Серед радіоаматорів-початківців великий популярністю користуються схеми металодетекторів, які працюють за принципом аналізу частоти сигналу биттів, що виникає при змішуванні двох близьких за частоті сигналів (принцип BFO). Такі прилади прості у виготовленні і налагодженні, про що можна судити, ознайомившись з наступною конструкцією.
Принципова схема
Даний прилад зібраний всього на одній мікросхемі (рис.3.2). Однак відмінності полягають не тільки в іншому тип використовуваної мікросхеми, але і в схемотехніці і опорного вимірювального генераторів. Дещо інше побудова схеми дозволило обійтися без конденсатора змінної ємності, а також використовувати лише одну котушку індуктивності.
Основу приладу складають вимірювальний і опорний генератори, детектор коливань ВЧ і схема індикації.
Як і в згаданій конструкції, в даному приладі використано два простих генератора, виконані на елементах мікросхеми IC1. При цьому перший генератор, який є опорним, зібраний на елементах IC1.1 і IC1.2, а другий, вимірювальний або перебудовується генератор виконаний на елементах IC1.3 і IC1.4.
Робоча частота опорного генератора залежить від сумарного опору резисторів R1 і R2, а також від ємності конденсатора С1. Підлаштування резистором R1 забезпечується грубе, а змінним резистором R2 - плавну зміну частоти генератора. Частота вимірювального генератора залежить від ємності конденсатора С2 і індуктивності котушки L1, яка є пошуковою.
Рис. 3.2. Принципова схема металошукача на мікросхемі К176ЛЕ5
Виходи обох генераторів через развязывающие конденсатори С3 і С4 підключені до детектору ВЧ-коливань, виконаному на діодах D1 і D2 за схемою подвоєння випрямленої напруги. З виходу детектора низькочастотний сигнал подається безпосередньо на головні телефони BF1. Конденсатор С5 забезпечує шунтування навантаження з вищим частотам.
При наближенні пошукової котушки L1 коливального контуру керованого генератора до металевого предмету її індуктивність змінюється, що викликає зміна робочої частоти генератора. Якщо поблизу котушки L1 знаходиться предмет з чорного металу, її індуктивність збільшується, що призводить до зменшення частоти вимірювального генератора. Кольоровий ж метал зменшує індуктивність котушки L1, при цьому робоча частота генератора зростає. ВЧ-сигнал, сформований в результаті змішування сигналів вимірювального і опорного генераторів після проходження через конденсатори С3 і С4, подається на детектор. При цьому амплітуда сигналу ВЧ змінюється з частотою биття.
Низькочастотна обвідна ВЧ-сигналу виділяється детектором, виконаним на діодах D1 і D2. Конденсатор С5 забезпечує фільтрацію високочастотної складової сигналу. Далі сигнал биттів надходить на головні телефони BF1. Харчування на мікросхему IC1 подається від джерела В1 напругою 9 Ст.
Деталі та конструкція
Всі деталі простого транзисторного металошукача за винятком пошукової котушки L1, резисторів R1 і R2, рознімань Х1 і Х2 і вимикача S1 розташовані на друкованій платі розмірами 80х22 мм, виготовленої з одностороннього фольгованого гетинаксу або текстоліту.
До деталей, застосовуваних у даному пристрої, не пред'являються які-небудь особливі вимоги. Природно, рекомендується використовувати будь-які малогабаритні конденсатори і резистори, які без проблем можна розмістити на друкованій платі (рис. 3.3).
Рис. 3.3. Друкована плата (а) і розташування елементів (б) металошукача на мікросхемі К176ЛЕ5
В даному приладі крім мікросхеми К176ЛЕ5 можна використовувати мікросхеми К176ЛА7, К176ПУ1, К176ПУ2, К561ЛА7, К564ЛА7 або К564ЛН2. Підлаштування резистор R1 може бути типу СП5-2, а змінний резистор R2 - типу СПО-0,5 (цілком підійдуть і інші малогабаритні резистори), конденсатор С6 - типу К50 - 12 або будь-який інший на номінальну напругу не менше 10 Ст. Інші конденсатори можуть бути будь-якими малогабаритними керамічними, наприклад типу КМ-6.
