Радио № 6, 2006 г стр 54-55
Металлоискатель. Схема, печатная плата


Простой металлоискатель.

Л. КОМПАНЕНКО, г. Москва

Это сравнительно несложное устройство может оказаться очень нужным не только юным следопытам, путешествующим по местам боевой славы наших воинов. Оно поможет и определить места залегания стальной арматуры в железобетонной стене при проведении ремонтно-монтажных работ. А еще оно даст возможность ребятам провести веселые соревнования по поиску "мин" - стальных дисков, заложенных под ковер.

В"Радио", 2006, № 3 на с. 55, 56 мной описан "Терменвокс-игрушка", работа которого основана на биениях сигналов двух генераторов. На такой же основе построено устройство, способное обнаруживать крупные объекты из черного металла, скрытые под слоем любого непроводящего немагнитного материала. Чем крупнее объект, тем толще может быть скрывающий его слой. Так, чугунную крышку колодца на городской улице прибор "находит" под пятнадцатисантиметровым слоем асфальта.

Схема металлоискателя показана на рис. 1. Генератор постоянной частоты 32768 Гц собран на логическом элементе DD1.1 и кварцевом резонаторе ZQ1. Генератор переменной частоты выполнен на элементе DD2.1 и катушке L1, представляющей собой датчик металла. Кроме этого, в генератор входят цепи установки частоты - построечный конденсатор СЗ и узел электронной перестройки частоты на стабилитроне VD1, играющем роль варикапа.

Элементы DD1.2 и DD2.2 - буферные. Элемент DD1.3 выполняет функции сумматора, его нагрузкой служит фильтр L2C8, который подавляет высокочастотные колебания, но пропускает низкую частоту биений.

Электрическая принципиальная схема простого металлоискателя
Рис.1

На транзисторах VT1, VT2 собран триггер Шмитта, который из сигнала, близкого по форме к синусоидальному, формирует прямоугольные импульсы. Усилитель на транзисторе VT3 увеличивает размах импульсов до уровня, равного напряжению питания. Элемент DD3.1 завершает формирование прямоугольных импульсов и инвертирует их.

Эти импульсы поступают на один вход элемента совпадения DD2.3, а к другому входу подведены прямоугольные импульсы частотой 2 кГц с выхода генератора на инверторах DD3.2, DD3.3. Элементы DD3.4-DD3.6 играют роль выходного усилителя для пьезокерамического звукоизлучателя НА1.

Питается металлоискатель от батареи GB1. Перед тем как приступить к поиску скрытых металлических предметов, необходимо добиться нулевых биений на выходе сумматора DD1.3 или, говоря иначе, установить точное равенство значений частоты генераторов. Для этого датчик прибора - катушку L1 - размещают в месте, удаленном от земли и металлических предметов на расстояние не менее 1 м, включают прибор, переменный резистор R7 переводят в среднее положение и подстроечным конденсатором СЗ устанавливают такую частоту перестраиваемого генератора, при которой звукоизлучатель НА1 воспроизводит редкие короткие тональные сигналы или вовсе умолкает. Полного прекращения звучания добиваются поворотом в очень малых пределах ручки переменного резистора R7.

Теперь датчик опускают к земле и медленно водят над ее поверхностью, слушая звучание прибора. С приближением датчика к металлическому предмету появляются редкие короткие тональные сигналы, постепенно становятся более частыми и, наконец, сливаются в почти непрерывный гул.

При нулевых биениях разностная частота генераторов равна нулю, на входе триггера Шмитта колебаний напряжения нет, поэтому он не переключается. Транзистор VT3 закрыт, на выходе инвертора DD3.1 низкий уровень, поэтому элемент DD2.3 не пропускает к выходному усилителю колебаний генератора DD3.2, DD3.3.

Как только катушка L1 приблизится к металлическому предмету, изменится ее индуктивность а значит, и частота перестраиваемого генератора. На выходе фильтра L2C8 появится переменное напряжение. Чем крупнее предмет и чем ближе к нему датчик, тем выше частота биений. Это приводит к более частому открыванию элемента DD2.3 и увеличению частоты повторения звуковых тональных сигналов.

Частота генератора DD3.2, DD3.3 (2 кГц) выбрана близкой к собственной частоте пьезоизлучателя звука ЗП-5 с целью обеспечить максимально громкое звучание. Для работы с другими излучателями звука частоту генератора, возможно, придется изменить.

Прибор собран на небольшой плате, монтаж - навесной, отрезками изолированного провода. За пределами платы находятся только катушка L1, выключатель SA1 и батарея питания GB1. Кварцевый резонатор - часового типа; годятся и другие резонаторы на частоту до 80...100 кГц, однако при этом придется корректировать число витков катушки L1 и номиналы конденсаторов генераторов. Конденсаторы С1, С2, С4, С5 следует выбрать с минимальным ТКЕ (не хуже М75, П100). Дроссель L2 - из серии КИГ.

Переменный резистор R7 должен быть группы А. Транзисторы КТ361Б можно заменить на КТ3107К, КТ3107Л, а КТ315Б - на КТ3102ГМ, КТ3102ЕМ. Вместо ЗП-5 можно использовать и другие звукоизлучатели. Источник питания - батарея "Корунд" или аккумуляторные "Ника", 7Д-0.125.

Плата с деталями помещена в небольшую прочную пластмассовую коробку, к которой прикреплена катушка-датчик L1. Катушка содержит 450 витков провода ПЭВ-2 0,18. Ее наматывают на круглой бобышке диаметром 210 мм. затем снимают и обматывают липкой ПВХ лентой. Сопротивление катушки - около 200 Ом. Катушку помещают в жесткий экран, представляющий собой незамкнутое кольцо, согнутое из мягкой дюралюминиевой трубки Вдоль трубки необходимо пропилить паз шириной, достаточной для укладки внутрь катушки, изолированной лентой. Экран с уложенной катушкой плотно обматывают липкой ПВХ лентой и двумя винтами прикрепляют к коробке с платой (см. фото на рис. 2).

Внешний вид датчика простого металлоискателя

Рис.2

Входы неиспользованных логических элементов микросхем DD1, DD2 следует соединить с плюсовым проводом питания.

Для большего удобства пользования прибором сборку катушка-коробка можно прикрепить к концу небольшой деревянной штанги. Если поиск металлических предметов приходится вести в условиях шума, когда звуковой сигнал прибора плохо различим, коробку с платой следует укрепить на верхнем конце штанги, а катушку соединить с коробкой отрезком двухпроводного экранированного кабеля.

В тех случаях, когда этой меры недостаточно, коробку с прибором привинчивают к оголовью от головных телефонов так, чтобы прибор можно было прижать непосредственно к уху. А кому-то покажется более удобным вынести на оголовье только звукоизлучатель ЗП-5.

Налаживания прибор, как правило, не требует. Однако иногда не удается установить нулевые биения. Причинами этого могут быть разряжен ность батареи питания, неисправность переменного резистора R7 или нестабильность частоты генераторов. Питание на каждую из микросхем целесообразно подавать через RC-фильтр. Конденсатор фильтра емкостью 0,068 мкФ следует припаивать непосредственно к выводам микросхемы; резистор лучше подобрать экспериментально.

.

Дальше: Радио 07г-2 Простой металлоискатель передача-прием

Содержание раздела металлоискатели на странице: