogo prezioso viene ritrovato - grazie alla comparsa del suono nella capsula del telefono.

Quando si utilizza il dispositivo sopra menzionato per trovare oggetti nascosti nel terreno di valore archeologico e culturale nazionale, è necessaria la previa autorizzazione delle autorità competenti.

Di seguito è mostrato il diagramma schematico di un metal detector a battito. Il circuito è costituito dai seguenti componenti: un oscillatore al quarzo, un oscillatore di misura, un rilevatore sincrono, un trigger Schmidt e un dispositivo di indicazione. L'oscillatore a cristallo è implementato sugli inverter D1.1-D1.3. La frequenza del generatore è stabilizzata da un risonatore al quarzo o piezoceramico con una frequenza di risonanza di 32768 kHz (orologio al quarzo).

Rappresentazione schematica di un metal detector a battimento al quarzo.

VT1, VT2 K159RE1

La catena R1C2 impedisce al generatore di essere eccitato ad armoniche più elevate. Il circuito OOS è chiuso tramite il resistore R2 e il circuito PIC è chiuso tramite il risonatore Q1.

Il generatore è semplice, ha un basso consumo di corrente dalla fonte di alimentazione, funziona in modo affidabile con una tensione di alimentazione di 3-15 V e non contiene elementi di sintonizzazione o resistori ad alta resistenza.

È necessario un ulteriore trigger di conteggio D2.1 per generare un segnale con un ciclo di lavoro esattamente uguale a 2, necessario per il successivo circuito di rilevamento sincrono.

Il generatore di misura è implementato su uno stadio differenziale utilizzando i transistor VT1, VT2. Il circuito PIC è implementato galvanicamente, il che semplifica il circuito. Il carico della cascata differenziale è il circuito oscillatorio L1C1.

La frequenza di generazione dipende dalla frequenza di risonanza del circuito oscillatorio e, in una certa misura, dalla corrente operativa dello stadio differenziale. Questa corrente è impostata dal resistore R3.

Per convertire il segnale di uscita a bassa tensione dello stadio differenziale in livelli logici standard dei microcircuiti CMOS digitali, viene utilizzata una cascata in un circuito con un emettitore comune su un transistor VTZ.

Il primo con trigger Schmidt sull'elemento D3.1 fornisce fronti di impulso ripidi per il normale funzionamento del successivo trigger di conteggio.

È necessario un ulteriore trigger di conteggio D2.2 per generare un segnale con un ciclo di lavoro esattamente uguale a 2, necessario per il successivo circuito di rilevamento sincrono.

Il rilevatore sincrono è costituito da un moltiplicatore implementato sull'elemento D4.1 “OR esclusivo” e da una catena integrante R6C4. Il suo segnale di uscita ha una forma simile a un dente di sega e la frequenza di questo segnale è uguale alla differenza tra le frequenze dell'oscillatore al quarzo e dell'oscillatore di ricerca.

Il trigger Schmidt è implementato sull'elemento D3.2 e genera impulsi rettangolari dalla tensione a dente di sega del rilevatore sincrono.

Il dispositivo di indicazione è semplicemente un potente inverter buffer, implementato sui restanti tre inverter D1.4-D1.6, collegati in parallelo per aumentare la capacità di carico. Il carico del dispositivo di visualizzazione è un LED e un emettitore piezoelettrico.

La bobina L1 è avvolta su un mandrino con un diametro di 160 mm e ha 100 giri di filo PEV - 0,2 mm.

Koryakin-Chernyak S.L. Semyan A.P.

Metal detector fai da te. Come cercare per trovare monete, gioielli, tesori.

Rilevatore di metalli al quarzo

I metal detector basati sulla registrazione dei battiti si rivelano insensibili nella ricerca di metalli con proprietà ferromagnetiche deboli, come ad esempio rame, stagno e argento. È impossibile aumentare la sensibilità di questo tipo di metal detector, poiché con i metodi di indicazione convenzionali la differenza nelle frequenze di battito è difficilmente percettibile. L'uso dei metal detector al quarzo ha un effetto significativo. Metal detector, il cui diagramma schematico è mostrato in Fig. 17, a, è costituito da un oscillatore di misura assemblato sul transistor VT1 e uno stadio buffer - un inseguitore di emettitore, assemblato sul transistor VT2, separato da un risonatore al quarzo ZQ1 da un dispositivo indicatore - un rilevatore sul diodo VD2 con un amplificatore di corrente continua sul transistor VT3. Il carico dell'amplificatore è un dispositivo puntatore con una corrente di deflessione totale di 1 mA.

Figura 17- Rilevatore di metalli al quarzo

A causa dell'elevato fattore di qualità del risuonatore al quarzo, i minimi cambiamenti nella frequenza dell'oscillatore di misura porteranno ad una diminuzione dell'impedenza di quest'ultimo, come si può vedere dalla caratteristica mostrata in Fig. 1, b, e questo alla fine aumenterà la sensibilità del dispositivo e la precisione delle misurazioni.
La preparazione alla ricerca consiste nel regolare il generatore su una frequenza di risonanza parallela del quarzo di 1 MHz. Questa regolazione viene effettuata dai condensatori variabili C2 (approssimativamente) e dal condensatore di sintonia C1 (esattamente) in assenza di oggetti metallici vicino al telaio. Poiché il quarzo è l'elemento di collegamento tra le parti di misurazione e indicazione del dispositivo, la sua resistenza al momento della risonanza è elevata e la lettura minima del quadrante indica che il dispositivo è regolato con precisione. Il livello di sensibilità è controllato dal resistore variabile R8. Una particolarità del dispositivo è il telaio ad anello L1, realizzato con un pezzo di cavo. Il nucleo centrale del cavo viene rimosso e al suo posto vengono fatte passare sei spire di filo di tipo PEL da 0,1 -0,2 mm, lunghe 115 mm. Il disegno del telaio è mostrato in Fig. 17. Questo telaio ha un buon schermo elettrostatico.
La rigidità della struttura del telaio è assicurata posizionandola tra due dischi di plexiglass o getypax del diametro di 400 mm e dello spessore di 5-7 mm.
Il dispositivo utilizza transistor KT315B, un diodo di riferimento - diodo zener 2S156A e un diodo rivelatore D9 con qualsiasi indice di lettera. La frequenza del quarzo può essere compresa tra 90 kHz e 1,1 MHz. Cavo: tipo RK-50.

