Металлоискатели
Компактный металлоискатель на полевом транзисторе
Компактный металлоискатель на полевом транзисторе
Назначение и возможности
Простой компактный металлоискатель нужен для обнаружения в стенах под слоем штукатурки разнообразных металлических предметов (например, труб, проводки, гвоздей, арматуры). Это устройство полностью автономно, питается от 9 вольтовой батареи типа "Крона", потребляя от нее 4-5 мА.
Металлоискатель имеет достаточную чувствительность для обнаружения:
- трубы на расстоянии 10-15 см;
- проводки и гвоздей на расстоянии 5-10 см.
Чувствительность можно значительно повысить, увеличив габариты устройства, но как показала практика для бытовых применений это делать не всегда целесообразно.
Принципиальная схема
Со схемотехнической точки зрения устройство представляет собой LC-генератор на полевом транзисторе, сопряженный с устройством звуковой индикации.
Индикация в устройстве применена именно звуковая, хоть она и дороже световой, но значительно экономичнее по отношению к батарее питания. Так как обычный светодиод потребляет ток около 10-15 мА (для нормальной видимости в дневное время), а зуммер прерывистого звучания с пьезоизлучателем около 2 мА. Устройство довольно простое, его принципиальная схема показана на рис. 2.45, а.
Рис. 2.45. Компактный металлоискатель на полевом транзисторе: а - принципиальная схема; б - печатная плата; в - внешний вид устройства
Работает устройство следующим образом: подав питание, нужно установить переменным резистором R4 режим работы генератора на пороге срыва. Пока генератор работает (на частоте порядка сотен килогерц), переменное напряжение с его выхода выпрямляется диодами VD1, VD2, заряжает конденсатор С5 до напряжения 2-3 В.
Этого напряжения достаточно, чтобы блокировать работу генератора прерывистого звучания собранного на логических элементах ИМС DD1 по типовой схеме. Стоит появиться рядом с катушкой L1 металлическому предмету, как генерация срывается, конденсатор С5 в течении 20 мс разряжается через R5 и теперь разрешается работа генератора на DD1.1, DD1.2, а уже под его управлением начинает прерывисто работать генератор на DD1.3, DD1.4.
Пьезоизлучатель ZQ1 начинает прерывисто пищать. Если металл удалится от катушки, генерация в контуре L1C2 тут же восстанавливается и звуковой излучатель замолкает.
Настройка металлоискателя
В зависимости от степени разряда батареи, температуры воздуха, предметов, находящихся рядом с металлоискателем требуется его частая настройка резистором R4 в процессе работы. Движок резистора необходимо, вывести сначала в положение максимального сопротивления - генерация в LC-контуре должна сорваться и прибор должен подать звуковой сигнал.
Потом медленно уменьшить сопротивление R4 до восстановления генерации - прибор готов к работе. В некоторых случаях может понадобиться подбор резистора R3. Для достижения максимальной громкости звучания излучателя желательно подобрать номинал R9 или С7 таким образом, чтобы наступил звуковой резонанс в пьезоизлучателе.
Элементная база
Прибор не содержит дефицитных или дорогих деталей. Полевой транзистор может быть любым из серии КП303, ИМС можно применить более дешевую, 176 серии. Катушка индуктивности бескаркасная, содержит 50+50 витков провода диаметром 0,1 мм, намотанного на оправку диаметром примерно 7 см. Можно намотать на стеклянную бутылку, потом сдвинуть катушку с нее, скрепить витки слегка нитками и промазать всю катушку клеем типа "Момент".
Все постоянные резисторы - МЛТ-0,125, или аналогичные. Конденсаторы - любые малогабаритные, можно с большим ТКЕ и погрешностью, так как все равно придется постоянно подстраивать генератор вручную. Пьезоизлучатель также любой. Электролитические конденсаторы не должны иметь больших токов утечки, особенно это касается С1. Такому требованию отвечает большинство новых конденсаторов типа К50-35 или подобных импортных.
Монтаж металлоискателя
Все детали, кроме батареи питания, переменного резистора, звукового излучателя и катушки индуктивности монтируются на печатной плате (рис. 2.45, б). Плата далее вместе с батареей питания, излучателем и переменным резистором помещается в корпус подходящих размеров.
Катушка индуктивности крепится на диэлектрической стойке длиной не менее 15 см, иначе прибор будет обнаруживать собственную батарейку.
Применение сменных катушек
Можно даже попробовать сделать несколько сменных катушек разного диаметра, ведь от этого будет зависеть расстояние, на котором прибор сможет обнаруживать металл.
Так, при диаметре каркаса катушки 12 мм, дальность обнаружения составляет несколько миллиметров, но металлоискатель реагирует даже на опилки. С большими катушками он на больших расстояниях может находить только крупные предметы.
