اتصال کوتاه

.

.

به طور کلی، ساخت یک «حسگر مجاورتی القایی» بسیار آسان است. قلب این سنسورها معمولاً یک مدار نوسانگر با مدار تشدید LC به عنوان عنصر تعیین‌کننده‌ی فرکانس مورد نیاز است. در این مدار نوسانگر، سیم‌پیچ به گونه‌ای طراحی شده است که میدان مغناطیسی تا حد امکان بیش‌تر در فضای اطراف آن منتشر شود. حال اگر یک جسم فلزی به این سیم‌پیچ نزدیک شود، جریان‌های گردابی به آن القا می‌کند. در اصل، می‌توانید سیم‌پیچ مدار نوسانی و جسم فلزی مجاور آن را به عنوان پیچش‌های اولیه و ثانویه در یک ترانسفورماتور تصور کنید. در هر جسم فلزی که در معرض میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، هر مسیر بسته مانند یک پیچش با اتصال کوتاه (یک حلقه) عمل می‌کند. در نتیجه، از مدار نوسان‌ساز نیرو جذب می‌کند یا به عبارت دیگر مدار نوسان‌ساز را بارگذاری می‌کند که این خود باعث ضعیف شدن میدان و کاهش دامنه‌ی نوسان می‌گردد. بنابراین، مدار ما فقط باید دامنه نوسانات در نوسان‌گر LC را نظارت کند، زیرا به محض اینکه یک جسم فلزی در مجاورت سیم‌پیچ مدار قرار گیرد، دامنه نوسانات به طور قابل توجهی افت می کند.

طراحی این مدار کاملاً شبیه دستگاه‌های «دیپ‌متر» است. دیپ‌متر یک دستگاه اندازه‌گیری است که معمولاً نزد رادیوآماتورها و علاقه‌مندان به ساخت فرستنده و گیرنده یافت می شود. از این دستگاه برای تعیین فرکانس تشدید (رزونانس) یک مدار نوسانی استفاده می‌شود. تفاوت مدار سنسور مجاورتی القایی ما با یک دیپ‌متر در این است که در یک دیپ‌متر «چیز» تحت آزمایش یک «مدار تشدید» است و یک جسم فلزی ساده نیست. علاوه بر این، آنچه اندازه‌گیری می‌شود، فاصله‌ی فلز با دستگاه نیست، بلکه فرکانس نوسانگر است که معادل فرکانس تشدید «چیز» تحت آزمایش است.

.

درباره مدار

با توجه به ایده‌ی اولیه، نقطه شروع برای طراحی این حسگر مجاورتی یک مدار دیپ‌متر ساده است که با موضوع اندازه‌گیری مورد نظرمان سازگار شده است. شماتیک مدار حسگر مجاورتی القایی در زیر نشان داده شده است.

.

.

دو ترانزیستور به همراه L₁ و C₁ یک مدار نوسانگر را تشکیل می دهند. جریان ضربانی این نوسانگر ولتاژی در مقاومت‌های1 و 2 ایجاد می‌کند. بخش جریان‌مستقیمِ همراه با این ضربان‌ها قادر به عبور از خازن2 عبور نیست و بعد از این خازن فقط سیگنال خالص جریان متناوب نوسانگر را خواهیم داشت. فرکانس نوسان تقریباً 1 مگاهرتز است.

این جریان متناوب سپس توسط دیودهای1 و 2، که برای یکسوسازی جریان با فرکانس بالا مناسب هستند، یکسو می‌شود و روی خازن3 یک ولتاژ مستقیم ایجاد خواهد کرد که دامنه‌ی آن متناسب با دامنه‌ی سیگنال در نوسانگر است. در نهایت، مقدار این ولتاژ با استفاده از یک عقربه (میتِر) از نوع سیم‌پیچ متحرک نمایش داده می‌شود.

اکثر افزاره‌های این مدار در کشوی میز هر دوستدار الکترونیک یافت می‌شوند و هیچ اجباری به استفاده از تیپ‌های داده شده وجود ندارد. برای ترانزیستورها هر نوع «ترانزیستور سیگنال کوچک» رایج مناسب است و هر نوع «دیود شاتکی سیگنال کوچک» را می‌توان در این مدار به کار گرفت. سیم‌پیچ مدار از 12 دور سیم لاکی با هر ضخامتی بین 0.30 تا 0.60 میلیمتر روی استوانه‌ای با قطر حدود 2 سانتی‌متر پیچیده شده و سپس استوانه از درون سیم‌پیچ بیرون کشیده می‌شود (سیم‌پیچ هوایی یا سیم‌پیچ با هسته‌ی هوا). در طراحی چینش افزاره‌های مدار باید در نظر داشت که این سیم‌پیچ در لبه‌ی صفحه فیبر مدار چاپی یا «بِرِد بورد» متصل شود، زیرا این سیم‌پیچ است که حسگر مدار است و عمل آشکارسازی نزدیک شدن فلز را به عهده دارد.

.

مونتاژ مدار

مدار به سرعت روی یک تکه «فیبر هزار سوراخ» (بِرِد بورد) مونتاژ می‌شود. در سمت دیگر فیبر یک جاباتری قلمی تکی و یک عقربه در امتداد هم نصب می‌شوند. عقربه را می‌توان از یک دستگاه رادیوکاست قدیمی باز کرد. اگر هنگام کار، عقربه در سمت غلط به حرکت درآمد، جای اتصالات آن را عوض کنید.

.

.

نمایش کارکرد مدار

حالا وقت آن رسیده که نگاهی به عملکرد و حساسیت این مدار بیاندازیم. برای دیدن ویدیو اینجا کلیک بزنید.

.

.

مطالب مرتبط:

.

.