Улучшенный вариант металлоискателя на биениях

Рейтинг:  5 / 5

Подробности

Категория: Металлоискатели

Опубликовано: 30.11.2019 12:31

Просмотров: 3740

Особенности металлоискателя
Чувствительность у этого металлоискателя повышена за счет использования зависимости длительности зондирующего импульса
от интенсивности самих посылок. В поисковый генератор введена автоматическая подстройка частоты. Каких-либо
дополнительных мер для стабилизации напряжений и температурной компенсации электронных блоков не требуется.

Принципиальная схема
Принципиальная схема устройства представлена на рис. 2.30.
Задающий генератор выполнен на элементе DD1.1. Его частота стабилизирована кварцевым резонатором ZQ1, включенным в
цепь положительной обратной связи. Для обеспечения возбуждения генератора при включении питания служит резистор R1.
Буферный элемент DD1.2 разгружает генератор, а также формирует сигнал с цифровыми уровнями. Резистор R2 определяет
степень нагрузки и максимум мощности, рассеиваемой на кварцевом резонаторе.
Данный генератор может работать практически с любыми резонаторами при токе потребления 500—800 мкА.
Идущий за ним делитель частоты на два (элемент DD2.1) формирует сигнал с симметричным меандром, необходимый для
нормальной работы смесителя.
Измерительный генератор собран по схеме несимметричного мультивибратора (транзисторы VT1 и VT2). Выход на режим
самовозбуждения обеспечивает цепь положительной обратной связи на конденсаторе С7.
Частотозадающими элементами служат конденсаторы С3—С5, варикап VD1 и поисковая катушка-датчик L1.
Генерация осуществляется в пределах от 500 кГц до 700 кГц, в зависимости от имеющегося кварцевого резонатора.
Уход частоты у данного генератора за первые 10 с сразу после включения питания составляет не более 0,7 Гц (а через каждые
30 минут — до 20 Гц).
Примечание.
Для нормальной работы прибора считается приемлемым уход частоты 7 Гц за 7 мин (без АПЧ).
Выдаваемый измерительным генератором синусоидальный сигнал, имея амплитуду 1—1,2 В, поступает через разделительный
конденсатор С9 на элементы DD3.1, DD3.2. Эти элементы формируют прямоугольные импульсы с цифровыми уровнями и
скважностью 2.
Резисторы R5R6 образуют делитель, необходимый для нормальной работы этого участка схемы, а элемент DD3.3 выполняет
роль буферного каскада.
Сигнал с него подается на триггер DD2.2. Туда же поступает сигнал с делителя опорного генератора.
Примечание.
Особенность работы триггера DD2.2 такова, что если на входы С и D этого логического элемента приходят две импульсные
последовательности, близкие по частоте, то на выходах формируется сигнал разностной частоты со строго симметричным
меандром. Прямой, а также задержанный, и заодно проинвертированньй (благодаря цепи R8C11 и элементу DD4.2) сигналы
суммируются на ключе DD5.1, выполняющем роль логического элемента И/ИЛИ. При этом формируются короткие
положительные импульсы записи для работы аналогового запоминающего устройства (DD5.2. С13, VT3).
Снимаемый с выхода DD4.2 сигнал приходит на интегратор, выполненный по классической схеме с использованием элементов
VD2, R10—Rll, DAI, C12.
Резистор R11 ограничивает ток перезаряда конденсатора С12, разгружая выход элемента DD4.2. Проинтегрированный сигнал
через ключ DD5.2, которым управляют импульсы с DD5.1, подается на запоминающую емкость С13. На этом конденсаторе
формируется и удерживается с высокой точностью до нового цикла записи напряжение, равное пиковому значению того, что
поступает от интегратора.
Конденсатор С14 сглаживает эффект типа «ступенька», который может возникнуть при резкой смене частот биений.
С истокового повторителя на транзисторе VT3 сигнал поступает:
* на компаратор DD4.3;
* на генератор, управляемый напряжением;
* в цепь петли АПЧ.
Делитель R21R22 совместно с резисторами обратной связи R23 и R24 сужают диапазон управляющего напряжения до
амплитуды 1,2 В.
Операционный усилитель DA2 сравнивает полученное напряжение с тем, что задано делителем R26R29, и формирует
напряжение управления варикапом VD1.
Регулировка металлоискателя
Резистором R26 можно устанавливать начальную точку захвата АПЧ (ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ) грубо, а резистором R27 — более
точно.
Совет.
При перемещении движка R26 в сторону крайнего (верхнего, либо нижнего по схеме) положения можно легко выходить из зоны
захвата АПЧ (±300 Гц), осуществляя режим работы с частотой биений «один к одному», что делает работу с прибором более
гибкой.
Фактически АПЧ имеет две постоянные времени (в зависимости от того, в какую сторону происходит изменение частоты биений).
Особое исполнение катушки-датчика практически нивелирует влияние ферромагнитных свойств обнаруживаемых предметов.
Поэтому не оказывается влияние на увеличение частоты поискового генератора. Поэтому АПЧ и прибор в целом работают во
всех режимах весьма корректно.
Работа ГУН
ГУН на элементах DD4.4, R18, С15 преобразует напряжение, изменяющееся с частотой биений, в звуковую частоту.
Настроенный с помощью делителя R16R17 компаратор DD4.3 разрешает ему это делать в зоне максимальной
чувствительности, когда частота биений лежит в диапазоне 0—70 Гц.
Сигнал с ГУН поступает на вход «А» смесителя (ключ DD5.4). На вход «СО» от логического элемента DD4.1 приходит разностная
частота биений.
В результате на выходе смесителя присутствует:
* или промодулированный частотой биений сигнал ГУН;
* или только частота биений.
Причем переход с одного режима на другой схема выполняет автоматически.
Переменный резистор R30 служит нагрузкой и регулятором громкости, а совмещенный с ним SA1 — выключателем
электропитания. Использование микросхем серии КМОП и операционных усилителей, работающих в микротоковом режиме,
позволило сократить ток потребления схемы до уровня 6мА, сделав приемлемым использование батареи «Крона» в качестве
источника электропитания.
Расположение элементов на плате показано на рис. 2.31.

