Systemy
S
y
s
t
e
m
y
Wykrywacze metali
Poniższy artykuł przeznaczony jest dla wszystkich, którzy interesują się tema-
tyką poszukiwania skarbów i militariów, w szczególności dla tych, którzy dopie-
ro zaczynają, lub chcieliby zacząć interesować się tą dziedziną. W dwuczęścio-
wym artykule opisano podstawowe rodzaje wykrywaczy, wyjaśniono występu-
jÄ…ce ograniczenia i zaprezentowano kilka profesjonalnych wykrywaczy metali.
o
b
i
e
k
t
w
p
o
w
i
e
t
r
z
u
w
g
r
u
n
c
i
e
Od poczÄ…tku istnienia Elektroniki dla obiekt w powietrzu w gruncie
Wszystkich do Redakcji napływają listy moneta 25...30cm 10...15cm
z prośbami o przedstawienie projektów hełm 70...80cm 50...60cm
wykrywaczy metali. Autorzy tych listów kanister do 100cm do 80cm
nie ukrywają, że chodzi im o wykrywacze max. zasięg 180cm 1...1,2m
mające zasięg przynajmniej jednego (duży przedmiot)
metra , a wielu oczekuje opisu wykrywa- W pierwszym, bardzo niedokładnym
cza o zasięgu przynajmniej 3 metrów . przybliżeniu, można powiedzieć, że zasięg
Z treści zdecydowanej większości listów wykrywacza jest równy średnicy sondy, gdy
wynika, że taki wykrywacz miałby być uży- szukany przedmiot ma wymiary zbliżone do
wany do wykrywania także (a może prze- połowy średnicy sondy.
de wszystkim) drobnych przedmiotów W różnych materiałach w literaturze i re-
metalowych, zwłaszcza... złotych i srebr- klamach podaje się różne zasięgi, ale gene-
nych monet. Oczywiście zakopanych ralnie są one zbliżone do wyżej podanych.
gdzieś w ziemi na głębokości do wspo- Przedstawione powyżej dane można uwa-
mnianych trzech metrów. żać za optymistyczne i w wielu, jeśli nie
Takie oczekiwania podsycane są przez większości przypadków, praktycznie uzyska-
pozbawionych skrupułów oszustów, którzy ne zasięgi okażą się jeszcze mniejsze. Z du-
obiecują przesłanie za kilkanaście złotych żą ostrożnością należy podchodzić do infor-
rewelacyjnych schematów, albo za kilka- macji podanych w niektórych ulotkach rekla-
dziesiąt złotych gotowych urządzeń, które mowych. Producenci z oczywistych wzglę- Bez ryzyka można powiedzieć, że od lat za-
rzekomo są tak bardzo czułe. dów starają się przedstawić swój sprzęt sięgi typowych wykrywaczy stoją w miejs-
Tymczasem wykrywaczy, spełniających w jak najlepszym świetle i mogą przemil- cu . W tej dziedzinie nie dzieje się praktycznie
wspomniane wcześniej wygórowane ocze- czać jego wady. Typowym chwytem, na któ- nic nowego, a zmiany dotyczą jedynie zwięk-
kiwania odnośnie zasięgu i zdolności wykry- ry dają się nabrać niezorientowani jest poda- szenia komfortu obsługi, żywotności baterii, itp.
p
r
a
k
t
y
c
z
n
i
e
wania małych przedmiotów... praktycznie wanie jedynie maksymalnego zasięgu, Dla licznych młodych czytelników powy-
nie ma! I to nie tylko u nas w kraju, ale np. 2 metrów, ale bez precyzowania, że jest ższe informacje mogą być wręcz szokujące.
n
i
e
m
a
i gdziekolwiek na świecie. to zasięg w powietrzu, i że z odległości tych Wyobrażali sobie dotychczas, że wykrywacze
Owszem, istnieją i są dostępne wykry- dwóch metrów wykrywacz z ledwością jest ot tak po prostu mają zasięg kilku metrów
wacze mające zasięg 1...3 metrów, ale z ca- w stanie wykryć jedynie obiekt metalowy w głąb gruntu. Jak powiedziano, można zbu-
łą pewnością nie nadają się do wykrywania o wielkości czołgu. W gruncie (w ziemi) za- dować taki wykrywacz, ale będzie on wielki
pojedynczych monet. sięg będzie znacznie mniejszy, i zależeć to i ciężki, będzie pobierał ogromną ilość energii
Natomiast przenośne wykrywacze, jaki- będzie od właściwości tego gruntu. (wykluczone zasilanie z baterii), albo będzie
mi posługują się hobbyści (między innymi Dla niektórych naszych czytelników te in- miał spory zasięg, ale nie będzie wykrywał mo-
do poszukiwań skarbów), wyposażone formacje na pewno będą ogromnie przykrym net, czy innych drobnych przedmiotów, i bę-
w sondy o średnicy 20...40cm, mają sto- zaskoczeniem. Zapewne chwycą się myśli, dzie się nadawał jedynie do wykrywania czoł-
sunkowo niewielki zasięg. że to tylko krajowe wykrywacze mają tak gów zakopanych czy zatopionych w bagnach.
