Конструирование, сборка и тестирование пинпоинтера.
Одним из главных двигателей технического прогресса является война. В настоящее время военные разных стран стремятся сделать свое оружие интеллектуальней. Поэтому актуальным является вопрос обеспечения безопасности граждан. Инженеры сконструировали редкий аппарат – миноискатель. Миллионы людей благодаря этому устройству сохранили свои жизни.
В мирное время усовершенствование конструкции металлоискателя позволило расширить сферу его применения. Сейчас этот прибор используется не только для обеспечения безопасности граждан, например, для досмотра граждан на вокзалах, аэропортах и стадионах. Он также применяется для разыскивания археологами и поисковиками оружия времен Великой Отечественной войны, следователями в оперативно-розыскной деятельности, инженерами-строителями при реконструкции здания для обнаружения скрытых металлических элементов и т.д. С 2014 года металлоискатели нашли применение при досмотре школьников перед сдачей ЕГЭ с целью обнаружения мобильных телефонов.
Широкий спектр применения металлодетекторов вызвало появление промышленных приборов с разными характеристиками. А в любительской практике получило распространение конструирование индивидуальных металлоискателей, так называемых пинпоитеров. В них подкупает простота конструкции и хорошие эксплуатационные качества.1
Цель работы: сконструировать, собрать и протестировать пинпоинтер.
Задачи:
1. изучить и проанализировать теоретический материал о видах металлоискателей, их характеристиках и принципе действия;
2. составить электрическую схему пинпоинтера;
3. собрать индивидуальный металлоискатель по составленной схеме;
4. определить возможности пинпоинтера.
В работе использовались следующие методы и приемы:
1) работа с источниками информации (литература, Интернет-ресурсы);
2) эксперимент;
3) работа с компьютерными программами sPlan 6.0.0.1 для составления схемы электрической цепи пинпоинтера, Paint и Power Point для обработки изображения;
4) сравнительный анализ полученных данных.
В ходе выполнения работы составлена принципиальная электрическая схема пинпоинтера. По схеме был сконструирован миниатюрный металлоискатель. Тестирование показало, что пинпоинтер обладает следующими характеристиками:
- Работает на высоких частотах, что позволяет обнаруживать мелкие объекты.
- Режим работы – статический автобалансирующий.
- Имеет звуковую и световую индикацию обнаружения металла.
- Максимальная дальность обнаружения мишени в воздухе - 200мм.
- Средняя дальность обнаружения 20мм - 60мм.
- Не обладает дискриминацией металла, реагируя как на ферромагнитные, так и неферромагнитные объекты разных размеров.
- Компактная водонепроницаемая оболочка позволяют вести работу при повышенной влажности, а также под водой и в грунте.
- Данный металлоискатель целесообразно использовать для точного определения места залегания объекта.
Данный проект имеет практическое применение. Пинпоинтер был использован для поиска оружия и боеприпасов времен Великой Отечественной войны с целью расширения экспозиции школьного музея, для обнаружения внутри стены электрической проводки и арматуры, для поиска мелких монет, украшений, для личного досмотра школьников перед сдачей пробного ЕГЭ.
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
 konstruirovanie_sborka_i_testirovanie_pinpointera.ppt | 1.23 МБ |
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Цель работы: сконструировать, собрать и протестировать пинпоинтер. Задачи: изучить и проанализировать теоретический материал о видах металлоискателей, их характеристиках и принципе действия; составить электрическую схему пинпоинтера; собрать индивидуальный металлоискатель по составленной схеме; протестировать возможности металлоискателя.
Определение Пинпоинтер (англ. pin-pointer) - это мини детектор металла с невысокой чувствительностью , позволяющий точно определять место залегания металлического объекта на небольшой глубине (2-3 сантиметра).
виды Металлоискатели типа «передача-прием» Металлоискатели с компланарными катушками. Металлоискатель на биениях. Металлоискатель по принципу электронного частотомера. Металлоискатель индукционного типа. Импульсный металлоискатель. Магнитометры. Радиолокаторы.
