الکترونیک مدار ساخت یک فلزیاب چهار ترانزیستوری (اختصاصی کاربران شناخته شده)

[practicalsoft]

ساخت یک فلزیاب چهار ترانزیستوری (اختصاصی کاربران شناخته شده)​

آیا می‌خواهید یک گنج‌یاب شوید؟ با تشخیص تغییرات نامحسوس در فرکانس، این طراحی قادر به تشخیص سکه‌ها تا عمق سه تا چهار اینچ است.

این مدار می‌تواند یک قوطی نوشابه را در عمق شش اینچی و لوله‌های فلزی را در فاصله‌ای حتی بیشتر حس کند. این دستگاه توسط دو باتری 9 ولتی سری تغذیه می‌شود. این آشکارساز جریانی تقریباً 9 میلی‌آمپر در 18 ولت DC مصرف می‌کند. در نتیجه، باتری‌ها باید مدت زیادی دوام بیاورند.

شکل ۱. شماتیک فلزیاب چهار ترانزیستوری.

نظریه​

طراحی شامل چهار بخش است:

1. Q1 یک نوسانگر تشکیل می‌دهد که فرکانس آن توسط L1 تعیین می‌شود.
2. Q2 یک نوسان‌ساز مرجع است که فرکانس آن توسط C6 تنظیم می‌شود.
3. Q3 میکسری است که خروجی‌های Q1 و Q2 را در هم ضرب می‌کند.
4. Q4 یک تقویت‌کننده تک ترانزیستوری ساده است.

L1 باید ۱۰۰ میکروهانری باشد. این سلف از ۲۲ دور سیم مغناطیسی ۲۲ گیج روی یک کویل با قطر چهار اینچ ساخته شده است (به مرجع مراجعه کنید ). با این حال، من کویل را با ۲۱ دور پیچیدم که منجر به القای ۸۸ میلی‌هانری می‌شود. القای اندازه‌گیری شده در کابل فونو با کویل جستجو متصل، ۱۲۶ میکروهانری است. برای اینکه به درستی کار کند، باید از کابل صوتی مشخص شده در لیست قطعات استفاده کنید . فرکانس رزونانس F = 1 / (2π*SQR(L1*C)) است. C = 1 nF به صورت سری با ۱۰ nF + 56 pF. حل معادله C = 965 pF را به دست می‌دهد. محاسبه برای F، ۴۵۶ کیلوهرتز را می‌دهد. بنابراین، فرکانس نوسان Q1 زمانی که هیچ جسم فلزی در نزدیکی کویل L1 نباشد، ۴۵۶ کیلوهرتز است.

نوسان‌ساز تشکیل‌شده توسط Q2، نوسان‌ساز مرجع است. این فرکانس را می‌توان با تنظیم C6 تغییر داد. خروجی باید در محدوده ۲ کیلوهرتز از فرکانس خروجی Q1 تنظیم شود. برای رسیدن به این نتیجه، ممکن است مجبور شوید از خازنی کمی متفاوت برای C8 استفاده کنید. قطعه‌ای که من استفاده کردم دارای تلورانس ±۲۰٪ است. توجه داشته باشید که فرکانس نوسان Q1 به خازن سرگردان بسیار حساس است.

خروجی Q1 به ازای هر تغییر پیکوفاراد در ظرفیت خازنی سرگردان، حدود ۷۰ هرتز تغییر خواهد کرد. ترانزیستور Q4 یک میکسر تشکیل می‌دهد. Q1 و Q2 هر دو سیگنال‌هایی را به این مدار ارسال می‌کنند. هنگامی که یک جسم فلزی به کویل جستجو نزدیک می‌شود، اندوکتانس L1 کاهش می‌یابد. این باعث افزایش فرکانس نوسان Q1 می‌شود. خروجی میکسر مجموع و بزرگی تفاضل دو سیگنال است: Fosc + Fref و |Fosc - Fref| (که در آن "|x|" به معنی "مقدار مطلق x" است).

فرض کنید Fref = ۵۰۰ کیلوهرتز و Fosc = ۵۰۱ کیلوهرتز باشد. خروجی میکسر ۱ کیلوهرتز و ۱۰۰۱ کیلوهرتز خواهد بود. اگر Fref = ۵۰۰ کیلوهرتز و Fosc = ۴۹۹ کیلوهرتز باشد، خروجی Q4 ۱ کیلوهرتز و ۹۹۹ کیلوهرتز است. فرکانس‌های خروجی میکسر، یک تقویت‌کننده BJT با امپدانس ورودی بالا را که توسط Q3 تشکیل شده است، تغذیه می‌کنند. خروجی Q3 به صورت خازنی به کنترل صدا R16 متصل است.

