Принцип дії
Металошукач являє собою відносно простий пристрій, електронна схема якого забезпечує гарну чутливість і стабільність роботи.
Відмінною особливістю цього пристрою є його низька робоча частота. Котушки індуктивності металошукача працюють на частоті 3 кГц. Це забезпечує:
- з одного боку, слабку реакцію на небажані сигнали (наприклад, сигнали, виникаючі при наявності мокрого піску, дрібних шматочків металу тощо);
- з іншого боку, гарну чутливість при пошуку прихованих водопровідних труб і трас центрального опалення, монет та інших металевих предметів.
Генератор металошукача збуджує коливання в передавальної котушці на частоті близько 3 кГц, створюючи в ній змінне магнітне поле. Приймальна котушка розташована перпендикулярно передавальної котушці таким чином, що проходять через неї магнітні силові лінії створять малу ЕРС. На виході приймальні котушки сигнал або відсутня, або дуже малий.
Металевий предмет, потрапляючи в поле котушки, змінює значення індуктивності. При цьому на виході з'являється електричний сигнал, що потім підсилюється, випрямляється і фільтрується. Таким чином, на виході системи є сигнал постійної напруги, значення якого злегка зростає при наближенні котушки до металевого предмету.
Цей сигнал надходить на один з входів схеми порівняння, де порівнюється з опорним напругою, що прикладається до його другого входу. Рівень опорного напруги відрегульований таким чином, що навіть невелике збільшення напруги сигналу приводить до зміни стану на виході схеми порівняння. Це, в свою чергу, приводить в дію електронний перемикач. В результаті цього процесу на вихідні підсилювальні каскади надходить звуковий сигнал, сповіщає оператора про присутності металевого предмета.
Принципова схема
Принципова електрична схема металошукача представлена на рис. 2.38.
Рис. 2.38. Принципова схема електронного металошукача з низькою робочою частотою (натисніть для збільшення)
Передавач складається з транзистора VT1 і пов'язаних з ним елементів, збуджує коливання в котушці L1. Сигнали, що надходять на котушку L2, потім посилюються мікросхемою D1 і випрямляються мікросхемою D2, включеного за схемою амплітудного детектора. Сигнал з детектора надходить на конденсатор С9 і згладжується фільтром низьких частот, який складається з резисторів R14, R15 і конденсаторів СЮ і С11.
Потім сигнал надходить на вхід схеми порівняння D3, де порівнюється з опорним напругою, встановлюються змінними резисторами RP3 і RP4. Генератор, зібраний на транзисторі з одним переходом VT2, працює в безперервному режимі. Однак сигнал, що виробляється ним, надходить на базу транзистора VT4 тільки тоді, коли закриється транзистор VT3. Адже перебуваючи в відкритому стані, цей транзистор шунтує вихід генератора.
При надходженні сигналу на вхід мікросхеми D3 напруга на виході зменшується, закривається транзистор VT3, і сигнал від транзистора VT2 через транзистор VT4 і регулятор гучності RP5 надходить на вихідний каскад і гучномовець.
Схеми електроживлення
У схемі використовується два джерела живлення, що усуває можливість виникнення будь зворотного зв'язку виходу схеми до її чутливого входу. Основна схема живиться від батареї напругою 18 В, яке з допомогою мікросхеми D4 знижується до стабільного напруги 12 Ст. При цьому зниження напруги батареї під час роботи схеми не викликає зміни налаштування приладу.
Вихідні каскади живляться від окремого джерела живлення напругою 9 Ст.
Вимоги щодо споживання потужності досить низькі, тому для харчування пристрої можна використовувати три акумуляторні батареї. Батарея живлення вихідного каскаду не вимагає спеціального вимикача, так як в відсутність сигналу вихідний каскад практично не споживає струму.
Монтаж схеми
Схему металошукача рекомендується змонтувати на макетній платі. Така плата зображена на рис. 2.39. На платі є 24 мідні смужки по 50 отворів в кожній з кроком 2,5 мм. Насамперед у смужках потрібно зробити 64 розрізу і висвердлити три настановних отвори.
