В разделе приводятся схемные решения металлодетекторов, работающих на разных принципах действия. Стоит заметить, что селективность металлодетекторов в том числе зависит от качества исполнения поисковой катушки.
Различают следующие виды (по принципу действия) металлодетекторы:
- BFO (Beat Frequency Oscillator — генератор биений) — сложение колебаний двух высокочастотных генераторов и выделение разности их частот, лежащей в звуковом диапазоне. Если поблизости от поисковой катушки появляется металлический предмет, изменяется частота сигнала одного из генераторов, а с ней и высота слышимого звука.
- TR/IB (Transmit-Receive/Induction Balance — передача, прием и баланс индукции) — в датчике устанавливают две катушки, передающую и приемную. Присутствие металла изменяет индуктивную связь между ними, что влияет на принимаемый сигнал.
- PI (Pulse Induction — импульсная индукция) — передачу ведут импульсами, форма и амплитуда принимаемых сигналов зависят от наличия металлических объектов вблизи катушек детектора.
Наиболее совершенные приборы, в целях повышения селективности и дальности обнаружения, комбинируют разные принципы действия.
Малогабаритный металлодетектор
TR/IB металлодетектор
Присутствие металла изменяет индуктивную связь между ними, что влияет на принимаемый сигнал. Генератор на транзисторе VT1 работает в режиме прерывистых колебаний. Он генерирует одновременно две частоты — высокую и низкую, причем высокочастотные колебания промодулированы низкочастотными. С началом генерации конденсатор С2 заряжается через диод VD1. По достижении определенного напряжения на С2 высокочастотные колебания срываются и конденсатор разряжается через резистор R1. Через некоторое время колебания возникают вновь и цикл повторяется. Между коллектором и базой VT1 включены передающие катушки L1— L3, конструктивно выполненные таким образом, что ёмкостные воздействия на них окружающих предметов взаимно уничтожаются. Конденсатор С5, расположенный в непосредственной близости от катушек, определяет генерируемую частоту.
Катушки L4 и L5 — приёмные, они размещены рядом с передающими. В отсутствие металлических предметов индуктированный в приёмных катушках сигнал скомпенсирован поступающим непосредственно от генератора через переменный конденсатор С6. Появившийся рядом металл нарушает баланс.
Микроамперметр РА1 с током полного отклонения 100…250 мкА служит как для определения наличии вблизи катушек металлических предметов (по колебаниям стрелки), так и для контроля питания (при нажатой кнопке SB1).
Каркасами катушек служат две пластины из прочного диэлектрического материала. По периметру каждой пластины в ее кромке делают канавку для укладки обмоток.
Все катушки наматывают медным проводом диаметром 0.3 мм с эмалевой изоляцией. Начало провода закрепляют в точке А каркаса и наматывают 22 витка катушки L2 по часовой стрелке. Конец обмотки также приклеивают к пластине в точке А. Не обрезая провод, очищают от изоляции его небольшой участок и припаивают к нему начало другого отрезка провода, которым наматывают четыре витка против часовой стрелки — катушку L1. После этого проводом, которым была намотана катушка L2, делают еще 22 витка по часовой стрелке — катушку L3. Выводы всех обмоток прочно приклеивают к пластине-каркасу в точке А.
Катушки L4 и L5 размещают на второй пластине. Каждая из них начинается и заканчивается в точке В и содержит по 36 витков, намотанных в одном и том же направлении. Конденсаторы С5 и С7 припаивают непосредственно к выводам катушек в соответствии со схемой и приклеивают к пластинам.
Пластины с обмотками накладывают друг на друга и скрепляют вместе болтами из изоляционного материала (например, нейлона), как показано на чертеже. Дугообразный пропил в одной из пластин позволяет при настройке прибора зафиксировать пластины в оптимальном положении.
Всю сборку крепят на конце деревянного или пластмассового стержня длиной 1… 1.5 м, ни в коем случае не пользуясь металлическими шурупами, винтами или гайками. На противоположном (верхнем) конце стержня устанавливают корпус (можно металлический) с печатной платой прибора. Рукоятки органов управления (SA1, SB1, С6, R5 и R6) выводят на переднюю панель корпуса. Катушки L1— L5 соединяют с платой металлодетектора экранированными проводами.
