Принцип дії заснований на вимірюванні добротності й індуктивності котушки при наближення її до провідної поверхні металу.
Цим нескладним приладом можна вимірювати товщину ізоляційних покриттів на метали і визначати вид металу підкладки (кольоровий або чорний) без руйнування покриття. З його допомогою можна, наприклад, знайти шпаклівку під шаром фарби на корпусі автомобіля і одночасно перевірити оцинкований чи метал корпусу. Межа вимірювань становить 0,5-8 мм для сталі та чавуну, 0,3-5 мм для кольорових металів.
Вимірювальна котушка L1 є частиною коливального контуру (L1, С1, С2, С3) генератора на елементах DD1.1, DD1.2 з частотою генерації близько 350 кГц. Особливістю схеми генератора є його здатність стійко працювати при значному зміні амплітуди напруги на контурі, це досягається за рахунок високого коефіцієнта підсилення в петлі зворотного зв'язку. Оскільки потужність "підкачки" (прямокутник з рівнем КМОП, що надходить з виходу елемента DD1.2 через R3 на С2) не залежить від напруги на входах DD1.1, амплітуда коливань у контурі зменшується із збільшенням втрат в L1 і навпаки.
При наближенні датчика до металу змінне магнітне поле котушки наводить на його поверхні вихрові струми, викликаючи збільшення втрат (зменшення добротності) і змінюючи індуктивність. Це, в свою чергу, позначається на амплітуді і частоті коливань. Синусоїдальний сигнал знімається через R2, посилюється VT1, випрямляється діодами VD3, VD4 і надходить на вимірювальний прилад РА1, за яким визначається товщина покриття. Резистором R2 встановлюють стрілку приладу на кінцеве ділення шкали перед початком вимірювання. Оскільки кольорові метали мають кращу провідність і погіршують добротність в меншій мірі, але значно зменшують індуктивність (частота генератора збільшується на 10-15%), прилад введено детектор кольорових металів (пороговий частотний детектор на елементах DD1.3, DD1.4 і транзисторі VT1).
Детектор працює наступним чином: Прямокутний сигнал з частотою генерації знімається з виведення 11 мікросхеми, надходить на вхід 6 елемента DD1.3 безпосередньо і на вхід 5 через фазосдвігающій контур і інвертуючий підсилювач-формувач DD1.4. При збігу частоти налаштування фазосдвигающей контуру з частотою генерації (зсув фази в ланцюзі R4, L2, С6 відсутній) на висновках 5 і 6 присутній противофазное напруга і відповідно логічний 0 на виводі 4. При підвищенні (зниженні) частоти вимірювального генератора контур починає зрушувати фазу сигналу. На вхід 5 DD1.3 імпульси приходять з відставанням по фазі. На виводі 4 МС з'являється лог. 1 в моменти збігу лог. 0 на входах DD1.3. З імпульсів виділяється постійна складова ланцюжком R7, С10 і при досягненні напруги відкривання VT2 і VD2 загориться світлодіод VD1. Прилад живиться від батареї "Крона" (6F22). Споживаний струм не перевищує 5 ма. Кнопки SB1 і SB2 типу МП10 або МР-1, перша - включення приладу, друга -контроль напруги батареї (перемикає прилад в ланцюг батареї через R11 і діоди VD3, VD4 випрямляча). Штовхачі кнопок вирізані з товстої гуми.
Вимірювальна котушка L1 містить 100 витків ПЕВ 0,1. Намотана в половинці сердечника РБ-12 з карбонільного заліза, залита епоксидною смолою і вклеєна урівень у передню стінку корпусу відкритою частиною назовні. Котушка L2 намотана також, тільки сердечник в зборі і встановлений на платі. Контурні конденсатори С1 і С6 для кращої термостабільності використовувалися одного типу з невеликим ТКЕ. R2 типу СП4-1. Вимірювальний прилад М4247 (струм повного відхилення 100мкА, опір рамки 2,9 кОм) вклеєна в отвір передньої стінки (кріпильні вушка спиляні). Випрямні діоди VD3, VD4 обов'язково германієві, a VD5 і VD2 кремнієві. Інші деталі особливостей не мають. Бічні стінки корпусу (габарити 160x54x26) виготовлені з лицювальної тришарового пластику товщиною 3мм, передня і задня стінки з текстоліту (8мм). Друкована плата встановлена на 4-х стійках висотою 4-5 мм.
Поставити R2 в положення мінімального посилення і підбором R3 встановити стрілку приладу на середину шкали. Потім за допомогою R2 встановити стрілку на кінцеве поділ і впритул піднести до датчика плоску пластину зі сталі або чавуну, підбором R8 встановити стрілку приладу на 0. Підбором С6 грубо і серцевиною L2 точно, домогтися початку запалювання VD1 при наближенні датчика до алюмінієвої чи мідної пластин на 4-6 мм (потрібно врахувати, що при зіткненні з датчика кольоровими металами прилад буде показувати 20-30мкА). Для точних вимірювань прилад потрібно проградуювати, підкладаючи між датчиком і металом пластини ізоляції відомої товщини. Результати занести в таблицю або графік і приклеїти на верхню кришку корпусу (для чорних і кольорових металів градуювання різна). Якщо потрібні часті вимірювання однакових виробів точність виміру можна підвищити.
Для цього потрібно виготовити металеву лінійку з того ж металу що і вимірювана виріб, на неї якимось способом нанести шар ізоляції з плавним зміною товщини і проставити ділення відповідно до поточної товщиною шару. Вимірювач прикладається спочатку до вимірюваної поверхні, потім резистором R2 встановлюється стрілка на максимально можливе ділення шкали, після чого прилад переноситься на виготовлену смугу і рухається вздовж до збігу показань. Товщина зчитується по поділкам на лінійці При такому способі вимірювання похибки приладу на точність виміру не впливають.
Як показала практика на точність вимірювань мало впливають вологість і покриття товщина металу підкладки, але при роботі з кольоровими металами похибку вносить чистота обробки поверхні. Потрібно врахувати, що прилад реагує тільки на поверхневий шар металу і якщо підкладка, наприклад, оцинкована сталь, то світлодіод покаже кольоровий метал та вимірювання буде вестися, відповідно, за шкалою кольорового металу. Також приладом можна визначити феритові матеріали, при цьому загориться світлодіод (за зниженням частоти) а добротність котушки зросте (стрілка приладу піде вгору).
Література
Автор: С. Барцов