Мультичастотный металлодетектор

1.

Севастопольский государственный университет
Институт радиоэлектроники и информационной безопасности
Кафедра «Электронная техника»
Выпускная квалификационная работа
Мультичастотный
металлодетектор
Выполнил:
студент гр. ЭН/б-41-о Попович Г. В.
Руководитель работы:
к.т.н., доц. Михайлюк Ю. П.
2017

2. Постановка задачи

2
Цель работы:
разработка
мультичастотного
металлодетектора,
позволяющего разделять объекты поиска по типу
материала на основе измерения параметров на
нескольких частотах.
Задачи, решаемые в работе:
анализ методов построения металлодетекторов;
разработка структурной и функциональной схем
мультичастотного металлодетектора;
разработка принципиальной схемы металлодетектора;
расчет и моделирование узлов принципиальной схемы
металлодетектора;
разработка вопросов безопасности жизнедеятельности.

3. Требования технического задания

3
Разработать мультичастотный металлодетектор со
следующими параметрами:
— диапазон частот: (150 — 200) кГц;
— количество дискретных частот в диапазоне: не
менее 6;
— питание: от автономного источника напряжением
9 В;
— виды индикации: цифровая, звуковая;
обеспечить функцию разделения цветных и
черных металлов.

4. Результаты обзора

В результате анализа доступных литературных
источников по металлодетекторам сделаны
следующие выводы:
установлено, что для реализации требований
технического задания следует использовать
локационный метод работы с моночастотным
возбуждением;
обосновано, что для реализации функции
разделения черных и цветных металлов
необходимо обеспечить работу металлодетектора
на нескольких фиксированных частотах в
диапазоне от 30 кГц до 300 кГц.
4

5.

Функциональная схема
мультичастотного металлодетектора
5

6.

6
Принципиальная схема
мультичастотного металлодетектора
C22
R15
R17
R18
ZQ1
DD9.3
1
C1
R10
C2
+Uпит
+Uпит
R6
R5
K
DD8
R12
C
4
R8
C20
1
3
+U
R2
R1
R3
DD6
DD5
DD1
1
2
3
RA2 MCU
RA3
RTCC
MCLR
Vss
RB0
RB1
RB2
RB3
4
5
6
7
8
9
1
18
17
16
RA1
RA0
OSC2
OSC1
Vdd
RB4
RB5
RB6
RB7
2
C3
R7
3
C4
1
4
C13
15
14
+U
-U
13
C17
3
4
+U
5
C16
+Uпит
2
DD7
1
-U
3
4
5
+Uпит
2
+U
R11
-Uпит
-U
-Uпит
5
R14
-Uпит
4
5
6
7
R13
1
C18
R34
1
K
C15
+Uпит
DD10
3
K
4
1
+U
C
R33
C21
R19
K
DD9.2
1
9
-Uпит
C
DD9.1
8
C14
+Uпит
R16
DD9.4
R9
3
2
+Uпит
2
10
VD2
5
VT2
C12
12
11
-U
C19
1
+Uпит
C
-U
+Uпит
R30
ZQ2
10
RC1
C10
L2
DD4
1
RA1 MCU
2
RA0
3
OSC2
4
OSC1
5
Vdd
6
RB4
7
RB5
8
RB6
9
RB7
C11
+U
+Uпит
R32
RA2
RA3
RA4
RST
Vss
RB0
RB1
RB2
RB3
18
VT3
R25
VT4
R31
-U
4
DD11
R28
HG1
1
C7
-U
6
3
8
11
-U
C9
L1
12
3
-U
-U
1
SA1
5
+U
2
-U
“Усиление”
SA2
SA3
“Частота +”
“Частота -”
+Uпит
R26
-U
SA 4.1
-U
DD14
“Вкл.”
3
BA1
2
*ST
-Uпит
VT5
R43
C27
C28
2
3
+
4
R44
-Uпит
DD13
R40
1
1
VD5
Cn
SM
Vd
Cd
Fc
Fd
N
Vs
C
5
6
R37
7
8
C26
R45
C29
R42
+
VD6
SA 4.2
R46
2
1
*ST
+Uпит
3
DD15
1
2
3
+U
4
5
6
7
XS1
XS2
Кон
1
XP2
Кон
Цепь
Корпус
2
Батарея +
3
Батарея -
GB1
4,5 V
1
GB2
4,5 V
XP1
Цепь
Корпус
2
Приемн.
3
Передат.1
4
Передат.2
+Uпит
-Uпит
L3
L4
R41
R39
R38
C25
C24
VD4
1
+U
C8
DD3
4
2
DD12
R36
R35
4
3
5
R24
“Чувствительность”
+U
VT1
1
+U
C23
2
VD1
R21
“Установка 0”
VD3
3
4
7
C6
R27
1
5
+U
2
-U
R4
C5
R23
R29
DD2
3
R22
+Uпит
17
16
15
14
13
12
11
10
5
2
+Uпит
-Uпит
R20
5
2
+Uпит
-Uпит

7.

Результаты моделирования узла согласующего усилителя
7

8.

Основные выводы
установлено, что для реализации требований технического задания при разработке
8
мультичастотного металлодетектора следует использовать локационный метод работы с
моночастотным возбуждением;
определено, что в частотном диапазоне металлодетектора (150—200) кГц
обеспечивается работа на шести отдельных частотах с шагом в 10 кГц; этим существенно
расширяются функциональные возможности устройства, в частности, обеспечивается
функция разделения черных и цветных металлов;
установлено, что разработанные структурная и функциональная схемы
металлодетектора требуют использования элементов с определенными требованиями;
обоснованы назначение и требования к параметрам элементов схем;.
показано результатами моделирования, что расчет принципиальной схемы
согласующего усилителя в виде истокового повторителя на полевом транзисторе
выполнен правильно: обеспечиваются необходимые параметры;
определено в результате расчетов и моделирования, что обеспечивается необходимый
диапазон перестройки приемного датчика в виде параллельного колебательного
контура;
установлено в ходе анализа условий труда, что помещение отвечает санитарным нормам
и правилам; организация рабочих мест и обеспечиваемые в соответствии с нормами
метеорологические условия в помещении не вносят дискомфорта и позволяют
обеспечить максимальную производительность труда.
Цель работы достигнута: разработан мультичастотный
металлодетектор, удовлетворяющий требованиям ТЗ.
Благодарю за внимание!