Принципова схема
Як вже згадувалося, розглянутий металодетектор являє собою один з численних варіантів приладу типу BFO (Beat Frequency Oscillator), тобто є пристроєм, в основу якого покладено принцип аналізу биття двох частот. При цьому в даній конструкції оцінка зміни частоти здійснюється на слух.
Рис. 3.4. Принципова схема металошукача на мікросхемі К561ЛЕ5
Основу схеми приладу складають вимірювальний і опорний генератори, змішувач і схема акустичної індикації (рис. 3.4). Опорний і вимірювальний генератори виконані на елементах мікросхеми IC1.
Опорний генератор зібраний на елементі IC1.1. Негативний зворотний зв'язок по постійному струму між виходом (висновок 3) і входом (висновки 1, 2) даного елемента здійснюється через резистор R1 і котушку індуктивності L1. Параметри котушки L1 і резистора R1 вибрані так, що елемент працює на лінійному ділянці передатної характеристики. Таким чином створюються умови для порушення каскаду на частоті приблизно 100 кГц, яка визначається параметрами елементів контуру L1C1C2C3. Елемент IC1.1 володіє високим вхідним опором, тому добротність контуру і стабільність частоти генератора порівняно високі. Резистор R3 послаблює шунтирующее вплив вихідного опору елемента на контур. При необхідності частоту коливань опорного генератора можна змінювати в невеликих межах конденсатором змінної ємності С2.
Вимірювальний генератор виконаний за аналогічною схемою на елементі IC1.2. При цьому робоча частота цього генератора визначається параметрами елементів контуру L2C4С5. Котушка L2 є пошуковою. При наближенні пошукової котушки L2 коливального контуру керованого генератора до металевого предмету її індуктивність змінюється, що викликає зміна робочої частоти генератора.
Коливання з опорного і вимірювального генераторів надходять на входи елемента IC1.3, виконує функції змішувача сигналів. В результаті на виході елемента IC1.3 будуть присутні не тільки сигнали основних частот генераторів, але і сигнали гармонійних складових різницевих і сумарних частот. Одним з найбільш потужних буде сигнал різницевої частоти, який виділяється на резисторі R4. Інші сигнали придушуються фільтром, до складу якого входять резистор R3 і конденсатор C6.
Вихідний сигнал через регулятор гучності R4 подається безпосередньо на головні телефони BF1. Використовувати додатковий низькочастотний підсилювач не потрібно, оскільки амплітуда вихідного сигналу елемента IC1.3 становить кілька вольт.
Харчування на мікросхему IC1 подається від джерела В1 напругою 9 Ст.
Деталі та конструкція
Для виготовлення розглянутого металошукача можна використовувати будь-яку макетну плату. Тому до використовуваних деталей не пред'являються які-небудь обмеження, пов'язані з габаритними розмірами.
Рис. 3.5. Друкована плата (а) і розташування елементів (б) металошукача на мікросхемі К561ЛЕ5
Деталі даного металодетектора рекомендується розташувати (за винятком пошукової котушки L2, резистора R4, роз'єму Х1 і вимикача S1) на друкованій платі розмірами 60х55 мм (рис. 3.5), виготовленої з одностороннього фольгованого гетинаксу або текстоліту. Невикористані вхідні висновки четвертого елемента мікросхеми IC1 необхідно з'єднати з загальним проводом. В даному приладі можна використовувати мікросхеми серії К176, К561, К564, що містять не менше трьох логічних елементів "або - не" або "і - не", наприклад типу К561ЛЕ5, К561ЛА7, К561ЛА9 або К561ЛЕ10.
Як конденсатора С2 рекомендується використовувати будь-конденсатор змінної ємності від малогабаритного радіоприймача. Максимальна ємність цього конденсатора повинна бути не менше 150 пФ. Інші конденсатори можуть бути будь малогабаритними керамічними, наприклад типу КЛС, КМ або КТ. Необхідно зазначити, що для підвищення термостабільності пристрою конденсатори С1, С3-С5 повинні мати ТКЕ не гірше М750 або М1500. Постійні резистори можуть бути будь-якими малогабаритними, наприклад типу МЛТ-0,125. Змінний резистор R4 може мати опір від 10 до 68 кОм. При цьому в як такого регулятора не рекомендується використовувати резистори, механічно сполучені з вимикачем живлення S1.