Według danych jednego z krajowych mały zasięg, natomiast kilkukrotnie droższe I na dodatek najprawdopodobniej musiałby
producentów, dobry wykrywacz metalu ma zachodnie mają zasięg kilkukrotnie większy. to być wykrywacz pracujący na zasadzie zu-
następujące zasięgi maksymalne: Niestety, wcale tak nie jest! Owszem, pełnie innej, niż typowe wykrywacze omó-
bardzo drogie zachodnie wykrywacze pra- wione w drugiej części artykułu.
cujÄ…ce na tych samych zasadach, wyposa- Owszem, spotyka siÄ™ wykrywacze o za-
żone w mikroprocesor, wyświetlacz LCD sięgu kilku metrów, ale nie są to typowe
i klawiaturę, mogą być stabilniejsze w pra- ręczne wykrywacze z okrągłą sondą, jakie
cy, wygodniejsze w obsłudze, trwalsze, bar- znamy z reklam i rzadkich wzmianek w pra-
dziej niezawodne, ale ich zasięg nie jest sie. Kilka rodzajów, można powiedzieć eg-
znacząco większy. Nie chodzi tu bowiem zotycznych wykrywaczy, jest przedstawio-
o zastosowane starsze czy nowsze środki nych na fotografiach w dalszej części arty-
techniczne przyczyną niewielkiego zasię- kułu. Jak się słusznie można domyślać na
gu sÄ… wspomniane fundamentalne zasady podstawie zamieszczonych fotografii i ry-
określające między innymi zasięg w zależ- sunków, wykrywacze są używane nie tylko
ności od wielkości sondy, oraz tłumienie po- przez amatorów, ale bardzo często przez
la elektromagnetycznego w gruncie. profesjonalistów. Takie profesjonalne wy-
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/98 29
Systemy
S
y
s
t
e
m
y
krywacze są oczywiście ogromnie kosztow- zakupionych (często za znaczna sumę) od do poszukiwań skarbów . Te skarby to
ne i polski hobbysta nawet nie ma co ma- różnego rodzaju naciągaczy i oszustów. zarówno przedmioty o znacznej wartości
rzyć, by je kupić. Schematy te są w zasadzie prawidłowe, bo materialnej, jak i znaleziska o symbolicznej
W zasięgu zainteresowań pozostają jedy- są to zwykle układy zerżnięte żywcem wartości handlowej, cenne jedynie jako pa-
nie klasyczne wykrywacze z okrągłą son- z jakichś zachodnich publikacji, ale jak wia- miątki dla hobbystów (np. różne drobne mi-
f
o
t
o
g
r
a
f
i
a
c
h
1
2
dÄ…, takie jak te na fotografiach 1 i 2. Ich zasiÄ™- domo, sam schemat to jeszcze nie wszyst- litaria z okresu ostatniej wojny).
gi nie są może zachwycające, niemniej jed- ko, zwłaszcza w przypadku tak czułego urzą- Wszystkie popularne wykrywacze metali,
nak w praktyce są to jedyne działające dzenia. Decydujące znaczenie mają liczne choć zbudowane w różny sposób, opierają
i sprawdzone wykrywacze, na których kupno dodatkowe czynniki, takie jak: sposób roz- swe działanie na wpływie przedmiotów me-
może sobie pozwolić amator. mieszczenia elementów i przewodów, właś- talowych na pole elektromagnetyczne. Pole
ciwe ekranowanie, szczegóły wykonania to jest sztucznie wytwarzane przez wykry-
sondy, itp. Właśnie dlatego do wielu ogło- wacz. Jeżeli w obszarze tego pola znajdą się
szeń o sprzedaży schematów rewela- przedmioty metalowe, pole jest w jakiś spo-
cyjnych wykrywaczy należy podchodzić sób zaburzone. Zaburzenie pola jest sygnali-
z dużą rezerwą, no chyba, że ktoś ma kilka- zowane akustycznie lub(i) z pomocą miernika.
dziesiąt złotych do wyrzucenia w błoto. Reakcja wykrywacza określona jest głów-
Po tym bolesnym dla niektórych wstępie, nie przez właściwości magnetyczne materia-
pora przedstawić najpopularniejsze rodzaje Å‚u przenikalność magnetycznÄ… µ. MateriaÅ‚y,
wykrywaczy i zasady, według których pracują. które mają przenikalność magnetyczną
wzglÄ™dnÄ… (µr) mniejszÄ… od jednoÅ›ci, czyli
mniejszą od przenikalności próżni, nazywa-
my materiałami diamagnetycznymi. Spośród
metali diamagnetykami są między innymi: zł-
oto, srebro i miedz.
Materiały, które mają przenikalność mag-
netyczną trochę większą niż 1 nazywa się
paramagnetykami. Do paramagnetyków na-
leży na przykład aluminium.
