2.1. Металлоискатель на микросхеме
Нечаев И. [5]
Работа металлоискателя основана на классическом принципе: используются два генератора — эталонный и поисковый. Частота эталонного генератора постоянна, а частота поискового генератора зависит от индуктивности поисковой катушки. Колебания генераторов поступают на смеситель, на выходе которого возникают колебания разностной частоты. Если на поисковую катушку не оказывают влияния местные металлические предметы, частоты колебаний обоих генераторов получаются равными, а разностная частота — нулевой. Если же в магнитном поле поисковой катушки оказывается металл, ее индуктивность изменяется, изменяется частота колебаний поискового генератора, и на выходе смесителя образуются биения разностной частоты, которые могут быть зарегистрированы. Принципиальная схема металлоискателя приведена на рис. 5.
Рис. 5. Принципиальная схема металлоискателя на микросхеме
Эталонный генератор собран на элементе DD1.1. Колебания прямоугольной формы, частота которых f э определяется колебательным контуром L1, C1, С2, СЗ, поступают на один из входов элемента DD1.3, используемого в качестве смесителя. Поисковый генератор собран на элементе DD1.2. Частота генерируемых им колебаний f n определяется колебательным контуром, состоящим из поисковой катушки L2 и конденсаторов С4, С5. Колебания поискового генератора подаются на второй вход смесителя DD1.3. На выходе смесителя (вывод 11) образуются колебания разных частот: частоты колебаний эталонного генератора f э , частоты колебаний поискового генератора f n , суммарной частоты f э + f n и разностной частоты ±(f э — f n ). Кроме того, образуются колебания комбинационных частот типа mf э ± nf э . Из всего этого спектра частот полезной является составляющая разностной частоты, которая через резистор R3 поступает на регулятор громкости R4, а оттуда — на соединитель XS1 для подключения головных телефонов. Остальные частотные составляющие отфильтровываются конденсатором С6.
Катушка L1 содержит 200 витков провода ПЭВ-2 (0,09 мм), намотанных на каркасе, помещенном в броневой сердечник диаметром 8,6 мм из феррита 600НН с подстроечником. Для катушки L2 в алюминиевую трубку диаметром около 6 мм и длиной 950 мм помещают 18 отрезков провода МГТФ-0,07, трубку сгибают, а витки соединяют последовательно. Индуктивность катушки — около 350 мкГн. Элементы схемы, за исключением батареи, соединителя и поисковой катушки, размещены на печатной плате, показанной на рис. 6.
Рис. 6. Чертеж печатной платы металлоискателя на микросхеме
Металлоискатель в собранном виде показан на рис. 7.
Рис. 7. Металлоискатель в собранном виде
Печатная плата помещена в алюминиевый корпус с прорезями под ручки управления. Батарея питания «Крона» размещается внутри рукоятки.
При использовании металлоискателя конденсатором С2 устанавливают частоту биений, после чего их тон при приближении к металлу изменяется вверх или вниз в зависимости от того, выше или ниже частота эталонного генератора частоты поискового, а также свойств металла: ферромагнетических или диамагнетических (черный или цветной металл).
Металлоискатель этой конструкции способен обнаруживать массивные металлические предметы на глубине до 1 м от поверхности земли.
2.2. Транзисторный металлоискатель [6]
С помощью этого металлоискателя можно обнаружить массивные металлические изделия на глубине до 60 см от поверхности земли, а небольшую монету — на глубине до 5 см.
Построение схемы соответствует классическому принципу — образование биений между колебаниями двух генераторов: эталонного и поискового, схема которого содержит поисковую катушку индуктивности. Принципиальная схема металлоискателя приведена на рис. 8.
Рис. 8. Принципиальная схема транзисторного металлоискателя
Эталонный генератор собран на транзисторе Т1. Частота генерируемых им колебаний определяется колебательным контуром L1, С1. Положительная обратная связь создается конденсатором С3. Поисковый генератор собран на транзисторе Т2, в коллекторную цепь которого включена выносная головка с колебательным контуром, состоящим из поисковой катушки L2 и конденсаторов С5 и Сб. Колебания обоих генераторов с эмиттеров транзисторов Т1 и Т2 через развязывающие цепочки С4, R7 и С9, R8 поступают на диодный смеситель Д1. Высокочастотные комбинационные составляющие подавляются фильтром нижних частот R9, СЮ, а низкочастотные биения через разделительный конденсатор С11 подаются на вход двухкаскадного усилителя, собранного на транзисторах Т3 и Т4, который нагружен на пьезоэлектрические головные телефоны Тл.