Opzione n. 3

Metal detector

Il metal detector, il cui schema elettrico è mostrato nella Figura 18, è assemblato su un solo microcircuito K176LP2. Uno dei suoi elementi (DD1.1) è utilizzato nel generatore standard, l'altro (DD1.2) in quello sintonizzabile. Il circuito oscillatorio del generatore modello è costituito da una bobina L1 e condensatori Cl, C2, mentre quello sintonizzabile è costituito da una bobina di ricerca L2 e condensatore C4; il primo viene ricostruito con un condensatore variabile Cl, il secondo - selezionando la capacità del condensatore C4.

Figura 18 – Metal detector, schema elettrico.

L'elemento DD1.3 contiene un mixer di oscillazioni a frequenza standard e variabile. Dal carico di questa unità - il resistore variabile R5 - il segnale di frequenza differenziale viene fornito all'ingresso dell'elemento DD1.4 e la tensione di frequenza audio amplificata da esso viene applicata alle cuffie BF1. Il dispositivo può rilevare un cinque kopeck moneta (unità monetaria pre-perestrojka) a una profondità massima di 60 mm. E la copertura del pozzo fognario - a una profondità massima di 0,6 m.

Opzione n. 4

Alimentatore.

Figura 19 – Alimentazione, schema elettrico.

Opzione n.5

Protezione automatica delle apparecchiature radio di rete

Il dispositivo è progettato per prevenire sovraccarichi e malfunzionamenti delle apparecchiature radio dovuti alla deviazione della tensione di alimentazione di rete oltre la tolleranza. Sarà particolarmente utile in una casa di campagna o in un villaggio, dove sono comuni fluttuazioni significative della tensione di rete. Gli stabilizzatori ferromagnetici spesso utilizzati in reti instabili hanno un intervallo di stabilizzazione ristretto e, con fluttuazioni significative di tensione (in aumento), semplicemente falliscono. Per alcune apparecchiature radio, non solo l'aumento, ma anche la diminuzione della tensione di rete è pericoloso.

Monitorare la rete con un dispositivo di misurazione ogni volta prima di accendere i dispositivi radio è scomodo e inefficace, poiché durante il funzionamento possono verificarsi deviazioni. Ma questo compito può essere svolto da un dispositivo di controllo automatico, attraverso il quale viene alimentata l'apparecchiatura. Lo schema elettrico del dispositivo è mostrato in Fig. 20 e consiste in un comparatore a quattro livelli sugli elementi del chip D2, un generatore audio sugli elementi D3.1...D3.3, un'unità di commutazione sul transistor e relè K1, nonché un alimentatore con uno stabilizzatore di tensione sul chip D1.

La soglia di risposta dei comparatori viene impostata durante la configurazione con resistori contrassegnati nello schema con un asterisco “*”. I loro valori sono indicati approssimativamente nel diagramma. Il dispositivo si configura tramite LATRA, modificando la tensione di alimentazione sulla presa XP1. In questo caso, utilizziamo la resistenza R15 per impostare la soglia in modo che superi 245 V (log "1" appare sull'uscita D2/8) e la resistenza R14 per ridurre la tensione al di sotto di 170 V (log "0" appare sull'uscita D2/8 ). Per la regolazione è conveniente utilizzare resistori di regolazione di grandi dimensioni.

È meglio iniziare la configurazione del circuito verificando la funzionalità del nodo mostrato in Fig. 20. Quando si preme il pulsante ON (SB1), il relè K1 viene attivato con un ritardo di circa 1 secondo e i contatti K1.2 bloccano il pulsante. Il tempo di ritardo per l'attivazione del relè dipende dal valore della capacità C2 e del resistore R7. Il relè K1 può essere disattivato utilizzando il pulsante OFF (SB2) o dal circuito di automazione quando appare un impulso o un registro all'uscita del chip D3/11. “1” (quando la tensione supera la tolleranza).

Figura 20 – Schema elettrico del dispositivo.

Opzione n. 6

Interruttore di codice

Lo schema proposto può essere utilizzato in tutti i dispositivi in ​​cui è necessario limitare l'accesso di estranei alle modalità di commutazione. A seconda di ciò che è collegato all'uscita del circuito (elettromagnete, relè, allarme, ecc.), lo scopo può essere molto diverso, ad esempio disabilitare la modalità allarme di sicurezza.

Nella sua versione più semplice, insieme ad un elettromagnete, il circuito può essere utilizzato come serratura a combinazione. Si apre digitando un codice noto ad una cerchia ristretta di persone. Il codice è composto da 4 cifre (su 10 possibili). I pulsanti con determinati numeri devono essere premuti in una determinata sequenza. Ciò ti consente di avere almeno 5040 possibili opzioni di codice.