Materiały mające przenikalność magne-
tyczną znacznie większą niż 1 to ferromag-
netyki. Metale ferromagnetyczne to między
innymi żelazo, nikiel i kobalt.
Fot. 1.
F
o
t
.
1
.
Przyzwoite polskie wykrywacze, takie
jak na fotografiach 1 i 2 kosztują kilkaset zło-
tych, co i tak jest cenÄ… dwukrotnie czy trzy-
krotnie niższą, niż mają podobnej klasy wy-
krywacze niemieckie czy amerykańskie.
Tam ceny wykrywaczy zaczynajÄ… siÄ™ (w
przeliczeniu) od 1000...1200zł.
F
o
t
.
2
.
W
y
k
r
y
w
a
c
z
d
l
a
h
o
b
b
y
s
t
ó
w
Już choćby podane ceny wskazują, że wy- Fot. 2. Wykrywacz dla hobbystów
krywacz musi być przyrządem precyzyjnym
i stabilnym. Jak się jeszcze okaże w dalszej Wiadomości ogólne
części artykułu, kluczową rolę odgrywa nie Podobnie jak wiele wynalazków, także wy-
tylko układ elektroniczny, ale przede wszyst- krywacze, czyli detektory metalu, zrodziły się
kim sposób wykonania sondy. Właśnie wy- dla potrzeb wojska. Przed kilkudziesięcioma
magania odnośnie parametrów sondy i stabil- laty produkowano miny mające metalową
Fot. 3.
F
o
t
.
3
.
ności elektroniki decydują, że wykonanie obudowę i miny takie z powodzeniem można
dobrego wykrywacza naprawdę nie jest pros- było odnalezć za pomocą wykrywaczy, zbu-
tą sprawą. Między innymi dlatego na łamach dowanych na bazie lamp elektronowych. Każ- Dla użytkowników wszelkich przyrządów
EdW nie pojawił się dotychczas opis kon- dy czytelnik EdW, choćby w telewizji, widział do poszukiwań metali główne znaczenie ma
strukcji dobrego wykrywacza metalu. sapera ze słuchawkami na uszach i wykrywa- fakt, że diamagnetyki i paramagnetyki zbliżone
Nawet bardziej zaawansowany hobbysta czem wyposażonym w charakterystyczną do cewki zmniejszają jej indukcyjność własną,
przy wykonywaniu i strojeniu skomplikowa- okrągłą lub owalną sondę, poruszaną tuż natomiast ferromagnetyki zwiększają.
nego wykrywacza natknie siÄ™ na liczne prob- ponad powierzchniÄ… gruntu. Przy poszukiwaniu metali zakopanych
lemy, i zanim metodą prób i błędów zdobę- Dziś miny często mają obudowę z two- w ziemi występuje dodatkowa trudność, mia-
dzie odpowiednie doświadczenie, straci rzywa sztucznego, więc klasyczne minerskie nowicie wpływ gruntu. Detektor metalu
mnóstwo czasu. W praktyce okazuje się, że wykrywacze metalu są wobec nich bezsilne. zwykle wytwarza zmienne pole elektromag-
w sumie znacznie tańszym (!) i mniej stresu- Nie znaczy to jednak, że wykrywacze netyczne o pewnej częstotliwości. Czym
jącym sposobem wejścia w posiadanie dob- metalu stały się niepotrzebne. Były i są wy- większa częstotliwość, tym większe tłumie-
rego wykrywacza jest jednak zakup takowe- korzystywane do lokalizacji rur wodociągo- nie tego pola w gruncie. Stopień tłumienia
go (z gwarancją, za cenę 500...1000zł) wych, gazowych czy przewodów energe- wyznacza więc zasięg detektora. Czym
w przyzwoitej firmie. Rozczarowaniem koń- tycznych zarówno w ziemi, jak i w ścianach mniejsza częstotliwość, tym mniejsze tłumie-
czy się natomiast ogromna większość prób budynków, do kontroli osób na lotniskach nie, większa głębokość wnikania i większy za-
zbudowania układów, według schematów i w silnie strzeżonych obiektach, wreszcie sięg (użyteczna głębokość poszukiwań).
30 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/98
Systemy
S
y
s
t
e
m
y
Grunt może też zawierać minerały mają- analizować wielkość i kierunek zmian. Dlate- chu miałby trudności z wykryciem takich
ce właściwości magnetyczne. I wcale nie go rozwiązanie z cyfrowym licznikiem nie jest zmian.
muszą to być jakiegoś typu pojedyncze ka- stosowane. Owszem, są wykrywacze wypo- W praktycznych układach do ucha docie-
mienie po prostu grunt jako taki może sażone w mikroprocesor, które analizują prze- ra więc nie dzwięk o częstotliwości genera-
mieć (i często ma) właściwości niekorzyst- bieg po przekształceniu do postaci cyfrowej, tora, tylko dzwięk o częstotliwości znacznie
ne z punktu widzenia poszukiwania przed- ale takie wykrywacze nie badają zmian częs- niższej.