گوشی مورد استفاده در این کاربرد باید امپدانس بالایی داشته باشد. گوشی سرامیکی مشخص شده در لیست قطعات، امپدانس 20 مگا اهم دارد و به خوبی کار می‌کند. توجه داشته باشید که هر دو فرکانس میکسر بالا و پایین به گوشی ارسال می‌شوند. گوشی، فرکانس بالاتر را به زمین شنت می‌کند و به عنوان یک فیلتر پایین‌گذر عمل می‌کند.

ساخت و ساز​

مدار روی یک قطعه پرف برد ۲.۶ در ۳.۵ اینچی که از برد PC مشخص شده در لیست قطعات بریده شده بود، ساخته شد. یک کپی از شماتیک تهیه کنید و قطعات را هنگام نصب، خط بزنید. از یک آداپتور برای نصب C6 استفاده شد (به عکس ۱ مراجعه کنید ).

عکس1. برد مدار چاپی آداپتور C6



برای ساخت برد، یک قطعه ۱/۲ اینچ در ۳/۴ اینچ از مواد PCB دو طرفه یا یک طرفه ببرید. از یک ماژیک دائمی برای پوشاندن قسمت‌هایی که باید ردها قرار بگیرند استفاده کنید. سپس، برد را حکاکی کنید و جوهر را با الکل پاک کنید. در نهایت، خازن و پین‌های SIP را به روش نصب سطحی به PCB لحیم کنید.

این آداپتور به یک سوکت SIP دو حالته روی PCB وصل می‌شود. پین‌های آداپتور را می‌توان برای تنظیم از بالا تا ۹۰ درجه خم کرد. مشخصات پین‌های کنترل صدا (R16) در شکل ۴ نشان داده شده است .

برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید

شکل 4. نامگذاری پین‌های پتانسیومتر.

\پایه کلید R16 را با یک انبردست جدا کنید. به جای لحیم کردن مستقیم سیم‌های اتصال به PCB، از هدرهای نری 0.100 اینچی استفاده می‌شود. این هدرها برای کویل جستجو، ولوم، S1، هدفون و 18 ولت DC نصب شده‌اند. کانکتورهای محفظه پرس مادگی برای ساخت مجموعه‌های کابل جفت پیچ خورده نشان داده شده در جدول 1 استفاده می‌شوند .

​

Source (Crimp Housing)	# of Pins	Destination	Wire Type
COIL (L1)	2	J1 RCA Jack	Shielded Cable
VOL	3	R16	Twisted Trio
EAR	2	Phone Jack	Twisted Pair
S1	2	SPST Switch	Twisted Pair
18 VDC	2	9V Battery Snaps in Series	Battery Leads

​

جدول ۱.​

---

حتماً به پین اتصال به زمین روی کانکتورهای COIL، VOL، EAR و 18 VDC توجه کنید. یک راه آسان برای انجام این کار، ایجاد اتصالات اتصال به زمین با یک سیم مشکی در مجموعه کابل‌ها است. کابل متصل به جک RCA را تا حد امکان کوتاه نگه دارید تا ظرفیت خازنی سرگردان کاهش یابد.

برای ساخت کویل جستجو، یک کپی ۱X از شکل ۲ (فرم کویل جستجو) تهیه کنید. از الگو برای برش یک فرم از تخته چوبی داده شده در لیست قطعات استفاده کنید. شش سوراخ به قطر ۵/۳۲ اینچ ایجاد کنید

شکل ۲. فرم کویل جستجو.

 

[practicalsoft]

حالا سیم‌پیچ را بسازید. ۲۱ دور سیم آهنربای جامد با گیج ۲۲ را دور یک لوله با قطر ۴ اینچ بپیچید (یک ظرف بلغور جو دوسر هم خوب است). وقتی سیم‌پیچ را پیچیدید، آن را با نوار چسب برق بپیچید (به عکس ۲ مراجعه کنید ).

برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید

عکس ۲. مجموعه کویل.

نوارهای ۱ اینچی فویل آلومینیومی را دور سیم‌پیچ بپیچید و برای دو سر سیم آهنربا فضا بگذارید. سه اینچ از عایق یک سیم جامد قرمز رنگ با گیج ۲۲ به طول شش اینچ را جدا کنید. سر لخت سه اینچی این سیم را دور فویل آلومینیومی بپیچید (به عکس ۳ مراجعه کنید ). کل مجموعه سیم‌پیچ را با نوار چسب برق بپیچید.

برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید

عکس ۳. مجموعه کویل محافظ.

براکت کاهش فشار کویل جستجو را از یک تکه ورق آلومینیومی بسازید ( شکل ۳ ).

برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید

شکل ۳. رفع کرنش کابل RCA کویل جستجو.

