Schéma d'un détecteur de métaux simple et abordable basé sur la puce K561LA7, également connue sous le nom de CD4011BE. Même un radioamateur novice peut assembler ce détecteur de métaux de ses propres mains, mais malgré l'espace du circuit, il présente d'assez bonnes caractéristiques. Le détecteur de métaux est alimenté par une couronne ordinaire, dont la charge durera longtemps, car la consommation électrique n'est pas importante.

Le détecteur de métaux est assemblé sur une seule puce K561LA7 (CD4011BE), ce qui est assez courant et abordable. Pour configurer, vous avez besoin d'un oscilloscope ou d'un fréquencemètre, mais si vous assemblez correctement le circuit, ces appareils ne seront pas du tout nécessaires.

Circuit détecteur de métaux

Sensibilité du détecteur de métaux

Quant à la sensibilité, ce n'est pas assez mauvais pour un appareil aussi simple, par exemple, il voit une boîte de conserve en métal à une distance allant jusqu'à 20 cm. Une pièce d'une valeur nominale de 5 roubles, jusqu'à 8 cm. Quand un objet métallique est détecté, une tonalité se fera entendre dans le casque, plus la bobine est proche de l'objet, plus la tonalité est forte. Si l'objet a une grande surface, par exemple une trappe d'égout ou une casserole, la profondeur de détection augmente.

Composants du détecteur de métaux

• Vous pouvez utiliser n'importe quel transistor basse fréquence et faible puissance, comme ceux des KT315, KT312, KT3102 ou leurs analogues étrangers VS546, VS945, 2SC639, 2SC1815.
• Le microcircuit est le K561LA7, il peut être remplacé par un analogique CD4011BE ou K561LE5
• Diodes basse consommation telles que kd522B, kd105, kd106 ou analogues : in4148, in4001 et similaires.
• Les condensateurs 1000 pF, 22 nF et 300 pF doivent être en céramique, ou mieux encore, en mica, si disponibles.
• Résistance variable 20 kOhm, il faut la prendre avec l'interrupteur ou l'interrupteur séparément.
• Fil de cuivre pour la bobine, adapté pour PEL ou PEV d'un diamètre de 0,5 à 0,7 mm
• Les écouteurs sont ordinaires, à faible impédance.
• La pile est de 9 volts, la couronne convient tout à fait.

Une petite information :

La carte du détecteur de métaux peut être placée dans un boîtier en plastique provenant de machines automatiques, vous pouvez lire comment la réaliser dans cet article :. Dans ce cas, une boîte de jonction a été utilisée))

Si vous ne confondez pas les valeurs des pièces, si vous soudez correctement le circuit et suivez les instructions pour enrouler la bobine, le détecteur de métaux fonctionnera immédiatement sans aucun réglage particulier.

Si, lorsque vous allumez le détecteur de métaux pour la première fois, vous n'entendez pas de grincement dans les écouteurs ni de changement de fréquence lors du réglage du régulateur « FREQUENCE », alors vous devez sélectionner une résistance de 10 kOhm en série avec le régulateur et/ou un condensateur dans ce générateur (300 pF). Ainsi, nous rendons les fréquences des générateurs de référence et de recherche identiques.

Lorsque le générateur est excité, un sifflement, un sifflement ou une distorsion apparaît, soudez un condensateur de 1000 pF (1nf) de la sixième broche du microcircuit au boîtier, comme indiqué sur le schéma.

À l'aide d'un oscilloscope ou d'un fréquencemètre, examinez les fréquences des signaux aux broches 5 et 6 du microcircuit K561LA7. Obtenez leur égalité en utilisant la méthode d'ajustement décrite ci-dessus. La fréquence de fonctionnement des générateurs peut aller de 80 à 200 kHz.

Une diode de protection (n'importe quelle diode de faible puissance) est nécessaire pour protéger le microcircuit si, par exemple, vous connectez mal la batterie, et cela arrive assez souvent.))