miotów metalowych. totliwości, tylko pewne zależności fazowe. Stosowany jest tu sposób znany z od-
Duże znaczenie ma także średnica son- Mało tego, w zasadzie nie spo-
dy. Czym większa sonda, tym większy za- tyka się w praktyce detektorów
sięg (głębokość), ale dużą sondą trudno wy- zbudowanych według prostej za-
kryć drobne przedmioty. Właśnie dlatego sady z rysunku 1. Przyczyną są
zdecydowana większość wykrywaczy ma bardzo małe zmiany częstotliwoś-
wymienne sondy o różnej wielkości, prze- ci. Różnice napięcia wytworzone
znaczone do poszukiwań różnych obiektów. przez tak małe zmiany częstotli-
wości byłyby porównywalne
Podstawowe rodzaje
z szumami własnymi przetworni-
wykrywaczy
ka F/U, a tym samym byłyby nie-
Rysunek 1 przedstawia uproszczony sche- mierzalne.
R
y
s
u
n
e
k
1
mat blokowy najprostszego wykrywacza. Warto w tym miejscu poświę-
Rys. 3. Zasada
R
y
s
.
3
.
Z
a
s
a
d
a
Sondą pomiarową jest oczywiście cewka L. cić chwilę czasu i uświadomić so-
działania
d
z
i
a
Å‚
a
n
i
a
bie skalę trudności.
wykrywacza
w
y
k
r
y
w
a
c
z
a
Oto jest uzwojenie
typu BFO
t
y
p
u
B
F
O
cewki o pewnych,
R
y
s
u
w sumie niewielkich wymiarach biorników radiowych i telewizyjnych. Rysu-
n
e
k
3
(kilku do kilkudziesięciu centy- nek 3 pokazuje zasadę.
metrów). Zbliżenie metalowego Sygnał generatora pomiarowego jest
przedmiotu ma w zauważalny podawany na mieszacz. Na drugie wejście
sposób zmienić indukcyjność tej mieszacza wchodzi sygnał z drugiego,
cewki. Już intuicja podpowiada, stałego generatora. Na wyjściu mieszacza
Rys. 1. Zasada działania najprostszego wykrywacza
R
y
s
.
1
.
Z
a
s
a
d
a
d
z
i
a
Å‚
a
n
i
a
n
a
j
p
r
o
s
t
s
z
e
g
o
w
y
k
r
y
w
a
c
z
a
że aby te zmiany były zauważal- występuje składowa o częstotliwości równej
ne, przedmiot nie może być różnicy częstotliwości obu generatorów.
Wraz z kondensatorem C tworzy ona obwód umieszczony zbyt daleko musi być umiesz- Częstotliwość stałego generatora jest bar-
rezonansowy, określający częstotliwość ge- czony w odległości porównywalnej z wymiara- dzo bliska częstotliwości drgań swobodnych
neratora G. Zbliżenie do sondy (cewki) meta- mi cewki. generatora pomiarowego . W słuchaw-
lowego przedmiotu zmieni indukcyjność A co to znaczy zauważalne zmiany ? kach lub głośniku występuje więc przebieg
własną tej cewki i tym samym częstotli- Początkujący może będą w tym miejscu o niewielkiej częstotliwości co najwyżej
wość generatora. Przetwornik częstotliwoś- twierdzić, że nie ma tu ograniczeń, bo za- 100Hz, a często mniejszej. Dopiero taki spo-
ci na napięcie (f/U) pozwoli zobrazować te wsze można zastosować jakiś dodatkowy sób umożliwia wykrycie bardzo małych
zmiany za pomocą na przykład miernika wzmacniacz i wykrywać dowolnie małe zmian częstotliwości spowodowanych zbli-
wskazówkowego. Zbliżenie przedmiotu sta- zmiany. Wcale nie jest to prawdą! Nie żeniem metalowego przedmiotu.
lowego lub innego ferromagnetycznego (że- wchodząc w szczegóły można stwierdzić, W literaturze wykrywacze zbudowane
lazo, nikiel, kobalt...) spowoduje zwiększe- że uzyskane w efekcie sygnały muszą być na zasadzie przedstawionej na rysunku 3 są
B
F
O
nie indukcyjności, czyli zmniejszenie częs- większe niż poziom wszechobecnych szu- oznaczane BFO (Beat Frequency Oscillator).