Для виготовлення котушки L1 рекомендується використовувати відрізок мідної або алюмінієвої трубки з внутрішнім діаметром 8-10 мм і довжиною близько 630 мм Всередині трубки слід протягнути джгут з 20 відрізків дроту ПЕЛШО діаметром 0,5 мм, попередньо протягнутих в поліхлорвінілову трубку. Дюралюминиевую трубку з знаходяться в ній проводами треба зігнути по шаблону в кільце діаметром близько 200 мм. Кінець дроту, який є початком першого витка, слід припаяти до одного з висновків конденсатора С2, початок другого витка - до кінця першого витка і так далі. Кінець останнього витка припаюється до другого висновку конденсатора С2. В результаті вийде котушка, що містить 20 витків. При виготовленні котушки L1 потрібно особливо стежити за тим, щоб не сталося замикання решт екрануючої трубки, оскільки в цьому випадку утворюється короткозамкнений виток.
Для виготовлення екрана можна використати і звичайну алюмінієву фольгу. У цьому разі додаткову жорсткість конструкції котушки L1 можна надати, якщо розташувати її між двома дисками з фанери або гетинаксу відповідних розмірів. В якості джерела звукових сигналів рекомендується застосовувати будь-які високоомні головні телефони з опором близько 2000 Ом. Підійде широко відомий телефон ТА-4 або ТОН-2.
Джерелом живлення В1 може служити батарейка "Крона" або дві батарейки типу 3336Л, з'єднані послідовно. Друкована плата з розташованими на ній елементами і джерело живлення розміщуються в будь-якому відповідному пластмасовому або дерев'яному корпусі. На кришці корпусу встановлюються підлаштування резистор R1 і змінний резистор R2, роз'єм Х1 для підключення головних телефонів BF1, а також вимикач S1.
Пошукова котушка L1 розташовується на кінці будь-якої зручної ручки.
Налагодження
Налагодження розглянутого металошукача слід проводити в умовах, коли металеві предмети віддалені від пошукової котушки L1 на відстань не менше одного метра.
Спочатку необхідно налаштувати робочі частоти опорного і вимірювального генераторів, попередньо встановивши движки резисторів R1 і R2 в середнє положення. Встановлення частот бажано контролювати за допомогою частотомера або осцилографа. Частота опорного генератора грубо встановлюється регулюванням резистора R1, а більш точно - змінним резистором R2. При необхідності можна підібрати ємність конденсатора С1. Перед виконанням цієї регулювання потрібно від'єднати відповідний висновок конденсатора С3 від діодів детектора і від конденсатора С4. Далі, від'єднавши відповідний висновок конденсатора С4 від діодів детектора і від конденсатора С3, підбором ємності конденсатора С2 слід вибрати частоту вимірювального генератора так, щоб її значення відрізнялося від частоти опорного генератора приблизно на 500-1000 Гц.
На жаль, вибрати більш низьку частоту биття для отримання високої чутливості неможливо з ряду причин. По-перше, при таких близьких частотах двох генераторів можливий "захоплення" частоти одного генератора іншим, що призведе до їх взаємної синхронізації. А по-друге, на сигнали низьких частот биттів, на яких досягається максимальна чутливість (наприклад, при частоти биттів 1-10 Гц) головні телефони практично не реагують.
Після відновлення всіх з'єднань обертанням движка резистора R1 слід домогтися найбільш низького тону в головних телефонах. При появі перешкод або збоїв в роботі приладу, обумовлених взаємним впливом генераторів, між висновками 7 і 14 мікросхеми IC1 рекомендується впаяти конденсатор ємністю 0,01-0,1 мкФ.
Порядок роботи
При практичному використанні приладу необхідну частоту сигналу биттів слід підтримувати змінним резистором R2. Частота биттів може змінюватися під впливом різних чинників (наприклад, при зміні температури навколишнього середовища, девіації магнітних властивостей ґрунту або розряді батареї).
Якщо в процесі роботи в зоні дії пошукової котушки L1 виявиться який-небудь металевий предмет, то частота сигналу в телефонах зміниться. При наближенні до деяким металам частота сигналу биттів буде збільшуватися, а при наближення до інших - зменшуватися. По зміні тону сигналу биттів, маючи певний досвід, можна легко визначити, з якого металу, магнітного або немагнітного, виготовлений виявлений предмет.
Автор: Адаменко М. В.