Низькобюджетний металодетектор

Цей унікальний металодетектор зроблено всього на п'яти компонентах - дешевої мікросхемі, змінному конденсаторі, двох пошукових котушках і навушнику. Але не дивлячись на простоту він має досить непогані параметри.

Ця схема відноситься до металодетекторів. І хоча вона містить деякі вузли від інших металодетекторів, її принцип роботи відрізняється від них.

Не буде перебільшенням сказати, що за характеристиками схема відповідає недорогого детектору з індукційним балансом (ІБ). Зберіть її - і ви в цьому переконайтеся! Ця конструкція навіть більш проста, ніж оригінальний детектор на биениях, схема якого була опублікована у EPE за травень 2004.

При тестуванні було встановлено, що старий англійський пенні виявляється на повітрі на відстані 15 см, хоча за різних факторів, що впливають на чутливість, дальність виявлення може падати до 12,5 див.

Тим не менше цей детектор може скласти конкуренцію для бюджетних ІБ і навіть мати деякі корисні особливості успадковані від детекторів на биениях.

Введення

Замість використання пошукового та зразкового генераторів (як в детекторах на биениях), або передавальної та приймальної котушок (як у ІБ детекторів), цей детектор використовує два передавача (або пошукових генератора) з взаємно перекриваються котушками як у ІБ детекторів.

Рис. 1. Принципова схема - навряд чи може бути простіше

Примітка до схемою: кожна котушка містить 70 витків дроту ПЕЛ-0,32 намотаного на оправці діаметром 12 див.

Котушки повинні перекриватися між собою для одержання тони в навушниках.

Як видно з малюнка 1, схема дуже проста. Кожен генератор зібраний на одному підсилювачі счетверенних ОУ плюс пошукова котушка!

Сигнали з цих генераторів змішуються (по типу як у детекторів на биениях) і в внаслідок цього можна почути сигнал биттів.

Але крім цієї схожості з детекторами на биениях є і відмінність. І це відмінність, яка істотно збільшує чутливість детектора полягає в тому, що кожна з котушок змінює частоту генератора через індуктивну зв'язок. В результаті виходить "баланс" як у ІБ та чутливість детекторів стає більше, ніж у схем на биениях.

Крім всього цього, потрібно засіб для керування вихідною частотою биття, що б можна було настроювати прилад. Це може бути виконано різними способами, в даному випадку використовується стандартний змінний конденсатор 100 пФ від приймача АМ, з'єднаний між двома генераторами.

Так як концепція схеми запозичена від індукційно-балансних і детекторів на биениях, то ми будемо називати принцип роботи цього детектора "баланс биттів" (ББ).

Характеристики

Основні характеристики схеми такі:

В залежності від того, як він сконструйований, цей детектор потенційно має чутливість як у ІБ детектора.
Не потрібен приймальний підсилювач або детектор рівня, це істотно спрощує схему і знижує її вартість. Представлена схема містить всього два основних компонента, при тому що аналогічна по чутливості схема бюджетного ІБ буде містити близько 10..20 компонентів.
Обидва пошукових генератора ідентичні, отже схема стійка до зміни напруги живлення і навколишньої температури. Через це відпадає потреба в схемах компенсації та стабілізаторі напруги.
Кожна з котушок має протилежний відгук на мішень, і отже високий імунітет до мінералізації землі. У той же час схема має гарну дискримінацію в точці перекриття обох котушок.

Схема

В основі конструкції лежить найпростішої генератор на інверторі. Розглянемо спочатку генератор на IC1. З моменту, коли індуктивність починає чинити опір швидким змін напруги (званим реакцією), будь-яка зміна логічного рівня на виході (вивід 1) буде передаватися на інвертуючий вхід 2 із затримкою за часу. Швидкість наростання вихідної напруги становить приблизно 8В/МС, всі подальші перемикання IC1 відповідно затримуються і таким чином генератор переходить в робочий режим, з усталеними коливаннями на виході.

