Металлоискатель повышенной чувствительности
Повысить чувствительность металлоискателя, в котором использован метод биений, можно, настроив образцовый генератор на частоту в 5—10 раз большую, чем частота перестраиваемого. В этом случае возникают биения между колебаниями образцового генератора и ближайшей по частоте (5—10-й) гармоникой перестраиваемого генератора. Расстройка последнего, скажем, всего на 10 Гц приводит к увеличению частоты разностных колебаний на 50… 100 Гц.
Именно таким способом достигнута повышенная чувствительность прибора, схема которого изображена на рис. 4.14. Пятикопеечную монету с его помощью можно обнаружить на глубине до 100 мм, а крышку колодца — на глубине до 0,65 м.
Рис. 4.14. Металлоискатель повышенной чувствительности
Образцовый генератор металлоискателя выполнен на двух элементах микросхемы DD2 и настроен на частоту 1 МГц. Требуемую стабильность частоты обеспечивает кварцевый резонатор ZQ1.
В перестраиваемом генераторе использованы два элемента микросхемы DD1.
Его колебательный контур L1C2C3VD1 настроен на частоту в несколько раз меньшую, чем образцовый генератор. Для настройки контура использован варикап VD1, напряжение на котором регулируют переменным резистором R2.
Смеситель выполнен на элементе DD1.4, в качестве буферных использованы элементы DD1.3 и DD2.3.
Как и в обеих предыдущих конструкциях, индикатором поиска служат головные телефоны BF1.
Каждый из металлоискателей (два предыдущих и рассматриваемый) смонтирован на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм.
Платы рассчитаны на установку постоянных резисторов МЛТ-0,125 (МЛТ-025, ВС-0,125), конденсаторов КТ-1 (С2—С7 — в первом; С2, С5—С8 — во втором; С2, СЗ, С5-С7 — в третьем), КМ-4 или К-10-7В (соответственно С8-С10; СЗ, С4, С9-С12, С15, С16; С2, СЗ, С5-С7) и К50-6 (остальные).
Для перестройки генераторов по частоте применены переменные конденсаторы с твердым диэлектриком от малогабаритных транзисторных приемников «Мир» (в первом устройстве) и «Планета» (во втором). Разумеется, возможно использование и любых других подходящих по габаритам и значениям минимальной и максимальной емкости конденсаторов, в том числе и подстроечных КПК-3 емкостью 25…150 пФ.
Переменные резисторы R5 (рис. 4.12) и R2 (рис. 4.14) — малогабаритные любого типа.
С целью уменьшения размера смонтированных плат по высоте оксидные конденсаторы С11первого металлоискателя и С9 третьего установлены параллельно платам (их выводы согнуты под углом 90°). Кварцевый резонатор смонтирован на отдельной плате из стеклотекстолита, закрепленной параллельно основной со стороны деталей.
Катушки L1 металлоискателей, собранных по схемам на рис. 4.12 и 4.13, намотаны на ферритовых (600НН) кольцевых магнитопроводах типоразмера К8х6х2. В первом катушка содержит 180 витков провода ПЭЛШО 0,14 мм, во втором — 50 витков ПЭЛШО 0,2 мм. Намотка в обоих случаях равномерная по всему периметру магнитопровода. В первом устройстве катушка приклеена клеем БФ-2 непосредственно к печатной плате, во втором (из-за недостатка места) — к небольшому уголку, согнутому из листового полистирола толщиной 1,5 мм и приклеенному этим же клеем к плате.
Поисковая катушка каждого из трех металлоискателей намотана в кольце, согнутом из винилопластовой трубки внешним диаметром 15 и внутренним 10 мм.
Наружный диаметр кольца первого прибора — 250, второго и третьего — 200 мм, числа витков — соответственно 100 и 50, провод — ПЭЛШО 0,27 мм. После намотки кольцо обернуто лентой из алюминиевой фольги для электрического экранирования (необходимого для устранения влияния емкости между катушкой и землей). При намотке ленты следует помнить, что электрический контакт между ее концами недопустим (в противном случае образуется замкнутый виток).
Для защиты от повреждений фольгу обматывают одним-двумя слоями поливинилхлоридной изоляционной ленты.
Следует отметить, что диаметр поисковой катушки может быть как меньше, так и больше указанных значений. С его уменьшением площадь зоны обнаружения сужается, но прибор становится более чувствительным к мелким предметам, с увеличением же, наоборот, зона обнаружения расширяется, а чувствительность к мелким предметам снижается. Для индикации поиска во всех приборах применены головные телефоны ТОН-2.
