Прилад для виявлення металевих предметів

При проведенні різних робіт - земляних, дорожніх, будівництві будівель часто виникає необхідність відшукати під шаром землі, снігу, льоду кришки пожежних і кабельних колодязів або приховані в стінах різні металеві вироби.

Прилад, опис якого наводиться нижче, служить для визначення місця розташування таких предметів в товщі немагнітних мас, що володіють незначною електропровідністю. Наприклад, під шаром грунту, асфальту, снігу можна знайти чавунну кришку водопровідного люка на глибині до 0,6-0,8 м, виявити під дерев'яним або бетонною підлогою, а також у стінах, стелях місце розташування металевих балок, труб або електричних кабелів з металевою бронею на відстані до 0,2-0,4 м (в залежності від розмірів і форми останніх). Можна також дізнатися напрямок розповсюдження пучків арматури в залізобетонних конструкціях на глибині до 0,1-0,15 м і т. д.

Цей прилад невеликий за розмірами, простий за схемою і конструкції; його виготовлення під силу радіоаматорові середньої кваліфікації.

Принцип роботи приладу заснований на зміні власної частоти коливального контуру при наближенні його котушки індуктивності до металевого предмету. Якщо контур включений в схему лампового генератора, то при зміні індуктивності змінюватиметься і частота генератора, і це зміна можна порівняно просто зареєструвати. Магнітне поле, що виникає від вихрових струмів, наведених у отыскиваемом предмет, взаємодіє з індуктивність коливального контуру, зменшує її і тим самим збільшує частоту власних коливань контуру. Максимум зміни частоти свідчить про мінімальній відстані рамки до металевого тіла.

Принципова схема приладу, який складається з двох LC-генераторів і змішувача, зібраних на кристалічних триодах, зображена на рис. 1.

Рис. 1

Перший генератор має коливальний контур l 1 c 1. Котушка L1 виконана у вигляді рамки, за допомогою якої відшукують розташування металевого предмета.

Другий генератор з контуром L4C4 - допоміжний, що він служить в якості джерела опорної частоти для визначення моменту зміни частоти першого генератора.

Напруга змінного струму від обох генераторів з обмоток L3 і L6 надходить на підстава змішувального тріода ПП3. В його колекторної ланцюга виникають струми з частотою першого і другого генераторів, а також струми різницевих і сумарних частот і їх гармоніки.

Низькочастотні складові цих струмів прослуховуються на телефонах, включених до колекторних ланцюг тріода ПП3.

Попередньо частота другого генератора вирівнюється з частотою першого, що контролюється за допомогою телефонів на слух "нульовим биениям". При наближення рамки приладу до металевого предмету частота першого генератора збільшується, і в телефонах починає

прослуховуватися тон низької частоти. Чим ближче рамка до металевого предмету, тим вище частота першого генератора, більше різницева частота на виході змішувача і висота тону, прослуховується в телефонах. При видаленні від рамки металевого предмета частота коливань сигналу, прослуховується в телефонах, зменшується. За найвищим тоном визначається мінімальна відстань від рамки до відшукуємо предмета.

Частота генераторів вибирається в межах 80-120 кГц, а частота, настроїтися при виявленні предмету, не повинна перевищувати 3-4 кГц.

Загальний вигляд приладу показаний на рис. 2. Всі елементи схеми приладу, включаючи і джерело живлення, розміщуються в загальному корпусі, закріпленою у верхній частині рукоятки рамки. Живлення здійснюється від батарейки для кишенькового ліхтаря.

Коливальний контур першого генератора виконаний у вигляді окремої рамки, з'єднаної з приладом екранованим кабелем. Рамка закріплюється на дерев'яному каркасі (рис. 2), з якою шарнірно з'єднана рукоятка.

Рис. 2

В робочому стані рамка утримується в заданому по відношенню до рукоятці положенні за допомогою шнура. При перенесенні рамка прикладається до рукоятки і фіксується засувкою.

Весь монтаж виконується на гетинаксовой платі, вимикач вк 1 і телефонні гнізда закріплюються на корпусі - рис. 3.

Рис. 3

Ручка налаштування (підлаштування сердечник котушки LA) виводиться назовні через отвір у бічній стінці корпусу.

Шаблон для намотування котушки рамки виконується у вигляді прямокутника розмірами 300x400 мм з дощок чи листа фанери. У кутах цього прямокутника забиваються цвяхи, на них намотуються обмотки L1, L2 і L3.

Для скріплення витків обмотку слід перев'язати міцною ниткою, після цього рамку можна зняти з цвяхів.

