Останнім часом на прилавках радиорынков можна знайти всілякі конструктори або набори комплектуючих деталей, придбавши які будь-який бажаючий без особливих зусиль швидко збере найпростіший металодетектор. Автор мав задоволення ознайомитися з декількома дитячо-юнацькими конструкторами, які можна рекомендувати і дорослим.
Основою для одного з таких наборів послужила схема металодетектора, вперше опублікована в кінці 80-х років минулого століття і після цього з різними змінами та доповненнями не раз публиковавшаяся в різних вітчизняних і зарубіжних виданнях.
Принципова схема
Розглянутий металодетектор являє собою один із 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.
Як відомо, певною мірою підвищити чутливість металошукача типу BFO можна, якщо вибрати значення частоти опорного генератора в 5-10 разів більше, ніж значення частоти вимірювального генератора. В цьому випадку оцінюється зміна частоти биттів, які виникають між коливаннями основний частоти опорного генератора і найближчою по частоті гармонікою частоти вимірювального генератора. У результаті зміна частоти вимірювального генератора під впливом зовнішніх впливів всього на 10 Гц призводить до збільшення частоти різницевих коливань на 50-100 Гц.
Таким чином, при виборі частоти вимірювального генератора в межах 100-200 кГц частота опорного генератора повинна становити 500-2 000 кГц. Необхідно зазначити, що частота опорного генератора повинна бути стабілізована.
Основу схеми приладу (рис. 3.12) складають вимірювальний і опорний генератори, буферні каскади, змішувач і схема акустичної індикації.
Рис. 3.12. Принципова схема металошукача з кварцовою стабілізацією
Опорний генератор виконаний на елементах IC1.1 і IC1.2 мікросхеми IC1, його робоча частота стабілізована кварцовим резонатором Q1 (1 МГц). Вимірювальний або перебудовується генератор виконаний на елементах IC2.1 і IC2.2 мікросхеми IC2. Робоча частота цього генератора визначається параметрами елементів, утворюють його коливальний контур, тобто місткостями конденсаторів С2, С3 і варикапа D1, а також індуктивністю котушки L1. При цьому зміна ємності варикапа D1 здійснюється за допомогою змінного резистора R2. Робоча частота вимірювального генератора знаходиться в межах 200-500 кГц. Котушка L1 коливального контуру керованого генератора є пошукової котушкою. При наближенні до металевого предмету індуктивність котушки змінюється, що призводить до зміни робочої частоти генератора і відповідно до зміни частоти биттів.
Каскади, виконані на елементах IC1.3 і IC2.3, забезпечують розв'язку між генераторами по змінному напрузі, а також послаблюють вплив змішувача на генератори. З виходів буферних каскадів ВЧ сигнали подаються на змішувач, виконаний на елементі IC1.4. Далі сигнал биттів надходить на головні телефони BF1. При цьому конденсатор С10 забезпечує фільтрацію високочастотної складовою сигналу.
Харчування на схему подається від джерела В1 напругою 9 В через фільтр, утворений конденсаторами С8 і С9.
Деталі та конструкція
Всі деталі даного приладу (за винятком пошукової котушки L1, резистора R2, рознімань Х1 і Х2, а також вимикача S1) розташовані на друкованій платі розмірами 50х50 мм (рис. 3.13), виготовленої з одностороннього фольгованого гетинаксу або текстоліту.
Рис. 3.13. Друкована плата (а) і розташування елементів (б) металошукача з кварцовою стабілізацією
До деталей, застосовуваних у даному пристрої, не пред'являються які-небудь особливі вимоги. Рекомендується використовувати будь-які малогабаритні і конденсатори резистори, які без проблем можна розмістити на друкованій платі. При цьому плата розрахована на установку постійних резисторів типу МЛТ-0,125 або інших малогабаритних (наприклад МЛТ-0,25 або ВС-0,125). Конденсатори С2, С3, С5 і С7 можуть бути типу КТ-1, конденсатори С4, С7, С8 і С10 - типу КМ-4 або К10-7В, а конденсатор С9 - типу К50-6.
