No title

Vážení zákazníci, dovolujeme si Vás upozornit, že na tuto ukázku knihy se vztahují autorská práva, tzv. copyright. To znamená, že ukázka má sloužit výhradnì pro osobní potøebu potenciálního kupujícího (aby ètenáø vidìl, jakým zpùsobem je titul zpracován a mohl se také podle tohoto, jako jednoho z parametrù, rozhodnout, zda titul koupí èi ne). Z toho vyplývá, že není dovoleno tuto ukázku jakýmkoliv zpùsobem dále šíøit, veøejnì èi neveøejnì napø. umisováním na datová média, na jiné internetové stránky (ani prostøednictvím odkazù) apod. redakce nakladatelství BEN – technická literatura

[email protected]

Obr. 2.10 Rùzné polohy hledací cívky vùèi povrchu zemì. A, D – nesprávná šikmá poloha (vzniká pøi nepozorném „mávání“ sondou), B – správné vedení tìsnì nad povrchem (pøibližnì 2 cm), C – hledací cívka je vedena pøíliš vysoko

Obr. 2.11 Citlivost hledací sondy na bednu plnou mincí, na pistoli a nemagnetickou minci

Nìkteré tvary hledacích cívek (napø. dvojité D, viz obr. 6.4) mají užší hledací kužel, jak je znázornìno na obr. 2.13, takže efektivní plocha zábìru je pak mnohem menší než plocha hledací cívky, což je pak nutno vzít v úvahu pøi systematickém prohledávání prostoru (nutno zmenšit odstup prohledávacích smyèek, aby nedošlo k vynechání nìkterých míst). 1. èást – Rozdìlení a teorie

39

a PN pøechodù. To má za následek prudký nárùst napìtí na cívce a tím i na spínaèi (na kolektoru tranzistoru, který je tak zatìžován maximálním napìtím). Hodnota tohoto samoindukovaného napìtí dosahuje stovky až tisíce voltù (a mùže dojít k znièení spínacího tranzistoru napìovým prùrazem). Èasový prùbìh napìové špièky je závislý na vlastnostech cívky a je žádoucí, aby toto nebezpeèné napìtí zmizelo co nejrychleji. V elektrotechnice se k tomu používá obvykle diody, zapojené paralelnì k indukènosti. U hledacích cívek detektorù kovu nelze tento zpùsob použít (nedovoluje totiž øešení diferenciální rovnice, která platí jen jako lineární a tuto podmínku ochranné diody narušují viz kap. 2.3.3). Na obr. 2.33 je zapojení hledací cívky a spínacího tranzistoru pøi vysílacím impulzu.

Obr. 2.33 Zapojení hledací cívky a spínacího tranzistoru (naznaèené proudy v dobì trvání vysílacího impulzu)

Paralelnì k indukènosti hledací cívky je zapojen tlumicí odpor. Tranzistor je buzen z èasovacích obvodù vysílaèe (bod A), je otevøen a protéká jím maximální proud. Pøi skonèení impulzu vzniká samoindukcí na cívce vysoké napìtí.

66

J. Hájek, Z. Jarchovský: Detektory kovu – návod na stavbu

metru, pøipojeného na stabilizovaná napìtí +5 V a –5 V. Na neinvertující vstup OZ2 je toto napìtí pøivádìno pøes oddìlovací odpor a spínaè S2. Druhé konstantní napìtí s opaènou polaritou je získáno z výstupu invertoru, tvoøeného operaèním zesilovaèem OZ1. Jeho zesílení je rovno minus jedné. Na neinvertující vstup OZ2 je toto napìtí pøivádìno opìt pøes oddìlovací odpor a spínaè S3. Tak je vyrovnáván pøílišný nárùst amplitudy, je zabránìno vzniku saturaèních efektù a pøitom není tøeba snižovat zesílení integrátoru. Tímto zpùsobem je zachováno vìtší zesílení integrátoru a zároveò lze ovládat najednou oba výstupní signály. Na výstupu integrátoru s operaèním zesilovaèem OZ2 se objeví kladný a záporný signál, urèený pro další zpracování.