Перед настройкой металлодетектора обе пластины с катушками разворачивают под максимальным углом не фиксируя. Проволочные перемычки А и В пока не устанавливают. После включения питания при определенном положении переменных резисторов R5 и R6 в головке ВА1 должен быть слышен звук. Медленно сдвигают катушки (вблизи них не должно быть никакого металла) до тех пор, пока громкость звука не начнет уменьшаться. Вращая оси переменных резисторов и передвигая катушки, необходимо добиться минимальной громкости. Иногда для этого требуется несколько попыток. Найдя минимум, катушки ещё немного (менее чем на 1 мм) сдвигают и фиксируют.
Прибор выключают и устанавливают проволочную перемычку А. После включения питания пытаются найти положение ротора конденсатора С6, в котором звука не слышно. Если этого сделать не удается, перемычку А удаляют, устанавливают перемычку В и повторяют попытку. Если и это не помогло, положение катушек, вероятно, было найдено неправильно. Последняя возможность настроить прибор — подключить конденсатор ёмкостью 470 пФ параллельно С6 и еще раз попытаться найти точку баланса. В случае неудачи остается изготовить другие катушки, строго соблюдая все рекомендации.
Приступая к регулировке узла контроля напряжения питания, последнее устанавливают равным 9 В. С помощью R5 и R6 добиваются, чтобы звук из головки ВА1 слышен не был, а стрелка микроамперметра РА1 не отклонялась. Нажав на кнопку SB 1, с помощью R14 устанавливают стрелку на последнее деление шкалы. Уменьшив напряжение питания до 7 В. отмечают положение стрелки, соответствующее минимально допустимому напряжению.
Остается отрегулировать чувствительность прибора переменным резистором R12. Вы можете установить ее по собственному усмотрению.
Иногда слышимый в головке ВА1 звук сопровождается гулом с частотой 100… 150 Гц. Чтобы избавиться от гула, следует включить последовательно с R1 подстроечный резистор сопротивлением 50 кОм и подобрать положение его движка.
Прежде чем начать работу с металлодетектором, нужно убедиться, что при малейшем отклонении ротора конденсатора С6 от точки баланса в головке ВА1 раздается звук. Приобретя некоторый опыт, удается, устанавливая С6 в различные положения, даже отличать диамагнитные материалы от парамагнитных. Немалую роль играют форма и размеры разыскиваемых предметов. Например, не удается различить одинаковые медное и железное кольца, хотя медь обладает диамагнитными, а железо — ферромагнитными свойствами.
В качестве замены VT1 подойдут транзисторы КТ3107К или КТ3107Л, VT2 — КТ361 или КТ3107 с любыми буквенными индексами. Диоды VD2, VD3—германиевые серии Д9, VD1—любой малошумящий кремниевый. Отечественные аналоги микросхемы LM311 — К521СА3, К554СА3(отличается числом и назначением выводов). Конденсаторы С5 и С7 должны быть пленочными, например, К73-17, остальные постоянные — керамические КМ-6, оксидные — К50-35. Конденсатор переменной ёмкости — от карманного радиоприемника старого образца, причем статорные секции сдвоенного конденсатора рекомендуется соединить параллельно. Постоянные резисторы —МЛТ-0,125, переменные и подстроечные — любые, подходящие по размерам.
Источник: Металлодетектор, — Радио, 2001, №10, с.43
Малогабаритный металлодетектор
Источник:
- В.Джуган Клюшка-металлоискатель. — Радио, — 2019, №4, с.34-35
- Наша консультанция. — Радио, 2019, №7, с.48
Металлоискатель
Металлоискатель предназначен для поиска предметов из цветных и чёрных металлов. Подробное описание приведено в [1].
Источник: А.Мельников Импульсный металлоискатель. — Радио, №5, 2020, с.49-51