Металлоискатель со стрелочной индикацией

Металлоискатель со стрелочной индикацией

Предлагаемый металлоискатель работает по принципу "передача—прием". В качестве передатчика применен генератор с ударным возбуждением, построенный на основе несимметричного мультивибратора на транзисторах разной проводимости, а в качестве приемника — двухкаскадный усилитель звуковой частоты с выпрямителем и стрелочным индикатором. Как приемная, так и передающая антенны содержат катушку на ферритовом стержне и конденсатор, которые образуют резонансный контур, настроенный на частоту около 7 кГц.

Для того чтобы система из таких передатчика и приемника стала металлоискателем, необходимо исключить попадание сигнала передатчика напрямую в приемник. Поэтому их катушки располагают так, чтобы в отсутствии посторонних металлических предметов связи между ними практически не было.

Как известно, индуктивная связь между катушками минимальна, когда их оси перпендикулярны. Если катушки передатчика и приемника расположить именно так, то сигнал передатчика приемник принимать практически не будет. При появлении поблизости от этой сбалансированной системы металлического предмета в нем под действием переменного магнитного поля передающей катушки возникают так называемые вихревые токи и, как следствие, собственное магнитное поле, которое наводит в приемной катушке переменную ЭДС. Уровень сигнала, принятого приемником, индицирует стрелочный прибор. Показания прибора зависят от размеров предмета, расстояния до него, а также от расположения в земле.

Технические характеристики металлоискателя

Рабочая частота, кГц… 7

Глубина обнаружения:

закаточной крышки, см… 20...25

железного или алюминиевого листа размерами 200x300 мм, см… 60...65

железного листа размерами 400x400x1 мм, см… 80...90

крышки канализационного люка, см… 110...120

Передатчик

Схема передатчика показана на рис. 2. Короткие импульсы, вырабатываемые несимметричным мультивибратором, собранном на транзисторах VT1, VT2, через катушку связи L2 возбуждают синусоидальные колебания на резонансной частоте контура L1C1.

Приемник

Схема приемника показана на рис. 3. Переменное магнитное поле передатчика наводит в металлическом предмете переменный ток, который воздействует на колебательный контур L1C1 приемника, в результате чего в нем возникает электрический ток частотой около 7 кГц. С катушки связи L2 через разделительный конденсатор С2 сигнал поступает на вход первого каскада усилителя, выполненного на транзисторе VT1. Усиленный сигнал с выхода первого каскада подается через разделительный конденсатор С4 на вход второго каскада, собранного на транзисторе VT2, а после усиления поступает на выпрямитель, построенный по схеме удвоения напряжения и собранный на диодах VD1, VD2. Выпрямленное напряжение сглаживает конденсатор С6, а стрелочный прибор — микроамперметр РА1 — фиксирует значение выпрямленного тока. Для повышения стабильности работы приемника в оба каскада введена отрицательная обратная связь по постоянному напряжению включением резистора R1 между коллектором и базой транзистора VT1 и резистора R3 между коллектором и базой VT2. Кроме того, введение в первый каскад частотозависимой отрицательной обратной связи по переменному напряжению через конденсатор СЗ обеспечивает снижение усиления на частотах выше 7 кГц. Конденсатор С7 — блокировочный, он повышает устойчивость работы приемника при увеличении внутреннего сопротивления батареи питания по мере ее разрядки.

Детали и конструкция

Детали передатчика и приемника размещены на печатных платах, которые изготовлены из односторонне фольгированного стеклотекстолита методом прорезания в фольге изолирующих дорожек. Чертеж печатной платы передатчика показан на рис. 4, а приемника — на рис. 5. Платы рассчитаны на установку резисторов МЯТ мощностью 0,125 или 0,25 Вт. Конденсатор СЗ приемника — К10-7В, оксидные конденсаторы — импортные, остальные — К73-17. Контурные конденсаторы приемника и передатчика — КСО, их размещают непосредственно на каркасах контурных катушек. Помимо указанных на схеме передатчика транзисторов КТ815Б и КТ837У, можно применить транзисторы этих серий с любым буквенным индексом, а в приемнике — транзисторы КТ315 с любым буквенным индексом или КТ3102А— КТ3102В. Микроамперметр РА1 — М4761 (магнитофонный стрелочный индикатор), но можно использовать любой другой с током полного отклонения 200...300 мкА. Выключатели питания — любые малогабаритные. Источником питания передатчика служат два аккумулятора Д-0,26 или два гальванических элемента типоразмера АА или AAA, а приемника — батареи "Крона", "Корунд", 6F22.

Контурные катушки приемника и передатчика имеют одинаковую конструкцию. Их основа — ферритовый стержень диаметром 10 и длиной 200 мм марки 400НН вместе с полистироловыми каркасами для катушек, используемый в переносных приемниках в качестве антенны средних и длинных волн. Изготавливают катушки так. С каркаса снимают старый провод. С торцов к каркасу приклеивают растворителем марки Р-647 или Р-650 полистироловые щечки в виде уголков с отверстиями для ферритового стержня. Щечки одновременно выполняют функцию стоек, с помощью которых крепится катушка. Для контурных катушек приемника и передатчика на каркасы наматывают по 600 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,14...0,16 мм. Их защищают изоляционной лентой, поверх которой наматывают провод ПЭВ-2 диаметром 0,25...0,3 мм, для катушки связи передатчика — 20 витков, а приемника — 60. По завершении намотки провод также защищают изоляционной лентой.