Катушка L1 намотана на каркасе диаметром 6 мм и содержит 115 витков провода ПЭЛ 0,3 мм с отводом от 15-го витка, считая от коллектора. Катушка L2 выполнена в виде рамки из 50 витков провода ПЭЛ 0,5 мм с отводом от 10-го витка, считая от конденсатора С7.
Витки катушки огибают четыре стойки, установленные на изоляционной пластине выносной головки (рис. 9), которая соединяется с основной схемой трехжильным кабелем длиной 1,5 м.
Вместо транзисторов ОС44 и ОС71 можно использовать КТ361Б. Диод ОА70 можно заменить диодом Д2Ж.
Рис. 9. Размещение деталей выносной головки
2.3. Искатель скрытой проводки
Борисов А. [7]
Этот простой миниатюрный прибор предназначен для определения места прохождения в стене скрытой электрической проводки, что необходимо во избежание ее повреждения и поражения электрическим током при сверлении в стенах отверстий. Принципиальная схема прибора помещена на рис. 10.
Рис. 10. Принципиальная схема искателя скрытой проводки
Она содержит всего три транзистора: на двух — VT1 и VT3 — собран мультивибратор с емкостными связями, третий — VT2 — представляет собой электронный ключ.
Как только замкнутся контакты выключателя SB1 и на схему будет подано питание, мультивибратор начнет работать, а транзисторы — поочередно отпираться, что приведет к частым вспышкам светодиода HL1. Транзистор VT2 при этом заперт. Стоит приблизить щуп WA1 к электрическому проводу, вокруг которого имеется электрическое поле, — как транзистор VT2 откроется и через низкоомный резистор R4 замкнет цепь базы VT3 на минус. В результате колебания мультивибратора будут сорваны, и светодиод погаснет. Питание на схему напряжением 9 В подается от батареи «Крона» или «Корунд».
Все детали искателя кроме щупа размещаются на печатной плате (рис. 11).
Рис. 11. Чертеж печатной платы (в масштабе 2:1) искателя скрытой проводки
Щуп состоит из пластмассового конического колпачка, внутри которого располагается металлический стержень.
Устройство помещается в пластмассовый корпус, показанный на рис. 12, который можно склеить из молочного оргстекла. Такая миниатюрная конструкция позволяет носить искатель в кармане.
Рис. 12. Внешний вид корпуса искателя
2.4. Металлоискатель
Булгак Л., Степанов А. [8]
Металлоискатель этой конструкции, собранный на транзисторах и одной микросхеме К159НТ1Г, которая представляет собой набор из двух биполярных транзисторов, построен по классической схеме, содержащей два генератора и устройство, позволяющее распознавать изменения частоты биений. Основное отличие этого металлоискателя От других известных конструкций состоит в том, что генераторы собраны на транзисторах, сформированных на одном кристалле. Это обеспечивает высокую стабильность частоты генераторов, возможность использования частоты биений менее 10 Гц. Металлоискатель способен обнаруживать гвозди на глубине 15 см от поверхности земли, а крышки колодцев — на глубине 60 см. Потребление тока от батареи 3336Л напряжением 4,5 В не превышает 2 мА.
Принципиальная схема металлоискателя представлена на рис. 13.
Рис. 13. Принципиальная схема металлоискателя
Генераторы собраны по одинаковым схемам с общей базой и обратной связью с коллектора на эмиттер через конденсаторы С3 и С7.
Сигналы обоих генераторов смешиваются на резисторе R5 и детектируются диодами V4, V5, включенными по схеме удвоения напряжения. При детектировании образуются комбинационные частоты. Высокочастотные составляющие подавляются конденсатором С11, а разностная частота через конденсатор С12 поступает на вход усилителя звуковой частоты. Транзистор V6 работает в линейном режиме, a V7 и V9 — в ключевом, благодаря чему синусоидальный сигнал преобразуется в прямоугольный. Конденсатор С14 дифференцирует положительные перепады, а отрицательные подавляются диодом V8. Резистор R16 используется в качестве регулятора громкости.
Начальная настройка прибора на нулевые биения производится сердечником катушки L2. Подстрока частоты эталонного генератора в рабочем режиме выполняется стабилитроном V3, исполняющем функции варикапа, с помощью переменного резистора R7.
Поисковая катушка L1 наматывается внавал на оправке диаметром 160 мм и содержит 100 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,3 мм. После снятия с оправки катушка пропитывается эпоксидной смолой и экранируется — обматывается фольгой с наличием зазора на концах. Катушка L2 содержит 250 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,1 мм и помещается в броневой сердечник СБ-23-11a. Индуктивность катушки — 4 мГн. В качестве звукоизлучателя В1 используются высокоомные головные телефоны.