Il codice può essere modificato facilmente e rapidamente riorganizzando i fermacavi con i pulsanti in qualsiasi ordine. Quando si imposta un codice è sconsigliabile occupare i numeri di una serie sequenziale (1, 2, 3, 4). È meglio se il codice è composto da numeri casuali, ad esempio: 9, 3, 5, 0.

Il circuito del dispositivo di codifica (Fig. 6.1) è assemblato su due microcircuiti CMOS della serie 561 TM2 (può essere sostituito con 564 TM2). Ciò garantisce elevata affidabilità e funzionamento economico. Il consumo di microcorrente del circuito facilita l'erogazione di alimentazione autonoma in caso di necessità. Funzionerà qualsiasi sorgente di tensione continua non stabilizzata di 4...15 V.

Il circuito elettrico funziona come segue. Nel momento iniziale, quando viene applicata l'alimentazione, il circuito del condensatore C1 e del resistore R1 genera un impulso per ripristinare i trigger (sulle uscite 1 e 13 dei microcircuiti ci sarà uno "0" logico).

Figura 21 - Schema del dispositivo di codifica.

Quando si preme il pulsante della prima cifra del codice (SB4 nello schema), nel momento in cui viene rilasciato, il trigger D1.1 commuta, cioè verrà visualizzato un registro sull'uscita D1/1. "1", poiché sull'ingresso D1/5 è presente un log. "1".

Quando si preme il pulsante successivo, se è presente un registro sull'ingresso D del trigger corrispondente. "1", ovvero quello precedente funzionava, quindi log. All'uscita apparirà anche "1".

L'ultimo ad attivarsi è il trigger D2.2 e, affinché il circuito non rimanga a lungo in questo stato, viene utilizzato il transistor VT1. Fornisce un ritardo nel ripristino dei trigger. Il ritardo è dovuto al circuito di carica del condensatore C2 attraverso il resistore R6. Per questo motivo all'uscita D2/13 il segnale è logico. "1" sarà presente per non più di 1 secondo. Questa volta è sufficiente per far funzionare il relè K1 o l'elettromagnete. Se lo si desidera, il tempo può essere facilmente allungato notevolmente utilizzando un condensatore C2 di capacità maggiore.

Durante la composizione del codice, premendo una cifra errata si ripristinano tutti i trigger. Se il segnale di controllo per il transistor VT1 viene rimosso dall'uscita non dell'ultimo trigger (ad esempio, dal pin D2/12), il tempo richiesto per premere le cifre del codice sarà limitato. In questo caso, anche se il codice viene inserito correttamente ma lentamente, il segnale in uscita non apparirà.

Lo schema è posizionato vicino alla pulsantiera.

Tutte le parti utilizzate, ad eccezione del transistor VT2, possono essere di qualsiasi tipo. Il transistor VT2 viene utilizzato con un guadagno elevato e, se utilizzato come carico anziché come relè elettromagnetico, deve essere sostituito con uno più potente della serie KT827.

Per aprire il chiavistello della porta, è meglio utilizzare non un elettromagnete, ma un motore elettrico con cambio. Tali unità vengono utilizzate come parte degli allarmi per auto per bloccare automaticamente le porte (possono essere acquistate presso il negozio). Consumano una corrente ridotta (60...150 mA da 12 V) rispetto ad un elettromagnete e consentono di avere una fonte di alimentazione a basso consumo, cosa particolarmente importante per l'alimentazione autonoma.

Opzione n. 7

Collegamento di un sensore remoto

Se è necessario collegare un sensore remoto e i cavi non possono essere nascosti, il circuito di sicurezza deve essere attivato in caso di violazione del circuito (interruzione o cortocircuito).

Figura 22 - Schema elettrico per il collegamento di un sensore remoto

La costruzione tradizionale di tale circuito prevede il collegamento del sensore in serie con un resistore nel braccio del ponte. Quando il ponte è sbilanciato viene generato un segnale di funzionamento. In questo caso, attraverso il circuito del loop di sicurezza deve fluire una corrente superiore a 5 mA, il che non è economico, poiché è necessaria una potente fonte di alimentazione autonoma. Un compito simile, ma funzionante in modalità impulsiva, viene eseguito dal circuito in Fico. 22 - consuma non più di 1,5 mA.

Opzione n. 8

Blocco della connessione illegale alla linea

Devi pensare alla necessità di installare un dispositivo del genere se ricevi una fattura dal PBX per chiamate interurbane che non hai effettuato. Dopotutto, le linee telefoniche non sono protette da connessioni non autorizzate e sono comparsi dei truffatori che ne approfittano. I bloccanti di produzione industriale sono già apparsi in vendita, ma finora sono irragionevolmente costosi. L'uso dell'elemento base moderno consente di rendere il blocco abbastanza semplice e in miniatura.

Il dispositivo proposto si trova all'interno del telefono e permette di bloccare eventuali conversazioni “piratate” su questa linea da qualsiasi altro telefono. Ciò significa che non è necessario collegare altri telefoni paralleli alla linea: tutti gli altri telefoni del circuito saranno considerati “pirata”.

