Металлоискатели на микросхемах

  Повысить чувствительность металлоискателя, в котором использован метод биений, можно, настроив образцовый генератор на частоту в 5...10 раз большую, чем частота перестраиваемого. В этом случае возникают биения между колебаниями образцового генератора и ближайшей по частоте (5...10-й) гармоникой перестраиваемого генератора, и расстройка последнего, скажем, всего на 10 Гц приводит к увеличению частоты разностных колебаний на 50... 100 Гц. Именно таким способом достигнута повышенная чувствительность прибора, схема которого изображена на рис. 3. Пятикопеечную монету с его помощью можно обнаружить на глубине до 100 мм, а крышку колодца - на глубине до 0,65 м. Образцовый генератор металлоискателя выполнен на двух элементах микросхемы DD2 и настроен на частоту 1 МГц. Требуемую стабильность частоты обеспечивает кварцевый резонатор ZQ1. В перестраиваемом генераторе использованы два элемента микросхемы DDI. Его колебательный контур L1C2C3VD1 настроен на частоту в несколько раз меньшую, чем образцовый генератор. Для настройки контура применен варикап VD1, напряжение на котором регулируют переменным резистором R2. Смеситель выполнен на элементе DDI.4, в качестве буферных использованы элементы DD1.3 и DD2.3.

  Каждый из металлоискателей смонтирован на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы и расположение деталей первого из них (по схеме на рис. 1 показаны на рис. 4, второго (рис. 2) - на рис. 5, третьего (рис. 3) - на рис. 6. 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 К10-7Е (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-З емкостью 25...150 пФ. Переменные резисторы R5 (рис. 1) и R2 (рис. 3) - малогабаритные любого типа. С целью уменьшения размера смонтированных плат по высоте оксидные конденсаторы С11 первого металлоискателя и С9 третьего установлены параллельно платам (их выводы согнуты под углом 90^о). Кварцевый резонатор смонтирован на отдельной плате из стеклотекстолита, закрепленной параллельно основной со стороны деталей.

  Катушки L1 металлоискателей, собранных по схемам на рис. 1 и 2, намотаны на ферритовых (600НН) кольцевых магнитопроводах типоразмера К8х6х2. В первом катушка содержит 180 витков провода ПЭЛШО 0,14, во втором - 50 витков ПЭЛШО 0,2. 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 винипластовой 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. После намотки кольцо обернуто лентой из алюминиевой фольги для электростатического 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 поливинилхлоридной изоляционной ленты. Вид готовой катушки, изготовленной описанным способом, показан на рис. 7. Следует отметить, что диаметр поисковой катушки может быть как меньше, так и больше указанных значений. С его уменьшением "зона захвата" сужается, но прибор становится более чувствительным к мелким предметам, с увеличением же, наоборот, "зона захвата" 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 (см. фото), изготовленной из дюралюминиевой трубы внешним диаметром 16...20 мм (можно использовать старую лыжную палку). К ее противоположному концу крепят поисковую катушку. Угол между плоскостью ее витков и осью штанги - 55...80^о. Для удобства хранения и транспортировки металлоискателя поисковую катушку целесообразно сделать съемной, предусмотрев для этой цели подходящий коаксиальный разъем. С платой устройства катушку желательно соединить коаксиальным кабелем (его погонная емкость меньше и более стабильна, чем у экранированного провода).

  Налаживание металлоискателя по схеме на рис. 1 сводится к настройке его генераторов на частоту примерно 100 кГц. Перестраиваемый генератор настраивают на эту частоту подбором конденсатора С4, образцовый - конденсатора С2, установив предварительно ротор конденсатора С1 в среднее положение. Образцовую частоту подбирают такой, чтобы частота звукового сигнала в телефонах оказалась в пределах 500... 1000 Гц. Аналогично, но на частоту около 300 кГц, настраивают генераторы второго прибора (перестраиваемый - подборкой конденсатора С2, образцовый - самим переменным С1).

  Перестраиваемый генератор третьего металлоискателя настраивают (подбирая конденсатор С2 при среднем положении движка резистора R2) на частоту 100...200 кГц. Задача сводится к тому, чтобы при возможно большем отношении частот образцового и перестраиваемого генераторов получить громкий сигнал разностной частоты в телефонах. Частоту перестраиваемого генератора контролируют частотомером на выходе элемента DD1.3 или волномером, поднесенным к поисковой катушке L1. Частота кварцевого резонатора ZQ1 может быть любой в пределах 0,5...1,8 МГц, однако если она больше 1 МГц, между образцовым генератором (вернее, выходом буферного элемента DD2.3) и смесителем целесообразно включить делитель частоты на микросхеме серии К176 или К561, понижающий образцовую частоту до 0,5...1 МГц.

Р. СКЕТЕРИС
г. Паневемис
Литовской ССР
Радио №8, 1990