totliwości drgań generatora. Metale dia- i pa- mów i zakłóceń pochodzących z wielu zró- Jeśli przykładowo częstotliwości genera-
ramagnetyczne dadzą przeciwny efekt deł. A te szumy i zakłócenia mają pewną torów są zbliżone do, powiedzmy, 60kHz
zwiększenie częstotliwości. niezerową wartość. Właśnie to jest poważ- i częstotliwość różnicowa wynosi np. 100Hz,
W praktyce nie używa się wykrywaczy zbu- ną barierą przy konstruowaniu wykrywaczy. to zmiana częstotliwości o kilka herców zo-
dowanych według schematu blokowego z ry- Niemniej jednak generalna zasada zmia- stanie zauważona nawet przez mało wpraw-
sunku 1. Chodzi nie tylko o przetwornik częs- ny częstotliwości pod wpływem przedmio- nego słuchacza. Aatwo się domyślić, że dla
totliwość-napięcie. Bystry czytelnik z pewnoś- tu metalowego jest słuszna i jest po- zwiększenia bezwzględnej wartości zmian
cią zauważy, że przetwornik z miernikiem wszechnie wykorzystywana do dziś w pros- częstotliwości należałoby pracować przy jak
wskazówkowym tworzy analogowy częstoś- tszych wykrywaczach. Aby uzyskać łatwy największej częstotliwości generatorów, rzę-
ciomierz, i że zamiast takiego przetwornika do zinterpretowania sygnał wyjściowy nie du dziesiątek, a nawet setek kiloherców
można zastosować po prostu cyfrowy częs- stosuje się jednak miernika wskazówkowe- (50...450kHz). Jak jednak wspomniano
r
y
s
u
n
k
u
2
tościomierz, jak pokazano to na rysunku 2. go. Miernikiem jest ludzkie ucho. wcześniej, przy większych częstotliwościach
Wiadomo jednak powszechnie, że odczyt Ale do ucha nie jest podawany wprost tłumienie w gruncie jest duże i zasięg maleje.
cyfrowy ma swoje istotne wady, bo trudniej sygnał z generatora. Gdyby nawet częstotli- Z kolei zastosowanie generatorów
wość generatora leżała w za- o częstotliwości poniżej 20kHz (przyrządy
V
L
F
kresie słyszalnym i wynosiła określane VLF Very Low Frequency) jest
kilka czy nawet kilkanaście ki- korzystne ze względu na zasięg, ale trudniej
loherców, minimalne zmiany wtedy wykryć zmiany częstotliwości wyno-
częstotliwości o kilka herców, szące przecież drobny ułamek procenta.
a nie tym bardziej o ułamek W takim przypadku stosuje się kolejny
herca byłyby niewykrywalne chwyt techniczny. Do słuchawek lub głoś-
uchem. Nawet człowiek nika nie jest podawana bezpośrednio częs-
o świetnym muzycznym słu- totliwość różnicowa, wynosząca 1Hz lub
Rys. 2. Prosty wykrywacz z częstościomierzem
R
y
s
.
2
.
P
r
o
s
t
y
w
y
k
r
y
w
a
c
z
z
c
z
Ä™
s
t
o
Å›
c
i
o
m
i
e
r
z
e
m
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/98 31
Przedstawiona zasada niku sygnał 1kHz, a nie niesłyszalną częstot-
wykrywania metali (BFO) liwość 100kHz.
jest znana i stosowana Warto zauważyć, że w prostym układzie
od lat. Wielu osobom wykrywacza mostkowego nie można okreś-
wydaje się, że jest to lić, czy indukcyjność cewki pomiarowej zwięk-
mniej, bo byłaby ona niesły- jedyna sensowna szyła się, czy zmniejszyła. W obu wypadkach
szalna. Ta częstotliwość różnicowa metoda wykorzystywa- na przekątnej mostka pojawi się taki sam
moduluje (amplitudowo), znacznie wyższą, na przy budo- przebieg (ściślej biorąc, będzie się on różnił je-
dobrze słyszalną częstotliwość. W ten spo- wie detek- dynie fazą, ale tego nie można ocenić uchem).
sób można wykryć zmiany częstotliwości
Wykrywacze IB z dwoma
generatora pomiarowego rzędu 0,3...0,5Hz, torów.
cewkami
co oznacza dużą czułość wykrywania przed- Tak jednak
miotów metalowych. nie jest. Ist- Na początek wypada wyjaśnić skrót IB. Po-
Niektóre rozbudowane wykrywacze ty- nieją wykry- chodzi on od angielskiego określenia Induc-
pu BFO mają dodatkowy układ i wskaznik wacze zbudowa- tion Balance, co można przetłumaczyć jako
r
ó
w
n
o
w
a
ż
e
n
i
e
i
n
d
u
k
c
y
j
n
o
Å›
c
i
pozwalający na podstawie kierunku zmian ne inaczej. Ogólnie równoważenie indukcyjności. O równoważe-
Fot. 4.
F
o
t
.