Figura 23 - Circuito elettrico del bloccatore

Il funzionamento del circuito, Figura 23, si basa su un dispositivo a soglia sul transistor VT1, che controlla il livello di tensione nel TL. Come sapete, quando si solleva la cornetta dall'apparecchio, la tensione sulla linea scende da 60 a 5...15 V (a seconda della resistenza dei circuiti TA). La modalità operativa di VT1 è regolata dal resistore R2 in modo che sia bloccato a una tensione inferiore a +18 V. In questo caso, il transistor VT2 si aprirà con la corrente attraverso i resistori R3-R4, che attiverà l'interruttore fotoaccoppiatore VS1.1. Il resistore R7 cortocircuiterà il TL, impedendo la composizione a impulsi mentre C2 si sta caricando. Non appena C2 sarà carico, la chiave VS1.2 funzionerà e scaricherà C1. Questo processo si ripete periodicamente per evitare che il circuito venga bloccato in modalità cortocircuito di linea dopo una singola operazione di blocco. Il condensatore C1 garantisce che il circuito sia insensibile al segnale di chiamata sulla linea.

Il dispositivo è collegato in parallelo al campanello (o al circuito campanello) al condensatore di accoppiamento in modo che quando si solleva la cornetta si spegne tramite contatti associati alla posizione della cornetta (S1). In questo caso non è necessario scollegare il dispositivo dalla linea quando si utilizza il proprio TA, il che è comodo durante il funzionamento.

Opzione n. 9

Alimentatore switching semplice da 15 W

Questa sorgente può essere utilizzata per alimentare qualsiasi carico con potenza fino a 15...20 W ed è di dimensioni inferiori rispetto ad una simile, ma dotata di trasformatore step-down operante alla frequenza di 50 Hz.

La fonte di alimentazione è realizzata secondo il circuito di un convertitore ad alta frequenza a impulsi a ciclo singolo, Figura 24. Un auto-oscillatore è assemblato su un transistor, che funziona ad una frequenza di 20...40 kHz (a seconda dell'impostazione) . La frequenza è regolata dalla capacità C5. Gli elementi VD5, VD6 e C6 costituiscono il circuito di avviamento dell'oscillatore.

Nel circuito secondario dopo il raddrizzatore a ponte è presente uno stabilizzatore lineare convenzionale su un microcircuito, che consente di avere una tensione fissa in uscita, indipendentemente dalle variazioni all'ingresso di rete (187...242 V).

Il circuito utilizza condensatori: C1, C2 tipo K73-16 a 630 V; SZ-K50-29 a 440 V; C4 - K73-17V a 400 V; C5-K10-17; C6 - K53-4A a 16 V; C7 e C8 tipo K53-18 per 20 V. I resistori possono essere qualsiasi. Il diodo zener VD6 può essere sostituito con KS147A.

Il trasformatore di impulsi T1 è realizzato su un nucleo di ferrite M2500NMS-2 o M2000NM9 di dimensioni standard Ø5x5 (la sezione trasversale del nucleo magnetico nella posizione della bobina è 5x5 mm con uno spazio al centro). L'avvolgimento è realizzato con filo di marca PEL-2. L'avvolgimento 1-2 contiene 600 spire di filo con un diametro di 0,1 mm; 3-4 - 44 giri con diametro 0,25 mm; 5-6 - 10 spire con lo stesso filo dell'avvolgimento primario.

Figura 24 – Schema elettrico di un alimentatore switching da 15 W

Se necessario, possono essere presenti più avvolgimenti secondari (nello schema ne è mostrato solo uno) e affinché l'autogeneratore funzioni è necessario osservare la polarità del collegamento della fase 5-6 dell'avvolgimento secondo lo schema.

La predisposizione del convertitore consiste nell'ottenere un'eccitazione stabile dell'autooscillatore al variare della tensione di ingresso da 187 a 242 V. Gli elementi che richiedono selezione sono contrassegnati con un asterisco “*”. Il resistore R2 può avere un valore di 150...300 kOhm e il condensatore C5 può avere un valore di 6800...15000 pF. Per ridurre le dimensioni del convertitore in caso di minore potenza prelevata nel circuito secondario, è possibile ridurre i valori nominali dei condensatori di filtro elettrolitici (SZ, C7 e C8). Il loro valore è legato alla potenza del carico dal rapporto:

Opzione n. 10

Radio trasmettitore

Figura 25 – Trasmettitore radio, schema elettrico.

Opzione n. 11

Amplificatore di potenza VHF.

L'idea di utilizzare il transistor ad effetto di campo KP904A in un amplificatore di potenza con una portata di 2 m è nata involontariamente: mentre si lavorava nel "tropo" il transistor KT931A si è guastato e non c'era nulla con cui sostituirlo. Quindi la scelta è caduta sul KP904A (secondo i dati di riferimento, funziona fino alla frequenza di 400 MHz). L'amplificatore su questo transistor non è fondamentale per la qualità della fonte di alimentazione (nel mio caso è alimentato da una tensione non stabilizzata di +55 V con una capacità del condensatore di uscita dell'alimentatore di 10.000 μF), non richiede speciali misure per stabilizzare la corrente di riposo del transistor e ha un circuito molto semplice (Fig. 1) . Con una potenza in ingresso di 4...5 W, la potenza in uscita è di 20...25 W con un carico di 75 Ohm.

Figura 26 – Circuito dell'amplificatore di potenza VHF.

Opzione n. 12

Microtrasmettitore.

Il circuito praticamente non necessita di accordatura (basta solo selezionare la frequenza allungando o comprimendo le spire della bobina L1).

