Качественный самодельный металлоискатель на шести микросхемах
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.
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.
Рис. 330. Принципиальная схема улучшенного варианта металлоискателя на биениях.
Частотозадающими элементами служат конденсаторы СЗ—С5, варикап VD1 и поисковая катушка-датчик L1. Генерация осуществляется в пределах от 500 кГц до 700 кГц, в зависимост и 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).
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.
Особенность работы триггера DD2.2 такова, что если на входы Си 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 проинвертиро-ванньй (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, ѴТЗ).
Снимаемый с выхода DD4.2 сигнал приходит на интегратор, выполненный по классической схеме с использованием элементов VD2, R10—R11, DA1, С12.
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 ѴТЗ сигнал поступает:
- на компаратор DD4.3;
- на генератор, управляемый напряжением;
- в цепь петли АПЧ.
Делитель R21R22 со вместо 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.
Резистором R26 можно устанавливать начальную точку захвата АПЧ (ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ) грубо, а резистором R27 — более точно.
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.
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 проімодулированный 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 6 мА, сделав приемлемым использование батареи «Крона» в качестве источника электропитания.
Расположение элементов на плате показано на рис. 3.31.
Рис 331. Расположение элементов на плате.
Рис. 3.32. Печатная плата.
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.
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. 3.32) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита.
Поисковый генератор рекомендуется поместить в экранирующую коробку из жести.
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, С15), К50-6 или К53-1 (С14, С16. С17). Резисторы — МЛТ 0,125, подстроеч-ные R26, R27 подойдут СП5-2 или СП-3.
В качестве транзисторов VT1 и VT2, например, подойдут КПЗ0ЗБ (Ж). На месте ѴТЗ 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.
Источник: Корякин-Черняк С.Л. Семьян А.П. - Металлоискатели своими руками. Как искать, чтобы найти монеты, украшения, клады.