Початківцям радіоаматорам можна рекомендувати для повторення конструкцію простого металошукача, основою для якого послужила схема, неодноразово публиковавшаяся в кінці 70-х років минулого сторіччя у різних вітчизняних і зарубіжних спеціалізованих виданнях. Цей металодетектор, виконаний всього на одній мікросхемі типу К155ЛА3, можна зібрати за кілька хвилин.
Принципова схема
Пропонована конструкція являє собою один із численних варіантів металодетекторів типу BFO (Beat Frequency Oscillator), тобто є пристроєм, в основу якого покладено принцип аналізу биття двох сигналів, близьких по частоті (рис. 3.1). При цьому в даній конструкції оцінка зміни частоти биттів здійснюється на слух.
Рис. 3.1. Принципова схема металошукача на мікросхемі К155ЛА3
Основу приладу складають вимірювальний і опорний генератори, детектор коливань ВЧ, схема індикації, а також стабілізатор напруги.
У розглянутій конструкції використані два простих LC-генератора, виконані на мікросхеми IC1. Схемотехнічні рішення цих генераторів практично ідентичні. При цьому перший генератор, який є опорним, зібраний на елементах IC1.1 і IC1.2, а другий, вимірювальний або перестроюваний генератор, виконаний на елементах IC1.3 і IC1.4.
Контур опорного генератора утворений конденсатором С1 ємністю 200 пФ і котушкою L1. У контурі вимірювального генератора використовуються конденсатор змінної ємності С2 з максимальною ємністю приблизно 300 пФ, а також пошукова катуш-ка L2. При цьому обидва генератора налаштовані на робочу частоту приблизно 465 кГц. Виходи генераторів через развязывающие конденсатори С3 і С4 підключені до детектору коливань ВЧ, виконаному на діодах D1 і D2 за схемою подвоєння випрямленої напруги. Навантаженням детектора є головні телефони BF1, на яких виділяється сигнал низькочастотної складової. При цьому конденсатор С5 шунтує навантаження на вищих частотах.
При наближенні пошукової котушки L2 коливального контуру керованого генератора до металевого предмету її індуктивність змінюється, що викликає зміна робочої частоти даного генератора. При цьому, якщо поблизу котушки L2 знаходиться предмет з чорного металу (феромагнетика), її індуктивність збільшується, що приводить до зменшення частоти керованого генератора. Кольоровий ж метал зменшує індуктивність котушки L2, а робочу частоту генератора збільшує. 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 В через стабілізатор напруги, утворений стабілітронів D3, баластними резистором R3 і регулюючим транзистором T1.
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. Монтаж може бути як навісний, так і друкований.
При повторенні металодетектора можна використовувати мікросхему К155ЛА3, що складається з чотирьох логічних елементів 2І-НЕ, що живляться від загального джерела постійного струму. Як конденсатора С2 можна використовувати конденсатор налаштування від переносного радіоприймача. Діоди D1 та D2 можна замінити будь-якими високочастотними германиевыми діодами.
Котушка L1 опорного контуру генератора повинна мати індуктивність близько 500 мкГ. В якості такої котушки рекомендується використовувати, наприклад, котушку фільтра ПЧ супергетеродинного приймача.
Вимірювальна котушка L2 містить 30 витків дроту ПЕЛ діаметром 0,4 мм і виконана у вигляді тора діаметром 200 мм. Цю котушку простіше виготовити на жорсткому каркасі, однак можна обійтися і без нього. В цьому випадку в якості тимчасового каркаса можна використовувати будь-який відповідний за розмірами круглий предмет, наприклад банку. Витки котушки намотуються внавал, після чого знімаються з каркаса і екрануються електростатичним екраном, який представляє собою стрічку з незамкнену алюмінієвої фольги, намотану поверх джгута витків. Щілина між початком і кінцем намотування стрічки (зазор між кінцями екрану) повинна становити не менше 15 мм.
При виготовленні котушки L2 потрібно особливо стежити за тим, щоб не сталося ~ замикання-решт екрануючої стрічки, оскільки в цьому випадку утворюється короткозамкнений виток. В цілях підвищення механічної міцності котушку можна просочити епоксидним клеєм. Для джерела звукових сигналів слід застосувати високоомні головні телефони з можливо великим опором (близько 2000 Ом). Підійде, наприклад, широко відомий телефон ТА-4 або ТОН-2.
В якості джерела живлення В1 можна використовувати, наприклад, батарейки "Крона" або дві батарейки типу 3336Л, з'єднані послідовно.
У стабілізаторі напруги ємність електролітичного конденсатора С6 може складати від 20 до 50 мкФ, а конденсатора С7 - від 3 до 300 68 000 пФ. Напруга на виході стабілізатора, рівне 5, встановлюється підлаштування резистором R4. Така напруга буде підтримуватися незмінною навіть при значної розрядки батарей.
Необхідно відзначити, що мікросхема К155ЛАЗ розрахована на живлення від джерела постійного струму напругою 5 Ст. Тому при бажанні зі схеми можна виключити блок стабілізатора напруги і використовувати як джерело живлення одну батарейку типу 3336Л або аналогічну їй, що дозволяє зібрати компактну конструкцію. Проте розрядка цієї батарейки дуже швидко позначиться на функціональні можливості даного металодетектора. Саме тому необхідний блок живлення, що забезпечує формування стабільного напруги 5 Ст.
Слід визнати, що в якості джерела живлення автор використав чотири великі круглі батарейки імпортного виробництва, з'єднані послідовно. При цьому напруга 5 В формувалося інтегральним стабілізатором типу 7805. Плата з розташованими на ній елементами і джерело живлення розміщуються в будь-якому відповідному пластмасовому або дерев'яному корпусі. На кришці корпусу встановлюються змінний конденсатор С2, вимикач S1, а також роз'єми для підключення пошукової котушки L2 і головних телефонів BF1 (ці роз'єми і вимикач S1 на принциповій схемі не вказані).
Налагодження
Як і при регулюванні інших металошукачів, даний прилад слід налаштовувати в умовах, коли металеві предмети віддалені від пошукової котушки L2 на відстань не менше одного метра.
Спочатку за допомогою частотомера або осцилографа необхідно налаштувати робочі частоти опорного і вимірювального генераторів. Частота опорного генератора встановлюється рівною приблизно 465 кГц регулюванням сердечника котушки L1 і, при необхідності, підбором ємності конденсатора С1. Перед регулюванням потрібно від'єднати відповідний висновок конденсатора С3 від діодів детектора і конденсатора С4. Далі потрібно від'єднати відповідний висновок конденсатора С4 від діодів детектора і від конденсатора С3 і регулюванням конденсатора С2 встановити частоту вимірювального генератора так, щоб її значення відрізнялося від частоти опорного генератора приблизно на 1 кГц.
Після відновлення всіх з'єднань металошукач готовий до роботи.
Порядок роботи
Проведення пошукових робіт з допомогою розглянутого металодетектора не має яких-небудь особливостей. При практичному використанні приладу слід змінним конденсатором С2 підтримувати необхідну частоту сигналу биттів, яка змінюється при розряді батареї, зміні температури навколишнього середовища або девіації магнітних властивостей грунту.
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 до деяким металам частота сигналу биттів буде збільшуватися, а при наближенні до інших - зменшуватися. За зміни тону сигналу биттів, маючи певний досвід, можна легко визначити, з якого металу, магнітного або немагнітного, виготовлений виявлений предмет.
Автор: Адаменко М. В.