Публикация: www.qrz.ru
- Автор: Super User
Компактный металлоискатель на микросхеме К175ЛЕ5
Компактный металлоискатель на микросхеме К175ЛЕ5
Металлоискатель предназначен для поиска металлических предметов в грунте. Он может также быть использован при определении места прокладки арматуры и скрытой проводки при проведении строительных работ в доме.
Принципиальная схема
Схема компактного металлоискателя на микросхеме типа K175JIE5 приведена на рис. 2.1, а. Он содержит два генератора (опорный и поисковый). Поисковый генератор собран па элементах DD1.1, DD1.2, а опорный - на элементах DD1.3 и DD1.4.
Рис. 2.1. Компактный металлоискатель на микросхеме К175ЛЕ5: а - принципиальная схема; б - печатная плата; в - размещение элементов; г - общий вид устройства
Частота поискового генератора, выполненного на элементах DD1.1 и DD1.2, зависит:
- от емкости конденсатора С1;
- от общего сопротивления подстроечного и переменного резисторов R1 и R2.
Переменным резистором R2 плавно изменяют частоту поискового генератора в диапазоне частот, установленном подстроенным резистором R1. Частота генератора на элементах DD1.3 и DD1.4 зависит от параметров колебательного контура L1, С2.
Сигналы с обоих генераторов поступают через конденсаторы С3 и С4 на детектор, выполненный по схеме удвоения напряжения на диодах VD1 и VD2.
Нагрузкой детектора являются наушники BF1, на которых выделяется разностный сигнал в виде низкочастотной составляющей, преобразуемый наушниками в звук.
Параллельно наушникам включен конденсатор С5, который шунтирует их по высокой частоте. При приближении поисковой катушки L1 к металлическому предмету происходит изменение частоты генератора на элементах DD1.3, DD1.4, в результате меняется тональность звука в наушниках. По этому признаку и определяют, находится ли в зоне поиска металлический предмет.
Примененные детали и варианты замены элементов
Подстроечный резистор R1 типа СП5-2, переменный резистор R2 - СПОО,5. Допустимо использовать в схеме и другие типы резисторов, желательно малогабаритные.
Электролитический конденсатор С6 типа К50-12 - на напряжение не менее 10 В. Остальные постоянные конденсаторы типа КМ-6. Катушка L1 размещается в кольце диаметром 200 мм, согнутом из медной или алюминиевой трубки с внутренним диаметром 8 мм. Между концами трубки должен быть небольшой изолированный зазор, чтобы не было короткозамкнутого витка. Катушка наматывается проводом ПЭЛШО 0,5.
Через трубку необходимо протянуть любым способом максимальное число витков: чем больше, тем лучше. В качестве наушников BF1 можно использовать головные телефоны ТОН-1, ТОН-2. Для питания металлоискателя используется батарея типа "Крона" или другие типы батарей напряжением 9 В. В схеме металлоискателя микросхему K176ЛЕ5 можно заменить на микросхемы K176ЛА7, К176ПУ1, К176ПУ2, K561ЛА7, К564ЛА7, К561ЛН2.
Монтаж устройства
Детали устройства, кроме катушки индуктивности, источника питания и наушников, могут быть размещены на печатной плате, вырезанной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм (рис. 2.1, б). Возможно использование и другого вида печатной платы.
Г-образный вид платы выбран с тем, чтобы ее можно было разместить в корпусе разъема типа ШР.
К одному концу разъема крепится ручка из металлической трубки, а к другому его концу с помощью переходника из изоляционного материала крепится металлическое кольцо с катушкой L1.
Общий вид устройства приведен на рис. 2.1, г, а размещение элементов устройства - на рис. 2.1, в.
Настройка
Перед наладкой металлоискателя подстроенный и переменный резисторы нужно поставить в среднее положение и замкнуть контакты SB1. Перемещая движок подстроенного резистора R1, добиться наиболее низкого тона в наушниках.
При отсутствии звука следует подобрать емкость конденсатора С2. При появлении сбоев в работе металлоискателя следует впаять между выводами 7 и 14 микросхемы DD1 конденсатор емкостью 0,01-0,1 мкФ.
Автор: Яворский В.
- Автор: Super User
Компактный металлоискатель на биениях
Компактный металлоискатель на биениях
Принцип действия и возможности
Данный металлоискатель также работает по методу биений. У него есть две сменные поисковые катушки разного диаметра:
- 250 мм;
- 500 мм.
При помощи первой катушки (250 мм) можно искать небольшие неглубоко расположенные металлические предметы (например, гвоздь в кирпичной стене под слоем штукатурки или обоев).
При помощи второй катушки (500 мм) можно искать более глубоко расположенные предметы.
