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 С 11 первого 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 поли-винилхлоридпой 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. 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 DD 1.3 с частотой генерации примерно 100 кГц и перестраиваемый генератор, выполненный на элементе

Рис. 4.15. Универсальный металлоискатель

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, 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 батаре ей аккумуляторов размещена в небольшом корпусе - коробке из-под лекарств На крышке коробки крепят разъем, а через отверстие в дне пропускают двух-проводный 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.

Затем из фольгированного материала изготавливают основание в виде диска, на котором пайкой крепят разъем. С внутренней стороны на основании оставляют на краю кольцевую фольгированную полоску, не замкнутую на концах, а также полоску-проводник к разъему (с этой полоской соединяют контакты 2 и 4 разъема). К основанию припаивают фольговую обмотку катушки так, чтобы зазоры обмотки и кольцевой полоски основания совпали. В случае необходимости на основании размещают конденсатор С', выводы которого подпаивают к выводам 3 и 1 разъема, т.е. подключают параллельно катушке индуктивности.

После проверки катушки (омметром) и подбора конденсатора С1 (при налаживании металлоискателя) припаивают крышку из фольгированного материала, изготовленную наподобие основания с незамкнутой кольцевой полоской

Катушки диаметром 100 мм и более можно изготовить аналогично описанным выше и соединять их с металлоискателем с помощью кабеля (обязательно экранированного) длиной 1,5...2 м. Индуктивность любой катушки должна быть примерно 1,25 мГн.

Для катушки диаметром (средним) 25 мм обмотка должна содержать 150 витков провода ПЭВ-1 0,1 мм, диаметром 75 мм — 80 витков ПЭВ-1 0,18 мм, диаметром 200 мм — 50 витков ПЭВ1 0,3 мм. Для катушек любого другого диаметра число витков приближенно определяют но формуле:

где W — число витков; L — индуктивность катушки, мкГн; D — средний диаметр катушки, см.

Настраивают металлоискатель в такой последовательности. После изютов-ления одной из сменных катушек, например самой малогабаритной, ее подключают к разъему XS1. Движок резистора R2 устанавливают в среднее положение и, подключив головные телефоны, подбором конденсатора СЗ добиваются звука низкого тона в них. При приближении к катушке металлического предмета тональность звука должна изменяться. Затем изготавливают катушку другого диаметра и, не припаивая крышку, подключают катушку к разъему XS1 Желательно, чтобы индуктивность катушки пролучилась на 5...10% меньше ранее изготовленной. Подбором конденсатора С1 (если это понадобится) добиваются звука примерно такой же тональности, что и в первом случае. Аналогично изготавливают и настраивают катушки других размеров При зарядке батареи аккумуляторов необходимо помнить о правилах безопасности и не касаться токопроводящих частей устройства, например вилки ХР2. Чтобы сделать этот процесс более безопасным, можно воспользоваться для зарядки сетевым блоком питания с выходным напряжением 9...12 В и подключать его к батарее GB1 (через контакты 4, 5 разъема XS1) через резистор сопротивлением 470...510 Ом.

Малогабаритный чувствительный металлоискатель

Металлоискатели, основанные на регистрации на биений, оказываются малочувствительными при поисках металлов со слабыми ферромагнитными свойствами, таких как, например, медь, олово, серебро. Повысить чувствительность металлоискателей этого типа невозможно, поскольку разность частот биения малозаметна при обычных методах индикации. Значительный эффект дает применение кварцованных металлоискателей. Металлоискатель, принципиальная схема которого приведена на рис. 4.17, а, состоит из измерительного генератора, собранного на транзисторе VT1, и буферного каскада - эмиттерного повторителя, собранного на транзисторе VT2, отделенных кварцевым резонатором ZQ1 от индикаторного устройства — детектора на диоде VD2 с усилителем постоянного тока на транзисторе VT3. Нагрузкой усилителя служит стрелочный прибор с током полного отклонения 1 мА.

Рис 4 17 Малогабаритный чувствительный металлоискатель

Вследствие высокой добротности кварцевого резонатора малейшие изменения частоты измерительного генератора будут приводить к уменьшению полного сопротивления последнего, как это видно из характеристики, приведенной на рис 4 17, б, а это, в конечном итоге, повысит чувствительность прибора и точность измерений.

Подготовка к поиску заключается в настройке генератора на частоту параллельного резонанса кварца, равную 1 МГц. Эта настройка производится конденсаторами переменной емкости С2 (грубо) и подстроечным конденсатором С1 (точно) при отсутствии около рамки металлических предметов. Поскольку кварц является элементом связи между измерительной н индикаторной частями устройства, его сопротивление в момент резонанса велико и минимальное показание стрелочного прибора свидетельствует о точной настройке устройства. Уровень чувствительности регулируется переменным резистором R8.

