Цей металошукач побудований на принципі змін частоти биттів двох генераторів. Схема його роботи проста: сигнали від пошукового та опорного генераторів надходять у змішувач, формує на виведенні сигнал різницевої частоти. При наближенні металу до котушці пошукового генератора змінюється його частота, а внаслідок цього і різницева частота щодо опорного генератора, лежить, як правило, у звуковому діапазоні.
На перший погляд здається очевидним, що чутливість металошукача тим більше, чим вище частота його генераторів. Насправді це не так. З підвищенням частоти зростає поглинання електромагнітних хвиль грунтом. Тому стає важче позбутися від небажаної самосинхронізації генераторів за рахунок зв'язку через ланцюги живлення та паразитні ємності монтажу.
Крім того випадкові флуктуації частоти пошукового генератора досягають значень, порівнянних із змінами частот, викликаними близькістю металевих предметів.
Нарешті, тільки на наднизької (десятки кілогерц) робочої частоті вдається дистанційно розрізняти чорні і кольорові метали. Наявність металу він фіксує зміни різниці фаз коливань пошукового та опорного генераторів, синхронізованих з допомогою петлі ФАПЧ. Пошук ведеться динамічним способом з періодом повторення помахів датчиком приблизно за 1 с.
Цей металошукач здатний розрізнити метали за ознакою ЧОРНИЙ/КОЛЬОРОВИЙ.
Принципова схема
Принципова схема металошукача наведена на рис. 2.10. Опорний генератор виконаний на мікросхемі DD1, його частота 32768 Гц стабілізована кварцовим резонатором ZOl.
Сигнал цього генератора надходить на змішувач VD3VD4 через резистивний дільник напруги R6R13.
Пошуковий генератор виконаний на транзисторі VT1. Котушка L1, службовка чутливим елементом металошукача, з'єднана з генератором четырехпроводным екранованим кабелем. Сигнал зворотного зв'язку з відведення котушки поступає на емітер транзистора VT1, а по ланцюгу R6C7 - на змішувач.
Керує частотою пошукового генератора варикап VD1. Ланцюги R13C10 і R17C11 забезпечують додаткову фільтрацію, зменшуючи рівень високо частотних складових на виході підсилювача DA1.
Чутливість металошукача регулюється змінним резистором R25. Діоди VD7-VD10 запобігають перевантаження підсилювача DA3 при зриві синхронізації генераторів під час налаштування приладу або при виявленні великих металевих предметів.
При проході датчика металошукача над предметом з кольорового металу, не володіє феромагнітними властивостями, на виході ОП DA3 виникає сплеск сигналу спочатку позитивною, а потім негативної полярності.
Позитивна полуволна відкриває транзистор VT2, який включає звуковий генератор на транзисторах VT4 і VT5. Якщо предмет має феромагнітні властивості, той сплеск має протилежну полярність. Його перша (негативна) полуволна відкриває транзистор VT3, в результаті чого конденсатор С21 заряджається. Транзистор VT6 відкривається, і на час, необхідний для розрядки конденсатора С21 через резистор R31, шунтує резистор R33 - колекторну навантаження транзистора VT5, таким чином, забороняючи подачу звукового сигналу під дією другий (позитивної) напівхвилі сигналу.
Так відбувається, якщо контакти вимикача SA2 розімкнуті (положення "КОЛЬОРОВИЙ МЕТАЛ"). При замкнутих контактах (положення "ЧОРНИЙ МЕТАЛ") звукова індикація спрацює і при виявленні предмета із заліза або сталі, але тільки вже після проходу над ним котушки-датчика.
Мікроамперметр РА1 з додатковим резистором R16 служить вольтметром, що вимірює постійну (перемикач SA1 в положення "РОБОТА") або змінну (в положенні "НАСТРОЙКА") складову напруги на виході DA1. Перше дозволяє уточнити положення виявленого предмета, друге - зафіксувати моменти синхронізації генераторів та її зриву.
Принципова схема вузла живлення
На рис. 2.11 показана схема вузла живлення металошукача. Напруга +9 В для харчування звукового сигналізатора знімається безпосередньо з батареї GB1 (при замкнутому вимикачі SA3). Стабілізатор напруги +6 для живлення основних вузлів металошукача зібраний на транзисторах VT7 і VT8, причому перший з них служить стабілітронів. Штучна "середня точка" (ланцюг +3 В) створена з допомогою ОП DA4.
Рис. 2.10. Принципова схема
Рис. 2.11. Принципова схема вузла живлення сверхнизкочастотного металошукача
Конструкція і деталі
Основою для виготовлення котушки датчика L1 може послужити тонкостінна алюмінієва труба зовнішнім діаметром 14 мм, зігнута в кільце діаметром 250 мм з зазором між кінцями 10 мм. По периметру з зовнішньої сторони кільця ножівкою або фрезу потрібно зробити проріз. Через неї всередину труби будуть покладені витки котушки L1 (провід ПЕЛШО 0,3). Число витків 25+55 + 120 починаючи від земляного кінця.
В процесі намотування через кожні 2-3 витка провід слід змащувати епоксидної смолою. Порожнину труби готової котушки необхідно заповнити силіконовим герметиком і покрити всю конструкцію нітрофарбою.
Поблизу розриву кільця необхідно прикріпити стеклотекстолитовую плату з контактними майданчиками, до яких припаяти:
- висновки котушки;
- конденсатор С1;
- дроти з'єднувального кабелю.
Під один з кінців труби в місці кріплення до плати слід підкласти металевий пелюстка, до якого припаяти висновок екрануючого обплетення з'єднувального кабелю.
По завершенні установки металошукача весь цей вузол для захисту від вологи необхідно накрити пластмасовою коробкою або залити силіконовим герметиком.
Котушку краще всього встановити на дерев'яну хрестовину, в центральній частині якої зробити пластмасові "вушка" для з'єднання з телескопічною штангою з діелектричного матеріалу. Плата з основними деталями металошукача повинна бути поміщена в металевий корпус, закріплений на протилежному котушці кінці штанги.
Контурний конденсатор С1 складено з декількох з'єднаних паралельно конденсаторів К71-7 із загальною ємністю, що дорівнює зазначеній на схемі. Можна застосувати та інші термостабільні конденсатори (груп ТКЕ М47 або М75). Транзистор VT7 слід підібрати з напругою пробою емітерного переходу 6,2-6,5 Ст. До іншим елементам схеми особливих вимог не пред'являється.
Змінний конденсатор С5 - від транзисторного радіоприймача. Кварцовий резонатор ZQ1 - годинний. Мікро - амперметр РА1 - з нулем посередині шкали. Додатковий резистор R16 підбирають таким чином, щоб при напрузі +2,5 В і -2,5 У стрілка мікроамперметра відхилялася до відповідного кінця шкали.
Як НА1 були випробувані різні випромінювачі звуку. Найбільш підходящим виявився телефонний капсуль ТЭМК-311 з опором обмотки 250 Ом. При споживанні звуковим генератором струму не більше 3 мА гучність сигналу цілком достатня. Якщо використовувати високоомні навушники, споживаний струм можна ще зменшити.
Автор: Джугурян Л.