Котушка L1 опорного контуру генератора може бути виконана на каркасі від котушки контуру ПЧ будь-якого малогабаритного транзисторного приймача. Ця котушка намотана на каркасі трехсекционном контур ПЧ радіо "Сокіл-403". При цьому котушка L1 поміщена в броньовий осердя діаметром 8,6 мм з фериту 600НН з подстроечником діаметром 2,8 і довжиною 12 мм з такого ж фериту. Котушка L1 містить 200 витків дроту ПЕВ-2 діаметром 0,09 мм
Для виготовлення пошукової котушки L2 рекомендується використовувати відрізок мідного або алюмінієвої трубки з внутрішнім діаметром 6-8 мм і довжиною близько 950 мм Всередині трубки слід протягнути джгут з 18 відрізків провід МГТФ діаметром 0,07 мм, попередньо протягнутих в поліхлорвінілову трубку. Дюралюминиевую трубку з розташованими в ній проводами треба зігнути по шаблону в кільце діаметром близько 300 мм. Кінець дроту, який є початком першого витка, слід припаяти до відповідного висновку конденсатора С4, початок другого витка - до кінця першого витка і так далі. Кінець останнього витка припаюється до відповідного висновку конденсатора С5. В результаті вийде котушка, містить 18 витків і має індуктивність приблизно 350 мкГ.
При виготовленні котушки L2 потрібно особливо стежити за тим, щоб не сталося замикання-решт екрануючої трубки, оскільки в цьому випадку утворюється короткозамкнений виток.
Замість тонкостінної трубки для виготовлення екрана можна використати і звичайну алюмінієву фольгу. У цьому випадку додаткову жорсткість конструкції котушки L2 можна надати, якщо розташувати її між двома дисками з фанери або гетинаксу відповідних розмірів.
В якості джерела звукових сигналів слід використовувати високоомні головні телефони з можливо великим опором (близько 2000 Ом). Підійдуть, наприклад, широко відомі телефони ТА-4 або ТОН-2. При використанні низькоомних телефонів металошукач слід доповнити каскадом на транзисторі КТ315Б, встановивши резистор R3 опором 10 кОм, а конденсатор С6 - ємністю 1000 пФ.
В якості джерела живлення В1 можна використовувати, наприклад, батарейки "Крона" або дві батарейки типу 3336Л, з'єднані послідовно.
Друкована плата з розташованими на ній елементами і джерело живлення розміщуються в будь-якому відповідному металевому корпусі. На кришці корпусу встановлюються змінний резистор R4, роз'єм Х1 для підключення головних телефонів BF1, роз'єм Х2 для підключення пошукової котушки L2 і вимикач S1.
Налагодження
Як і при регулюванні інших металошукачів, налагодження даного приладу слід проводити в умовах, коли металеві предмети віддалені від пошукової котушки L2 на відстань не менше одного метра.
Спочатку необхідно налаштувати робочу частоту опорного генератора. Для цього спочатку частота опорного генератора встановлюється рівною робочій частоті вимірювального генератора з допомогою регулювання положення підлаштування сердечника котушки L1 до повного зникнення звукового сигналу в головних телефонах, тобто до встановлення нульових биттів. Попередньо ротор конденсатора С2 слід встановити приблизно в середнє положення. В результаті при незначному повороті ручки конденсатора С2 у будь-яку сторону в телефонах повинен з'являтися звук низького тону. При необхідності для налаштування частоти опорного генератора можна скористатися частотоміром або осцилографом.
Рекомендована різниця частот опорного і вимірювального генераторів повинна становити 400-500 Гц. При цьому частота опорного генератора повинна бути вище частоти вимірювального генератора. Вибір такого високого значення різницевої частоти пояснюється тим, що обидва генератора, опорний і вимірювальний, виконані на елементах одного загального кристала мікросхеми, і тому між ними неминуче виникають паразитні зв'язки, усунути які практично неможливо. Цей факт і змушує використовувати в даному металошукачі биття частотою більше 100-300 Гц, що неминуче призводить до зниження його чутливості.
Порядок роботи
При безпомилковому монтажі, справних деталях і правильному регулюванні розглянутий металошукач готовий до роботи відразу після закінчення налаштування. Перед початком пошукових робіт конденсатором С2 бажано встановити можливо меншу частоту биття. Це дозволить підвищити чутливість приладу, оскільки забезпечить реєстрацію навіть невеликих змін частоти вимірювального генератора. Однак дуже низьку частоту биття вибрати не вдасться, тому що на нею гучність звуку в телефонах різко знизиться.
Якщо в процесі роботи частота сигналу в головних телефонах зміниться, то це свідчить про наявність в зоні дії пошукової котушки L2 якого-небудь металевого предмета. При наближенні котушки до предметів з магнітних металів (наприклад, заліза, фериту або нікелю) частота сигналу биттів буде збільшуватися, а при наближенні до предметів з немагнітних металів (наприклад з алюмінію, міді або латуні) - зменшуватися. По зміні тону сигналу биттів, маючи певний досвід, можна легко визначити, з якого металу, магнітного або немагнітного, виготовлений виявлений предмет.
Рівень гучності сигналу в головних телефонах регулюється резистором R4.
Автор: І. Нечаєв