Figura 27 – Microtrasmettitore, schema elettrico

Vantaggi di questo schema:

Stabilità ad alta frequenza (la frequenza non scompare quando si tocca l'antenna o la bobina con la mano)

Alta sensibilità

Elevata potenza in uscita

Specifiche:

Frequenza operativa - 87..108 MHz circa 96 MHz

Tipo di modulazione - frequenza

Raggio di ricezione: 100...800 m

Potenza: 9 V

Consumo corrente: 25 mA

Il tempo di funzionamento continuo è di 14 ore e con una buona batteria tutte le 18 ore

VT1- KT3130B9 (può essere sostituito con KT315B, con il guadagno più alto, almeno 200)

VT2-KT368A9 (può essere sostituito con KT368AM)

VT3-KT3126B (transistor comuni, facili da trovare)

R1 = 12k, R2 = 220..300k, R3 = 3.9k, R4 = 20k, R5 = 20k, R6 = 200Omk, R7 = 200Omk, C1 = 100p, C2 = 0.1mp, C3 = 0.1mp, C4 = 500 . .1000p, C5 = 22p, C6 = 12p, C7 = 39p, C8 = 33np.

Opzione n. 13

Per aumentare l'efficienza e la portata delle comunicazioni SSB, viene utilizzata la limitazione del segnale alle frequenze alte (HF) o basse (LF). I migliori parametri si trovano nei limitatori HF, in cui l'elaborazione del segnale avviene a una frequenza intermedia. Permettono di aumentare la potenza media del segnale del trasmettitore di 6...9 dB. I limitatori di bassa frequenza sono leggermente inferiori a loro, di 1...2 dB (il segnale viene elaborato in un amplificatore microfonico). Ma allo stesso tempo è molto più semplice produrre e configurare un limitatore a bassa frequenza.

Le Figure 28 e 29 propongono circuiti di limitatori a bassa frequenza, la cui efficacia supera significativamente i progetti precedentemente pubblicati dall'autore. Il circuito della Figura 13.1 contiene solo due stadi, il primo dei quali sul transistor VT1 è un amplificatore logaritmico. I diodi VD1 e VD2, collegati uno dopo l'altro in un circuito a retroazione negativa, vengono utilizzati come elementi logaritmici. L'uso di diodi al germanio consente di ottenere una tensione di uscita dell'amplificatore fino a 200 mV eff. e l'uso di diodi al silicio fino a 600 mV.

Figura 28 – Schema di un limitatore di bassa frequenza su due stadi

Sul transistor VT2 è assemblato un inseguitore di emettitore, che consente di collegare l'amplificatore a quasi tutti i mixer. Per regolare il livello del segnale di uscita limitato, viene utilizzato il resistore R4. L'uso di questo resistore all'uscita del limitatore ne consente l'utilizzo come regolatore del guadagno IF in modalità di trasmissione. I resistori R1 e R5 impediscono l'autoeccitazione dello stadio CC. Per fare ciò, nel circuito (Fig. 1), selezionando il resistore R2*, la tensione sul collettore VT 1 è impostata su +6 V.

Opzione n. 14

Limitatore vocale semplice

Nel circuito di Figura 29, la stessa tensione sui collettori VT1 e VT2 viene impostata selezionando rispettivamente i resistori R2 e R5. I circuiti presentati nell'articolo sono stati implementati dall'autore nei progetti di ricetrasmettitori SSB: conversione diretta, con EMF, con filtro al quarzo. Utilizzando quasi tutti i tipi di microfono dinamico, i limitatori hanno mostrato una buona qualità del segnale SSB ricevuto e l'assenza di sovramodulazione con cambiamenti significativi nei livelli dei segnali forniti dal microfono.

Figura 29 – Circuito limitatore di bassa frequenza

Opzione n. 15

Radiomicrofono 88-108 MHz

Una caratteristica distintiva di questo circuito è la modulazione dell'emettitore, effettuata utilizzando il transistor VT3. Per una migliore disposizione della custodia, la larghezza della scheda è studiata per corrispondere alla lunghezza dell'elemento tipo Corindone, ma il principio della soluzione elettrica del circuito stesso è di fondamentale importanza per minimizzare il prodotto.
Quando si utilizza il microfono MKE-3, la gamma di frequenza è 50...15000 Hz.
La bobina L1 è senza telaio, ha cinque spire di filo di rame argentato con un diametro di 0,9 mm su un telaio con un diametro di 7 mm. Tutti i resistori sono del tipo MLT-0.125, gli elettroliti C1-C4, C6 e C8 sono del tipo K50-35, i condensatori ad alta frequenza C5 e C8 sono del tipo KT-1. Lunghezza dell'antenna
può essere ridotto a 500 mm.

Figura 30 – Radiomicrofono, schema elettrico

Opzione n. 16

Microfono radiofonico

Questo trasmettitore, dalle dimensioni modeste, consente di trasmettere informazioni fino a una distanza di 300 metri. Il segnale può essere ricevuto su qualsiasi ricevitore FM VHF. Per l'alimentazione è adatta qualsiasi sorgente con una tensione di 5...15 volt.
Il circuito del trasmettitore è mostrato nella Figura 31. L'oscillatore principale è realizzato utilizzando un transistor KP303. La frequenza di generazione è determinata dagli elementi L1, C5, C3, VD2. La modulazione di frequenza viene effettuata applicando una tensione di frequenza audio modulante ad un varicap VD2 di tipo KV109. Il punto di funzionamento del varicap è impostato dalla tensione fornita attraverso il resistore R2 dallo stabilizzatore di tensione. Lo stabilizzatore comprende un generatore di corrente stabile basato sul transistor ad effetto di campo VT1 tipo KP103, diodo zener VD1 tipo KS147A e condensatore C2. L'amplificatore di potenza è realizzato utilizzando un transistor VT3, tipo KT368. La sua modalità operativa è impostata dal resistore R4. Come antenna viene utilizzato un pezzo di filo lungo 15...20 cm.