Obr. 4.16 Prùbìhy napìtí na vstupu a výstupu aktivního integrátoru spolu s øídicími impulzy pro vzorkovací zesilovaèe a znázornìní aktivace spínaèù

Obvodem øídicím aktivní integrátor je jedna polovina IO2 (multiplexer 4052), realizující spínaèe S1 až S3 (obr. 4.14). Spínaè S1 vybíjí integraèní kapacitu C17, S2 a S3 jsou dva nezávislé spínaèe pro øízení pøedpìtí, pøivádìných na invertující vstup integrátoru IO8b pøes odpory R14 a R15 buï z výstupu

108

J. Hájek, Z. Jarchovský: Detektory kovu – návod na stavbu

Obr. 4.25 Ovládací panel detektoru s optickou indikací

Obr. 4.26 Elektronika amatérského detektoru vyjmutá z pouzdra 2. èást – Konstrukèní návody

123

5.1.2 Jednoduchý impulzní detektor Podobnì koncipovaný impulzní detektor byl nabízen jako stavebnice nìmecké firmy Conrad [C18]. Generátor impulzù je øízen krystalem s kmitoètem 3,2768 MHz, vydìleným na opakovací kmitoèet 100 Hz. Výkonový stupeò vysílaèe dodává po dobu impulzu (165 µs) do hledací cívky proud 2 A z baterie s napìtím 12 V (kladný pól na spoleèném uzemnìném vodièi). Blokové zapojení jednoduchého impulzního detektoru je na obr. 5.2.

Obr. 5.2

Blokové zapojení jednoduchého impulzního detektoru z laboratoøe firmy Conrad. GI – generátor impulzù, VS – výkonový stupeò, HC – hledací cívka, PZ – pøedzesilovaè, ZO – zpožïovací obvody, SS – synchronní spínaè, AU – aktivní usmìròovaè, MZ – mìøicí zesilovaè, NG – nízkofrekvenèní generátor, MN – mìniè napìtí

Impulzy z generátoru impulzù GI jsou zesilovány ve výkonovém stupni VS a jsou vedeny do zpožïovacích obvodù ZO. Signál z hledací cívky HC je zesílen v pøedzesilovaèi PZ a pøiveden na synchronní spínaè SS, který se zpoždìním po skonèení impulzu 76 µs otevírá „okénko“ na dobu 76 µs. Následuje aktivní usmìròovaè AU, na jehož výstup je pøipojen mìøicí zesilovaè MZ pro ruèkový mìøicí pøístroj a dále napìtím øízený nízkofrekvenèní generátor NG. Mìniè napìtí je rovnìž øízen generátorem impulzù a pracuje synchronnì na kmitoètu 3,2 kHz. Vyrábí kladné napìtí pro stabilizované napájení operaèních zesilovaèù. Dvì prototypové hledací cívky mají stejné rozmìry se stejným poètem závitù jako u pøedchozího pøístroje. Mechanicky je vinutí sevøeno mezi dvì kruhová èela z pertinaxu.

2. èást – Konstrukèní návody

131

až R10 jsou umístìny pøímo v hledací sondì, rezistory R11 až R13 na desce plošného spoje u omezovacích diod na vstupu pøijímaèe. 5.2.2 Mìniè napìtí Osvìdèené zapojení mìnièe napìtí, kterým je získáváno kladného napìtí pro operaèní zesilovaèe pøijímaèe, je témìø beze zmìny opìt pøevzato z pùvodních impulzních detektorù [C9] a [C10], pouze byl zesílen koncový stupeò paralelním zapojením tranzistorù a vynechány nìkteré souèástky. Podrobné zapojení mìnièe je na obr. 5.11.

