Utilizzando l'oscillatore CMOS

 si può realizzare un circuito capace di sentire quando sopra le spire di L1 transita un automezzo.

SCHEMA  ELETTRICO

ELENCO COMPONENTI

Quant. Reference           Part
______________________________________
1             C1               2200 pF
1             C2               6800 pF
2             C3, C5          0,1 uF    ceramico
1             C4               33 pF     ceramico  NP0
1             C6               33 nF     ceramico
2             C7, C8         22 uF    elettrolitico 16VL
1             R1               100      Resistenza 5% 1/4 W
1             R2               10K        "         "
1             R3               33K         "         "
2             R4, R6          1K           "         "
1             R5               100K        "         "
1             P1               10 K        Trimmer
1             U1               CD4093   CMOS 4 nand trigger
1             U2               CD4046   PLL
1             U3               LM311     Comparatore
1             L1               4 spire filo flessibile lungo 7m
                                           diametro ester.1,5mm

FUNZIONAMENTO

Il segnale sinusoidale dell'oscillatore passando attraverso U1C viene squadrato e attraverso C5 entra sul pin 14 del PLL (Phase Locked Loop) Cd4046.

Questo integrato gestisce un VCO (Oscillatore Controllato in Tensione) e ha due  rilevatori di fase.
Il VCO, legato a C4,  genera una onda quadra sul pin 4 la cui frequenza varia tra un minimo e un massimo in funzione della tensione sul pin 9.  La Fmin e max dipende dai valori di R4 ed R5.

Il segnale del VCO entra sul pin 3 e viene confrontato con quello entrante sul pin 14 proveniente dall'oscillatore a NAND valutando lo sfasamento fra i due segnali.  
Se non hanno la stessa fase cioè non hanno la stessa frequenza sul pin 13 nascono degli impulsi positivi o negativi che attraverso la rete integratrice R3, C7 modificano il valore di tensione sul pin 9 tanto quanto basta per rendere la frequenza del VCO uguale a quella sul pin 14.

Ne consegue che per una data Fin dell'oscillatore NAND il VCO si aggancia e ne genera una identica per un livello ben preciso di tensione sul pin 9.
Se ora sulle spire dell'oscillatore NAND transita una massa metallica il valore di induttanza di L1 varia come pure la frequenza in entrata sul pin 14.  Il comparatore di fase si accorge e modifica la tensione sul pin 9 del VCO tanto quanto basta per riagganciare Fin e rendere Fvco uguale.

L'incremento della tensione entrante sull'invertente pin 3 del comparatore  LM311 supera il valore del pin 2 non invertente così da mandare l'uscita bassa da accendere il led D1 che indica un passaggio sulle spire di un automezzo o comunque di una massa metallica.

Per la taratura regolare P1 per avere il diodo led D1 appena spento.

Con il prototipo verificato avente una Fin dell'oscillatore NAND di 880 KHz sul pin 9 si sono misurati 1,5V che diventano 1,59 appoggiando sopra le spire una valigia porta utensili.

Con la massa metallica di un'auto la variazione sarà sicuramente maggiore.

FOTO SPIRE

MODIFICHE E CONSIDERAZIONI

Ho voluto aumentare la sensibilità della spira aumentando la R4 a 47K ottenendo come risultato, con la stessa valigia (di alluminio), una variazione di tensione sul pin 9 di ben 0,55V contro i 90 mV di prima con la R4 da 1K.

Poi mi sono accorto che con masse metalliche diamagnetiche (alluminio, ottone...) la frequenza aumenta come se L1 diminuisse mentre con masse ferrose la frequenza diminuisce come se L1 aumentasse.

Pertanto se si vuole il led acceso al riconoscimento di una massa del tipo diamagnetica sopra le spire  lo schema rimane immutato, mentre se la massa da riconoscere e ferromagnetica allora, pur rimanendo invariato il funzionamento e la taratura, bisogna invertire i collegamenti sui pin 2 e 3 dell'LM311, cioè quello che ora va al pin 2 andrà sul pin 3 e viceversa.  

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