4
.
częstotliwości określić rodzaj metalu (stal, biorąc, pracują one niu indukcyjności można mówić także, a mo-
Nowoczesny
N
o
w
o
c
z
e
s
n
y
żelazo albo złoto, srebro, miedz) na zasadzie równo- że przede wszystkim, w układzie z rysunku 4.
wykrywacz z mikro-
w
y
k
r
y
w
a
c
z
z
m
i
k
r
o
Jak wynika z przedstawionych przed ważenia indukcyj- Ale nie jest to jedyna metoda równoważenia.
procesorem,
p
r
o
c
e
s
o
r
e
m
,
chwilą danych, aby zapewnić właściwą pra- ności bądz kompen- Istnieją przynajmniej dwie dalsze meto-
wyświetlaczem
w
y
Å›
w
i
e
t
l
a
c
z
e
m
cę i praktyczny wynik, opisane układy mu- sacji. Kolejno zosta- dy, w których wykorzystuje się dwie (cza-
LCD i klawiaturÄ…
L
C
D
i
k
l
a
w
i
a
t
u
r
Ä…
szą mieć nie tylko dużą czułość, ale muszą ną przedstawione sem trzy) sprzężone cewki.
r
y
s
u
n
k
u
5
też być bardzo, bardzo stabilne. Nietrudno trzy rodzaje takich Ogólna zasada pokazana jest na rysunku 5.
się domyślić, że zmiany temperatury, wil- wykrywaczy. Generator podaje sygnał do cewki nadawczej.
gotności, nasłonecznienia oraz inne czynni- W zależności od wzajemnego ustawienia obu
ki będą wpływać na częstotliwości obu ge- Wykrywacze mostkowe cewek, występować będzie silniejsze lub słab-
R
y
s
u
n
e
k
4
neratorów wykrywacza typu BFO. I tu tkwi Rysunek 4 ilustruje zasadę działania wykry- sze ich sprzężenie wzajemne. Przy dużym
główny problem! Częstotliwości obu gene- wacza mostkowego. Cewka pomiarowa L1 sprzężeniu, w drugiej cewce (odbiorczej) indu-
ratorów będą się w jakimś niewielkim stop- jest częścią mostka, zasilanego sinusoidal- kować się będzie silny sygnał. Przy słabym
niu zmieniać, co może zostać błędnie zinter- nym przebiegiem zmiennym. W tej samej ga- sprzężeniu, sygnał w cewce odbiorczej będzie
pretowane jako wykrycie przedmiotu. łęzi mostka włączona jest druga cewka, ozna- bardzo mały. W praktyce chodzi o to, by cewki
Zapewnienie odpowiedniej stabilności czona L2, przypuśćmy, że o takiej samej in- ustawić blisko siebie, i aby mimo wszystko sto-
generatorów nie jest wcale łatwe. Tymcza- dukcyjności. Rezystory w drugiej gałęzi most- pień sprzężenia obu cewek był bardzo mały.
sem praktyczna przydatność wykrywacza ka mają jednakowe wartości. W stanie równo- Najprostszą metodą jest ustawienie obu
zależy właśnie od stabilności generatorów. wagi napięcia na wszystkich gałęziach mostka cewek w płaszczyznach wzajemnie prosto-
Dla polepszenia parametrów nie można wy- są równe i na przekątnej mostka (między pun- padłych. Jak wiadomo, sprzężenie wzajemne
korzystać stabilnych generatorów kwarco- ktami A i B) nie występuje żaden przebieg. dwóch tak ustawionych cewek powinno być
r
y
s
u
n
e
k
6
wych, co może bez namysłu zaproponują Jeśli jednak indukcyjność cewki pomiarowej praktycznie żadne porównaj rysunek 6. Tym
nowicjusze. Nie można, ponieważ genera- (sondy) zmieni się pod wpływem zbliżonego samym w cewce odbiorczej (przez którą sta-
tor pomiarowy z założenia musi być ge- do niej przedmiotu metalowego, równowaga le przechodzą linie pola wytwarzanego przez
neratorem LC, zmieniającym częstotliwość zostanie zachwiana i na przekątnej mostka
przy zbliżeniu do cewki swego rodzaju rdze- wystąpi przebieg zmienny. Po wzmocnieniu
nia. Jedyną metodą poprawienia stabilności przebieg ten zostanie skierowany do głośnika
jest zbudowanie obu generatorów w iden- lub słuchawek. Tym razem nie ma mowy
tycznej konfiguracji i z podobnych elemen- o zmianie częstotliwości. Generator G nie jest
tów. Wtedy pod wpływem temperatury i in- zależny od cewek. Na wyjściu mostka pojawia
nych czynników częstotliwości obu genera- się więc przebieg o częstotliwości generatora
Rys. 6. Sprzężenie indukcyjne cewek
R
y
s
.
6
.
S
p
r
z
Ä™
ż
e
n
i
e
i
n
d
u
k
c
y
j
n
e
c
e
w
e
k
torów zmieniają się współbieżnie (w tym sygnałem dla użytkownika jest nie zmiana
samym stopniu) i wypadkowa częstotli- częstotliwości, tylko pojawienie się lub zmia-
wość różnicowa pozostaje nie zmieniona. na głośności dzwięku. cewkę nadawczą) w stanie spoczynku nie po-
W praktyce największym problemem bywa Zamiast prostego generatora, można za- winien się indukować sygnał. Trzeba pod-
wykonanie cewki dla stałego generatora, stosować generator (np. 100kHz) modulo- kreślić, że kluczowe znaczenie ma tu kąt, jaki
mającej takie same właściwości termiczne, wany niską częstotliwością (np. 1kHz). Po- tworzą umowne linie pola magnetycznego
jak cewka pomiarowa. tem prostym sposobem uzyskuje się w głoś- z płaszczyzną, czy też osią cewki odbiorczej.