Bobine de détection de métaux

La bobine est enroulée avec du fil PEL ou PEV de 0,5 à 0,7 mm sur un châssis dont le diamètre peut aller de 15 à 25 cm et contient 100 spires. Plus le diamètre de la bobine est petit, plus la sensibilité est faible, mais plus la sélectivité des petits objets est grande. Si vous envisagez d'utiliser un détecteur de métaux pour rechercher des métaux ferreux, il est préférable de réaliser une bobine de plus grand diamètre.

La bobine peut contenir de 80 à 120 tours ; après enroulement, il est nécessaire de l'envelopper étroitement avec du ruban isolant comme indiqué sur le schéma ci-dessous.

Maintenant, vous devez enrouler une fine feuille d'aluminium autour du haut du ruban isolant, une feuille de qualité alimentaire ou une feuille de chocolat fera l'affaire. Vous n'avez pas besoin de l'enrouler complètement, mais laissez quelques centimètres, comme indiqué ci-dessous. Veuillez noter que la feuille est enroulée avec soin, il est préférable de couper même des bandes de 2 centimètres de large et d'enrouler la bobine comme du ruban isolant.

Maintenant, enveloppez à nouveau fermement la bobine avec du ruban isolant.

La bobine est prête, vous pouvez maintenant la fixer sur un cadre diélectrique, réaliser une tige et assembler le tout en tas. La tige peut être soudée à partir de tuyaux et raccords en polypropylène d'un diamètre de 20 mm.

Pour relier la bobine au circuit, un fil double blindage (écran au corps) convient, par exemple celui qui relie un téléviseur à un lecteur DVD (audio-vidéo).

Comment devrait fonctionner un détecteur de métaux

Lorsqu'il est allumé, utilisez la commande « fréquence » pour régler un bourdonnement basse fréquence dans le casque ; à l'approche du métal, la fréquence change.

La deuxième option, pour qu'il n'y ait pas de bourdonnement dans les oreilles, est de remettre les battements à zéro, c'est-à-dire combiner deux fréquences. Ensuite, il y aura un silence dans les écouteurs, mais dès que l'on amènera la bobine au métal, la fréquence du générateur de recherche change et un grincement apparaîtra dans les écouteurs. Plus le métal est proche, plus la fréquence dans le casque est élevée. Mais la sensibilité de cette méthode n’est pas grande. L'appareil ne réagit que lorsque les générateurs sont fortement désaccordés, par exemple lorsqu'ils sont rapprochés d'un couvercle de pot.

Emplacement des pièces DIP sur la carte.

Emplacement des pièces CMS sur la carte.

Assemblage de la carte du détecteur de métaux

Le microcircuit K561LA7 (ou ses analogues K1561LA7, K176LA7, CD4011) contient quatre éléments logiques 2I-NOT (Figure 1). La logique de fonctionnement de l'élément 2I-NOT est simple - si ses deux entrées sont logiques, alors la sortie sera nulle, et si ce n'est pas le cas (c'est-à-dire qu'il y a un zéro sur l'une des entrées ou sur les deux entrées), alors la sortie sera une. La puce K561LA7 est de logique CMOS, ce qui signifie que ses éléments sont fabriqués à l'aide de transistors à effet de champ, donc la résistance d'entrée du K561LA7 est très élevée et la consommation d'énergie de l'alimentation est très faible (cela s'applique également à toutes les autres puces des séries K561, K176, K1561 ou CD40).

La figure 2 montre un schéma d'un simple relais temporisé avec indication LED. Le comptage du temps commence au moment où l'alimentation est mise sous tension par l'interrupteur S1. Au tout début, le condensateur C1 est déchargé et la tension dessus est faible (comme un zéro logique). Par conséquent, la sortie D1.1 sera un et la sortie D1.2 sera zéro. La LED HL2 sera allumée, mais la LED HL1 ne sera pas allumée. Cela continuera jusqu'à ce que C1 soit chargé à travers les résistances R3 et R5 à une tension que l'élément D1.1 considère comme une tension logique. À ce moment, un zéro apparaît à la sortie de D1.1 et un un apparaît à la sortie de D1. .2.