Металлоискатели типа «передача-прием» Принцип действия металлоискателей типа "передача-прием" заключается в регистрации отраженного сигнала от металлического предмета. Отраженный сигнал возникает вследствие воздействия на мишень переменного магнитного поля металлоискателя. Прибор данного типа подразумевает наличие двух катушек, одна из которых передающая, а другая, приемная.
Металлоискатели с компланарными катушками. Особый интерес представляют системы датчиков с компланарными катушками (т.е. расположенными в одной плоскости). Это позволяет приблизить датчик на минимальное расстояние к поверхности земли. Кроме того, такие датчики обычно компактны и хорошо вписываются в защитные корпуса типа «блина».
Металлоискатель на биениях. Принцип действия металлоискателя на биениях заключается в регистрации разности частот от двух генераторов, один из которых является стабильным по частоте, а другой содержит датчик - катушку индуктивности в своей частотозадающей цепи. Прибор настраивается таким образом, чтобы в отсутствие металла вблизи датчика частоты двух генераторов совпадали или были очень близки по значению. Наличие металла вблизи датчика приводит к изменению частоты соответствующего генератора.
Металлоискатель по принципу электронного частотомера. Развитие измерительной электронной техники, и особенно, со встроенными микропроцессорами дают возможность классифицировать мишени по типу металла, ферромагнитная (содержащая железо) мишень обычно приводит к понижению частоты измерительного генератора, а мишень из металла-неферромагнетика - к повышению. Изменение частоты измерительного генератора позволяет повысить чувствительность металлоискателя.
Металлоискатель индукционного типа. Прибор данного типа имеет в составе датчика одну катушку любой удобной формы, возбуждаемую переменным сигналом. Появление вблизи датчика металлического предмета вызывает появление отраженного сигнала, который "наводит" в катушке дополнительный электрический сигнал.
И a мпульсный металлоискатель В импульсных металлоискателях используется временной способ разделения излучаемого и отраженного сигналов, что обусловлено значительным временем распространения сигнала до объекта и обратно. Вследствие явления самоиндукции в металлической мишени возникает и некоторое время поддерживается затухающий индукционный ток, обусловливающий задержанный по времени отраженный сигнал.
Магнитометры. Магнитометрами называется обширная группа приборов, предназначенных для изменения параметров магнитного поля (например, магнитной индукции). Использование магнитометров в качестве металлоискателей основано на явлении локального искажения естественного магнитного поля Земли ферромагнитными материалами, например железом .
Радиолокаторы. Общеизвестен факт, что с помощью современных радиолокаторов можно обнаружить самолет на расстоянии нескольких сотен километров.
Экспериментальная часть Этапы: Составление электрической схемы прибора. 2. Сборка прибора по составленной схеме. 3. Тестирование его характеристик.
1-й этап Составление электрической схемы пинпоинтера Цель: выполнить электрическую схему пинпоинтера. Оборудование: компьютерные программы sPlan 6.0.0.1 и Paint . Ход этапа: Выполнение электрической схемы пинпоинтера. Вывод: схема представлена на следующем слайде
Приложение 1 Электрическая схема пинпоинтера
2-й этап Конструирование пинпоинтера Цель: собрать пинпоинтер по составленной схеме. Элементная база: две микросхемы, алкалиновые батарейки А23, 2 n - p - n транзистора серии Кт3120Е, 7 конденсаторов ёмкостями 100пФ (1 шт.), 1нФ (1 шт.), 100 нФ (4 шт.), 100 мкФ (1 шт.), вакуумный диод, 9 резисторов разного сопротивления: 470 кОм (3 шт.), 22 кОм (1 шт.), 180 кОм (1 шт.), 10 Ом (1 шт.), 4,7 кОм (1 шт.), 10 кОм (1 шт.), 47 кОм (1 шт.), 2 катушки по 200 витков , светоизлучающий диод КД324А (1 шт.), пьезоизлучатель, динамик, диод серии КД522, тумблер. Вывод: по составленной схеме собран металлоискатель индукционного и динамического типа.