Например, сверло 10 мм прибор замечает с расстояния около 30 см, а крышку люка обнаруживает под 1-метровым слоем снега. Монету достоинством 5 рублей (современный "пятак") прибор с катушкой 500 мм обнаруживает на глубине 12-15 см.
Принципиальная схема малогабаритного металлоискателя
В схеме данного металлоискателя (рис. 2.36) есть два генератора, - опорный и поисковой. Опорный генератор выполнен на микросхеме D1, его частота 100 кГц, стабилизирована кварцевым резонатором Q1.
Поисковой генератор выполнен на микросхеме D2, его частота генерации около 100 кГц и определяется параметрами контура L1C2C3C4. На частоту этого контура сильно влияет изменение индуктивности объемной катушки L1 при расположении возле не металлических предметов.
Рис. 2.36. Принципиальная схема малогабаритного металлоискателя
Поскольку детали прибора металлические, то для того, чтобы они не оказывали влияния на его работу, катушку следует закрепить на одном конце диэлектрической (деревянной) штанги длиной 80 см, а сам прибор - на ее другом конце.
Сигналы генераторов суммируются на элементе D3.1. На его выходе образуются сигналы суммарной и разностной частоты:
- сигнал суммарной частоты подавляется цепью R7C8R8;
- сигнал разностной частоты (сигнал биений) поступает на триггер Шмидта, выполненный на элементах D3.2, D3.3, который меняет свое состояние при каждом полупериоде входного сигнала.
На выходе триггера Шмидта включен формирователь импульсов на элементах C9R10 и транзисторе VT1. В результате работы триггера Шмидта и формирователя импульсов можно услышать:
- биения частотой от нескольких килогерц;
- низкочастотные биения частотой 1-10 Гц, которые воспроизводятся динамиком В1 как потрескивания (напоминают по звуку треск радиационного дозиметра).
Такая схемная реализация позволяет услышать очень небольшое отклонение частоты поискового генератора.
Сменные поисковые катушки
Прибор работает с двумя сменными катушками. Обе катушки имеют одинаковую конструкцию, но разный диаметр и число витков. Катушку диаметром 250 мм нужно наматывать на оправке такого же диаметра. Всего наматывается 30 витков провода ПЭВ 0,61. Затем катушку следует снять с оправки. Получившийся кольцевой жгут необходимо туго обмотать веревкой виток к витку.
Затем катушку надо обмотать лентой из тонкой фольги. Обмотать лентой следует но не по всей поверхности, а так, чтобы в противоположной от выводов катушки части остался неэкранированным участок длиной примерно 10 мм. Затем катушку нужно туго обмотать несколькими слоями изоленты.
В креплении катушки нельзя использовать металлические детали.
Вторая катушка имеет аналогичную конструкцию, но ее диаметр составляет 500 мм, а число витков - 21, провод - тот же. Для жесткости катушки можно закрепить при помощи проклеенной эпоксидным клеем веревки на связанных из реек крестовинах.
Элементная база
Конденсатор С2 - трехсекционный, с воздушным диэлектриком на 6-360 пФ, все секции включены параллельно.
В качестве В1 подойдет любой динамик.
Наладка
Налаживание заключается в настройке кон тура L1C3C4C2 (при помощи подбора С3 и С4) так, чтобы при среднем положении С2 можно было добиться очень низкого тона звука, переходящего в редкие потрескивания.
Автор: Коротков В.
- Автор: Super User
Кварцованный металлоискатель на двух транзисторах
Кварцованный металлоискатель на двух транзисторах
Принципиальная схема
Принципиальная схема металлоискателя представлена на рис. 2.42. Опорный генератор металлоискателя собран по схеме емкостной трехточки на транзисторе Т1. Контурная катушка L1 является датчиком прибора. Конденсаторы С3-С6 предназначены для настройки генератора на частоту 50 кГц. Через разделительный конденсатор С7 синусоидальное напряжение с генератора поступает на кварцевый фильтр.
Емкость С7 выбрана небольшой, тем самым влияние последующих каскадов на работу генератора практически исключено. Пороговое устройство собрано на полевом транзисторе Т2. Напряжение порога задается делителем R5-R7. Конденсатор С8 сглаживает пульсации на индикаторе ИП1.
Рис. 2.42. Принципиальная схема кварцованного металлоискателя на двух транзисторах
Фильтр R4C1 осуществляет развязку по переменному току между пороговым и задающим генераторами.
Датчик металлоискателя
Датчик металлоискателя представляет собой жесткий кольцевой каркас, выполненный из оргстекла, на котором намотано 65 витков прохода ПЭЛ 0,2. Обмотка заключена в экран из алюминиевой фольги и залита эпоксидной смолой. Датчик связан с измерительным блоком коаксиальным кабелем РК-75.