Питать металлоискатели можно от батареи «Крона» или 7Д-0.115, а если не смущают габариты, то и от соединенных последовательно двух батарей 3336 или шести элементов 316, 332.
Вместе с источником питания смонтированную плату и органы управления помещают в небольшую плоскую металлическую коробку (латунь, луженая жесть толщиной 0,4…0,6 мм) и закрепляют последнюю на штанге, изготовленной из дюраллюминевой трубы внешним диаметром 16…20 мм.
Универсальный металлоискатель
Металлоискатели, о которых рассказывалось ранее рассчитаны на обнаружение в основном сравнительно больших металлических предметов на расстоянии нескольких десятков сантиметров. С их помощью практически невозможно определить точное местоположение, скажем, гвоздей, скрытой проводки в стене или в полу, поскольку разрешающая способность металлоискателя низка из-за громоздкости выносной катушки (диаметр 200 мм). К примеру, с такой катушкой группа близкорасположенных гвоздей может восприниматься как некий большой предмет из металла. Кроме того, более удаленные массивные предметы могут экранировать близлежащие мелкие, например, те же гвозди в деревянном настиле на железобетонных плитах. На рис. 4.15 представлен универсальный металлоискатель, способный обнаруживать как мелкие, так и крупные металлические предметы.
Рис. 4.15. Универсальный металлоискатель
Он снабжен несколькими сменными катушками диаметром от 25 до 250 мм, что позволяет обнаруживать местоположение мелких предметов с точностью до миллиметров на расстоянии нескольких сантиметров, а крупные предметы — на расстоянии нескольких десятков сантиметров.
Принцип работы металлоискателя — традиционный. Он содержит эталонный генератор, собранный на логических элементах DD1.1 и DD1.3 с частотой генерации примерно 100 кГц и перестраиваемый генератор, выполненный на элементе DD1.2 и одной из выносных катушек индуктивности, подключаемых к генератору через разъем XS1. Сигналы обоих генераторов поступают на смеситель, собранный на элементе DD1.4. К выходу смесителя через фильтр R4C4, ослабляющий высшие частоты, подключены головные телефоны (узел А2). Для получения большей громкости звука капсюли телефонов соединены последовательно.
Пока вблизи выносной (сменной или поисковой) катушки нет металла, в телефонах будет звук вполне определенной тональности, установленной переменным резистором R2. При приближении же катушки к металлическому предмету тональность звука будет изменяться. Металлоискатель питается от батареи GB1, но выключателя питания в ее цепи нет — питающее напряжение подается на микросхему через контакты 2,4 при подключении сменной катушки.
Кроме указанной на схеме, можно применить микросхемы К561ЛА7, К564ЛЕ5. Постоянные резисторы — МЛТ-0,125, переменный R2 — СП5-2 или другой малогабаритный. Оксидный конденсатор С5 может быть К50-6, К53-1, остальные конденсаторы — КЛС, КМ. Головные телефоны — ТОН-2А с регулятором громкости. Их нужно немного доработать — установить на корпусе регулятора громкости гнездо XS2 от малогабаритных телефонов (в это гнездо вставляют вилку ХР2 от таких же телефонов), удалив предварительно провод с вилкой. И, конечно, соединить капсюли последовательно.
Источник питания, батарею GB1, составляют из четырех последовательно соединенных аккумуляторов Д-0,1 или Д-0,06. Поскольку аккумуляторы со временем истощаются, для подзарядки батареи используют простое зарядное устройство (узел А4 на рис. 4.16), включаемое в разъем XS1 с помощью пятиштырьковой вилки.
Рис. 4.16. Зарядное устройство для металлоискателя
Детали узла А1 металлоискателя, кроме разъемов, батареи и переменного резистора, смонтированы на небольшой печатной плате, которая вместе с батареей аккумуляторов размещена в небольшом корпусе — коробке из-под лекарств.
На крышке коробки крепят разъем, а через отверстие в дне пропускают двухпроводный шнур, концы проводов которого припаивают к разъему ХР2. Переменный резистор R2 крепят на боковой стенке коробки.
Сменные катушки диаметром до 100 мм изготавливают так. Сначала на оправке необходимого диаметра наматывают обмотку, которую обматывают слоем лакоткани, а поверх — медной луженой фольгой. Начало и конец обмотки из фольги не должны касаться друг друга, поэтом между ними оставляют зазор в несколько миллиметров.