یک حلقه لاستیکی ۱/۴ اینچی در سوراخ ۱/۴ اینچی نصب شده است. یک سر کابل RCA را ببرید و آن را از حلقه لاستیکی عبور دهید. ۱ اینچ از عایق انتهای کابل RCA را بردارید. سیم قرمز را از کویل جستجو به طول ۱/۲ اینچ ببرید و عایق را به طول ۱/۴ اینچ لخت کنید. لعاب سیم‌های آهنربا را با یک چاقوی تیز بتراشید و با لحیم، قلع را روی آن بمالید.

سیم آهنربایی مجاور سیم قرمز را به همراه سیم قرمز به اتصال شیلد کابل RCA لحیم کنید. سیم آهنربایی دیگر به رسانای مرکزی کابل RCA لحیم می‌شود. اتصالات لحیمی باید کمتر از ۱/۲ اینچ باشند و با دقت با نوار الکتریکی پیچیده شوند، در غیر این صورت ممکن است خروجی میکسر دچار انحراف شود.

سپس، براکت کاهش فشار را با یک پیچ ماشینی ۱/۲ اینچی ۶-۳۲، دو واشر قفل دندانه خارجی و یک مهره قفل نایلونی ۶-۳۲ به تخته چوبی نصب کنید. کویل با سه بست سیمی به قالب کویل نصب می‌شود. در نهایت، اتصال زانویی PVC با قطر داخلی ۴۵ درجه و قطر داخلی ۷/۸ اینچ را با دو پیچ فلزی ورقی #۶ در ۱/۲ اینچی به قالب کویل وصل کنید. ابتدا باید سوراخ‌های راهنما ۳/۳۲ اینچی را در محل اتصال PVC ایجاد کنید تا پیچ‌ها را دریافت کنید. این اتصال ۴۵ درجه، یک سر شفت فلزیاب (یک قطعه لوله PVC به طول ۳۳ اینچ) را دریافت می‌کند.

عکسی از مجموعه کویل جستجوی تکمیل شده به همراه براکت در عکس ۵ نشان داده شده است .

برای ساخت دسته فلزیاب از دو لوله PVC به طول 10 اینچ و یک لوله به طول 3.5 اینچ و قطر 7/8 اینچ استفاده شده است. برای مونتاژ به عکس 4 مراجعه کنید.

برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید

عکس ۴. مجموعه دسته پی‌وی‌سی.

 

[practicalsoft]

این دسته از دو زانویی ۹۰ درجه و یک زانویی ۴۵ درجه استفاده می‌کند. هنگام اتصال هر یک از این اتصالات زانویی به لوله‌های PVC، از دو سوراخ راهنما ۵/۳۲ اینچی و پیچ‌های فلزی شماره ۱۰ ۱/۲ اینچی استفاده می‌شود.

همانطور که در عکس ۶ نشان داده شده است، دو سوراخ ۵/۳۲ اینچی در پایین قاب ایجاد کنید . این سوراخ‌ها برای اتصال محفظه به مجموعه دسته استفاده می‌شوند.

برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید

عکس ۶. نمای جعبه باز.

هنگام نصب موارد زیر به پنل جلویی، از عکس ۷ به عنوان مرجع استفاده کنید : J2، S1 و R16. برای این موارد، سوراخ‌هایی با اندازه مناسب روی درب ایجاد کنید.

برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید

عکس ۷. نمای پنل جلویی.

سپس، یک سوراخ برای J1 در کنار مفصل زانویی ۴۵ درجه، جایی که شفت لوله PVC ۳۳ اینچی به دسته متصل می‌شود، دریل کنید. لوله PVC به طول ۱۰ اینچ پایینی و بالایی را از هم جدا کنید. سوراخ‌های نصب را در قطعه لوله PVC به طول ۱۰ اینچ پایینی ایجاد کنید تا با سوراخ‌های کف جعبه که قبلاً دریل شده است، مطابقت داشته باشند و آن را با دو پیچ ماشینی ۱-۱/۴ اینچی ۸-۳۲، واشر قفل خارجی و مهره نصب کنید.

J2، S1 و R16 را روی درب محفظه نصب کنید. J1 را به کیس وصل کنید. برد مدار چاپی را با چهار فاصله دهنده نایلونی 4-40 با رزوه 1/2 اینچی و هشت پیچ 4-40 به پنل جلویی پیچ کنید. کابل‌های محفظه پرس که قبلاً ذکر شد را بین منابع و مقاصدشان وصل کنید. دو نگهدارنده باتری 9 ولتی را با نوار چسب دو طرفه به پایین کیس وصل کنید.