Le bouton S2 permet de redémarrer le relais temporisé (lorsque vous appuyez dessus, il ferme C1 et le décharge, et lorsque vous le relâchez, la charge C1 recommence). Ainsi, le compte à rebours commence à partir du moment où l'appareil est allumé ou à partir du moment où le bouton S2 est enfoncé et relâché. La LED HL2 indique que le compte à rebours est en cours et la LED HL1 indique que le compte à rebours est terminé. Et l'heure elle-même peut être réglée à l'aide de la résistance variable R3.

Vous pouvez placer une poignée avec un pointeur et une échelle sur l'arbre de la résistance R3, sur laquelle vous pourrez signer les valeurs de temps, en les mesurant avec un chronomètre. Avec les résistances R3 et R4 et la capacité C1 comme sur le schéma, vous pouvez régler les vitesses d'obturation de quelques secondes à une minute et un peu plus.

Le circuit de la figure 2 utilise uniquement deux éléments IC, mais il en contient deux autres. En les utilisant, vous pouvez faire en sorte que le relais temporisé émette un signal sonore à la fin du délai.

La figure 3 montre un schéma d'un relais temporisé avec son. Un multivibrateur est réalisé sur les éléments D1 3 et D1.4, qui génère des impulsions d'une fréquence d'environ 1000 Hz. Cette fréquence dépend de la résistance R5 et du condensateur C2. Un « tweeter » piézoélectrique est connecté entre l'entrée et la sortie de l'élément D1.4, provenant par exemple d'une montre électronique ou d'un combiné, ou d'un multimètre. Lorsque le multivibrateur fonctionne, il émet un bip.

Vous pouvez contrôler le multivibrateur en modifiant le niveau logique sur la broche 12 de D1.4. Lorsqu'il y a zéro ici, le multivibrateur ne fonctionne pas, et le « bip » B1 est silencieux. Quand une. - B1 émet un bip. Cette broche (12) est reliée à la sortie de l'élément D1.2. Par conséquent, le « bip » émet un bip lorsque HL2 s'éteint, c'est-à-dire que l'alarme sonore s'active immédiatement après que le relais temporisé ait terminé son intervalle de temps.

Si vous n'avez pas de "tweeter" piézoélectrique, vous pouvez prendre à la place, par exemple, un microhaut-parleur provenant d'un ancien récepteur, d'un casque ou d'un téléphone. Mais il doit être connecté via un amplificateur à transistor (Fig. 4), sinon le microcircuit pourrait être endommagé.

Cependant, si nous n’avons pas besoin d’indication LED, nous pouvons à nouveau nous contenter de deux éléments seulement. La figure 5 montre un schéma d'un relais temporisé doté uniquement d'une alarme sonore. Pendant que le condensateur C1 est déchargé, le multivibrateur est bloqué par le zéro logique et le bip est silencieux. Et dès que C1 sera chargé à la tension d'une unité logique, le multivibrateur commencera à fonctionner et B1 émettra un bip. La figure 6 est un schéma d'une alarme sonore qui produit des signaux sonores intermittents. De plus, la tonalité sonore et la fréquence d'interruption peuvent être réglées et peuvent être utilisées, par exemple, comme petite sirène ou sonnette d'appartement.

Un multivibrateur est réalisé sur les éléments D1 3 et D1.4. générer des impulsions audiofréquence, qui sont envoyées via un amplificateur sur le transistor VT5 au haut-parleur B1. La tonalité du son dépend de la fréquence de ces impulsions, et leur fréquence peut être ajustée par la résistance variable R4.

Pour interrompre le son, un deuxième multivibrateur est utilisé sur les éléments D1.1 et D1.2. Il produit des impulsions de fréquence nettement inférieure. Ces impulsions arrivent à la broche 12 D1 3. Lorsque le zéro logique ici, le multivibrateur D1.3-D1.4 est éteint, le haut-parleur est silencieux, et lorsqu'il en est un, un son se fait entendre. Cela produit un son intermittent dont la tonalité peut être ajustée par la résistance R4 et la fréquence d'interruption par R2. Le volume sonore dépend en grande partie du haut-parleur. Et le haut-parleur peut être presque n'importe quoi (par exemple, le haut-parleur d'une radio, d'un téléphone, d'un point radio ou même d'un système de haut-parleurs d'un centre musical).