Jeśli potem w obszarze działania
pola, wytworzonego przez cewkÄ™
Rys. 4. Zasada pracy
R
y
s
.
4
.
Z
a
s
a
d
a
p
r
a
c
y
nadawczÄ…, znajdzie siÄ™ metalowy
wykrywacza
w
y
k
r
y
w
a
c
z
a
przedmiot, to zaburzy on przebieg li-
mostkowego
m
o
s
t
k
o
w
e
g
o
nii tego pola. Minimalnie zaburzone
linie pola będą teraz przenikać przez
cewkÄ™ odbiorczÄ… pod nieco innym
kÄ…tem. Tym samym w cewce tej
zaindukuje się przebieg o częstotli-
wości generatora.
Rys. 5. Ogólna koncepcja
R
y
s
.
5
.
O
g
ó
l
n
a
k
o
n
c
e
p
c
j
a
Znów w praktyce warto za-
wykrywaczy z dwoma skompen-
w
y
k
r
y
w
a
c
z
y
z
d
w
o
m
a
s
k
o
m
p
e
n
stosować tu przebieg o wyższej
sowanymi cewkami
s
o
w
a
n
y
m
i
c
e
w
k
a
m
i
32 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/98
częstotliwości, modulowany amplitudowo zbudowany na bramkach cyfrowych. Wtedy
przebiegiem o małej (akustycznej) częstotli- należy się jednak liczyć z występowaniem licz-
wości. Jak wspomniano wcześniej, ta wy- nych harmonicznych, które będą wysyłane
ższa częstotliwość też powinna być możli- w eter i będą zakłócać odbiór stacji radiowych
wie mała (nawet kilkadziesiąt do dwustu ki- w najbliższej okolicy. Taki wykrywacz może
loherców), bo ze wzrostem częstotliwości spowodować wejście w kolizję z prawem, gdy
maleje zasięg wnikania fali w grunt. poziom emitowanych wyższych składowych
W literaturze angielskojęzycznej taka me- przekroczy ustawowe normy.
toda określana jest jako TR (Transmitter/Re- Przy próbach należy więc użyć raczej ge-
ceiver = Nadajnik/Odbiornik). Wykrywacze te- neratora przebiegu sinusoidalnego (modulo-
go typu dostępne są w handlu. Cewki nie mu- wanego przebiegiem sinusoidalnym lub
szą mieć okrągłego kształtu. Fabryczne urzą- prostokątnym) lub zastosować filtr eliminu-
dzenia tego typu często mają cewki o kształ- jący wyższe harmoniczne.
f
o
t
o
g
r
a
f
i
i
5
cie prostokątnym, jak to widać na fotografii 5. Wyniki uzyskane przy częstotliwościach
Urządzenia tego typu nie są jednak zbyt długofalowych (150...300kHz) mogą być inte-
popularne. Mają wprawdzie zasięg 3...5 resujące, i chyba warto je przeprowadzić
metrów, ale nie nadają się do wykrywania z użyciem jakiegoś starego radia tranzystoro-
małych przedmiotów (np. monety). wego (odbiorniki zachodnie z reguły nie mają
Wykrywacz pracujący na opisanej zasadzie zakresu długofalowego, tylko średniofalowy).
można stosunkowo łatwo wykonać we włas- Niektóre zagraniczne zródła zalecają budo-
nym zakresie, używając jakiegokolwiek prze- wę (modulowanego) generatora o częstotli-
nośnego radioodbiornika z zakresem fal śred- wości równej częstotliwości pośredniej uży-
r
y
nich (jeszcze lepiej długich). Ideę pokazuje ry- tego odbiornika radiowego. W takim wy-
sunek 7. Radioodbiornik będzie służył właśnie padku do stabilizacji pracy nadajnika może
s
u
n
e
k
7
jako detektor (odbiornik). Nadajnikiem będzie być użyty typowy rezonator ceramicz-
generator o częstotliwości kilkuset kiloherców,
zasilający cewkę nadawczą, nawiniętą w po-
staci okręgu o znacznej średnicy, rzędu 50cm.
Wzajemne położenie cewki nadajnika i cew-
ki anteny ferrytowej odbiornika trzeba tak do-
brać, by sprzężenie było jak najmniejsze. Oczy-
wiście chodzi tu o prostopadłe ustawienie obu
tych cewek. W praktyce okazuje się, że najtrud-
niejszą sprawą jest zapewnienie stabilności ny o częstotliwości 455, 460 lub 465kHz. Prob-
Fot. 5. Wykrywacz typu TR
F
o
t
.