Особенностью устройства является кольцевая рамка L1, изготовленная из отрезка кабеля. Центральную жилу кабеля удаляют и вместо нее продергивают шесть витков провода типа ПЭЛ 0,1 -0,2 мм длиной 115 мм. Конструкция рамки показана на рис. 4.17, а. Такая рамка обладает хорошим электростатическим экраном.

Жесткость конструкции рамки обеспечивается размещением ее между двумя дисками из оргетекла или гетйпакса диаметром 400 мм и толщиной 5—7 мм.

В приборе использованы транзисторы КТ315Б, опорный диод — стабилитрон 2С156А, детекторный диод тина Д9 с любым буквенным индексом. Частота кварца может быть в интервале частот от 90 кГц до 1,1 МГц. Кабель — типа РК-50.

Металлоискатель с низкой рабочей частотой

Этот металлоискатель представляет собой относительно простое устройство, и имеет хорошую чувствительность и стабильность работы. Отличительной особенностью такого устройства является его низкая рабочая частота. Катушки индуктивности металлоискателя работают на частоте 3 кГц. Это обеспечивает, с одной стороны, слабую реакцию на нежелательные сигналы (например, сигналы, возникающие при наличии мокрого песка, мелких кусочков металла (металлической стружки) и т.д.), а с другой стороны, хорошую чувствительность при поиске скрытых предметов малого и среднего размеров, а именно металлических коробок, труб, монет и т.п. Прибор также можно использовать при поиске места для оборудования тайника под землей. Он достаточно хорошо обнаруживает скрыгые па глубине водопроводные трубы и трассы центрального отопления

Для реализации и настройки схемы требуется соответствующий навык и опыт, поэтому, если вы недостаточно уверенно себя чувствуете, сначала попробуйте свои силы при изготовлении более простых устройств, описанных выше

Блок-схема металлоискателя приведена на рис. 4.18. Генератор металлоискателя возбуждает колебания в передающей катушке на частоте около 3 кГц, создавая в пей переменное магнитное поле. Приемная катушка расположена перпендикулярно передающей катушке таким образом, что проходящие через нее магнитные силовые линии создают малую ЭДС. На выходе приемной катушки сигнал либо отсутствует, либо очень мал. Металлический предмет, попадая в поле катушки, изменяет значение индуктивности, и на выходе появляется электрический сигнал, который затем усиливается, выпрямляется и фильтруется. Таким образом, па выходе системы имеем сигнал постоянного напряжения, значение которого слегка возрастает при приближении катушки к металлическому предмету. Этот сигнал поступает па один из входов схемы сравнения, где сравнивается с

Рис. 4.18. Блок-схема металлоискателя: 1 — генератор (3 кГц); 2 — дискриминатор; 3 — катушки металлоискателя; 4 — усилитель высокой частоты; 5 — детектор; 6 — фильтр низких частот; 7 — звуковой генератор; 8 — электронный ключ звукового сигнала; 9 — усилитель выходных сигналов; 10 — громкоговоритель; 11 — схема сравнения; 12 — регулируемое опорное напряжение опорным напряжением, которое прикладывается к его второму входу. Уровень опорного напряжения отрегулирован таким образом, что даже небольшое увеличение напряжения сигнала приводит к изменению состояния на выходе схемы сравнения Это в свою очередь приводит в действие электронный переключатель, в результате чего на выходные усилительные каскады поступает звуковой сигнал, оповещающий о присутствии металлического предмета.

Принципиальная электрическая схема металлоискателя представлена на рис. 4.19. Передатчик, состоящий из транзистора VT1 и связанных с ним элементов, возбуждает колебания в катушке L1. Сигналы, поступающие на катушку L2, затем усиливаются микросхемой DD1 и выпрямляются микросхемой DD2, включенной по схеме амплитудного детектора. Сигнал с детектора поступает на конденсатор С9 и сглаживается фильтром низких частот, который состоит из резисторов R14, R15 и конденсаторов С10 и С11. Затем сигнал поступает на вход схемы сравнения DD3, где сравнивается с опорным напряжением, устанавливаемым переменными резисторами R29 и R30. Переменный резистор R30 служит для быстрой и грубой настройки, а R29 обеспечивает точную регулировку опорного напряжения. Генератор, собранный на однопереходном транзисторе VT2, работает в непрерывном режиме, однако сигнал, вырабатываемый им, поступит на базу транзистора VT4 только