Sur la base de cette sirène, vous pouvez créer une alarme de sécurité qui se déclenchera chaque fois que quelqu'un ouvrira la porte de votre chambre (Fig. 7).

Regardons les circuits de quatre appareils électroniques construits sur le microcircuit K561LA7 (K176LA7). Le diagramme schématique du premier appareil est présenté à la figure 1. Il s'agit d'un feu clignotant. Le microcircuit génère des impulsions qui arrivent à la base du transistor VT1 et aux moments où une tension d'un seul niveau logique est fournie à sa base (à travers la résistance R2), il ouvre et allume la lampe à incandescence, et aux moments où le la tension à la broche 11 du microcircuit est égale au niveau zéro, la lampe s'éteint.

Un graphique illustrant la tension à la broche 11 du microcircuit est présenté sur la figure 1A.

Figure 1A
Le microcircuit contient quatre éléments logiques "2AND-NOT", dont les entrées sont connectées entre elles. Le résultat est quatre inverseurs (« NON ». Les deux premiers D1.1 et D1.2 contiennent un multivibrateur qui produit des impulsions (à la broche 4), dont la forme est représentée sur la figure 1A. La fréquence de ces impulsions dépend de la paramètres du circuit constitué du condensateur C1 et de la résistance R1. Approximativement (sans tenir compte des paramètres du microcircuit), cette fréquence peut être calculée à l'aide de la formule F = 1/(CxR).

Le fonctionnement d'un tel multivibrateur peut s'expliquer comme suit : lorsque la sortie D1.1 est à un, la sortie D1.2 est à zéro, cela conduit au fait que le condensateur C1 commence à se charger via R1, et l'entrée de l'élément D1. 1 surveille la tension sur C1. Et dès que cette tension atteint le niveau du un logique, le circuit semble être retourné, maintenant la sortie D1.1 sera nulle et la sortie D1.2 sera une.

Maintenant, le condensateur commencera à se décharger à travers la résistance et l'entrée D1.1 surveillera ce processus, et dès que la tension dessus deviendra égale au zéro logique, le circuit se retournera à nouveau. En conséquence, le niveau à la sortie D1.2 sera des impulsions, et à la sortie D1.1 il y aura également des impulsions, mais en antiphase par rapport aux impulsions à la sortie D1.2 (Figure 1A).

Un amplificateur de puissance est réalisé sur les éléments D1.3 et D1.4, dont on peut en principe se passer.

Dans ce schéma, vous pouvez utiliser des pièces d'une grande variété de dénominations ; les limites dans lesquelles les paramètres des pièces doivent s'inscrire sont marquées sur le schéma. Par exemple, R1 peut avoir une résistance de 470 kOhm à 910 kOhm, le condensateur C1 peut avoir une capacité de 0,22 F à 1,5 F, la résistance R2 - de 2 kOhm à 3 kOhm, et les valeurs nominales des pièces sur d'autres circuits sont signées dans le de la même façon.

Figure 1B
La lampe à incandescence provient d'une lampe de poche et la batterie est soit une batterie plate de 4,5 V, soit une batterie Krona de 9 V, mais il est préférable d'en prendre deux « plates » connectées en série. Le brochage (emplacement des broches) du transistor KT815 est illustré à la figure 1B.

Le deuxième appareil est un relais temporisé, une minuterie avec une alarme sonore pour la fin de la période définie (Figure 2). Il est basé sur un multivibrateur dont la fréquence est considérablement augmentée par rapport à la conception précédente, en raison d'une diminution de la capacité du condensateur. Le multivibrateur est réalisé sur les éléments D1.2 et D1.3. La résistance R2 est la même que R1 dans le circuit de la figure 1, et le condensateur (dans ce cas C2) a une capacité nettement inférieure, comprise entre 1 500 et 3 300 pF.