5
.
W
y
k
r
y
w
a
c
z
t
y
p
u
T
R
mechanicznej całej konstrukcji przecież urzą- lemem może być odbiór. Zamiast wchodzić
dzenie ma być wykorzystane w terenie i musi wprost na wejście toru pośredniej częstotli-
być bardzo sztywne podczas użytkowania. Do- wości, być może wystarczy wejście przez an- sprzężenie występuje, układ zaczyna genero-
datkową trudnością jest konieczność wykona- tenę wtedy słabe właściwości mieszacza wać drgania. Jeśli to dodatnie sprzężenie
nia konstrukcji z materiałów niemagnetycz- mogą stać się dobrodziejstwem, bo sygnał bę- zwrotne będzie realizowane przez dwie pros-
nych, np. drewna, tworzywa sztucznego, itp. dzie bezpośrednio przechodził przez mieszacz. topadle umieszczone cewki, układ będzie
Warto przeprowadzić eksperymenty z ta- Szczegółowe wskazówki odnośnie bu- miał cechy wykrywacza metalu. W stanie
kim wykrywaczem metalu. Mechaniczną ba- dowy takiego wykrywacza nie zostaną po- spoczynku między prostopadłymi cewkami
zą konstrukcji może być sztywny drewniany dane, bo do takich eksperymentów powin- sprzężenie jest znikome i drgania nie mogą
kij od szczotki do zamiatania. Odbiornik ra- ni się zabierać ci, którzy mają już pewne do- się wzbudzić. Jeśli jednak w pobliżu takiego
diowy może być dowolny. świadczenie i poradzą sobie z problemem zestawu cewek znajdzie się jakiś przedmiot
Nadajnik musi być wykonany we własnym na podstawie powyższych informacji. metalowy, wtedy zaburzy on przebieg linii
zakresie. Należy zastosować generator o częs- Należy tu jeszcze raz podkreślić, że uzyska- pola magnetycznego i sprzężenie między
totliwości nośnej (150...500kHz), modulowany ne efekty zależeć będą przede wszystkim od cewkami wzrośnie. Spowoduje to powsta-
(lub prościej kluczowany) amplitudowo częs- stabilności mechanicznej całej konstrukcji. Jak nie drgań w układzie generatora.
totliwością rzędu 1kHz (500Hz...3kHz). W naj- wspomniano, opisany dość prosty sposób po- W drugie części artykułu zostaną przed-
prostszym przypadku mógłby to być nawet po- zwala odszukać duże przedmioty metalowe, stawione najpopularniejsze wykrywacze z
dwójny generator przebiegu prostokątnego, ale nie nadaje się do poszukiwań drobnych równoległymi cewkami, wykrywacze impul-
elementów, na przykład monet. sowe i jeszcze inne rodzaje detektorw metali.
P
i
o
t
r
G
ó
r
e
c
k
i
Specyficzną odmianą takich wy- Piotr Górecki
krywaczy sÄ… urzÄ…-
dzenia, w których
obie prostopadle
umieszczone cewki
są częścią układu
generatora. Jak wia-
domo, praca gene-
ratora opiera siÄ™ na
istnieniu dodatniego
sprzężenia zwrotne-
go z wyjścia na we-
Rys. 7. Konstrukcja prostego wykrywacza
R
y
s
.
7
.
K
o
n
s
t
r
u
k
c
j
a
p
r
o
s
t
e
g
o
w
y
k
r
y
w
a
c
z
a
jście. Jeśli takowe
z cewkami prostopadłymi
z
c
e
w
k
a
m
i
p
r
o
s
t
o
p
a
d
Å‚
y
m
i
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/98 33
Systemy
S
y
s
t
e
m
y
Rys. 12. Przykładowe przebiegi w prostowniku synchronicznym
R
y
s
.
1
2
.
P
r
z
y
k
Å‚
a
d
o
w
e
p
r
z
e
b
i
e
g
i
w
p
r
o
s
t
o
w
n
i
k
u
s
y
n
c
h
r
o
n
i
c
z
n
y
m
Rys. 13. Schemat blokowy wykrywacza PROSPECTOR
R
y
s
.
1
3
.
S
c
h
e
m
a
t
b
l
o
k
o
w
y
w
y
k
r
y
w
a
c
z
a
P
R
O
S
P
E
C
T
O
R
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/98 35
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Install (28)F1 28 Formy bool 406 11 09 (28)28 XSYZG6SUTQ4ITCDGDJTLHB4EQHIHGDYMRX7DWPARozporządzenie Ministra Finansów z dnia 28 września 2007 r ws zapłaty opłaty skarbowej2008 Metody obliczeniowe 13 D 2008 11 28 20 56 53Party Alarm Apres Ski (3 CD) (28 12 2014) TracklistaSKOPIUJ LINKI DO PRZEGLĄDARKI ABY POBRAĆ !!!(28)6 (28)index (28)więcej podobnych podstron