Рис. 2.39. Друкована плата і розташування елементів
Потім на звороті плати необхідно встановити:
- 20 перемичок;
- штирі для зовнішніх з'єднань;
- два штирі для конденсатора С5.
Потім можна встановити конденсатори С16, С17 і мікросхему D4. Ці елементи утворюють джерело живлення з напругою 12 Ст. Перевірка цього каскаду здійснюється шляхом тимчасового підключення батареї напругою 18 Ст. При цьому напруга на конденсаторі С16 має становити 12±0,5 Ст.
Після цього можна перейти до монтажу елементів вихідного каскаду:
- резисторів R23-R26;
- конденсаторів С14 і С15;
- транзисторів VT4-VT6.
Корпус транзистора VT6 з'єднаний з його колектором, тому контакт корпусу з сусідніми елементами і перемичками неприпустимий. Так як вихідний каскад при відсутності сигналу не споживає струму, його достатньо перевірити тимчасовим підключенням гучномовця, змінного резистора RP5 і батареї напругою 9 Ст.
Потім потрібно встановити резистори R20-R22 і транзистор VT2, утворюють генератор звукових сигналів. При підключенні двох джерел живлення в динаміці прослуховується звуковий фон, змінюється із зміною положення ручки регулятора гучності. Після цього на платі необхідно змонтувати резистори R16-R19, конденсатор С12, транзистор VT3 і мікросхему D3.
Перевірка роботи схеми порівняння
Робота схеми порівняння перевіряється наступним чином. До входу вимірювального D3 потрібно підключити змінні резистори RP3 і RP4. Цей вхід утворюється з допомогою двох резисторів опором 10 кОм, один з яких підключається до позитивної шини живлення +12 В, а інший - до нульової шини. Другі виводи резисторів приєднати до висновку 2 мікросхеми D3. Перемичка від цього висновку служить тимчасовою точкою з'єднання.
При грубої настройки (включені обидві батареї), яка здійснюється змінним резистором RP4, у визначеному його положенні відбувається зрив звукового сигналу, у той час як при точній настройці змінним резистором RP3 має здійснюватися плавне зміна сигналу поблизу цього положення.
Попередня перевірка працездатності каскадів
При виконанні цих умов можна приступити до установки резисторів R6-R15, конденсаторів С6-С11, діода VD3 і мікросхем D1 і D2. Включивши джерело живлення, спочатку потрібно перевірити наявність сигналу на виході мікросхеми D1 (вивід 6). Він не повинен перевищувати половини значення джерела харчування (приблизно 6).
Напруга на конденсаторі С9 не повинно відрізнятися від вихідного напруги сигнали цієї мікросхеми, хоча наведення від мережі змінного струму можуть викликати невелике збільшення цієї напруги. Дотик пальцем входу мікросхеми (підстави конденсатора С6) викликає збільшення напруги із-за підвищення рівня шумів.
Якщо регулятори налаштування знаходяться в положенні, при якому звуковий сигнал відсутня, дотик пальцем конденсатора С6 призводить до появи і зникнення звукового сигналу. На цьому попередня перевірка працездатності каскадів закінчується.
Остаточна перевірка і налаштування
Остаточна перевірка і налаштування металошукача проводяться після виготовлення котушок індуктивності. Після попередньої перевірки каскадів схеми на платі можна встановити інші елементи, за винятком конденсатора С5. Змінний резистор RP2 тимчасово встановити в середнє положення. Плату прикріпити до L-образного алюмінієвому шасі через пластмасові шайби (для усунення можливості короткого замикання) за допомогою трьох гвинтів.
Шасі закріплюється в корпусі пульта управління двома болтами, утримують два затискача, які призначені для кріплення корпуса пульта до штанги шукача. Бічна сторона шасі забезпечує фіксацію джерел живлення в корпусі. При складанні пульта слід переконатися, що висновки перемикача на зворотному стороні змінного резистора RP5 не стосуються елементів плати.
Після висвердлювання прямокутного отвору приклеїти динамік. Штанга і з'єднувальні частини, що утворюють тримач головки шукача можна виготовити з пластмасових трубок діаметром 19 мм Сама головка шукача являє собою тарілку діаметром 25 см, виготовлену з міцної пластмаси. Внутрішня її частина повинна бути ретельно зачищена наждачним папером, що забезпечує хороше склеювання з епоксидною смолою.
Виготовлення передавальної котушки
Основні характеристики металошукача багато в чому залежать від застосовуваних котушок, тому їх виготовлення вимагає особливого ставлення. Котушки, які мають однакову форму і розміри, слід намотувати на D-подібний контур, який складається з штирів, закріплених на доброму шматку плати.
Кожна котушка повинна складатися зі 180 витків емальованого мідного дроту 0,27 мм з відведенням від 90-го витка.
Рис. 2.40. Котушки металошукача: а - спосіб намотування котушок; б - схема монтажу готових котушок
Перш ніж зняти котушки зі штирів, їх у кількох місцях потрібно перев'язати, як показано на рис. 2.40, а. Потім кожну котушку потрібно обмотати міцною ниткою, щоб витки щільно прилягали один до одного. На цьому виготовлення передавальної котушки закінчується.
Виготовлення приймальної котушки
Приймальна котушка повинна бути забезпечена екраном. Екранування котушки забезпечується наступним чином. Спочатку її потрібно обмотати дротом, а потім обернути шаром алюмінієвої фольги, яку знову потрібно обмотати дротом.
Така подвійна обмотка гарантує хороший контакт з алюмінієвою фольгою. В обмотках дроту і у фользі повинен бути передбачений невеликий розрив або зазор, як показано на рис. 2.40, 6, перешкоджає утворенню замкнутого витки кола котушки.
Збірка металошукача
Виготовлені таким чином котушки потрібно закріпити за допомогою затискачів по краях пластмасовій тарілки і під'єднати до блоку управління за допомогою чотирьохжильного екранованого кабелю.
Два центральних відведення і екран приймальної котушки під'єднати до нульової шини через екрануючі дроти.
Перевірка працездатності
Якщо включити металошукач і радіоприймач, розташований недалеко від котушки, можна почути высокотональный свист (на частоті металошукача), обумовлений наводкою звукового сигналу в радіоприймачі. Це вказує на справність генератора металошукача.
В даному випадку не важливо, на який діапазон настроєний радіоприймач, тому для перевірки замість нього можна використовувати будь-касетний магнітофон.
Місце робочого положення котушок визначається:
- або по вихідному сигналу металошукача, який повинен бути мінімальним;
- або за показаннями пошукового приладу (вольтметра), підключеного безпосередньо до конденсатора С9.
Другий варіант для підгонки котушок значно простіше.
Напруга на конденсаторі має становити приблизно 6 Ст. Після цього зовнішні частини котушок можна приклеювати епоксидною смолою, а внутрішні, проходять через центр, потрібно залишити незакріпленими, що дозволяє провести остаточне налаштування.
Остаточна налаштування
Остаточна налаштування полягає в установці незакріплених частин котушок в таке положення, при якому предмети з кольорового металу, наприклад, монети, викликають швидке збільшення вихідного сигналу, а інші предмети - його незначне зменшення. Якщо бажаний результат не досягається, необхідно поміняти місцями кінці однієї з котушок.
Слід пам'ятати, що остаточна налаштування або підгонка котушок повинна проводитися за відсутності металевих предметів. Після установки і закріплення міцного котушки потрібно покрити шаром епоксидної смоли, потім на них накласти склотканина і все це загерметизувати епоксидної смолою.
Після виготовлення головки шукача слід провести такі дії:
- в схему вбудувати конденсатор С5;
- змінний резистор RP1 встановити в середнє положення;
- змінний резистор RP2 налаштувати на мінімум вихідного сигналу.
При цьому по одну сторону від середнього положення змінний резистор RP1 забезпечує розпізнавання сталевих предметів, а по інший бік - предметів з кольорового металу. При кожній зміні номінального значення опору змінного резистора RP1 необхідно проводити повторне налаштування пристрою.
На практиці металошукач являє собою легке, добре збалансоване, чутливе пристрій. Протягом перших декількох хвилин після включення пристрої може бути розбаланс нульового рівня, однак через деякий час він зникає або стає незначним.
Публікація: www.loktek.ru