Dezvoltarea unui Sistem de Detecție a Corpurilor Conductoare

Domeniu: Electrotehnică

Conține 1 fișier: docx

Pagini : 36 în total

Cuvinte : 6669

Mărime: 846.49KB (arhivat)

Publicat de: Bogdan L.

Puncte necesare: 10

Profesor îndrumător / Prezentat Profesorului: Ș.l. dr. ing. George Marian Vasilescu

Facultatea de Inginerie Electrica

Universitatea Politehnica Bucuresti, Bucuresti

Descarcă acum

Cuprins Extras Bibliografie Preview

Cuprins

1 Introducere 4
2 Stadiul actual 5
2.1 Aspecte generale ale detectoarelor de metale 5
2.2 Tipuri de detectoare de metale 8
2.2.1 Very Low Frequency (VLF) 8
2.2.2 Pulse Induction (PI) 8
2.2.3 Beat Frequency Oscillator (BFO) 9
2.3 Principii fizice ce stau la baza detecției metalelor 10
2.3.1 Legea inducției electromagnetice 10
2.3.2 Curenții turbionari și Efectul pelicular. 11
3 Dispozitivul analizat 14
3.1 Sistemul de detecție a metalelor proiectat 14
3.2 Analiza în FEMM 17
4 Dimensionarea, proiectarea și analiza dispozitivului 19
4.1 Dimensionarea bobinei de emisie 19
4.1.1 Determinarea dimensiunilor secțiunilor bobinei de emisie 19
4.2 Calculul tensiunii induse in bobina de recepție 22
4.3 Influența conductivității electrice asupra tensiunii induse 24
4.4 Influența permeabilității magnetice relative asupra tensiunii induse 26
4.4.1 Influența lungimii corpului detectat asupra tensiunii induse 27
4.4.2 Influența lățimii corpului detectat asupra tensiunii induse 29
4.5 Influența distanței dintre bobină și corp asupra tensiunii induse în bobina de recepție 31
4.6 Dimensionarea bobinei de recepție 32
5 Concluzii 34
Bibliografie 35

Extras din licență

1 Introducere

În această lucrare îmi propun proiectarea si analiza unui electromagnet detector de metale portabil, folosit în securitate, capabil să detecteze arme sau alte corpuri metalice la distanțe mici.

Lucrarea este alcătuită din cinci capitole în care subiectul studiat îl constituie detectorul de metale. Primul capitol este cel introductiv, în care voi prezenta aspecte generale ale lucrării. În acest capitol prezint structura lucrării și o descriu în ansamblul ei.

În al doilea capitol sunt prezentate toate aspectele teoretice necesare pentru a înțelege funcționarea dispozitivului în cauză adică toate legile și principiile fizice ce ajută la proiectarea unui detector de metale.

Al treilea capitol reprezintă prezentarea exactă a sistemului propus, fixarea exactă a specificațiilor detectorului de metale.

În capitolul patru voi realiza proiectarea propriu-zisă a sistemului studiat. În acest capitol prezint pașii pe care i-am urmat pentru dimensionarea dispozitivului.

În ultimul capitol voi prezenta concluziile finale ale acestei lucrări.

În figura 1.1 este prezentat un detector de metale corporal asemănător cu dispozitivul pe care îl voi proiecta in această lucrare.

Figura 1.1 Detector de metale portabil- MD 3003B1 [1]

2 Stadiul actual

2.1 Aspecte generale ale detectoarelor de metale

Detectoarele de metale sunt dispozitive ce au rolul de a detecta și semnaliza obiectele metalice, pe baza modificării într-un sens sau în altul a inductivității unei bobine. [2]

Cel mai simplu tip de detector de metale este format, printre alte elemente,dintr-un instrument numit oscilator care trimite un curent electric alternativ printr-o bobină ce creează un câmp magnetic alternativ. [3]

Funcționarea detectorului de metale se bazează pe principiile inducției electromagnetice. Detectoarele metalice conțin una sau mai multe bobine inductoare care sunt utilizate pentru a interacționa cu elementele metalice. Detectorul cu o singură bobină ilustrat în figura 1.2 este o versiune simplificată a unui detector de metal real. [4]

