Металлоискатель повышенной чувствительности
Особенности конструкции
Данный металлоискатель является усовершенствованным вариантом металлоискателя, основанного на сравнении частот двух генераторов, один из которых опорный , а второй поисковый - изменяет частоту своих колебаний при приближении к металлическим предметам. Устройство может "различать" цветные и черные металлы.
Принципиальная схема
Опорный генератор собран на элементе DD1.1, а поисковый - на элементах DD2.1 и DD2.2. Частота колебаний опорного генератора, определяемая данными его контурной катушки L1 и конденсаторов С1 и С2, и при указанных номиналах составляет 100 кГц (рис. 2.14). Частота поискового генератора, колебательный контур которого образуют выносная катушка L2 и конденсаторы С3-С5, близка к частоте опорного генератора. Ее плавно изменяют конденсатором переменной емкости С3 в пределах одного-двух килогерц.
Элемент DD1.2 выполняет функцию каскада, служащего для развязки между генераторами по переменному напряжению. Микросхемы DD1 и DD2 металлоискателя питаются от источника постоянного тока GB1 через развязывающие фильтры R6C8 и R7C9.
Элемент DD3.1 - смеситель сигналов генераторов. На его выходе формируются колебания с суммарными и разностными частотами генераторов и их гармоник. Для выделения сигналов разностной, т. е. звуковой частоты предназначен фильтр низких частот (НЧ) R3C6. Такое схемотехническое построение металлоискателя позволяет получить биения генераторов частотой в несколько герц.
Чтобы обеспечить прослушивание сигналов столь низких частот на головные телефоны использовано преобразование синусоидального, а точнее - треугольного сигнала в короткие импульсы с удвоенной частотой следования. Достигается это с помощью компаратора напряжения, собранного на элементах DD3.2 - DD3.4.
За один период частоты биений компаратор дважды переключается из одного логического состояния в другое. Формируемые им прямоугольные импульсы дифференциируются цепью C7R8. Поэтому на телефоны, подключенные к разъему Х2, поступают короткие импульсы напряжения и громкость звукового сигнала мало зависит от его частоты.
В телефонах, которые могут быть как высокоомными, так и низкоомными, слышатся "щелчки". Громкость их регулируют переменным резистором R8 (он совмещен с выключателем питания SA1).
Конструкция металлоискателя
Все детали, кроме разъемов и контурной катушки поискового генератора, нужно разместить на печатной плате из двустороннего фольгированного материала (рис. 2.16). Монтаж односторонний - со стороны печатных проводников. Фольга другой стороны, которую по краям платы соединяется с общим проводом питания, выполняет роль экрана.
Монтажную плату и источник питания (батарея "Корунд") лучше разместить в металлическом корпусе подходящих размеров, например, спаянном из пластин фольгированного текстолита. Если корпусом будет служить пластмассовая коробка, то по краям платы, а также в местах, обозначенных на рис. 2.16 штриховыми линиями, надо припаять вертикально полоски медной фольги шириной 7-10 мм.
Элементная база
Микросхемы K561JIE5 можно заменить на K176JIE5, К176ЛА7, К561ЛА7. Конденсатор СЗ - КП-180 или другой, с максимальной емкостью 180-240 пФ. Конденсаторы С8-СЮ - оксидные К50-6 или серий К52, К53, остальные - КМ, КЛС.
Рис. 2.16. Печатная плата металлоискатель повышенной чувствительности
Резистор R8 - СП3-3в, остальные - ВС, МЛТ. Разъемы X1 и Х2 - любые малогабаритные.
Рис. 2.17. Выносная катушка
Для повышения термостабильности конденсаторы С1, С2, С4 и С5 надо использовать с ТКЕ не хуже MI500.
Изготовление поисковых катушек
Катушка L1, содержащая 300 витков провода ПЭВ-2 0,08, должна быть намотана на каркасе контура ПЧ радиоприемника "Альпинист-407".
Выносную катушку L2 поискового генератора (рис. 2.17) рекомендуется выполнить в такой последовательности:
- на оправке диаметром 240-250 мм намотать 30 витков провода ПЭВ-2 0,6 мм;
- получившийся жгут скрепить в 10-12 местах тонкой прочной ниткой;
- нагревая катушку над пламенем газовой плиты до температуры 50-60 °С, пропитать эпоксидной смолой;
- после отверждения смолы катушку обмотать лакотканью или (в крайнем случае) изоляционной лентой;
- готовую катушку заэкранировать, обмотав тонкой медной фольгой с таким расчетом, чтобы в передней части образовался небольшой, длиной 5-10 мм, незамкнутый участок экрана катушки (можно, конечно, использовать и алюминиевую фольгу);
- готовую выносную катушку и ее экран соединить (через разъем XI) с конструкцией металлоискателя двужильным экранированным проводом.
Наладка металлоискателя
Налаживание металлоискателя следует начинать с настройки опорного генератора и проверки работоспособности компаратора напряжения. Для этого ротор конденсатора СЗ установить в положение средней емкости и подстроечником катушки L1 изменять частоту опорного генератора до появления в телефоне звукового сигнала. Затем этим же подстроечником следует добиться "нулевых биений" - "щелчков" в телефоне, следующих с частотой в несколько герц.
Бывает, что достигнуть этого не удается. Причиной тому могут быть неполадки в компараторе. В таком случае надо проверить работоспособность остальной части устройства - к выходу элемента DD3.1 подключить высокоомный телефон (на пример, ТОН-2) и тем же подстроечником катушки L1 добиться звукового сигнала.
В противном случае придется искать ошибку в монтаже генераторов или неисправные детали. Настройка компаратора заключается в подборе резистора R9, показанного на рис. 2.15 штриховыми линиями. Его сопротивление может быть в пределах 300 кОм...1 МОм.
Если на выходе компаратора (выводы 10, 11 микросхемы DD3) напряжение высокого уровня, то этот резистор включают между выводами 5 и 6 элемента DD3.2 и общим проводом. После настройки опорного генератора подстроечник катушки L1 необходимо зафиксировать в каркасе каплей клея.
Для удобства работы с металлоискателем его выносную катушку лучше всего снабдить деревянной или пластмассовой ручкой. Можно, кроме того, сделать несколько выносных катушек разного диаметра.
Автор: Александров И.