У першій половині 70-х років минулого століття в Радянському Союзі був розроблений і серійно випускався металошукач МІ-2, який широко використовувався в народному господарстві. Схема і конструкція цього приладу неодноразово доопрацьовані та вдосконалювались. Один з відомих варіантів металодетектора МІ-2 можна рекомендувати початківцям радіоаматорам для повторення.
Принципова схема
Металодетектор МІ-2 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 (рис. 2.12).
Рис. 2.12. Принципова схема металошукача МІ-2 (натисніть для збільшення)
Основу схеми приладу складають вимірювальний і опорний генератори, ємнісний каскад, емітерний повторювач, тригер Шмітта і головні телефони. Вимірювальний генератор виконаний на транзисторі Т1, включеному по схемі із загальною базою. Робоча частота цього генератора визначається параметрами коливального контуру, який складається з пошукової котушки L1 і конденсаторів С3, С4. Напруга зворотного зв'язку, необхідна для самозбудження, подається з колектора транзистора Т1 в ланцюг емітера через ємнісний дільник С3, С4. В результаті на виході вимірювального генератора формується синусоїдальний сигнал з частотою 510 кГц.
Опорний генератор виконаний на транзисторі Т6 за схемою, аналогічною схемою вимірювального генератора. Робоча частота цього генератора визначається параметрами коливального контуру, який складається з котушки L3 з латунним підлаштування серцевиною і конденсаторів С12, С13 і С14. Коливання з опорного і вимірювального генераторів через конденсатори С5 і С11 надходять на вхід змішувача, який виконаний на транзисторі Т2. В колекторну ланцюг транзистора Т2 включений контур, що складається з котушки L2 і конденсатора C6, якому виділяються коливання різницевої частоти.
Пошукова котушка L1, що входить до складу коливального контуру вимірювального генератора, що є датчиком, що реагує на появу в зоні дії приладу металевих предметів. При наближенні котушки L1 до такого предмету відбуваються зміна її індуктивності і, як наслідок, зміна частоти вимірювального сигналу генератора. В результаті частота сигналу на виході змішувального каскаду також зміниться. Оскільки контур змішувача, виконаний на елементах L2 і C6, налаштований на різницеву частоту коливань вимірювального і опорного генераторів при відсутності металевих предметів, зміна частоти сигналу призведе і до зменшення амплітуди сигналу на виході змішувача. Робоча частота контуру змішувача складає 1 кГц.
Далі виділений сигнал подається на емітерний повторювач, виконаний на транзисторі Т3 і службовець для узгодження тригера Шмітта із змішувачем. Тригер Шмітта виконаний на транзисторах Т4, Т5 і являє собою електронне реле, що реагує на зміну амплітуди вхідного сигналу. Режими роботи транзисторів Т4 і Т5 вибрані таким чином, щоб тригер спрацьовував при напрузі сигналу на вході більше 0,5 Ст. Формується акустичний сигнал подається на головні телефони BF1.
Харчування металошукача здійснюється від джерела В1 напругою 9 В, при цьому споживаний струм не перевищує 4-5 мА.
Деталі та конструкція
Конструктивно металодетектор МІ-2 складається з двох блоків. До складу блоку пошуку входять елементи, що утворюють вимірювальний генератор, що до складу блоку індикації - опорний генератор, ємнісний каскад, емітерний повторювач і тригер Шмітта. Обидва блоки з'єднані між собою екранованим кабелем.
До використовуваних при складанні металошукача МІ-2 деталей не пред'являються які-небудь особливі вимоги. Єдине обмеження пов'язане лише з габаритними розмірами, оскільки велика частина деталей приладу змонтована на двох порівняно невеликих друкованих платах.
Деталі блоку пошуку розміщені на друкованій платі розмірами 70х35 мм, виконану з одностороннього фольгованого гетинаксу або склотекстоліту (рис. 2.13).
Рис. 2.13. Друкована плата блоку пошуку металошукача МІ-2 (а) і розташування елементів на ній (б)
Деталі блоку індикації розміщені на друкованій платі розмірами 150х75 мм, також виконаної з одностороннього фольгованого гетинаксу або склотекстоліти (рис. 2.14).
Рис. 2.14. Друкована плата блоку індикації металошукача МІ-2 (а) і розташування елементів на ній (б)
У випускався серійно металошукачі МІ-2 використовувалися резистори типу МЛТ- 0,125, конденсатори С1, С2, С8, С9, С15 і С16 - типу КОР-1; С5, С11, С13 - КСВ-1; конденсатори С3, С4, С12, С14 - типу КСВ-2; С6 - МБМ або МБМ-2; електролітичні конденсатори С7 і С10 - типу К50-3. Природно, при повторення даного пристрою можна використовувати будь-які аналогічні деталі з сучасної елементної бази. В якості джерела акустичного сигналу підійдуть головні телефони типу ТОН-1.
