Металошукач являє собою відносно простий пристрій, електронна схема якого забезпечує гарну чутливість і стабільність роботи. Відмінною особливістю такого 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, що виникають при наявності мокрого піску, дрібних шматочків металу тощо), а з іншого боку, гарну чутливість при пошуку прихованих водопровідних труб і трас центрального опалення, монет та інших металевих предметів.
Для реалізації та налаштування схеми потрібен відповідний навик і досвід.
Блок схема металошукача наводиться на рис. 1.
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, і на виході з'являється електричний сигнал, що потім підсилюється, випрямляється і фільтрується. Таким чином, на виході системи маємо 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 опорною напругою, яке прикладається до його другого входу.
Рівень опорної 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 чого на вихідні підсилювальні каскади надходить звуковий сигнал, сповіщає оператора про присутності металевого предмета.
Принципова електрична схема металошукача представлена на рис. 2.
Передавач складається з транзистора VT1 і пов'язаних з ним елементів, збуджує коливання в котушці L1. Сигнали, вступники на котушку L2, потім посилюються мікросхемою D1 і випрямляються мікросхемою D2, включеного за схемою амплітудного детектора. Сигнал з детектора надходить на конденсатор C9 і згладжується фільтром низьких частот, який складається з резисторів R14, R15 і конденсаторів C10 і C11. Потім сигнал надходить на вхід схеми порівняння D3, де порівнюється з опорним напругою, встановлюються змінними резисторами RP3 і RP4. Змінний резистор RP4 служить для швидкої і грубої настройки, а RP3 забезпечує точне регулювання опорного напруги. 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, так як, перебуваючи у 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.
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. 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 у відсутність сигналу вихідний каскад не споживає струму.
Металошукач - досить складний пристрій, тому складання схеми слід проводити покаскадно з ретельною перевіркою кожного каскаду. Схему монтують на платі, на якій є 24 мідні смужки по 50 отворів в кожній з кроком 2,5 мм. Насамперед у смужках роблять 64 розрізу і висвердлюють три настановних отвори. Потім на звороті плати встановлюють 20 перемичок, штирі для зовнішніх з'єднань, а також два штиря для конденсатора С5.
Потім встановлюють конденсатори C16, C17 і мікросхему D4. Ці елементи утворюють джерело харчування з напругою 12 Ст. Перевірка цього каскаду здійснюється шляхом тимчасового підключення батареї напругою 18 Ст. При цьому напруга на конденсаторі C16 має становити 12 +- 0,5 Ст. Після цього проводиться монтаж елементів вихідного каскаду: резистори R23-R26, конденсаторів C14 і C15 і транзисторів VT4-VT6. Слід врахувати, що 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 перевіряють тимчасовим підключенням гучномовця, змінного резистора RP5 і батареї напругою 9 Ст.
Потім встановлюють резистори R20-R22 і транзистор VT2, утворюють генератор звукових сигналів. При підключенні двох джерел живлення в динаміці прослуховується звуковий фон, змінюється зі зміною положення ручки регулятора гучності. Після цього на платі монтують резистори R16-R19, конденсатор C12, транзистор VT3 і мікросхему D3. Робота схеми порівняння перевіряється наступним чином. До входу вимірювального D3 підключають 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 висновки резисторів під'єднують 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, визначеному його положенні відбувається зрив звукового сигналу, у той час як при точній налаштування змінним резистором RP3 повинно здійснюється плавне зміна сигналу поблизу цього положення. При виконанні цих умов приступають до установки резисторів R6-R15, конденсаторів C6-C11, діода VD3 і мікросхем D1 і D2.
Включивши джерело живлення, спочатку перевіряють наявність сигналу на виході мікросхеми D1 (вивід 6). Він не повинен перевищувати половини значення джерела харчування (приблизно 6). Напруга на конденсаторі C9 не має відрізнятися від напруги вихідного сигналу цієї мікросхеми, хоча наведення від мережі змінного струму можуть викликати невелике збільшення цієї напруги. Дотик пальцем входу мікросхеми (підстави конденсатора C6) викликає збільшення напруги із-за підвищення рівня шумів. Якщо регулятори налаштування знаходяться в положенні, при якому звуковий сигнал відсутній, дотик пальцем конденсатора C6 призводить до появи та зникнення цього сигналу. На цьому попередня перевірка працездатності каскадів закінчується.
Остаточна перевірка і налаштування металошукача проводяться після виготовлення котушок індуктивності. Після попередньої перевірки каскадів схеми на платі встановлюються інші елементи за винятком конденсатор C5. Змінний резистор RP2 тимчасово встановлюється в середнє положення. Плата кріпиться до L-образного алюмінієвому шасі через пластмасові шайби (для усунення можливості короткого замикання) з допомогою трьох гвинтів. Шасі закріплюється в корпусі пульта управління двома болтами, утримують два затиску, призначені для кріплення корпусу пульта до штанги шукача. Бічна сторона шасі забезпечує фіксацію джерел живлення в корпусі. При складанні пульта слід переконатися, що висновки перемикача на зворотному боці змінного резистора RP5 не стосуються елементів плати. Після висвердлювання прямокутного отвору приклеюється динамік.
Штанга і сполучні частини, що утворюють тримач головки шукача виготовляються з пластмасових трубок діаметром 19 мм Сама головка шукача являє собою тарілку діаметром 25 см, виготовлену з міцної пластмаси. Внутрішня її частина ретельно зачищається наждачним папером, що забезпечує хороше склеювання з епоксидною смолою.
Основні характеристики металошукача багато в чому залежать від застосовуваних котушок, тому їх виготовлення вимагає особливої уваги. Котушки, які мають однакову форму і розміри, намотують на D-подібний контур, який утворений з штыпей, закріплених на доброму шматку плати (рис.4).
Кожна котушка складається з 180 витків емальованого мідного дроту 0,27 мм з відведенням від 90-го витка. Перш ніж зняти котушки зі штирів, їх у кількох місцях перев'язують. Потім кожна котушка обмотується міцною ниткою, щоб витки щільно прилягали один до одного. На цьому виготовлення передавальної котушки закінчується. Прийомна ж котушка повинна бути забезпечена екраном. Екранування котушки забезпечується наступним чином. Спочатку вона обмотується дротом, а потім обгортається шаром алюмінієвої фольги, яка знову обмотується 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. 8, перешкоджає утворенню замкнутого кола по колу котушки.
Виготовлені таким чином котушки закріплюються з допомогою затискачів за краях пластмасової тарілки і приєднуються до блоку управління за допомогою чотирьохжильного екранованого кабелю. Два центральних відведення і екран приймальні котушки приєднуються до нульової шини через екрануючі дроти. Якщо увімкнути пристрій 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 неважливо, на якій 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 показань вимірювального приладу (вольтметра), підключений безпосередньо до конденсатора C9.
Другий варіант для одгонки котушок значно простіше. Напруга на конденсаторі має становити приблизно 6 Ст. Після цього зовнішні частини котушок приклеюються епоксидною смолою, а внутрішні, що проходять через центр, залишаються незакріпленими, що дозволяє провести остаточну 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 решта предмети - його незначне зменшення. Якщо потрібний 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 міцного закріплення котушки покривають шаром епоксидної смоли, потім на них накладається склотканина і все це герметизується епоксидною смолою.
Після виготовлення головки шукача в схему вбудовується конденсатор C5, змінний резистор RP1 встановлюється в середнє положення, а змінний резистор RP2 налаштовується на мінімум вихідного сигналу. При цьому за одну сторону від середнього положення змінний резистор RP1 забезпечує розпізнавання сталевих предметів, а по інший бік - з предметів кольорового металу. Слід мати на увазі, що при кожній зміні номінального значення опору змінного резистора необхідно RP1 проводити повторне налаштування пристрою.
На практиці металошукач являє собою легке, добре збалансоване, чутливе пристрій. протягом перших декількох хвилин після включення пристрою може бути розбаланс нульового рівня, однак через деякий час він зникає або стає незначним. Елементи металошукача ------------------------------------------------------------- Резистори: R1, R6, R7, R8 100 кОм R2, R3, R22, R23 100 Ом R4, R5 6,8 кОм R9, R11, R21, R25 10 кОм R10 220 кОм R14 15 кОм R15, R19 68 кОм R16 8,2 кОм R17 18 кОм R18 3,9 МОм R12, R13 47 кОм R24 4,7 кОм R20 33 кОм R26 1,8 кОм Змінні резистори: RP1, RP4 10 кОм (лінійні) RP2 10 кОм (микроминиатюрный, з горизонтальною установкою) RP3 100 кОм (лінійний) RP5 10 кОм (суміщений з перемикачем) Конденсатори: C1 100 мкФ, 16 (електролітичний) C2, C5, C14 0,01 мкФ C3, C4 0,22 мкФ C6, C13 0,1 мкФ C7, C8, C12 1 мкФ C9 47 мкФ, 16 В C10 2,2 мкФ, 35 C11 0,47 мкФ, 35 C15, C16 220 мкФ, 16 (електролітичний) C17 470 мкФ, 25 В (електролітичний) Транзистори: VT1, VT5 BC214L (КТ3107Б, КТ3107И) VT2 TIS43 одноперехідний (КТ117) VT3, VT4 BC184L (КТ3102Д) VT6 BFY51 (КТ630Д) Діоди: VD1, VD2, VD3 1N914 (КД521А) Мікросхеми: D1, D2, D3 CA3140 (К1109УД1) F4 mA78L12AWC стабілізатор напруги +12 В, 100 мА (К142ЕН1, К142ЕН2)
Автор: Євген Лісовий, Україна, р. Умань; Публікація: М. Большаков, rf.atnn.ru