Un curent pulsatoriu este aplicat bobinei, care apoi induce un câmp magnetic prezentat în albastru. Când câmpul magnetic al bobinei se deplasează peste un metal, cum ar fi moneda din această ilustrație, induce curenți electrici, numiți curenți turbionari, în monedă. Curenții turbionari induc la rândul lor propriul câmp magnetic, prezentat în roșu, care generează un curent de sens opus în bobină. Acest curent induce un semnal ce indică prezența metalului. [4]

Figura 2.1.Detectorul de metale cu o singură bobină [4]

Aceste dizpozitive pot detecta metale datorită conductivității electrice foarte bune ale acestora, de aceea, în momentul în care o bucată de metal este aproape de curentul alternativ produs de bobină, curenți turbionari vor fi induși în metal. Acesti curenți turbionari proveniți de la metal produc un câmp magnetic alternativ propriu, care este detectat de o altă bobină în interiorul dispozitivului numită magnetometru. Deci metalul provoacă o diferență în câmpul magnetic ce poate fi identificată. [5]

Când detectorul de metal identifică o anomalie în câmpul magnetic cauzată de o piesă de metal, diverse instrumente electronice pot ajuta în a transmite această informație utilizatorului. Acest lucru poate lua forma unui sunet, a vibrațiilor sau chiar a unui indiciu vizual pe ecranul LCD.[5]

În cazul detectoarelor de metale mai sofisticate nu numai că este posibilă indicarea prezenței metalului, dar acestea pot indica și adâncimea metalului sub pământ, mărimea metalului detectat, precum și tipul de metal. Curenții turbionari induși în metale au intensități ce depind de conductivitatea și distanța față de detector a metalului, deci in așa fel se poate determina si tipul de metal localizat de dispozitiv. [5]

Bibliografie

[1] „ANNITAHIGHTECH,”[Interactiv].Available:https://detectoare-metale.ro/index.php?route=product/product&product_id=341. [Accesat 16 04 2019].

[2] M. Dafinoiu. [Interactiv]. Available: http://www.dafinoiu.ro/marian/. [Accesat 06 05 2019].

[3] „Wikipedia,”[Interactiv].Available:https://en.wikipedia.org/wiki/Metal_detector. [Accesat 2019 06 15].

[4] M.W.Davidson.[Interactiv].Available:http://www.thomasathomas.com/Metal_detectors_work.htm. [Accesat 18 06 2019].

[5] „SA,Metaldetector,”[Interactiv].Available:https://metaldetectorsa.co.za/frequently-asked-questions/how-metal-detectors-work/. [Accesat 13 06 2019].

[6] „MetaldetectorSA,”[Interactiv].Available: https://metaldetectorsa.co.za/frequently-asked-questions/frequency-and-your-metal-detector/. [Accesat 13 06 2019].

[7] [Interactiv].Available: http://elth.pub.ro/~vasilescu/teoria_campului_electromagnetic/. [Accesat 02 06 2019].

[8] „Wikipedia,” [Interactiv]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Eddy_current. [Accesat 29 05 2019].

[9] „EncyclopediaBritannica,”[Interactiv].Available: https://www.britannica.com/science/eddy-current. [Accesat 19 06 2019].

[10] „NDTResourcecenter,”[Interactiv].Available:https://www.nde-ed.org/EducationResources/CommunityCollege/EddyCurrents/Physics/depthcurrentdensity.htm. [Accesat 18 06 2019].

[11] „Wikipedia,”[Interactiv].Available:https://en.wikipedia.org/wiki/Skin_effect#cite_ref-Standard_Handbook_for_Electrical_Engineers_(14th_ed))_p._2-50_1-0. [Accesat 19 06 2019].

[12] [Interactiv]. Available: https://ro.wikipedia.org/wiki/Efect_pelicular. [Accesat 19 06 2019].

[13] „FiniteElementMethodMagnetics:HomePage,”[Interactiv].Available:http://www.femm.info/wiki/CoilGun. [Accesat 15 04 2019].