В качестве корпусов приемника и передатчика использованы полистироловые коробки, их размеры не критичны. Там установлены печатные платы, батареи питания, а на боковой стенке закреплены выключатели питания Стойки для печатных плат, отсеки для батареи питания изготовлены из полистирола и приклеены к корпусам растворителем марок Р-647, Р-650.

Налаживание передатчика начинают с проверки потребляемого тока, он должен быть в пределах 12...15 мА, его устанавливают подбором резистора R1. Во время работы передатчика может прослушиваться слабый свист, издаваемый ферритовым магнитопро- водом, что свидетельствует об исправности передатчика. Переменное напряжение на колебательном контуре передатчика, измеренное прибором ТЛ-4, — около 50 В. Катушка передатчика должна находиться точно на середине ферритового стержня.

Для настройки приемника левый по схеме вывод конденсатора С2 временно проволочной перемычкой соединяют с общим проводом. Подбором резистора R1 в первом каскаде и R3 во втором устанавливают соответственно на коллекторах транзисторов VT1 и VT2 напряжение, равное половине напряжения питания. После этого перемычку удаляют и включают питание приемника. Поднеся к его катушке включенный в сеть паяльник на расстояние около 5 см, наблюдают отклонение стрелки индикатора приемника — это подтверждает его работоспособность. Приемник и передатчик разносят на расстояние приблизительно 2 м, при этом их катушки располагают на одной оси. Наблюдая отклонение стрелки индикатора приемника, удаляют его на расстояние, при котором стрелка индикатора установится на середине шкалы. Теперь необходимо точно настроить контур приемника на частоту передатчика. Перемещая ферритовый стержень катушки приемника, находят положение максимального отклонения стрелки индикатора.[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]Если стрелка индикатора максимально отклоняется, когда катушка сдвинута от центра ферритового стержня почти к краю, это означает, что емкость конденсатора С1 больше, чем необходимо. Подбором конденсатора С1 добиваются, чтобы максимальные показания индикатора были при расположении катушки на середине ферритового стержня. Если емкость конденсатора С1 равна или меньше необходимого значения, то максимум показаний индикатора будет при расположении катушки на середине стержня. В этом случае необходимо параллельно конденсатору С1 подключить еще один конденсатор емкостью около 1000 пФ. Если показания индикатора увеличатся и катушка окажется не на середине стержня, то, уменьшая емкость дополнительного конденсатора, добиваются максимального значения показаний индикатора при положении катушки на середине ферритового стержня. При правильном налаживании расстояние между катушками передатчика и приемника и положении стрелки индикатора на середине шкалы составит примерно 4,5 м. После этого катушки необходимо прочно зафиксировать на стержнях. В авторском варианте это сделано с помощью резинки для резиномоторов. В каркас катушки вдевается резинка и растягивается. Установив ферритовый стержень в катушку, отпускают резинку. Сжимаясь, она прочно его фиксирует.

До сборки узлов в единую конструкцию необходимо уточнить расстояние между катушками приемника и передатчика, разместив их на деревянном столе, не содержащем металлических элементов конструкции. Катушку передатчика располагают перпендикулярно катушке приемника на расстоянии 55...60 см. Перемещая катушку передатчика, добиваются минимального показания стрелочного индикатора приемника, что соответствует максимальной чувствительности металлоис- кателя. Поднося металлическую пластину размерами 200x300 мм перпендикулярно стержню катушки приемника, наблюдаем за показаниями индикатора. Стрелка должна реагировать на металл с расстояния не меньше 60 см. В металлоискателях, построенных в кружке, его максимальная чувствительность получалась при расположении катушек на расстоянии 50...55 см, но в этом случае потребуется более кропотливая настройка.

Сборка

Конструкция металлоискателя в упрощенном виде показана на рис. 6. Все его узлы устанавливают на несущий брус 4, который изготавливают из древесины и для защиты от влаги покрывают лаком. Приемник 3 и передатчик 5 крепят к брусу шурупами на расстоянии 5...10 см от катушек. Выводы катушек связи приемника и передатчика, идущие к корпусам, необходимо свить в пару. Катушку 1 приемника приклеивают к платформе 2 из полистирола, а далее — к торцу несущего бруса 4 разведенным в растворителе до густоты сметаны полистиролом, который хорошо клеит как древесину, так и пластмассу.

Для повышения точности настройки метаплоискателя на максимальную чувствительность катушка передатчика 8 установлена на платформу 7, одна из узких сторон которой крепится неподвижно с помощью шурупа через прокладку 6 к несущему брусу 4. Платформу можно изготовить из стеклотекстолита или гетинакса толщиной 4 мм. На противоположной стороне платформы сверлят отверстие диаметром 2,5 мм и нарезают резьбу МЗ. Соосно с ним в брусе 4 делают отверстие диаметром 5 мм. Регулировочный винт вплавляют в пластиковую ручку 11. Шайба 10 изготовлена из гетинакса. Коническая пружина 9 взята от колпачка панели радиолампы.

После сборки включают приемник, передатчик и с помощью регулировочного винта добиваются минимальных показаний стрелочного индикатора приемника. Если минимальное значение показаний индикатора будет достигнуто в одном из крайних положений регулировочного винта, то подбирают толщину прокладки 6 (из любого изоляционного материала) так, чтобы оно соответствовало среднему положению винта. После регулировки метаплоискателя катушки закрывают пластмассовыми колпаками для защиты их от механических повреждений.

Перед поиском с помощью регулировочного винта устанавливают минимальное, близкое к нулю, показание стрелочного прибора. Металлоискатель на ремешке опускают вниз на вытянутую руку и, перемещая его вдоль земли, ищут металлические предметы, ориентируясь на показания стрелочного индикатора.