Один з висновків пошукової котушки з'єднаний з неинвертирующим входом (висновок 3), який стабілізує роботу. В принципі висновок 3 міг би бути залишено не підключеним, але це було б неоптимальним рішенням.

Так як різні інтегральні мікросхеми мають різні швидкості наростання вихідної напруги і вхідні опору, то вони навряд чи будуть працювати в цією схемою. Однак TL074CN широко поширена і її доступність не повинна бути проблемою.

Пошукова котушка є відповідальною частиною генератора і вона повинна бути правильно сконструйована, що б генератор заробив і була отримана необхідна частота на виході.

Ця частота має бути досить великий, але не настільки, що б на неї впливали шуми або нестабільність параметрів.

Характеристики мікросхеми IC1 і індуктивність котушки впливають на частоту генерації, яка знаходиться в районі 260 кГц (без підключеного екрану Фарадея). Екран Фарадея збільшує індуктивність котушки приблизно в два рази, відповідно частота на виході генератора стає приблизно в два рази менше.

Генератор на IC1b включений точно так само, як і IC1a, за винятком того, що його пошукова котушка підключена в протифазі.

По мірі того, як пошукову котушку переміщують паралельно землі, поява металу збільшує індуктивність спочатку L1 і потім L2, або навпаки, в внаслідок чого частота генерації трохи зменшується. Третій підсилювач IC1c використовується для змішування сигналів двох генераторів, і на його виході виходить частота биттів, що лежить в аудіо діапазоні.

Все це є відмінною особливістю детектора ББ типу. Присутність металу не тільки змінює частоту пошукового генератора, але і так само як і у ІБ детектора, впливає на іншу катушку. Насправді обидві какушки впливають один на одного через взаимоиндукцию, і це є причиною істотного збільшення чутливості системи.

Крім усього цього, необхідно знайти спосіб для налаштування детектора. Це досягається з допомогою змінного конденсатора VC1, який з'єднується з двома індуктивностями (пошуковими котушками). Як VC1 буде працювати практично будь-конденсатор змінної ємності, бажано тільки що б він мав не надто велику ємність - від 47 пФ до 100 пФ. Якщо ж такого немає, то можна використовувати конденсатор більшого номіналу, включивши з ним послідовно ємність 47пФ.

Як навушників використовуються пьезотелефоны. Якщо їх занадто гучність велика, то її можна зменшити, включивши послідовно з навушниками резистор відповідного номіналу. Індуктивний звукоизлучатель використовувати не рекомендується з-за небезпеки перевантаження IC1c.

Струм, отребляемый схемою складає приблизно 15мА. Вісім батарей типу АА вистачає приблизно на 70 годин роботи.

Конструкція

У схемі немає великої кількості деталей, так що важко допустити яку-небудь помилку. Важливо не помилитися з включенням мікросхеми та пошукових фазіровкой котушок. Крім цього, інших проблем бути не повинно.

Вставте в друковану плату 12 штирків і впаяйте їх, потім припаяйте два дроти, провідних до вимикача. Як штирьков використовуйте облуженный товстий мідний провід.

Тепер прийшов час наповнити друковану плату. Так як це чутлива, високочастотна схема, то рекомендується паяти IC1 безпосередньо, без панельки. Після того як ви вставили цю мікросхему, переконайтеся в правильності установки. TL074CN досить надійна мікросхема, паяйте її по можливості швидше, що б уникнути перегріву.

Припаяйте змінний конденсатор VC1, гніздо для навушників, батареї і вимикач (дотримуйте полярності - помилка може вивести схему з ладу). Вимикач харчування зазвичай підключають до позитивного висновку батарей. Одні мають батареї облуженный контакт, інші (такі які ми використовуємо) вимагають 9В перехідну колодку для під'єднування. Знову ж таки, дотримуйтесь полярності!