2. Переносной металлодетектор с дифференциально-мостовым датчиком.

Функциональная схема металлоискателя представлена на рис. 2.

Рис.2.

Схема состоит из аналоговой и цифровой частей.

Аналоговая часть содержит автогенератор (АГ), дифференциально-мо­стовой датчик (ДМД), схему обработки сигнала датчика, состоящую из дифференциального усилителя (ДУ), суммирующего усилителя (СУ), поро­гового устройства (ПУ), преобразователя напряжение-частота (ПНЧ).

Цифровая часть - это формирователь компенсирующего напряжения (ФКН) представляющий собой цифровую следящую систему.

Металлоискатель работает следующим образом.

Предположим, что до включения питания металлического предмета в поле поискового элемента нет. После включения, за несколько секунд автокомпенсатор подготавливает металлоискатель к работе. В течение этого времени происходят следующие процессы. Остаточное напряжение датчика, усиленное дифференциальным усилителем, поступает на верхний вход суммирующего усилителя. Сразу после включения питания на­пряжение на выходе формирователя компенсирующего напряжения ФКН, поступающее на нижний вход суммирующего усилителя, близко к нулю. С выхода суммирующего усилителя усиленное остаточное напряжение поступает на входы порогового устройства и преобразователя напряже­ние-частота, и включается звуковая сигнализация. Автокомпенсатор начинает формировать постепенно увеличивающееся по модулю компенсирующее напряжение на нижнем входе суммирующего усилителя. На выходе сум­мирующего усилителя напряжение стремится к нулю. Когда этот уровень будет достигнут, звуковая сигна­лизация выключается, металлоискатель готов к работе.

При появлении металлического предмета в поле поискового элемен­та металлоискателя увеличивается по модулю выходное напряжение дат­чика и происходят описанные выше процессы, т. е. включается звуковая сигнализация и происходит компенсация появившегося на выходе сум­мирующего усилителя напряжения. Но формирователь компенсирую­щего напряжения сделан так, что после обнаружения металлического предмета компенсация происходит гораздо медленнее, чем после вклю­чения питания. Тем не менее, если обнаруженный металлический пред­мет остается в поле поискового элемента, через некоторое время ком­пенсация завершится и звуковая сигнализация выключится.

Преобразователь напряжение-частота

Преобразует входное постоянное или медленно изменяющееся на­пряжение в прямоугольное напряжение, частота которого пропорцио­нальна входному напряжению.

На вход ПНЧ поступает напряжение с выхода суммирующего усили­теля, которое тем больше, чем больше размеры и масса металлического предмета и чем меньше расстояние между ним и поисковым элементом. Выходное напряжение ПНЧ управляет ключом К, в цепь которого вклю­чен звуковой излучатель. Благодаря ПНЧ тон звуковой сигнализации тем выше, чем больше металлический предмет и ближе к поисковому элементу. При досмотре это позволяет косвенно судить о характере предмета.

Функциональная схема ПНЧ изображена на рис. 3. . ПНЧ состоит из инвертирующего усилителя (ИУ) с единичным коэффициентом усиления, ключа, интегратора (И), регенеративного компаратора (РК) и формирователя коммутирующих импульсов (ФКИ).

С помощью инверти­рующего усилителя и ключа на входе интегратора из однопо-лярного выходного напряжения суммирующе­го усилителя формируется биполярное, пря­моугольное напряжение. Оно преобразуется интегратором в биполярное треугольное напряжение, скорость нарастания и спада которого пропорци­ональна выходному напряжению суммирующего усилителя, т. е. полезно­му сигналу. Выходное напряжение регенеративного компаратора может принимать одно из двух значений - +Е_П или 0, Из этого напряжения в схеме компаратора образуется порог сравнения, изменяющийся синхронно с ним, симметрично относительно уровня +Е_В /2, Переключение компаратора про­исходит, когда треугольное выходное напряжение интегратора достигает действующего в данном интервале времени порога. Через логическую схе­му ФКИ выходное напряжение компаратора управляет клю­чом. Поступающий на второй вход ФКИ логический сигнал с выхода поро­гового устройства несет информацию о знаке выходного на­пряжения суммирующего усилителя относительно уровня нуля. Этим достигается необходимая для работы ПНЧ фазировка пере­ключения электронного ключа.

Формирователь компенсирующего напряжения

Формирователь выполняет три функции:

- ускоренную компенсацию остаточного напряжения датчика после включения питания;

• замедленную компенсацию полезного сигнала после обнаружения металлического предмета;

• следящую компенсацию остаточного напряжения датчика между обнаружениями, т. е. поддержание металлоискателя в состоянии готов­ности к работе.

Таким образом, он формирует напряжение, приблизительно равное и противоположное по знаку выходному напряжению дифференциального усилителя. Причём, скорость формирования этого напряжения при включении питания очень большая (длительность компенсации единицы секунд). В рабочем состоянии компенсация длится в интервале до десяти секунд.

Таким образом, металлодетектор с ДМД обладает большими возможностями, по сравнению с металлодетектором с ВТП, но это достигается значительным усложнением схемы.