Figura 31 - Radiomicrofono

Le induttanze Dr1 Dr2 possono avere qualsiasi induttanza compresa tra 10 e 150 uH. Le bobine L1 e L2 sono avvolte su telai in polistirolo del diametro di 5 mm con nuclei di rifilatura da 100HF o 50HF. Numero di giri - 3,5 con un tocco dal centro, passo di avvolgimento 1 mm, filo PEV 0,5 mm. Invece di KP303, è adatto KP302 o KP307.
L'impostazione consiste nell'impostare la frequenza richiesta del generatore con il condensatore C5, ottenere la massima potenza di uscita selezionando la resistenza del resistore R4 e regolare la frequenza di risonanza del circuito con il condensatore C10.

Opzione n. 17

Trasformatore di tensione

Un circuito convertitore di tensione semplice e affidabile per il controllo dei varicap in vari modelli, che produce 20 V se alimentato da 9 V. L'opzione convertitore con moltiplicatore di tensione è stata scelta perché è considerata la più economica. Inoltre non interferisce con la ricezione radio. Un generatore di impulsi vicino a quello rettangolare è assemblato sui transistor VT1 e VT2. Un moltiplicatore di tensione è assemblato utilizzando diodi VD1...VD4 e condensatori C2...C5. Il resistore R5 e i diodi zener VD5, VD6 formano uno stabilizzatore di tensione parametrico. Il condensatore C6 all'uscita è un filtro passa-alto. Il consumo di corrente del convertitore dipende dalla tensione di alimentazione, dal numero di varicap e dal loro tipo. Si consiglia di racchiudere il dispositivo in uno schermo per ridurre le interferenze del generatore. Un dispositivo correttamente assemblato funziona immediatamente e non è fondamentale per le prestazioni delle parti.

Figura 32 - Circuito convertitore di tensione

Opzione n. 18

Unità di accensione

Come si può vedere dallo schema a blocchi mostrato in Figura 33, le principali modifiche riguardano il convertitore, ovvero generatore di impulsi di carica che alimenta il condensatore di accumulo C2. Il circuito di avvio del convertitore è stato semplificato; è realizzato, come prima, secondo il circuito di un oscillatore di blocco stabilizzato a ciclo singolo. Le funzioni dei diodi di avviamento e di scarica (VD3 e VD9, rispettivamente, secondo lo schema precedente) sono ora eseguite da un diodo zener VD1. Questa soluzione garantisce un avvio più affidabile del generatore dopo ogni ciclo di accensione aumentando significativamente la polarizzazione iniziale sulla giunzione dell'emettitore del transistor VT1. Ciò, tuttavia, non ha ridotto l'affidabilità complessiva dell'unità, poiché la modalità transistor non ha superato i valori consentiti per nessuno dei parametri.

Anche il circuito di carica del condensatore di ritardo C1 è stato modificato. Ora, dopo aver caricato il condensatore di accumulo, viene caricato tramite il resistore R1 e i diodi zener VD1 e V03. Pertanto, nella stabilizzazione sono coinvolti due diodi Zener, la cui tensione totale, quando si aprono, determina il livello di tensione sul condensatore di accumulo C2. Un leggero aumento della tensione su questo condensatore è compensato da un corrispondente aumento del numero di spire dell'avvolgimento di base del trasformatore II. Il livello di tensione medio sul condensatore di accumulo è ridotto a 345...365 V, il che aumenta l'affidabilità complessiva dell'unità e allo stesso tempo fornisce la potenza di scintilla richiesta.

Figura 33 - Schema gruppo di accensione

Nel circuito di scarica del condensatore C1 viene utilizzato uno stabistore VD2, che consente di ottenere lo stesso grado di sovracompensazione quando la tensione di bordo diminuisce, di tre o quattro diodi in serie convenzionali. Quando questo condensatore è scarico, il diodo zener VD1 è aperto in avanti (simile al diodo VD9 del blocco originale).

Il condensatore SZ garantisce un aumento della durata e della potenza dell'impulso che apre il tiristore VS1. Ciò è particolarmente necessario con un'elevata frequenza di scintilla, quando il livello di tensione medio sul condensatore C2 è significativamente ridotto.

Opzione n. 19

Regolatore elettronico

Il regolatore elettronico di tensione nell'impianto elettrico automobilistico ha già dimostrato di essere un'unità affidabile, stabile e durevole. Di seguito è descritta una delle opzioni per un tale regolatore, che è stato testato a lungo su diverse auto e ha mostrato buoni risultati. Le caratteristiche del regolatore sono l'uso di un trigger Schmitt nell'unità di controllo del transistor di uscita e la presenza di una dipendenza dalla temperatura della tensione regolata. Il regolatore è montato nell'alloggiamento del regolatore relè PP-380 e lo sostituisce completamente.

La prima di queste caratteristiche ha permesso di ridurre la dissipazione di potenza sul transistor di uscita grazie alla sua elevata velocità di commutazione. Il secondo consente di ridurre automaticamente la tensione di carica della batteria quando la temperatura nel vano motore aumenta. È noto che la tensione di carica in estate dovrebbe essere inferiore a quella in inverno. Il mancato rispetto di questa condizione porta all'ebollizione dell'elettrolito in estate e al sottocarico della batteria in inverno.