Щоб оберегти обмотку рамки від вологи, її слід обернути стрічкою з лакотканини або тонкого поліетилену. Зовні рамка обертається бавовняної стрічкою, просоченої бітумним лаком (Рамка покривається лаком 6-8 разів. Після кожного покриття лак потрібно добре просушити.).

Конденсатор C1 і кінець з'єднувального кабелю також ізолюють від вологи, причому особливу увагу слід звернути на закладення місця виходу кабелю.

Після просочення рамка закріплюється на каркасі за допомогою смужки фанери, як показано на рис. 4.

Рис. 4

З'єднувальний кабель робиться з трьох гнучких проводів в хлорвінілової ізоляції, укладені в загальний екран, на який зовні одягається хлорвиниловая або гумова трубка. Екран одночасно служить загальним проводом для обмоток L1, L2, L3 і з'єднується з мінусовим зажимом приладу.

Котушки індуктивності L4, L5 і L6 намотують на осердя РБ-4. Дані обмоток наведені в таблиці.

В якості напівпровідникових тріодів ПП1, ПП2 і ПП3 можуть бути використані будь-які триоды типу П-6, П-13, П-14, П-15 або їм подібні.

Налаштування приладу зводиться до підбору величини ємності конденсатора С4 або числа котушки індуктивності L4 з тим, щоб у середньому положенні підлаштування сердечника частота другого генератора дорівнювала частоті коливань першого генератора.

Вирівнювання частот проводиться за допомогою електронного осцилографа і допоміжного генератора за фігур Ліссажу.

Якщо частота другого генератора нижче частоти першого генератора, то слід зменшити ємність С4 або зменшити число витків котушки L4, якщо ж частота другого генератора вище - ємність конденсатора С4 потрібно збільшити чи додати кілька витків на котушку L4.

Остаточна припасування частоти другого генератора виробляється на слух "нульовим биениям", або спостерігаючи низькочастотний сигнал з виходу змішувача на осцилографі.

У разі відсутності осцилографа і генератора налаштування приладу можна зробити з допомогою звичайного радиовещательного приймача, що має довгохвильовий діапазон. Бажано, щоб цей приймач мав електронно-оптичний індикатор налаштування.

Спочатку заміряється частота першого генератора. Для цього відключається від ланцюга харчування емітер ПП2, а вихід змішувача (при включених телефонах або документі їх опорі 4-5 ком) через ємність 15-20 пф з'єднується з гніздом "Антена" приймача.

Змінюючи налаштування приймача, по характерному шуму в гучномовці або за індикатором настройки, по шкалі приймача визначають частоту однієї з гармонік першого генератора. Змінюючи налаштування приймача, визначають частоту наступної гармоніки. Різниця частот двох сусідніх гармонік і буде дорівнювати власної частоті першого генератора.

Такі вимірювання проводяться і для частоти другого генератора (при відключеному емітер ПП1).

Підбором величини ємності конденсатора С4 або зміною індуктивності L4 частота другого генератора вибирається такою, щоб її гармоніки прослуховувалися на тих же діленнях шкали приймача, що і у першого генератора.

Остаточна припасування частоти виробляється на слух "нульовим биениям" телефонах.

Настройку слід вважати закінченою, якщо можна домогтися "нульових биттів" при середньому положенні підлаштування сердечника в індуктивності L4.

Робота з приладом проста і не вимагає спеціальної підготовки. Перед початком пошуків слід включити живлення приладу і, слухаючи його роботу на телефонах, обертанням гвинта підлаштування сердечника потрібно домогтися "нульових биттів". Потім трохи вивернути серцевину, злегка засмутити другий генератор з тим," щоб у телефонах прослуховувався низький тон. Прилад при цьому буде володіти найвищою чутливість, так як при точній настройці обох генераторів вони взаємно синхронізуються і при малих відхиленнях частоти (при попаданні в поле рамки малих чи далеко розташованих предметів) другий генератор як би "захоплюється" першим і предмет виявити не вдається.

При незначній розладі навіть невелике відхилення частоти першого генератора при наближенні до металевого предмету викликає зміна висоти тони, яке легко виявляється на слух.

Пошук здійснюється шляхом несення рамки на близькій відстані від поверхні ґрунту, підлоги, стелі і т. д. в районі передбачуваного розташування металевого предмета.

Погойдуванням рамки з боку в бік по змінам тони легко визначається точне місце розташування відшукуємо предмета.

Однієї батарейки для кишенькового ліхтаря достатньо для роботи приладу протягом 100-150 годин, при живленні від акумуляторів типу Д-0,2 він може працювати 45-50 годин.

Пристрій непридатний для пошуку дрібних предметів: болтів, шайбочок, цвяхів і т. п.

Автор: Ільїн Д.