Фото пинпоитера
Принцип действия Основан на измерении добротности колебательного LC контура. Добротность характеризует энергетические потери, прямо пропорциональные квадрату амплитуды. Следовательно, измеряя амплитуду, мы измеряем добротность. Чем ближе к металлу, тем больше потери энергии, тем меньше амплитуда сигнала на LC контуре.
3 этап Тестирование пинпоинтера Цель: определить рабочие характеристики пинпоинтера. Оборудование: пинпоинтер, предметы разных размеров и изготовленные из разных металлов, сотовый телефон. Полученные результаты представлены на следующих слайдах. Вывод: сконструированный пинпоинтер является импульсным детектором металла, реагирующим на изменение контура и работающим в статическом и динамическом режимах.
Тестирование Результаты Поднесли к металлоискателю объекты, изготовленные из разных металлов. Дискиминацией металла не обладает. Датчик реагирует как на ферромагнитные, так и не ферромагнитные материалы. Выяснили, объекты каких размеров может обнаружить прибор. Реагирует как на мелкие, так и на крупные металлические предметы. Провели включение пинпоинтера в разных средах. - Обнаруживает металл в воздухе, воде, грунте, стенах. -Дальность обнаружения объекта в воздухе не зависит от влажности. Располагая пинпоинтер на разных расстояниях от мишени, установили глубину её залегания. - Максимальная дальность обнаружения объекта в воздухе 200мм. - Средняя дальность обнаружения 20-60 мм. Пытались установить наличие сотового телефона у человека. Обнаруживает сотовый телефон под одеждой.
Достоинства Недостатки Компактный, имеет малую массу. Не обладает дискиминацией металла, т.е. не распознаёт ферромагнитные и неферромагнитные металлы. Прост в использовании, удобное включение одной кнопкой. Небольшая дальность обнаружения предмета до 200 мм. Время работы батарейки 48 часов. Индикация обнаружения металла – звуковая и световая. Водонепроницаемая оболочка позволяет вести работу при повышенной влажности, а так же в воде, земле и воздухе. Удобен для а) поиска мелких объектов; б) точного определения места залегания мишени.
Применение В строительстве для обнаружения арматуры, проводов и скрытых металлических элементов при выполнении реконструкции здания. В археологии при поиске кладов и реликвий. В астрономии для обнаружения железных и железокаменных метеоритов и их элементов. В криминалистике (в оперативно-розыскной деятельности) с целью отыскания спрятанных или утерянных металлических предметов, а так же ювелирных украшений. Для досмотра школьников перед сдачей ЕГЭ с целью обнаружения мобильных телефонов.
Выводы: Выполнена электрическая схема индукционного металлоискателя. Сконструирован миниатюрный металлоискатель типа « pin pointer ». Протестирован сконструированный мною пинпоинтер, определены его характеристики. Данный проект имеет практическое применение. Пинпоинтер был использован для поиска оружия и боеприпасов времен Великой Отечественной войны с целью расширения экспозиции школьного музея, для обнаружения внутри стены электрической проводки, арматуры, для поиска мелких монет, украшений, для личного досмотра школьников перед сдачей пробного ЕГЭ.
Используемые источники и литература: 1) Адаменко М.В. Металлоискатели. - М.: ДМК-пресс, 2006. – 9 с. 2) Дубровский С.Л. Как собрать металлоискатели своими руками. - Санкт-Петербург: Наука и техника, 2010. – 256 с. 3) Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика: Учебник для 11 кл. общеобразовательных учреждений. - М.: Просвещение, 2009. – 382 с. 4) Физический энциклопедический словарь./ Гл. ред. Прохоров А.М. - М.: Советская энциклопедия, 1982. – 944 с. 5) Щедрин А.И. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий. - М.: Горячая линия-телеком, 2003. – 176 с.
Весенние чудеса
Как нарисовать черёмуху
Медведь и солнце
Сверчок
За чашкой чая