31.03.21

[Домашняя]

Существует огромное число различных вариантов металлоискателей, работающих на разных принципах. Автор предлагает два своих варианта, работающих по принципу фиксации изменений частоты генератора с колебательным контуром, образованным конденсатором и измерительной катушкой индуктивности. К их достоинствам следует отнести простоту и отсутствие необходимости налаживания, а к недостаткам — довольно низкую чувствительность. Принципиальная схема первого варианта металлоискателя представлена на рис. 1.

Источник его питания — гальваническая батарея GB1, напряжение которой 4,5 В узлом из резистора R3, стабилитрона VD1 и конденсаторов С4, С5 понижено до 3...3,5 В и стабилизировано на этом уровне. Чувствительный к влиянию близлежащих металлических предметов измерительный генератор состоит из логического элемента DD1.1, конденсатора С1 и поисковой катушки индуктивности L1, образцовый — из логических элементов DD1.2 и DD1.3, резисторов R1 и R2 (переменного), конденсатора С2. Логический элемент DD1.4 использован для остановки или возобновления измерения частоты, а дифференцирующая цепь C3R4 вырабатывает импульс, устанавливающий счётчик-дешифратор DD2 в исходное состояние перед началом очередного цикла измерения. Транзисторы VT1—VT8 увеличивают нагрузочную способность выходов микросхемы DD2 до необходимой для управления светодиодами HL1—HL8. После включения питания элемент DD1.1 генерирует на своём выходе близкий к синусоидальному сигнал частотой около 100 кГц. Одновременно на выходе элемента DD1.2 появляются прямоугольные импульсы частотой 50...500 Гц, зависящей от положения движка переменного резистора R2. Чем ниже их частота, тем выше чувствительность металлоискателя. Нарастающие перепады этих импульсов, выделенные дифференцирующей цепью C3R4, устанавливают счётчик DD2 в исходное состояние, а низкий уровень на выходе элемента DD1.3 разрешает прохождение измерительных импульсов на вход CN счётчика DD2. Через половину периода колебаний образцового генератора уровень напряжения на выходе логического элемента DD1.3 становится высоким, что останавливает работу счётчика до его следующей установки в исходное состояние. Число, накопленное счётчиком, представляет собой остаток от деления на восемь числа периодов колебаний чувствительного к металлу генератора за время счёта (полпериода колебаний образцового генератора). Тот светодиод, номер которого на единицу больше полученного остатка, по истечении этого времени остаётся включённым ещё полпериода — до начала следующего цикла измерения. Появившийся вблизи катушки L1 металлический предмет изменяет её индуктивность, а с ней и частоту колебаний измерительного генератора, что приводит к изменению остатка в счётчике и смещению включённого светодиода в ту или иную сторону. Поэтому светодиоды HL1—HL8 удобно расположить по окружности. Принципиальная схема второго варианта металлоискателя представлена на рис. 2.

Работа его во многом аналогична описанной выше, за исключением того, что счётчик не трёхразрядный, а одноразрядный, и изменение частоты измерительного генератора не отображается на светодиодах, а лишь сопровождается коротким звуковым сигналом. Низкий уровень напряжения на выходе логического элемента DD1.4 запускает измерительный генератор, импульсы которого поступают на вход С триггера DD2.1, включённого как счётный. Как только этот уровень становится высоким, измерительный генератор останавливается и по нарастающему перепаду сигнала на выходе элемента D01.2 остаток от деления числа импульсов на два фиксируется в D-триггере DD2.2. Если новое состояние его выходов не совпадает с предыдущим, на вход FV микросхемы DD3 поступает импульс низкого логического уровня длительностью около 0,1 с, запускающий имеющийся в этой микросхеме генератор импульсов. В результате этого телефонный капсюль BF1 подаёт короткий звуковой сигнал. Разработанные в редакции чертежи печатных плат со схемами расположения деталей на них показаны соответственно на рис. 3 и на рис. 4 для первого и второго металлоискателей.

Металлоискатели потребляют ток около 10 мА каждый. Диоды КД522А можно заменить любыми маломощными кремниевыми диодами, стабилитроны КС133А (в миниатюрном стеклянном корпусе) — другими с напряжением стабилизации 3,3 В, а транзисторы КТ315А — любыми маломощными кремниевыми структуры n-p-п. Все постоянные резисторы — МЯТ или им подобные. Переменные резисторы — РП1-74 или их импортные аналоги. Конденсаторы С4 в первом металлоискателе и СЗ во втором — оксидные, а остальные керамические или плёночные. Вместо телефонного капсюля ТК-67УТ можно применить любой пьезоизлучатель звука без встроенного генератора. Для повышения громкости звуковых сигналов желательно подборкой резистора R4 или конденсатора С5 установить частоту импульсов на выходе микросхемы DD3 равной резонансной частоте применённого излучателя звука. Определённую трудность представляет изготовление катушки L1, индуктивность которой должна быть в пределах 5...10мГн. Автор использовал как её каркас пластиковую водопроводную трубу диаметром 20 мм, согнутую кольцом диаметром около 300 мм с соединёнными пластиковым тройником концами. К третьему входу тройника приварена такая же труба длиной около метра. На её вершине закреплён пластмассовый корпус с платой металлоискателя и батареей его питания. На наружной поверхности кольца сделана прорезь шириной 5...10 мм, необходимая для укладки внутрь ста витков любого медного изолированного провода диаметром 0,2 мм. После намотки кольцо обёрнуто полосой алюминиевой фольги, концы которой не должны сомкнуться и образовать замкнутый виток, а затем лентой ПВХ. Для соединения платы миноискателя с катушкой использован трёхжильный провод от кабеля S-Video. Две его жилы соединяют катушку с платой, а третья соединяет фольговый экран катушки с общим минусовым проводом металлоискателя. Следует отметить, что катушка большего диаметра позволяет находить крупные металлические предметы на большем расстоянии, а меньшего — мелкие предметы на небольшой глубине. Правильно собранные металлоискатели налаживания не требуют. Желательно, однако, проверить частотомером или осциллографом частоты их генераторов. У измерительного генератора она должна быть около 100 кГц (в отсутствие металлических предметов поблизости), а у образцового — перестраиваться переменным резистором R2 (R3) в интервале 50...500 Гц.

Радио №3 2020 стр. 59