Пошукова котушка L1 виконана у вигляді кільця діаметром близько 300 мм. Витки котушки укладені в електростатичний екран із дюралюмінієвою трубки діаметром 8 мм і товщиною стінок 1 мм Для виготовлення котушки необхідно зробити джгут з десять шматків дроту ПЕВ-2 діаметром 0,96 мм і довжиною 1250 мм. Спочатку палять потрібно протягнути в поліхлорвінілову трубку довжиною 1000 мм, а потім - в дюралюминиевую трубку довжиною 960 мм. Дюралюминиевую трубку з розташованими в ній проводами треба зігнути по шаблону в кільце. В якості екрану можна використати і звичайну алюмінієву фольгу. Шматки проводів з'єднуються послідовно з допомогою розпаювання на колодці, встановленої в корпусі блоку пошуку.
При виготовленні котушки L1 потрібно особливо уважно стежити за тим, щоб не сталося замикання решт екрануючої трубки, оскільки в цьому випадку утворюється короткозамкнений виток. Тому кінці екрану бажано ізолювати гумовою трубкою. Котушка L2 змішувача намотується на кільцевому феритовому сердечнику М2000 НМ-А-К38х24х7. Вона має 200 витків дроту ПЕВ-2 діаметром 0,47 мм і встановлена на друкованої плати блоку індикації.
Котушка L3 опорного генератора містить 135 витків дроту ПЕЛШО діаметром 0,1 мм, які намотуються на каркасі діаметром 7-9 мм з подсторечным серцевиною, виготовлене з латуні. При необхідності з докладним описом спеціальної конструкції котушки L3 можна ознайомитися в журналі "Радіо" № 4 за 1973 рік.
Корпус блоку пошуку виконаний з дюралюмінію. Пошукова котушка L1 і блок пошуку закріплені на нижній частині спеціальної ручки. Корпус блоку індикації також виготовлений з дюралюмінію. На кришці корпусу встановлюються роз'єм для підключення блоку пошуку (на принциповій схемі не вказано), вимикач S1, а також роз'єм Х1 для підключення головних телефонів BF1. У кришці також має отвір для ручки регулювання котушки L3. В якості джерела живлення В1 можна використовувати, наприклад, дві батарейки 3336Л, з'єднані послідовно.
Налагодження
Основними етапами при налагодженні металошукача МІ-2 є установка порогу спрацьовування тригера і вибір частоти опорного генератора.
Поріг спрацьовування тригера встановлюється з допомогою підбору опору резистора R11. Для цього слід отпаять від колектора транзистора Т2 висновок конденсатора С8 і подати на цей конденсатор сигнал від звукового генератора напругою 0,5 В з частотою 1 кГц. Величину опору резистора R11 необхідно підібрати такий, щоб при незначному зменшенні амплітуди сигналу звукового генератора звук в головних телефонах зникав, а струм колектора транзистора Т5 ставав рівним нулю.
Груба настройка частоти сигналу, який формується опорним генератором, виконується підбором ємності конденсатора С12. Більш точно значення частоти встановлюється підбором ємності конденсатора С18. Зазначені регулювання слід проводити в умовах, коли металеві предмети віддалені від пошукової котушки L1 на відстань не менше 1,5 м. Частота опорного генератора визначається за допомогою частотомера або осцилографа. При цьому конденсатор С11 повинен бути отпаян від емітера транзистора Т6.
Потім необхідно встановити середню частоту опорного генератора. Для цього слід відновити з'єднання конденсатора С11 з емітером транзистора Т6, блок пошуку від'єднати від блоку індикації і частотоміром виміряти частоти опорного генератора при установці ручки настройки котушки L3 в крайні положення. Середня частота опорного генератора визначається як середнє арифметичне значень вимірюваних частот. При необхідності величини ємностей конденсаторів С12 і С13 підбираються так, щоб середня частота опорного генератора відрізнялася від частоти вимірювального генератора на 1 кГц.
Після налаштування частот вимірювального і опорного генераторів обертанням підлаштування сердечника котушки L3 на виході змішувального каскаду треба встановити рівень напруги сигналу трохи більше 0,5 Ст. В цьому випадку з частотою надходить сигналу тригер буде перемикатися, а в головних телефонах буде чути звуковий сигнал.
Порядок роботи
Проведення пошукових робіт з допомогою металошукача МІ-2 не має яких-небудь особливостей. Якщо в зоні дії цього приладу виявиться металевий предмет, то при наближенні до нього пошукової котушки L1 в головних телефонах буде прослуховуватися тон частоти, що змінюється, спадаючий по гучності. Якщо котушку ще наблизити до металевого предмету, то напруга сигналу на виході змішувача стане менше порога спрацьовування тригера. Тригер перестане перемикатися, а звуковий сигнал в головних телефонах зникне.
При необхідності в процесі пошуку можна здійснювати налаштування металодетектора на частоту биття, регулюючи положення сердечника котушки L3.
Згідно з даними, отриманими при практичному використанні металошукача МІ-2, великі металеві предмети (наприклад, кришку колодязя) можна виявити на відстані 600-800 мм, дрібні (наприклад, викрутку) - на відстані 70-100 мм, а на монети середньої величини прилад починає реагувати з відстані 30-50 мм.
Автор: Адаменко М. В.