Obr. 5.11 Podrobné zapojení mìnièe a zdrojù detektoru kovu „Vodník“

Spínací tranzistory mìnièe napìtí jsou pøímo øízeny signály z mikrokontroléru a aby nebyly zatíženy jeho výstupy, jsou typu FET. Tranzistor T6 slouží jen jako pøevodník úrovnì pro otevøení tranzistorù s vodivostí p. Jsou použity tranzistory s malým saturaèním napìtím, což zvyšuje celkovou úèinnost mìnièe. Spínání tranzistorù T7 až T10 s vodivostí typu n a p je oddìleno èasem dvou krokù, aby bylo zaruèeno dokonalé vybití kapacit mìnièe.

2. èást – Konstrukèní návody

141

Obr. 5.16 Vývojový diagram obslužného programu detektoru „Vodník“

5.3.2 Výpis obslužného programu V detektoru „Vodník“ použitý obslužný program je psán v assembleru a je rozdìlen do nìkolika blokù, odpovídajících jednotlivým èástem vývojového diagramu. Za vlastním programem s nìkolika smyèkami následují tøi tabulky dat.

2. èást – Konstrukèní návody

153

Dosah na pøedmìt velikosti koruny je u slušného detektoru obecnì roven prùmìru cívky.

Obr. 6.14 Hledací cívka s oválnou vysílací cívkou V a dvojitou pøijímací cívkou P

Obr. 6.15 Hledací cívka oválného tvaru podle patentu [P5]

6.4

Stínìní hledací cívky

Cívky detektorù kovu jsou v podstatì rámové antény, pøièemž vysílací cívka je napájena z oscilátoru. Vysílá do okolí elektromagnetické pole, které mùže rušit jiné elektronické pøístroje a pøispívá tak ke všude pøítomnému elektromagnetickému smogu.

188

J. Hájek, Z. Jarchovský: Detektory kovu – návod na stavbu

Cívku urèenou pro práci pod vodou lze zpevnit nìjakou kompaktní zalévací hmotou jako je epoxid, polyester nebo dentakryl. K tomu je nutno vyrobit vhodnou formu, odnímatelnou nebo „ztracenou“, která se stane po ztuhnutí zalévací hmoty souèástí pláštì hledací cívky. Na obr. 6.28 je detail polotovaru hledací cívky s pøipravenou zalévací formou z bílého kartonu.

Obr. 6.28 Detail polotovaru vinutí Lorentzovy cívky

Pro práci pod vodou by mìla být celková hmotnost výrobku o málo vìtší než hmotnost vody hledací cívkou vytlaèená. Ostatní cívky by mìly být co nejlehèí a proto se vypìòují. Výborný je polyuretan – montážní pìna, nìkdo to umí lépe s krastenem. Pøi vypìòování lze vnìjší formu vynechat a pìnu pøesahující vinutí po ztuhnutí prostì odøíznout [C20]. Osvìdèilo se obalení hotového výrobku textilní páskou a zalaminování epoxidovou pryskyøicí. Povrch je pevný, vydrží úder i náhodné šlápnutí a je použitelný i ve vodì.

Fotografie na zadní stranì obálky: Detail polotovaru vinutí Lorentzovy cívky na døevìné formì s høebíky. Na formì jsou patrné zbytky montážní pìny ze zpevòování pøedcházející cívky.

202

J. Hájek, Z. Jarchovský: Detektory kovu – návod na stavbu

Z toho plyne, že za jinak stejných okrajových podmínek, pøedevším pøi použití støídavého zdroje s nulovým vnitøním odporem, je vyzáøený výkon ze sériového obvodu Q na druhou krát vìtší než u paralelního rezonanèního obvodu. Proto je výhodné zapojit u kmitoètových hledaèù kovu typu vysílaè– pøijímaè (TR) indukènost vysílací èásti hledací cívky do sériového rezonanèního obvodu. Vìtší vyzáøený výkon vybudí v hledaném pøedmìtu intenzivnìjší víøivé proudy a podstatnì tak vzroste dosah pøístroje. 6.6.3 Intenzita magnetického pole cívky Citlivost a šumovou imunitu detektorù kovu urèuje pøedevším intenzita magnetického pole vysílaného cívkou do prostoru. Na první pohled je to záležitost poètu závitù, napájecího napìtí a odporu cívky. Z technického pohledu je intenzita magnetického pole H ve støedu cívky s jednotkovým polomìrem dána zjednodušenì „amperzávity“, tedy poètem závitù z, násobeným protékajícím proudem I:

+ = ], .

