Металлоискатель

В. ГРИЧКО, г. Краснодар

Немало людей сегодня занимаются поисками кладов, потерянных монет и ювелирных изделий. Для такой работы, несомненно, нужен хороший прибор - металлоискатель. Автор предлагаемой статьи собрал подобный прибор, опробовал его в действии и рекомендует повторить его всем желающим.

Основой металлоискателя послужило устройство, описанное в книге Флинд Э "Электронные устройства для дома" (Энергоатомиздат, 1984 г.). В ходе макетирования и проверки устройства был усовершенствован генератор, заменена элементная база на более доступную, упрощен выходной каскад индикатора наличия металла, введен стрелочный индикатор, установлен помехозащитный фильтр

Принцип действия получившегося металлоискателя "передача - прием" заключается в регистрации сигнала, отраженного металлическим предметом Этот сигнал возникает вследствие воздействия на металл переменного магнитного поля передающей (излучающей) катушки металлоискателя, соединенной с генератором.

Приемная катушка расположена в одной плоскости с передающей таким образом, что проходящие через нее магнитные силовые линии создают малую ЭДС На выводах катушки сигнал либо отсутствует, либо весьма мал. Дальнейшее уменьшение сигнала обеспечивает узел компенсации. Если в поле катушек попадает металлический предмет, индуктивная связь между ними изменяется, на выводах приемной катушки появляется электрический сигнал, который усиливается, выпрямляется, а затем фильтруется. В итоге на выходе фильтра появляется постоянное напряжение, которое возрастает при приближении катушек к металлическому предмету.

Этот сигнал поступает на один из входов узла сравнения, где сравнивается с опорным напряжением, которое прикладывается к его второму входу. Уровень опорного напряжения отрегулирован таким образом, что даже небольшое увеличение сигнала приводит к существенному изменению уровня сигнала на выходе узла сравнения. Это, в свою очередь, приводит в действие электронный ключ, управляющий звуковым сигнализатором обнаружения металлического предмета.

Рис.1
Увеличить картинки

Схема усовершенствованного металлоискателя приведена на рис. 1. Генератор, выполненный на транзисторе VT2 и контуре L1 C3, работает на частоте примерно 4.6 кГц. Низкая частота генератора обеспечивает, с одной стороны, слабую реакцию металлоискателя на нежелательные сигналы (например, возникающие при наличии мокрого песка, мелких кусочков металла и т.д.). а с другой - хорошую чувствительность.

При желании частоту генератора можно перестроить изменением параметров деталей L1, СЗ и L2, С6, а также фильтра R16 C11

Глубина обнаружения предметов зависит от частоты рабочего сигнала, его мощности, размера катушек индуктивности, а также от размеров и формы предмета и его положения. Чем выше частота генератора, тем меньше глубина обнаружения небольших предметов. Чем больше размеры катушек индуктивности, тем больше глубина обнаружения. К примеру, данный металлоискатель обнаруживает монету диаметром 25 мм на расстоянии 13 см, а алюминиевую пластину размерами 100 x 100 мм - на расстоянии 40 см.

Генератор собран на транзисторной сборке. Транзистор VT2 работает непосредственно в генераторе, a VT1 совместно с делителем из деталей R2-R4 - в термостабилизаторе, обеспечивающем температурную компенсацию.

Сигналы, поступающие на приемную катушку L2, ограничиваются по амплитуде (при наличии большого металлического предмета) диодами VD1, VD2, а затем усиливаются ОУ DA1.1. На вход этой микросхемы поступает через конденсатор СБ. резисторы R7-R10 и конденсатор С8 сигнал компенсации с генератора - он ослабляет поступающий на катушку L2 сигнал с катушки L1 при отсутствии вблизи металлических предметов.

После усиления сигнал проходит через фильтр НЧ R16 C11 и выпрямляется ОУ DA1.2. При положительном входном напряжении, поступающем на не-инвертированный вход микросхемы, диод VD3 открыт и обеспечивает отрицательную обратную связь Заряжается конденсатор С12, стрелка индикатора РА1 отклоняется. При отрицательном входном напряжении диод закрыт, обратной связи нет, на катоде диода - нулевое напряжение.

Сигнал с детектора сглаживается фильтром R21 C14 R22 C15 и поступает на компаратор DA2 1, где сравнивается с опорным напряжением, регулируемым переменными резисторами R23 (грубо) и R25 (точно). При срабатывании компаратора напряжение на его выходе уменьшается, транзистор VT3 закрывается, начинает работать тональный генератор, собранный на ОУ DA2.2. Его выходной сигнал подается на усилитель мощности, выполненный на транзисторе VT4. нагрузкой которого служит головной телефон BF1 (от слухового аппарата). Громкость звука в небольших пределах регулируют переменным резистором R38.

Рис.2
Увеличить картинки


Рис.3


Рис.4


Рис.5
Увеличить картинки

Выходной каскад питается от отдельного источника, что устраняет возможность возбуждения устройства. Основная же часть металлоискателя питается от источника напряжением 12 В (аккумуляторная батарея), которое с помощью стабилизатора DA3 понижается до 9 В.

Детали металлоискателя смонтированы на трех печатных платах (рис. 2-4) из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Они рассчитаны на использование резисторов МЛТ-0,125, резистора R10 СП4-1, конденсаторов СЗ. С6 - К71-7, Транзисторную сборку 2ТС3103А допустимо заменить на КТС303, но придется изменить чертеж печатной платы. Стрелочный индикатор РА1 - индикатор уровня записи от любого магнитофона. Платы и остальные детали металлоискателя размещены в корпусе из изоляционного материала (рис. 5).

Рис.6
Увеличить картинки

Особое внимание нужно уделить изготовлению катушек. Их наматывают на оправке диаметром 140 мм, в качестве которой хорошо использовать стеклянную банку. Каждая катушка состоит из 200 витков эмалированного медного провода диаметром 0,27 мм с отводом от среднего витка. Прежде чем снять катушку с оправки, ее перевязывают в трех-четырех местах, а после снятия обматывают прочной нитью чтобы витки плотно прилегали друг к другу.

Рис.7
Увеличить картинки

Далее катушкам придают форму, показанную на рис. 6, и прикрепляют их к пластмассовой тарелке 1 нитками 2. Передающую катушку 3 располагают внизу, приемную 4 - вверху. Приемная катушка должна быть снабжена алюминиевым экраном с зазором, препятствующим образованию замкнутого витка. Выводы катушек соединяют с остальной частью прибора кабелем 5 в экранированной оплетке. Расстояние между вертикальными (по рисунку) витками катушек должно быть равно 25 мм, окончательно оно уточняется после настройки металлоискателя по минимальному показанию индикатора РА1 при отсутствии вблизи катушек металлического предмета.

После окончательного крепления катушек их прикрывают сверху декоративным кожухом и крепят к нему штангу (рис. 7).

Настройка металлоискателя заключается в установке движка резистора R10 при среднем положении движка R8 в такое положение, чтобы стрелка индикатора РА1 находилась на "нулевой" отметке (для удобства стрелку устанавливают на среднюю отметку шкалы подбором резистора R19 Возможно, с этой целью придется поменять подключение выводов одной из катушек генератора.

При эксплуатации металлоискателя, после его 20-минутного установления рабочего режима, резистором R8 добиваются "нулевого" показания стрелочного индикатора. После этого переменными резисторами R25 и R23 устанавливают опорное напряжение, близкое к срабатыванию компаратора и появлению тонального звука. Естественно, эту настройку проводят при отсутствии вблизи катушек металла.