Змінний резистор R2 може бути будь-яким малогабаритним, однак як такого регулятора не рекомендується використовувати резистори, механічно з'єднані з вимикачем живлення S1.
Кварцовий резонатор Q1 змонтований на окремій платі з склотекстоліти, закріпленій паралельно основній з боку деталей. Його частота може бути будь у межах 0,5-1,8 МГц. Проте в тому випадку, якщо буде використовуватися кварц з частотою резонансу більше 1 МГц, в деяких джерелах рекомендується між виходом буферного елемента IC2.3 (висновок IC2/10) і відповідним входом змішувача на елементі IC1.4 (висновок IC1/13) включити дільник частоти, що знижує зразкову частоту до 0,5-1 МГц. Такий дільник можна виконати на мікросхемі серії К176 або К561.
Пошукова котушка L1 містить 50 витків дроту ПЕЛШО діаметром 0,27 мм і виконана у вигляді кільця діаметром 180-220 мм Цю котушку простіше виготовити на жорсткому каркасі, однак можна обійтися і без нього. В такому випадку в якості тимчасового каркаса можна використовувати будь-який відповідний за розмірами круглий предмет. Витки котушки намотуються внавал, після чого знімаються з каркаса і з метою підвищення механічної міцності просочуються епоксидним клеєм. Потім котушка L1 екранується електростатичним екраном, що представляє незамкнену стрічку з алюмінієвої фольги, намотану поверх джгута витків. Щілина між початком і кінцем намотування стрічки (зазор між кінцями екрану) повинна становити не менше 15-20 мм. При виготовленні котушки L1 потрібно особливо стежити за тим, щоб не сталося замикання решт екрануючої стрічки, оскільки в цьому випадку утворюється короткозамкнений виток. Для захисту від ушкоджень фольгу можна обмотати одним - двома шарами ізоляційної стрічки.
Джерелом звукових сигналів можуть служити високоомні головні телефони типу ТОН-2, ТУ-4 або аналогічні.
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 R2, роз'єм Х1 для підключення головних телефонів BF1, роз'єм Х2 для підключення пошукової котушки L1 і вимикач S1.
Налагодження
Даний прилад слід налаштовувати в умовах, коли металеві предмети віддалені від пошукової котушки L1 на відстань не менше 1,5 м.
Процес налаштування металошукача полягає в налагодженні вимірювального генератора на частоту 100-200 кГц, що здійснюється підбором величини ємності конденсатора С2. При цьому движок змінного резистора R2 повинен знаходитися в середньому положенні. Частота вимірювального генератора контролюється частотоміром на виході елемента IC1.3 (висновок IC1/10). Контроль правильності вибраного значення частоти вимірювального генератора здійснюється прослуховуванням сигналу різницевої частоти в головних телефонах. Цей сигнал повинен бути досить гучним при можливо більшому співвідношенні частот опорного і вимірювального генераторів. При необхідності для оцінки амплітуди сигналу биттів можна використовувати осцилограф.
Порядок роботи
При практичному використанні даного приладу слід змінним резистором С1 підтримувати необхідну частоту сигналу биттів, яка може змінюватися під впливом різних факторів (наприклад при зміні магнітних властивостей ґрунту, температури навколишнього середовища 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 одних металів частота сигналу биттів буде збільшуватися, при наближенні до інших - зменшуватися. По зміні тону сигналу биттів, маючи певний досвід, можна легко визначити, з якого металу, магнітного або немагнітного, виготовлений виявлений предмет.
За допомогою даного приладу дрібні предмети (наприклад монету середніх розмірів) можна виявити на глибині до 80-100 мм, а кришку каналізаційного люка - на глибині до 55-65 див.
Автор: Адаменко М. В.