Lo schema del regolatore elettronico è mostrato in Figura 34. Il regolatore è costituito da tre unità funzionali: un'unità di controllo di ingresso costituita da un partitore di tensione resistivo R1-R3, uno stabilizzatore VD1 e un diodo zener VD2, un trigger Schmitt sui transistor VT1 .VT2 e un interruttore di uscita sul transistor VT3 e un diodo VD4.

Figura 35 - Schema schematico del regolatore elettronico.

L'induttanza L1 serve a ridurre l'ondulazione di tensione all'ingresso del trigger, che compromette l'efficienza della regolazione. Gli elementi VD1 e VD2 formano una tensione di riferimento. La tensione fornita all'ingresso del trigger Schmitt è uguale alla differenza tra la parte regolata della tensione di ingresso e la tensione di riferimento. A causa della dipendenza dalla temperatura della tensione sullo stabistore VD1 e sulla giunzione dell'emettitore del transistor VT1, la tensione di riferimento diminuisce all'aumentare della temperatura. Di conseguenza, la tensione fornita alla batteria diminuisce di circa 10 mV con un aumento della temperatura di 1°C, necessario per il corretto funzionamento della batteria.

Il grilletto Schmitt è realizzato secondo il design classico. Il condensatore C1 impedisce che si verifichi l'eccitazione ad alta frequenza di questo transistor quando è in modalità lineare e non influisce sulla velocità di commutazione del trigger. La differenza tra le soglie della tensione di commutazione è determinata dal rapporto tra i valori dei resistori R6 e R8 ed è di circa 0,03 V

Opzione n. 20

Interruttore senza contatto

Lo schema schematico di un interruttore senza contatto è mostrato in Figura 36. Il sensore è una bobina 11 che, insieme al condensatore SZ, fa parte di un generatore realizzato sui transistor VT1.1, VT1.2 del microassieme VT1. Quando il dente del disco entra nello spazio vuoto nel circuito magnetico della bobina, le oscillazioni del generatore vengono interrotte, poiché l'energia del campo elettromagnetico della bobina viene spesa per la formazione di una corrente parassita nel dente.

Figura 36 – Rappresentazione schematica di un interruttore senza contatto.

In questo momento, la corrente di collettore del transistor VT1.1 diminuisce, provocando un aumento della tensione sul collettore. Un trigger Schmitt, realizzato sui transistor VT2, VT3, genera un segnale con un forte aumento e diminuzione. Il transistor VT4 funziona in modalità di commutazione.

L'ingresso di un dente del disco di commutazione nell'intercapedine del sensore corrisponde al momento di chiusura dei contatti dell'interruttore. L'angolo equivalente dello stato chiuso dei contatti è determinato principalmente dall'ampiezza angolare del dente del disco; questo angolo viene scelto essere 50°. Un piccolo errore nel determinare l'angolo dello stato chiuso dei contatti è dovuto all'isteresi del grilletto di Schmitt.

La stabilizzazione della temperatura del generatore è fornita dal feedback negativo della corrente continua attraverso il resistore R2 collegato al circuito dell'emettitore del transistor VT1.1, dalla compensazione termica del diodo (connessione del diodo del transistor VT1.2) e dall'uso di una coppia accoppiata di transistor posizionati sul stesso cristallo. Si sceglie che la corrente attraverso la giunzione dell'emettitore del transistor VT1.2 sia piccola, circa 1,5 mA. Grazie a questi accorgimenti la stabilità del funzionamento del generatore viene mantenuta nell'intervallo di temperatura -48...+90°C.

Opzione n. 21

Protezione dell'autoradio

A causa dell'aumento del numero di automobili e della lontananza dei garage dagli appartamenti, la questione della protezione notturna delle auto nei cortili delle case è diventata urgente. Se è abbastanza difficile rubare un'auto, rimuovere l'emblema, rimuovere la radio o la batteria non è difficile. La maggior parte dei dispositivi antifurto rendono solo difficile l'avviamento del motore dell'auto, ma non proteggono dal furto del contenuto.

Esistono dispositivi che vengono attivati ​​dall'oscillazione, il cui attuatore è una sirena o un clacson. Di notte svegliano non solo il proprietario, ma anche i vicini. La disattivazione della batteria disattiva completamente tali dispositivi.

Il guardiano radiofonico proposto è esente da tutti gli svantaggi elencati.

Diamo un'occhiata al suo lavoro.

Figura 37 – Guardiano autoradio, schema elettrico

Il watchdog radio è costituito da un generatore ad alta frequenza, un modulatore e un sensore di oscillazione. In modalità standby, il sensore di oscillazione è aperto e l'alimentazione viene fornita solo al generatore. Il ricevitore situato nell'appartamento è sintonizzato sulla frequenza portante del generatore in base alla scomparsa del rumore nell'altoparlante.

Pertanto, anche quando la batteria è scollegata, l'attivazione del radio watchdog è determinata da un forte aumento del rumore, e questo è anche un segno della funzionalità della linea “auto-appartamento”.

Opzione n. 22

Trasmettitore video

Il trasmettitore è progettato per la modulazione di frequenza di ampiezza di un segnale video da apparecchiature video (videocamere, sintonizzatori, registratori, personal computer, ecc.) a un ricevitore televisivo. Il trasmettitore si collega direttamente alla telecamera, eliminando la necessità di avere un ingresso video sul ricevitore televisivo.