(a)

Proud protékající cívkou pøi napìtí U lze za ustáleného stavu vypoèítat z Ohmova zákona pøi znalosti celkového odporu R:

8 , 5 pøièemž odpor cívky R je roven odporu r jednoho závitu, násobeného celkovým poètem závitù z. Dosazením do vzorce (a) lze tak získat pro sílu magnetického pole H: ,=

]8 U] a vykrácením poètu závitù z vychází + =

+=

8 . U

(b)

Závìr je pøekvapivì jednoduchý: intenzita magnetického pole H emitovaného cívkou s jednotkovým polomìrem závisí jen na napájecím napìtí a odporu jednoho jejího závitu.

3. èást – Cívky detektorù

205

7.5

BS170

Tranzistor BS170 je FET s kanálem N a s malým výkonem [K13]. Je urèen pro spínací úèely. Zapojení vývodù a schematická znaèka je na obr. 7.5. Ochranná dioda byla pøi kreslení schémat pøístrojù pro jednoduchost vynechána.

6 '* Obr. 7.5

7.6

Zapojení vývodù a schematická znaèka tranzistoru BS170

BS250

Tranzistor BS250 je FET s kanálem P a s malým výkonem [K13]. Je urèen pro spínací úèely. Zapojení vývodù a schematická znaèka je na obr. 7.6. Ochranná dioda byla pøi kreslení schémat pøístrojù pro jednoduchost vynechána. POZNÁMKA: v jinak výborné pøíruèce [K13] se na str. 37 vyskytla chyba v zapojení BS170 a BS250: v tabulce uvedené pouzdro TO-92 na téže stránce je nesprávnì. Správné zapojení vývodù je na obrázku pouzdra U10 na str. 36 (platí pro první vydání). Ve druhém a tøetím vydání se chyba opakovala, další vydání je již opraveno. Pro majitele starších vydání je k dispozici opravenka [I10].

6 '* Obr. 7.6

Zapojení vývodù a schematická znaèka tranzistoru BS250

3. èást – Cívky detektorù

211

8.2

Konstrukce detektorù

Amatérské konstruktéry detektorù kovu jistì zajímají již realizované pøístroje, zejména pokud není k dispozici mechanika vadného profesionálního detektoru, jak tomu bylo v pøípadì popisovaných pøístrojù. Pak je nutno si vytvoøit mechaniku vlastní. K tomu si lze vzít pøíklad z nìkterých již døíve vytvoøených mechanických konstrukcí. Pro „okoukání“ nápadù je zde uvedeno na fotografiích nìkolik pøíkladù amatérských konstrukcí detektorù. Hledací sonda je pro pozemní hledání pøipevnìna na delší nosné tyèi. Tím se stává detektor kovù neskladný a zejména pro transport je nutné zmenšit rozmìry. Nosnou tyè lze rozebrat na nìkolik dílù, trubky rùzných prùmìrù teleskopicky vzájemnì zasouvat do sebe nebo tyè opatøit kloubem. Obr. 8.1 až obr. 8.15 nech slouží k inspiraci amatérským konstruktérùm mechaniky detektorù kovu.

Obr. 8.1

Pøíklady amatérských konstrukcí detektorù kovu z dílny J. Kreuze. Detektory jsou ve složeném stavu. Dole balanèní detektor „Magnum“, nad ním balanèní detektor „Anker“ a nahoøe impulzní detektor „Pulzar“

3. èást – Cívky detektorù

227