حالا، بخش‌های لوله PVC 10 اینچی بالایی و پایینی را دوباره مونتاژ کنید. شفت اصلی 33 اینچی را در مفصل زانویی 45 درجه مجموعه دسته قرار دهید، یک سوراخ راهنما دریل کنید و با یک پیچ #10 1/2 اینچی محکم کنید. درپوش انتهای دسته با فشار جاگذاری می‌شود. به طور مشابه، مجموعه کویل جستجو با فشار به انتهای شفت فلزیاب 33 اینچی وصل می‌شود.

استفاده کنید​

پس از ساخت برد مدار چاپی، کویل جستجو، محفظه و مجموعه دسته، این مراحل را دنبال کنید:

1. کابل RCA را از براکت کویل جستجو به جک RCA محفظه فلزیاب وصل کنید. کابل اضافی را به صورت مارپیچی در امتداد طول شفت فلزیاب بپیچید و با نوار چسب برق محکم کنید. این کار از حرکت کابل و ایجاد تغییر بعدی در ظرفیت خازنی سرگردان جلوگیری می‌کند.
2. هدفون سرامیکی را به J2 وصل کنید.
3. کنترل صدا را کاملاً در جهت عقربه‌های ساعت بچرخانید.
4. دو باتری ۹ ولتی را به گیره‌های باتری وصل کنید و باتری‌ها را داخل هولدرها نصب کنید.
5. مطمئن شوید که S1 در موقعیت روشن (On) قرار دارد.

شما باید صدایی از گوشی بشنوید. وقتی سیم‌پیچ جستجو به یک شیء فلزی نزدیک می‌شود، زیر و بمی صدا در گوشی باید افزایش یابد. برای رسیدن به این نتیجه، مطمئن شوید که هیچ شیء فلزی در نزدیکی سیم‌پیچ جستجو نیست و سپس C6 را در جهت عقربه‌های ساعت بچرخانید تا زیر و بمی صدا یک صدای بلند باشد و به دنبال آن یک صدای کاهشی تا زمانی که گوشی بی‌صدا شود. سپس، C6 را در خلاف جهت عقربه‌های ساعت بچرخانید تا به فرکانس تقریباً ۲ کیلوهرتز برسید. همانطور که قبلاً ذکر شد، اگر نمی‌توانید دستگاه را طبق مشخصات تنظیم کنید، سعی کنید مقدار C8 را کاهش دهید.

حالا که صدای زنگ تنظیم شده است، درب را با چهار پیچ ارائه شده به بدنه وصل کنید. اگر فلزیاب به درستی بالانس نمی‌شود، می‌توانید طول شفت اصلی را به کمتر از ۳۳ اینچ کاهش دهید. عکس ۸ فلزیاب نهایی را نشان می‌دهد.

برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید

عکس ۸. فلزیاب تکمیل شده.

پس از اینکه دستگاه آزمایش و کاملاً مونتاژ شد، وقت آن است که به دنبال سکه و جواهرات بگردید! مکان‌های خوب برای پیدا کردن سکه در اعماق کم، زیر تاب‌های زمین بازی و زیر جایگاه تماشاگران است. برای اشیاء فلزی بسیار بزرگ در فواصل نزدیک، صدای خروجی فلزیاب ممکن است بلندتر از چیزی باشد که از نظر فیزیکی قابل شنیدن است. با فلزیاب چهار ترانزیستوری خود از شکار لذت ببرید!

مرجع​

آر. دین استراو، N6BV، کتابچه راهنمای ARRL، « محاسبه سلف‌های عملی »، ۱۹۹۹، صفحات ۶-۲۲، لیگ رله رادیویی آمریکا.

Parts List​

ITEM	DESCRIPTION
R1, R4	15K 5% 1/4W
R2, R5	33K 5% 1/4W
R3, R6	1K 5% 1/4W
R7, R11	100K 5% 1/4W
R8, R13	4.7K 5% 1/4W
R9, R10	47K 5% 1/4W
R12	100 5% 1/W
R14	1M 5% 1/4W
R15	2.2K 5% 1/4W
R16	5K audio taper pot
C1, C7	100 nF 50V ±10%
C4, C9	10 nF 50V ±10%
C3, C10, C13	1 nF 50V ±10%
C2	56 pF 100V ±20%
C8	470 pF 100V ±20%
C5, C11, C14-15	10 µF 50V ±20%
C12	1 µF 50V ±20%
C6	15-150 pF variable cap
L1	See text
L2	100 µH ±5%
Q1-Q4	2N3904 transistor
J1	RCA jack
J2	3.5 mm phone jack
S1	SPST switch
Aluminum sheet	K&S Metals
Wood slats	Forster 6-Count Slats
PVC pipe	6’ 7/8” OD PVC Pipe
Audio cable	6 ft cable
Case	6 x 4 x 2
Battery snap	9V snap (2)
Earpiece	Ceramic earphone
PCB	Prototype board
Battery holder	9V holder (2)
Tape	Two-sided adhesive tape
Batteries	2 x 9 VDC

​