Монтаж рамки-датчика металлоискателя
Внимание. Технология и тщательность изготовления рамки-датчика очень сильно влияют на качество работы всего устройства.
В качестве основы здесь рекомендуется использовать жгут, составленный из одиннадцати отрезков провода ПЭВ-2 1,2 мм
длиной 1100 мм. Его нужно плотно обернуть слоем изоленты и втиснуть в алюминиевую трубку, имеющую внутренний диаметр
10 мм и длину 960 мм. Полученной заготовке нужно придать форму прямоугольной рамки 300 х 200 мм с закругленными углами.
Конец первого из проводов, помещенных в алюминиевом корпусе-электростатическом экране, последовательно припаять к
началу второго провода и так далее, до образования своеобразной 11-ти витковой катушки индуктивности.
Пайки друг от друга нужно заизолировать бумажной лентой и залить эпоксидной смолой, исключая при этом появление
короткозамкнутого витка за счет самой согнутой в рамку трубки.
Совет.
Желательно здесь же предусмотреть любой закрытый высокочастотный разъем и подходящее (не металлическое) крепление
для рукоятки, в качестве которой можно использовать одну-две секции от разборного удилища.
Кабель, соединяющий рамку с блоком, лучше использовать коаксиальный, телевизионный, например, РК75.
Почти весь металлодетектор может быть смонтирован на печатной плате (рис. 2.32) из одностороннего фольгированного
стеклотекстолита. Поисковый генератор рекомендуется поместить в экранирующую коробку из жести.

Элементная база
Дроссель L2 поискового генератора имеет 150 витков провода ПЭЛ-1 0,01. Намотка нужно производить внавал на каркасе
диаметром 4 мм и длиной 15 мм с ферромагнитным подстроенным сердечником 600НН. Индуктивность такого дросселя 1—1,2
мГн.
В приборе использованы конденсаторы КСО или КТК (СЗ, С4, С5), КЛС или КМ (С1, С2, С6—С13, C15), K50-6 или К53-1 (С14,
С16. С17). Резисторы — МЛТ 0,125, подстроенные R26, R27 подойдут СП5-2 или СП-3.
В качестве транзисторов VT1 и VT2, например, подойдут КПЗ0ЗБ (Ж). На месте VT3 приемлем КПЗ0З или КП305 с
любой буквой, КТ3102Г (VT4) заменим на КТ3102Е. Кварц— на 1,0—1,4 МГц. Варикап Д901 можно заменить на Д902.
Подробное описание монтажа и настройки металлодетектора приведено в [1].
1. Стафийчук Ю. Сложный металлодетектор. // Моделист-Конструктор, 1998, №7, с. 19.
Дубровский С. Л.Как собрать металлоискатели своими руками
Неприхотливый металлоискатель с повышенной чувствительностью, работающий на принципе биений
Простой металлоискатель на микросхеме UCY7400