Combinando un tale trasmettitore con una videocamera senza cornice, non è difficile ottenere una configurazione per la sorveglianza senza fili e, per un funzionamento economico della batteria, si consiglia di combinare questo dispositivo con un rilevatore di presenza a infrarossi, prodotto commercialmente da molte aziende straniere e relativamente poco costoso, ad esempio, il rilevatore "REFLEX" della ditta "TEXECOM:" è in grado di rilevare le interferenze esterne, è resistente ai falsi allarmi, alle radiazioni elettromagnetiche e a radiofrequenza.

Figura 38 - Circuito elettrico del trasmettitore video

Integrando il circuito del trasmettitore video con un amplificatore ad alta frequenza realizzato su un singolo transistor del tipo KT325, è possibile aumentare la potenza di uscita del trasmettitore e, di conseguenza, la portata della comunicazione wireless con il sintonizzatore televisivo.
Lo schema elettrico del trasmettitore contiene un transistor VT1 tipo KT603G

Il trasmettitore è sintonizzato sulla frequenza di uno dei canali liberi dalle trasmissioni televisive (ad esempio canale 1...5). La regolazione viene effettuata utilizzando un condensatore di sintonizzazione C4, che viene utilizzato per catturare il segnale non modulato. La regolazione fine del trasmettitore viene eseguita dal resistore R1.

Il segnale dal dispositivo video viene alimentato all'ingresso del trasmettitore nel circuito dell'emettitore del transistor attraverso il resistore R6 e il condensatore C9.
Il segnale video modulato dal collettore viene fornito al circuito oscillante L1C4 nell'antenna.

La corrente nel punto A viene selezionata entro 30...35 mA. Un trasmettitore correttamente assemblato funziona immediatamente. Se non c'è generazione, è necessario controllare la tensione sull'emettitore del transistor VT1 e la tensione su di esso dovrebbe differire dalla tensione alla base di 1...2 V verso l'alto. Il trasmettitore deve essere alimentato da una fonte di alimentazione stabilizzata. L'antenna deve avere una struttura rigida, ad esempio telescopica. Al posto del transistor KT603 è possibile utilizzare il KT608B o un altro con parametri adeguati. Si consiglia di posizionare il trasmettitore su uno schermo per ridurre le interferenze.

Schema circuitale di un metal detector beat fatto in casa, costruito su cinque microcircuiti. Trova una moneta da 0,25 mm a una profondità di 5 cm, una pistola a una profondità di 10 cm e un elmo di metallo a 20 cm.

Diagramma schematico

Di seguito è mostrato il diagramma schematico di un metal detector a battito. Il circuito è composto dai seguenti nodi:

• oscillatore a cristallo,
• generatore di misura,
• rilevatore sincrono,
• grilletto di Schmidt,
• dispositivo di visualizzazione.

L'oscillatore a cristallo è implementato sugli inverter D1.1—D1.3. La frequenza del generatore è stabilizzata da un risonatore al quarzo o piezoceramico con una frequenza di risonanza di 32768 Hz (quarzo orario).

Riso. 1. Diagramma schematico di un metal detector al quarzo che utilizza i battiti.

La catena R1C2 impedisce al generatore di essere eccitato ad armoniche più elevate. Il circuito OOS è chiuso tramite il resistore R2 e il circuito PIC è chiuso tramite il risonatore Q1.

Il generatore è semplice, ha un basso consumo di corrente dalla fonte di alimentazione, funziona in modo affidabile con una tensione di alimentazione di 3-15 V e non contiene elementi di sintonizzazione o resistori ad alta resistenza.

È necessario un ulteriore trigger di conteggio D2.1 per generare un segnale con un ciclo di lavoro esattamente uguale a 2, necessario per il successivo circuito di rilevamento sincrono.

Il generatore di misura è implementato su uno stadio differenziale utilizzando i transistor VT1, VT2. Il circuito PIC è implementato galvanicamente, il che semplifica il circuito. Il carico della cascata differenziale è il circuito oscillatorio L1C1.

La frequenza di generazione dipende dalla frequenza di risonanza del circuito oscillatorio e, in una certa misura, dalla corrente operativa dello stadio differenziale. Questa corrente è impostata dal resistore R3.

Per convertire il segnale di uscita a bassa tensione dello stadio differenziale in livelli logici standard dei microcircuiti CMOS digitali, viene utilizzata una cascata in un circuito con un emettitore comune su un transistor VTZ.

Il primo con trigger Schmidt sull'elemento D3.1 fornisce fronti di impulso ripidi per il normale funzionamento del successivo trigger di conteggio.

È necessario un ulteriore trigger di conteggio D2.2 per generare un segnale con un ciclo di lavoro esattamente uguale a 2, necessario per il successivo circuito di rilevamento sincrono.

Il rilevatore sincrono è costituito da un moltiplicatore implementato sull'elemento D4.1 “OR esclusivo” e da una catena integrante R6C4. Il suo segnale di uscita ha una forma simile a un dente di sega e la frequenza di questo segnale è uguale alla differenza tra le frequenze dell'oscillatore al quarzo e dell'oscillatore di ricerca.

Il trigger Schmidt è implementato sull'elemento D3.2 e genera impulsi rettangolari dalla tensione a dente di sega del rilevatore sincrono.

Il dispositivo di indicazione è semplicemente un potente inverter buffer, implementato sui restanti tre inverter D1.4-D1.6, collegati in parallelo per aumentare la capacità di carico. Il carico del dispositivo di visualizzazione è un LED e un emettitore piezoelettrico.

Dettagli

La bobina L1 è avvolta su un mandrino con un diametro di 160 mm e ha 100 giri di filo PEV - 0,2 mm.