Три схемы металлоискателей на микросхемах (К176ЛП2, К176ЛА9, К118УД1Д)

Принцип действия всех этих приборов основан на сравнении значений частоты колебаний двух генераторов -  опорного и поискового, изменяющего частоту при воздействии на его колебательный контур металлического предмета.

Известны и другие методы:

• мостовой, когда регистрируется разбаланс измерительного моста, в одно из плеч которого включена поисковая катушка;
• метод сдвига фаз, когда измеряется фазовый сдвиг колебаний опорного и поискового генераторов;
• метод передатчика-приемника, где регистрируется переизлучаемая предметом радиочастотная энергия.

Они более эффективны, чем метод сравнения значений частоты (метод биений). Но он более прост в реализации. Построенные с его использованием металлоискатели имеют такие преимущества:

• они компактны;
• не требуют тщательной настройки и мер по высокой стабилизации частоты;
• неприхотливы в эксплуатации.

Поэтому они получили широкое распространение у домашних умельцев и радиолюбителей.

Принципиальная схема простейшего металлоискателя

Прибором можно обнаружить пятикопеечную монету на глубине до 80 мм, а крышку канализационного колодца — на глубине до 0,8 м.

Принципиальная схема престейшего металлоискателя изображена на рис. 3.6, а. Он собран всего на одной микросхеме К176ЛП2. Один из ее элементов (DD1.1) использован в образцовом генераторе, другой (DD1.3) — в перестраиваемом.

Рис. 3.6. Простейший металлоискатель на микросхемах со схемой сравнения: а — принципиальная схема; б — печатная плата.

Колебательный контур опорного генератора состоит из катушки L1 и конденсаторов С1 и С2, а поискового — из поисковой катушки L2 и конденсатора С4. Первый контур перестраивают по частоте переменным конденсатором С1, а второй — подборкой конденсатора С4. На элементе DD1.3 выполнен смеситель колебаний образцовой и переменной частот.

С нагрузки этого узла — переменного резистора R5 — сигнал разностной частоты поступает на вход элемента DD1.4, а усиленное им напряжение звуковой частоты — на головные телефоны BF1.

Принципиальная схема металлоискателя повышенной чувствительности

Рассмотрим металлоискатель повышенной чувствительности, схема которого представлена на рис. 3.7, а. В ней в качестве смесителя и усилителя колебаний разностной частоты применена микросхема К118УН1Д (DA1).

Рис 3.7. Металлоискатель повышенной чувствительности на микросхемах со схемой сравнения: а — принципиальная схема; 6 — печатная плата

Опорный и поисковый генераторы этого прибора идентичны по схеме. Каждый из них выполнен на двух инверторах (DD1.1, DD1.2 и DD2.1, DD2.2, соответственно). Элементы DD1.3 и DD2.3 работают как буферные, ослабляя влияние смесителя на генераторы.

Опорный генератор нужно настроить на заданную частоту переменным конденсатором С1, а поисковый — подборкой конденсатора С2.

Модернизированная схема металлоискателя на биениях

Повысить чувствительность металлоискателя, в котором использован метод биений, можно, настроив опорный генератор на частоту в 5—10 раз большую, чем частота поискового генератора.

В этом случае возникают биения между колебаниями опорного генератора и ближайшей по частоте (5—10-й) гармоникой поискового генератора. При этом расстройка всего на 10 Гц при водит к увеличению частоты разностных колебаний на 100 Гц.

Именно таким способом достигнута повышенная чувстви тельность металлоискателя, схема которого изображена на рис. 3.8, а. Пятикопеечную монету с помощью такого металлоискателя можно обнаружить на глубине до 100 мм, а крышку колодца — на глубине до 1 м.

Рис. 3.8. Модернизированная схема металлоискателя на биениях: а — принципиальная схема; б — печатная плата.

Опорный генератор металлоискателя выполнен на двух элементах микросхемы DD2 и настроен на частоту 1 МГц. Требуемую стабильность частоты обеспечивает кварцевый резонатор ZQ1.

В поисковом генераторе использованы два элемента микросхемы DD1. Его колебательный контур L1C2C3VD1 настроен на частоту в несколько раз меньшую, чем опорный генератор.

Для перестройки контура применен варикап VD1, напряжение на котором регулируют переменным резистором R2. Смеситель выполнен на элементе DD1.4, в качестве буферов использованы элементы DD1.3 и DD2.3.

Индикатором поиска служат головные телефоны BF1.

Общие замечания к схемам

Каждый из рассмотренных металлоискателей может быть смонтирован на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы и расположение деталей показаны на рис. 3.6, б, 3.7, б, 3.8, б соответственно.

Платы рассчитаны на установку постоянных резисторов МЛТ-0,125 (МЛТ-025, ВС-0,125), конденсаторов КТ-1, КМ-4 или К10-7В, К50-6.

Для перестройки генераторов по частоте применены переменные конденсаторы с твердым диэлектриком от малогабаритных транзисторных приемников:

• «Мир» в первом устройстве;
• «Планета» во втором устройстве.

Возможно использование и любых других подходящих по габаритам и значениям минимальной и максимальной емкости конденсаторов, в том числе и подстроечных КПК-3 емкостью 25—150 пФ.

Переменные резисторы R5 и R2 — малогабаритные пюбого типа.

Катушки L1 для металлоискателей, собранных но схемам на рис. 3.6, а и 3.7, а, намотаны на ферритовых (600НН) кольцевых магнитопроводах типоразмера К8 х 6 х 2.

В первом металоискателе 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 металлоискателе катушка приклеена клеем БФ-2 непосредственно к печатной плате, а 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 рассмотренных металлоискателей намотана в кольце, согнутом из винипластовой трубки с внешним диаметром 15 и внутренним 10 мм.

Наружный диаметр кольца таков:

• для первой схемы — 250 мм (100 витков);
• для второй и третьей — 200 мм (50 витков).

Применен провод — ПЭЛШО 0,27.

Каждое кольцо необходимо обернуть лентой из алюминиевой фольги для электростатического экранирования для устранения влияния емкости между катушкой и землей. Для защиты от повреждений фольгу желательно обмотать одним-двумя слоями изоляционной ленты.

При намотке ленты следует помнить, что электрический контакт между ее концами недопустим (в противном случае образуется замкнутый виток). Вид готовой катушки, изготовленной описанным способом, показан на рис. 3.9.

Рис. 3.9. Вид готовой поисковой катушки.

Правило: с уменьшением диаметра поисковой катушки «зона захвата» сужается, но прибор становится более чувствительным к мелким предметам. С увеличением диаметра, наоборот, «зона захвата» расширяется, а чувствительность к мелким предметам снижается.

Для индикации поиска во всех приборам применены головные телефоны ТОН-2. Питать металлоискатели можно от одной батареи «Крона» или от соединенных последовательно двух батарей 3336 или шести элементов 316, 332.

Источник: Корякин-Черняк С.Л. Семьян А.П. - Металлоискатели своими руками. Как искать, чтобы найти монеты, украшения, клады.