Неприхотливый металлоискатель с повышенной чувствительностью, работающий на принципе биений
Принцип действия и основные характеристики
Металлоискатель (рис. 2.28, а) работает на принципе биений, образующихся из-за разницы колебаний опорного и поискового генераторов (на 5-10-й гармонике, выбирается ближайшая по частоте).
Это позволяет доводить чувствительность прибора до высокого уровня, что становится возможным обнаруживать:
- пятикопеечную монету в грунте на глубине 10 см;
- стальную крышку люка или трубу - на глубине 65 см.
Рис. 2.28. Принципиальная схема неприхотливого металлоискателя с повышенной чувствительностью, работающий на принципе биений
Выполняемый на доступной элементной базе, металлоискатель не требует тщательной настройки и неприхотлив в эксплуатации. Электропитание - от гальванической батареи "Крона".
Принципиальная схема
Поисковый генератор собран по так называемой схеме "емкостной трехточки" на логических элементах DD1.1, DD1.2 ИМС K561ЛА7. Его колебательный контур образован:
- поисковой катушкой L1;
- конденсаторами С2-С4;
- варикапом VD1, управляющее напряжение на который поступает с потенциометра R2, выполняющего функцию органа настройки на низкую частоту биений.
В схему дополнительно введен транзистор VT1. Его предназначение - обеспечить термокомпенсацию варикапа VD1. Если же изготавливаемому металлоискателю суждено работать в благоприятных условиях, при небольших колебаниях температуры окружающей среды, то VT1 можно исключить из данного устройства. Опорный генератор реализован на двух логических элементах 3И-НЕ микросхемы DD2 (K561ЛА9). Частота стабилизирована кварцевым резонатором ZQ1 (1 МГц).
И у перестраиваемого, и у опорного генераторов имеется по буферному каскаду (логический элемент DD1.3 и, соответственно, DD2.3), работающему на смеситель DD1.4. Выделяемый в смесителе сигнал разностной частоты поступает на усилитель (транзистор VT2) с эмиттерным повторителем (VT3). Звуковым индикатором обнаружения металла в грунте служит микротелефонный капсюль BF1 от слухового аппарата.
Стабилизатор напряжения DA1 на 5 В обеспечивает "электронику" питанием, а полупроводниковый диод VD2 защищает от ошибочной полярности при подключении батареи.
Настройка схемы металлоискателя
Поисковый генератор нужно "вывести" на требуемую частоту 100-200 кГц, подбирая конденсаторы С2, СЗ. При среднем положении движка потенциометра R2 следует добиться, чтобы при возможно большем отношении частот опорного и поискового генераторов получить громко воспроизводимый капсюлем BF1 сигнал биений. Усилитель с эмиттерным повторителем нужно настраивать подбором резисторов R10 и R12. Ориентиром должно служить напряжение 2,5 В на коллекторе VT2 и на нагрузочном резисторе R14.
Юстировку термокомпенсации, выполненной на транзисторе VT1, следует осуществлять подбором резистора R5. При этом нужно добиться, чтобы напряжение между коллектором и эмиттером VT1 находилось в пределах 2-2,5 В.
Изготовление поисковой катушки
Поисковую катушку L1 рекомендуется наматывать на болванке диаметром 160 мм. Она должна содержит 60 витков провода ПЭЛ-0,2. Затем нужно произвести однослойную обмотку изолентой. После этого катушку следует обертывать (с небольшим разрежением между соседними витками) полоской из алюминиевой фольги - для электростатического экранирования. Электрический контакт между концами такого экрана недопустим (в противном случае образуется замкнутый виток).
Полученную рамку-датчик еще нужно обмотать для защиты от повреждений двумя-тремя слоями изоляционной ленты, приклеить "эпоксидкой" к основанию из стеклотекстолита (нефольгированного!) толщиной 2-4 мм. С помощью кронштейна устройство можно приктепить к несущей штанге, например, стеклопластиковой лыжной палке с ручкой и блоком.
Соединения
В корпусе блока нужно разместить гальваническую батарею "Крона" и всю "электронику", смонтированную на печатной плате. Соединение поисковой катушки с платой - коаксиальным кабелем, проходящим внутри несущей штанги.
Элементная база
Теперь о радиодеталях, необходимых для сборки металлоискателя. Все их, включая полупроводниковые приборы и микросхемы, можно выбрать из разряда недорогих и широко распространенных. В частности, постоянные резисторы типа МЛТ-0,125.
В качестве потенциометра R2 может быть использован любой малогабаритный, желательно с выключателем. Последний на принципиальной электрической схеме условно не показан. Конденсаторы постоянной емкости C1, С9 и С11 могут быть любыми малогабаритными, но с номиналами, указанными на принципиальной электрической схеме.
Более жесткие требования у конденсаторов С2, С4-С8: для большей надежности и долговечности их работы в разных условиях эти конденсаторы желательно выбирать из числа термостабильных. В частности, выполняющий роль "подстроечника" конденсатор СЗ предпочтительно установить керамический, как наиболее устойчивый к значительным резким перепадам температур (например, типа КТ4-23 емкостью 4-20 пФ). А в качестве С10, С12-С15 можно использовать конденсатор К53-2, гарантирующие стабильную работу схемы.
Эскиз печатной платы самодельного металлоискателя приведен на рис. 2.29.
Рис. 2.29. Печатная плата неприхотливого металлоискателя с повышенной чувствительностью, работающего на принципе биений
Автор: Гричко В.