Особое внимание нужно уделить качеству изготовления рамки металлоискателя. Она должна иметь небольшой вес, быть жесткой и упругой. Иначе даже при легких ударах, неизбежных при работе с прибором в полевых условиях, частота генератора "уходит" - металлоискатель расстраивается. Основанием рамки может служить кольцевой каркас из оргстекла или полистирола d=300 мм. Обмотку нужно заэкранировать алюминиевой фольгой толщиной 0,05 мм.
Соединять между собой концы экрана нельзя, иначе образуется короткозамкнутый виток. Выводы обмотки следует подключить к кабелю РК-75 длиной 0,3-1 м (с оплеткой кабеля соединить также и экран катушки). Это место затем нужно залить эпоксидной смолой. Соединение датчика с блоком электроники должно быть неразъемным.
Возможности и особенности использования металлоискателя
Металлоискатель имеет весьма высокую чувствительность. Стрелка индикатора отклоняется на одно деление, когда рамка прибора приближается к железному диску диаметром 13 см на расстояние 80 см. А предметы диаметром 3-5 см дают такое же отклонение стрелки на расстоянии 10-15 см.
Прибор практически одинаково реагирует на любой металл. Так, например, стальной, алюминиевый и латунный диски дают на равных расстояниях одинаковые отклонения стрелки. Они не зависят и от того, сплошной предмет или пустотелый.
При работе с металлоискателем необходимо учитывать фоновые помехи.
Песчаный и торфяной грунты, чернозем, дерево, вода фонового сигнала не дают. Поэтому прибор хорошо действует в пресных водоемах, в деревянных зданиях и на некаменистых почвах. Сильный фон дает кирпич (обожженная глина обладает магнитными свойствами) и некоторые минералы.
На показания прибора влияют и изменения температуры. Поэтому рамку лучше поместить в футляр из теплоизолятора, например, пенопласта. Для работы под водой датчик металлоискателя сначала надо подержать 10-15 минут в воде и после этого настроить прибор.
Авторы: Захаров А., Кшикин В.
- Автор: Super User
Кварцованный металлоискатель на биениях
Кварцованный металлоискатель на биениях
Принципиальная схема
Принципиальная схема металлоискателя на биениях изображена на рис. 2.49.
Рис. 2.49. Принципиальная схема кварцованного металлоискателя на биениях
Схема состоит из следующих узлов:
- кварцевый генератор;
- измерительный генератор;
- синхронный детектор;
- триггер Шмидта;
- устройство индикации.
Кварцевый генератор реализован на инверторах D1.1-D1.3. Частота генератора стабилизирована кварцевым или пьезокерамическим резонатором с резонансной частотой 32768 кГц (часовой кварц). Цепочка R1C2 препятствует возбуждению генератора на высших гармониках. Через резистор R2 замыкается цепь ООС, через резонатор Q1 - цепь ПОС.
Генератор отличается простотой, малым потребляемым током от источника питания, надежно работает при напряжении питания 3-15 В, не содержит подстроечных элементов и чересчур высокоомных резисторов. Дополнительный счетный триггер D2.1 необходим для формирования сигнала со скважностью, в точности равной 2, что требуется для последующей схемы синхронного детектора.
Измерительный генератор реализован на дифференциальном каскаде на транзисторах VT1, VT2. Цепь ПОС реализована гальванически, что упрощает схему. Нагрузкой дифференциального каскада является колебательный контур L1C1. Частота генерации зависит от резонансной частоты колебательного контура и, в некоторой степени, от режимного тока дифференциального каскада. Этот ток задается резистором R3.
Для преобразования низковольтного выходного сигнала дифференциального каскада к стандартным логическим уровням цифровых КМОП-микросхем служит каскад по схеме с общим эмиттером на транзисторе VT3. Формирователь с триггером Шмидта на элементе D3.1 обеспечивает крутые фронты импульсов для нормальной работы последующего счетного триггера.
Дополнительный счетный триггер D2.2 необходим для формирования сигнала со скважностью, в точности равной 2, что требуется для последующей схемы синхронного детектора. Синхронный детектор состоит из перемножителя, реализованного на элементе D4.1 "Исключающее ИЛИ" и интегрирующей цепочки R6C4. Его выходной сигнал близок по форме к пилообразному, а частота этого сигнала равна разности частот кварцевого генератора и поискового генератора. Триггер Шмидта реализован на элементе D3.2 и формирует прямоугольные импульсы из пилообразного напряжения синхронного детектора.
Устройство индикации является просто мощным буферным инвертором, реализованным на трех оставшихся инверторах D1.4-D1.6, включенных в параллель для увеличения нагрузочной способности. Нагрузкой устройства индикации являются светодиод и пьезоизлучатель.
Изготовление катушки
Катушка L1 наматывается на какой-либо оправке диаметром 160 мм, и имеет 100 витков провода ПЭВ - 0,2 мм.
Публикация: www.loktek.ru
- Автор: Super User