Розробка металошукача з виводом інформації на рідкокристалічний дисплей

 

Вивчення дисципліни «Цифрова схемотехніка» забезпечує професійну підготовку й базується на попередніх професійно-орієнтованих дисциплінах. Даний курсовий проект призначений для розвитку навичок добору й розрахунків електронних елементів, забезпечення їх працездатності й ремонту електронної апаратури.

Мета курсового проекту – придбання студентами вміння проводити вибір і розрахунки інтегральних мікросхем, підсилювальних каскадів, трансформаторів, RС – фільтрів й інших елементів.

Завданням курсового проекту є вміння роботи із сучасною апаратурою й придбання професійних навичок застосування допоміжної електронної апаратури при налагодженні електронних приладів.

У даному курсовому проекті розглядається розробка металошукача з виводом інформації на рідкокристалічний дисплей.

Металошукачами називають електронні пристрої, які виявляють присутність металу не контактуючи з ним (завдяки випромінюванню радіохвиль і уловлюванню вторинних сигналів), і, виявивши, інформує про цей факт оператора (звуковим сигналом, переміщенням стрілки і так далі).

При включенні приладу в пошуковій голівці створюється електромагнітне поле, яке поширюється в довкілля, будь то земля, камінь, вода, дерево, повітря. На поверхні металів, що потрапили в зону дії пошукової котушки під дією електромагнітного поля виникають так звані вихрові струми. Ці вихрові струми створюють власні зустрічні електромагнітні поля, що призводять до зниження потужності електромагнітного поля, що створюється пошуковою котушкою, що і фіксується електронною схемою приладу. Електронна схема металошукача обробляє отриману інформацію і сигналізує про виявлення металу.

 

 

Металошукачі – це електронні індукційні прилади, що дозволяють виявляти металеві предмети в нейтральній або слабо провідному середовищу, тобто в ґрунті, воді, стінах, в деревині, під одягом і в багажі, в харчових продуктах, в організмі людини і тварини, і так далі. Бурхливий розвиток мікроелектроніки зробив ці прилади компактними, надійними і дуже «інтелектуальними». Сфера застосування металошукачів помітно розширилася і, окрім чисто професійних і військових застосувань, стала охоплювати і область розваг, до яких відносяться «пошук скарбів» в широкому змісті цього виразу.

Різноманітні моделі металошукачів працюють на різних частотах. Це зв’язано з фізикою явища поширення електромагнітних хвиль. Так, металошукачі, які працюють на низьких частотах, можуть знаходити предмети глибоко, але великого розміру. При цьому на поверхні землі він не в змозі замітити металевого предмета. Якщо частота роботи металошукача висока, тоді прилади добре виявляють маленькі об’єкти, але не можуть знаходити предмети в глибині ґрунту.

По принципу роботи металошукачі мають наступний різновид:

Прилади типу «прийом-передача». В основі їх лежать дві котушки індуктивності – приймальна і передаюча, розташовані так, щоб сигнал, випромінюваний передавальною котушкою, що не просочувався в приймальню котушку. Коли поблизу приладу з'являється металевий предмет, то сигнал передавальної котушки пере-випромінюється їм у всіх напрямках і потрапляє в приймальню котушку, посилюється і подається на блок індикації.

Переваги: відносно проста схемотехніка, широкі можливості для визначення типу виявленого об'єкту.

Недоліки: складність виготовлення датчика, вплив мінералізації ґрунту, відносно невисока чутливість.

Індукційні металошукачі. Являють собою різновид приладів типу «прийом-передача», проте на відміну від останніх містять не дві, а тільки одну котушку, яка одночасно є і передавальною і приймальною. Основною трудністю при створенні подібних приладів є виділення вельми малого відбитого (наведеного) сигналу на тлі потужного переданого (випромінюваного).

Переваги: простота конструкції датчика.

Прилади – вимірювачі частоти. В їх основі лежить LC-генератор. При наближенні металу до контуру його частота змінюється. Ця зміна фіксується різними методами:

Змішування частоти генератора з еталонною і вимірювання частоти биття.

Подача сигналу з генератора на систему ФАПЧ і вимір напруги в ланцюзі зворотного зв'язку.

Переваги: простота конструкції датчика, проста схемотехніка.

Недоліки: гірші можливості дискримінації виявлених об'єктів, мала чутливість.

Прилади, що фіксують зміну добротності коливального контуру, що входить до складу LC-генератора. При наближенні металевого предмета до котушки добротність контуру зменшується і амплітуда коливань на виході LC-генератора також зменшується.

Переваги: простота конструкції, мала споживана потужність.

Недоліки: низька температурна стабільність.

Імпульсні металошукачі – принцип роботи заснований на збудженні в зоні розташування металевого об'єкта імпульсних вихрових струмів і вимірі вторинного електромагнітного поля, яке наводять ці струми. В даному випадку, збудливий сигнал передається в котушку датчика не постійно, а періодично, у вигляді імпульсів. У провідних об'єктах наводяться затухаючі вихрові струми, які збуджують загасаюче електромагнітне поле. Поле, в свою чергу, наводить в котушці датчика загасаючий струм. Відповідно, залежно від провідних властивостей і розміру об'єкта, сигнал змінює свою форму і тривалість.

Переваги: нечутливість до мінералізованого грунту, простота конструкції датчика.

Недоліки: підвищене споживання енергії, слабкі можливості дискримінації.

У професійних металошукачі можуть поєднуватися кілька способів виявлення об'єктів.

По виконуваним задачам металошукачі поділяють на:

Ґрунтовий металошукач – призначений для пошуку скарбів, монет і ювелірних виробів. Як правило, побудований за індукційної технології. Має безліч налаштувань, DSP – процесор, дискримінатор металів – спеціальну функцію для визначення металу, з якого імовірно складається об’єкт в землі. Глибина виявлення об’єктів від 20 см до 1 метра.

Військовий металошукач (міношукач) – призначений для пошуку переважно мін. Як правило, побудований на принципі «прийом-передача». Має мінімум налаштувань. Глибина виявлення міни 20 см до 1