De ce fait, les impulsions à la sortie d'un tel multivibrateur (broche 4) ont une fréquence audio. Ces impulsions sont envoyées à un amplificateur monté sur l'élément D1.4 et à un émetteur de son piézoélectrique, qui produit un son aigu ou moyen lorsque le multivibrateur fonctionne. L'émetteur sonore est un buzzer piézocéramique, provenant par exemple de la sonnerie d'un combiné téléphonique. S'il a trois broches, vous devez en souder deux, puis en sélectionner expérimentalement deux sur trois, une fois connecté, le volume sonore est maximum.

Figure 2

Le multivibrateur ne fonctionne que lorsqu'il y a un un sur la broche 2 de D1.2 ; s'il est nul, le multivibrateur ne génère pas. Cela se produit parce que l'élément D1.2 est un élément « 2 ET-NON », qui, comme on le sait, diffère en ce que si un zéro est appliqué à sa seule entrée, alors sa sortie sera un, indépendamment de ce qui se passe à sa deuxième entrée. .

Un diagramme schématique d'un simple relais photo fait maison sur un microcircuit de la série K561 est donné. Le relais photo est prévu pour allumer l'éclairage à la tombée de la nuit et l'éteindre à l'aube. Le phototransistor FT1 sert de capteur de niveau de lumière naturelle.

Le courant est fourni à la lampe via un étage de commutation utilisant des transistors de commutation à effet de champ haute tension, qui fonctionnent de la même manière qu'un interrupteur mécanique. Par conséquent, la lampe peut être basée soit sur une lampe à incandescence, soit sur la base de n'importe quelle lampe à économie d'énergie (LED, fluorescente). La seule limitation est que la puissance de la lampe ne doit pas dépasser 200 W.

Circuit relais photo

A l'état initial, lorsqu'il fait nuit, le condensateur C1 est chargé. La sortie de l’élément D1.3 est un. Il ouvre les transistors à effet de champ VT2 et VTZ et, à travers eux, une tension alternative de 220 V est fournie à la lampe H1. La résistance R5 limite le courant de charge de la capacité de grille des transistors à effet de champ.

Riz. 1. Schéma schématique d'un relais photo fait maison sur le microcircuit K561LA7.

A la lumière, la résistance émetteur-collecteur du phototransistor FT1 diminue (il s'ouvre). La tension aux entrées D1.1 connectées ensemble est égale au zéro logique. La sortie D1.1 est une.

Le transistor VT1 s'ouvre et décharge le condensateur C1 à travers la résistance R3, ce qui limite le courant de décharge de C1. La tension aux entrées D1.2 connectées ensemble tombe à zéro logique. Un zéro logique apparaît à la sortie D1.2. Les transistors VTZ et VT2 sont fermés, donc aucune tension n'est fournie à la lampe.

Après la prochaine diminution de l'éclairement, la résistance émetteur-collecteur FT1 augmente (le phototransistor se ferme). Grâce à R1, une tension logique est fournie aux entrées de l'élément D1.1 connectés ensemble. La sortie D1.1 est nulle, donc le transistor VT1 se ferme.

Le condensateur C1 commence maintenant à se charger lentement via R4. Après un certain temps (1,5 à 2 minutes), la tension atteint l'unité logique. À la sortie D1.3, la tension augmente jusqu'au niveau logique. Les transistors VT2 et VTZ s'ouvrent et la lampe s'allume.

En raison du retard provoqué par la charge des condensateurs C1 à R4, le circuit ne répond pas à une augmentation forte et à court terme de l'éclairage, qui peut survenir, par exemple, sous l'influence des phares d'une voiture passant dans la zone de visibilité. de FT1.

Le circuit logique est alimenté par une source à base de diode VD4 et de stabilisateur paramétrique VD1-R6. Le condensateur C2 atténue les ondulations. L'élément le plus dangereux du circuit est la résistance R6.

