Простой чувствительный металлоискатель
...под землей и в пресноводных водоемах, в перекрытиях зданий и в толще бетона, его обнаружит электронный прибор — металлоискатель. Вот как он действует.
Эталонный генератор ЭГ вырабатывает
синусоидальное
Напряжение частотой 50 кГц. Контурная
катушка, определяющая частоту генерации, является датчиком Д прибора. Сигнал
синусоидальной формы через разделительный конденсатор Ср поступает
на кварцевый фильтр КФ.
Если частота генератора и собственная резонансная частота КФ совпадают, сигнал
попадает на пороговое устройство ПУ.
Оно регистрирует переменное напряжение на входе, выделяет из него постоянную
составляющую и подает ее на стрелочный индикатор И.
Приближение к металлическому предмету вызывает изменение частоты ЭГ. Поскольку
она теперь отличается от резонансной частоты КФ, напряжение на входе ПУ
уменьшается, и стрелка отклоняется к началу шкалы на угол, пропорциональный
габаритам предмета и обратно пропорционально расстоянию до него.
У нашего металлоискателя есть особенность - пороговое устройство, благодаря
которому чувствительность схемы резко повышается. Вот как оно действует.
Синусоидальный сигнал,
поступающий на вход ПУ, ограничивается снизу (рис. 2), и на индикаторе появляются
импульсы напряжения:
Ин = Ио - Ип,
где Ио—уровень входного сигнала в состоянии покоя, Ип —
задаваемое напряжение порога.
Чувствительность прибора выражается отношением:
S = DИ / Ии = DИ / (Ио-Ии),
где DИ — изменение синусоидального напряжения при расстройке ЭГ, зависящее от
размеров предмета и расстояния до него. Фактически S показывает, на какую
величину отклоняется стрелка индикатора при расстройке датчика-контура.
Следовательно, подбирая величину Ип, можно добиться максимального
отклонения стрелки прибора при сколь угодно малом изменении Ио. Но в
реальных устройствах приходится учитывать нестабильность элементов схемы и
частоты эталонного генератора.
Эталонный генератор собран по схеме емкостной трехточки на транзисторе T1 Контурная катушка L1 является датчиком прибора. Конденсаторы С3 — С6 предназначены для настройки генератора на частоту 50 кГц.
Через разделительный
конденсатор С7 синусоидальное напряжение с генератора поступает на кварцевый фильтр.
Емкость С7 выбрана небольшой — 5 пФ. Тем самым влияние последующих каскадов на
работу генератора практически исключено.
Пороговое устройство собрано на полевом транзисторе Т2. Напряжение порога Ип
задается делителем R5 — R7.
Конденсатор С8 сглаживает пульсации на индикаторе ИП1.
Фильтр R4, С1 осуществляет развязку по переменному току между пороговым и
задающим генераторами.
Конструкция
Прибор из двух блоков: измерительного (с датчиком) и питания. Первый включает в
себя монтажную плату, индикатор, органы управления и регулировки. Датчик —
жесткий кольцевой каркас, выполненный из оргстекла, на котором намотано 65
витков прохода ПЭЛ 0, 2. Обмотка заключена в экран из алюминиевой фольги и
залита эпоксидной смолой. Датчик связан с измерительным блоком коаксиальным
кабелем РК-75.
Блок питания содержит пять серебряно-цинковых аккумуляторов. Напряжение каждого
элемента 1, 25 В, емкость 2 А/ч. Особое внимание нужно уделить рамке
металлоискателя. Она должна иметь небольшой вес, быть жесткой и упругой. Иначе
даже при легких ударах, неизбежных при работе с прибором в полевых условиях,
частота генератора «уходит» — металлоискатель расстраивается.
Основанием рамки служит кольцевой каркас из оргстекла или полистирола d = 300 мм. Обмотку экранируют
алюминиевой фольгой толщиной 0, 05 мм. Но соединять между собой концы экрана нельзя
(образуется короткозамкнутый виток).
Выводы обмотки подключают к кабелю РК-75 длиной 0, 3-1 м (с оплеткой кабеля
соединяют также и экран катушки). Это место заливают эпоксидной смолой. Соединение
датчика с блоком электроники неразъемное.
Металлоискатель имеет высокую чувствительность. Стрелка индикатора отклоняется
на одно деление, когда рамка прибора приближается к диску d=13 см на расстояние
80 см.
Прибор практически одинаково реагирует на любой металл. Так, например,
стальной, алюминиевый и латунный диски дают на равных расстояниях одинаковые
отклонения стрелки. Они не зависят и от того, сплошной предмет или пустотелый.
При работе с металлоискателем необходимо учитывать фоновые помехи. Песчаный и
торфяной грунты, чернозем, дерево, вода фонового сигнала не дают. Поэтому
прибор хорошо действует в пресных водоемах, в деревянных зданиях и на не
каменистых почвах. Сильный фон дает кирпич (обожженная глина обладает
магнитными свойствами) и некоторые минералы.
На показания прибора влияют и изменения температуры. Поэтому рамку лучше
поместить в футляр из теплоизолятора, например пенопласта.
Для работы под водой металлоискатель сначала надо подержать 10—15 минут в воде
и после этого настроить.
На земле поиски лучше проводить в пасмурную погоду или вечером, чтобы избежать
попадания на прибор прямых солнечных лучей.