Металошукачі, робота яких заснована на оцінці девіації частоти биттів (BFO), мають порівняно малою чутливістю при пошук металів зі слабкими феромагнітними властивостями (мідь, олово, срібло і тощо). Оскільки різниця частот (биття) малопомітна при використанні звичайних методів індикації, підвищити чутливість металодетекторів BFO досить складно.
Природно, така ситуація стала добрим стимулом для пошуку інших схемотехнічних рішень. Багато років тому автором був виготовлений прилад, в основу якого лягла схема оригінального пристрою, опублікована в журналі "Radio Electronics" (1967, №11). Основним елементом, за допомогою якого здійснювався аналіз наявності металевих предметів, був кварц. При цьому результати аналізу оцінювалися візуально.
Принципова схема
Пропонована увазі читачів конструкція являє собою один з варіантів металодетекторів типу FM (Frequency Meter), тобто є пристроєм, основу якого покладено принцип аналізу девіації частоти опорного генератора під впливом металевих предметів, що потрапили в зону дії пошукової котушки. Головними особливостями даного приладу можна вважати цікаве схемотехнічне рішення аналізатора, виконаного на кварцовому елементі Q1, а також використання в якості індикатора стрілочного приладу. Основу схеми розглянутого металодетектора (рис. 2.15) складають вимірювальний генератор, буферний каскад, аналізатор, детектор високочастотних коливань і індикаторне пристрій.
Рис. 2.15. Принципова схема металошукача з кварцом
Коливальний контур генератора високої частоти, виконаного на транзисторі Т1, складається з котушки L1 і конденсаторів С1-С4. Робоча частота ВЧ-генератора залежить від девіації індуктивності котушки L1, яка одночасно є пошукової котушкою, а також від зміни ємностей підлаштування (С2) і регулювального (С1) конденсаторів. При відсутності металевих предметів у зоні дії котушки L1 частота коливань, порушуваних у ВЧ-генераторі, повинна бути дорівнює частоті кварцового елемента Q1, тобто в даному випадку - 1 МГц.
Після того, як поблизу котушки L1 виявиться металевий предмет, її індуктивність зміниться. Це призведе до відхилення частоти коливань ВЧ-генератора. Далі сигнал ВЧ подається на буферний каскад, що забезпечує узгодження генератора з наступними ланцюгами. В якості буферного каскаду використовується емітерний повторювач, виконаний на транзисторі Т2.
Із виходу емітерного повторювача сигнал ВЧ через регулювальний резистор R8 і кварц Q1 надходить на детектор, виконаний на діоді D2. Внаслідок високої добротності кварцу найменші зміни частоти вимірювального генератора будуть призводити до зменшення повного опору кварцового елемента. В результаті на вхід підсилювача постійного струму (ППС), виконаного на транзисторі Т3, надходить низькочастотний (НЧ) сигнал, зміна амплітуди якого забезпечує відповідне відхилення стрілки індикаторного приладу. Навантаженням ППС, виконаного на транзисторі Т3, є стрілочний прилад з струмом повного відхилення 1 мА.
Харчування металошукача здійснюється від джерела В1 напругою 9 Ст.
Деталі та конструкція
Як і в деяких розглянутих раніше конструкціях, для виготовлення металошукача з кварцовим елементом 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 друкарський.
Пошукова котушка L1 являє собою кільцеву рамку, виготовлену з відрізки кабелю із зовнішнім діаметром 8-10 мм (наприклад кабелю марки РК-50). Центральну жилу кабелю слід видалити, а замість неї протягнути шість жив проводи типу ПЕЛ діаметром 0,1-0,2 мм і довжиною 115 мм. Одержаний багатожильний кабель необхідно зігнути на підходящої оправці в кільце таким чином, щоб між початком і кінцем утвореної петлі залишився зазор шириною приблизно 25-30 мм.
Кінець дроту, який є початком першого витка, слід припаяти до екрануючої обплетенні кабелю, початок другого витка - до кінця першого і так далі. В результаті вийде котушка, що містить шість витків дроту. При виготовленні котушки L1 потрібно особливо стежити за тим, щоб не сталося замикання-решт екрануючого обплетення, оскільки в цьому випадку утворюється короткозамкнений виток.
Додаткову жорсткість конструкції котушки L1 можна надати, якщо розташувати її між двома дисками з фанери або гетинаксу діаметром 400 мм і товщиною 5-7 мм. Замість транзисторів типу 2N2924, зазначених на схемі, в даній конструкції можна використовувати практично будь-які вітчизняні малопотужні кремнієві транзистори, наприклад типу КТ315Б. Замість діода типу 1N4001 (D2) рекомендується застосовувати будь германієвий діод серій Д2 або Д9 з будь-яким буквеним індексом, а стабілітрон типу 1N753 без проблем можна замінити, наприклад, стабілітронів 2С156А.
В якості елемента Q1 можна використовувати будь-кварцовий елемент з частотою від 900 кГц до 1,1 МГц. В якості джерела живлення В1 можна застосувати, наприклад, батарейки "Крона" або дві батарейки 3336Л, з'єднані послідовно.
Плата з розташованими на ній елементами і джерело живлення розміщуються в будь-якому відповідному пластмасовому або дерев'яному корпусі. На кришці корпусу встановлюються змінний резистор R8, роз'єм Х1 для підключення пошукової котушки L1, вимикач S1 і індикатор PA1. Пошукову котушку L1 слід встановити на кінці підходящої ручки довжиною 100-120 див. З'єднання котушки з платою приладу виконується багатожильним екранованим кабелем.
Налагодження
Головною умовою, що забезпечує якісну налаштування даного приладу, є відсутність великогабаритних металевих предметів на відстані не менше 1,5 м від пошукової котушки L1.
Безпосереднє налагодження металодетектора слід почати з установки потрібної частоти коливань, що формуються ВЧ-генератором. Частота коливань ВЧ повинна бути дорівнює частоті кварцового елемента Q1. Для виконання даної регулювання рекомендується скористатися цифровим частотоміром. При цьому значення частоти спочатку грубо встановлюється зміною ємності конденсатора С2, а потім точно - регулюванням конденсатора С1.
При відсутності частотомера налаштування ВЧ-генератора можна провести за показаннями індикатора PA1. Оскільки кварц Q1 є елементом зв'язку між пошукової та індикаторної частинами приладу, то його опір в момент резонансу досить велике. Таким чином, про настроювання коливань ВЧ-генератора на частоту кварцу буде свідчити мінімальне показання стрілочного приладу PA1.
Рівень чутливості даного пристрою регулюється резистором R8.
Порядок роботи
При практичному використанні цього металодетектора слід перемінним резистором R8 встановити стрілку індикатора PA1 на нульове значення шкали. При цьому певною мірою компенсуються зміни режимів роботи, обумовлені розрядом батареї, зміною температури навколишнього середовища або девіацією магнітних властивостей грунту.
Якщо в процесі роботи в зоні дії пошукової котушки L1 виявиться який-небудь металевий предмет, стрілка індикатора PA1 відхилиться.
Автор: Адаменко М. В.