Il fait chuter une tension et une puissance significatives. Lors de l'installation, il est conseillé de ne pas couper ses fils, mais de plier et d'installer la résistance de manière à ce que son corps soit au-dessus de la carte et au-dessus de toute l'installation. C'est-à-dire qu'il n'y a aucune condition de dégradation vers d'autres pièces à cause de la poussière ou de l'humidité.

Pièces et PCB

Lorsque la consommation électrique de la lampe ne dépasse pas 200 W, les transistors VT2 et VTZ n'ont pas besoin de radiateurs. Vous pouvez également travailler avec une lampe d'une puissance allant jusqu'à 2000W, mais avec des radiateurs adaptés à ces transistors.

Le circuit est assemblé sur un circuit imprimé miniature représenté sur la figure.

Riz. 2. Circuit imprimé pour un circuit relais photo fait maison.

A la place du phototransistor L-51P3C, vous pouvez utiliser un autre phototransistor, ainsi qu'une photorésistance ou une photodiode en connexion inverse (anode au lieu d'émetteur, cathode au lieu de collecteur).

Dans tous les cas, la résistance R1 doit être choisie pour que le circuit fonctionne de manière fiable (dans le cas d'une photodiode, la résistance R1 devra être considérablement augmentée, et avec une photorésistance, sa résistance dépendra de la résistance nominale de la photorésistance ).

• Microcircuit D1 - K561LE5 ou K561LA7, ainsi que K176LE5, K176LA7 ou analogues importés tels que CD4001, CD4011.
• Transistor KT3102 - tout similaire.
• Les transistors IRF840 peuvent être remplacés par du BUZ90 ou d'autres analogues, ainsi que par des KP707B - G domestiques.
• La diode Zener KS212Zh peut être remplacée par n'importe quelle diode Zener 10-12V.
• Les diodes 1N4148 peuvent être remplacées par n'importe quel KD522, KD521. Diode redresseur
• 1N4004 peut être remplacé par 1N4007 ou KD209.
• Tous les condensateurs doivent avoir une tension d'au moins 12 V.

Mise en place

L'ensemble de la configuration du circuit photorelais se résume à la configuration du photocapteur en sélectionnant la résistance R1. Si vous souhaitez ou devez modifier le réglage rapidement, cette résistance peut être remplacée par une résistance variable.

L'installation spatiale du relais photo et de la lampe joue un rôle important. Il faut s'assurer que le photorelais, à savoir le phototransistor, se trouve à l'abri de la lumière directe de la lampe. Par exemple, si la lampe est située sous un auvent opaque, alors FT 1 devrait se trouver quelque part au-dessus de cet auvent.

Puce logique. Se compose de quatre éléments logiques 2I-NOT. Chacun de ces éléments comprend quatre transistors à effet de champ, deux canaux N - VT1 et VT2, deux canaux P - VT3 et VT4. Deux entrées A et B peuvent avoir quatre combinaisons de signaux d'entrée. Schéma schématique et table de vérité d'un élément du microcircuit indiqué ci-dessous.

Logique de fonctionnement du K561LA7

Considérons la logique de fonctionnement d'un élément de microcircuit . Si une tension de haut niveau est appliquée aux deux entrées de l'élément, alors les transistors VT1 et VT2 seront à l'état ouvert et VT3 et VT4 seront à l'état fermé. Ainsi, la sortie Q sera faible. Si une tension de faible niveau est appliquée à l'une des entrées, alors l'un des transistors VT1, VT2 sera fermé et l'un des VT3, VT4 sera ouvert. Cela définira une tension de niveau élevé à la sortie Q. Le même résultat se produira naturellement si une tension de niveau faible est appliquée aux deux entrées du microcircuit K561LA7. La devise de l'élément logique ET-NON est que zéro à n'importe quelle entrée donne un à la sortie.

Entrée		Sortie Q
UN	B
H	H	B
H	B	B
B	H	B
B	B	H

Table de vérité du microcircuit K561LA7

Brochage de la puce K561LA7