Страница 43 из 66
Генератор металлоискателя возбуждает колебания в передающей катушке на частоте около 3 кГц, создавая в ней переменное магнитное поле. Приемная катушка расположена перпендикулярно передающей катушке таким образом, что проходящие через нее магнитные силовые линии создают малую ЭДС. На выходе приемной катушки сигнал либо отсутствует, либо очень мал. Металлический предмет, попадая в поле катушки, изменяет значение индуктивности, и на выходе появляется электрический сигнал, который затем усиливается, выпрямляется и фильтруется. Таким образом, на выходе системы имеем сигнал постоянного напряжения, значение которого слегка возрастает при приближении катушки к металлическому предмету.
Этот сигнал поступает на один из входов схемы сравнения, где сравнивается с опорным напряжением, которое прикладывается к его второму входу. Уровень опорного напряжения отрегулирован таким образом, что даже небольшое увеличение напряжения сигнала приводит к изменению состояния на выходе схемы сравнения. Это в свою очередь приводит в действие электронный переключатель, в результате чего на выходные усилительные каскады поступает звуковой сигнал, оповещающий о присутствии металлического предмета.
Принципиальная электрическая схема металлоискателя представлена на рис. 4.19.
Рис. 4.19. Принципиальная электрическая схема металлоискателя с низкой рабочей частотой
Передатчик, состоящий из транзистора VT1 и связанных с ним элементов, возбуждает колебания в катушке L1. Сигналы, поступающие на катушку L2, затем усиливаются микросхемой DD1 и выпрямляются микросхемой DD2, включенной по схеме амплитудного детектора. Сигнал с детектора поступает на конденсатор С9 и сглаживается фильтром низких частот, который состоит из резисторов R14, R15 и конденсаторов С10 и С11. Затем сигнал поступает на вход схемы сравнения DD3, где сравнивается с опорным напряжением, устанавливаемым переменными резисторами R29 и R30. Переменный резистор R30 служит для быстрой и грубой настройки, a R29 обеспечивает точную регулировку опорного напряжения. Генератор, собранный на однопереходном транзисторе VT2, работает в непрерывном режиме, однако сигнал, вырабатываемый им, поступит на базу транзистора VT4 только тогда, когда закроется транзистор VT3, так как, находясь в открытом состоянии, этот транзистор шунтирует выход генератора. При поступлении сигнала на вход микросхемы DD3 напряжение на ее выходе уменьшается, транзистор VT3 закрывается и сигнал от транзистора VT2 через транзистор VT4 и регулятор громкости R31 поступает на выходной каскад и громкоговоритель.
В схеме используются два источника питания, благодаря чему исключается возможность возникновения любой обратной связи выхода схемы с ее чувствительным входом. Основная схема питается от батареи напряжением 18 В, которое стабилизатором напряжения DD4 понижается до уровня +12 В. При этом снижение напряжения батареи во время работы схемы не вызывает изменения настройки. Выходные каскады питаются от отдельного источника питания напряжением +9 В. Требования по потреблению мощности довольно низкие, поэтому для питания устройства можно использовать три аккумуляторные батареи. Батарея питания выходного каскада не требует специального выключателя, так как при отсутствии сигнала выходной каскад не потребляет тока.
Сборку схемы металлоискателя следует проводить покаскадно с тщательной проверкой каждого каскада. Проверка источника питания осуществляется путем временного подключения батареи напряжением 18 В. При этом напряжение на конденсаторе С16 должно составлять 12±0,5 В. После этого проводится монтаж элементов выходного каскада: резисторов R23—R26, конденсаторов С14 и С15 и транзисторов VT4—VT6. Следует учесть, что корпус транзистора VT6 соединен с его коллектором, поэтому контакт корпуса с соседними элементами и перемычками недопустим. Так как выходной каскад при отсутствии сигнала не потребляет тока, его проверяют временным подсоединением громкоговорителя, переменного резистора R31 и батареи напряжением 9 В.
Затем устанавливают резисторы R20—R22 и транзистор VT2, образующие генератор звуковых сигналов. При подключении двух источников питания в громкоговорителе прослушивается звуковой фон, меняющийся с изменением положения ручки регулятора громкости. После этого на плате монтируют резисторы R16—R19, конденсатор С12, транзистор VT3 и микросхему DD3.
Работа схемы сравнения проверяется следующим образом. К измерительному входу микросхемы DD3 подключают переменные резисторы R29 и R30. Этот вход образуется с помощью двух резисторов сопротивлением 10 кОм, один из которых подключается к положительной шипе питания +12 В, а другой — к нулевой. Вторые выводы резисторов подсоединяют к выводу 2 микросхемы DD3.
Перемычка от этого вывода служит временной точкой соединения. При грубой настройке (включены обе батареи), которая осуществляется переменным резистором R30, в определенном его положении происходит срыв звукового сигнала, в то время как при точной настройке переменным резистором R29 должно осуществляться плавное изменение сигнала вблизи этого положения. При выполнении этих условий приступают к установке резисторов R6—R15, конденсаторов С6-С11, диода VD3 и микросхем DD1 и DD2.
Включив источник питания, сначала проверяют наличие сигнала на выходе микросхемы DD1 (вывод 6). Он не должен превышать половины значения напряжения питания (примерно 6 В). Напряжение на конденсаторе С9 не должно отличаться от напряжения выходного сигнала этой микросхемы, хотя наводки от сети переменного тока могут вызвать небольшое увеличение этого напряжения.
Касание пальцем входа микросхемы (основания конденсатора С6) вызывает увеличение напряжения из-за повышения уровня шумов. Если регуляторы настройки находятся в положении, при котором звуковой сигнал отсутствует, касание пальцем конденсатора С6 приведет к появлению и исчезновению этого сигнала.
На этом предварительная проверка работоспособности каскадов заканчивается.
Окончательная проверка и настройка металлоискателя проводится после изготовления катушек индуктивности. После предварительной проверки каскадов схемы на плате устанавливаются остальные элементы, за исключением конденсатора С5. Переменный резистор R28 временно устанавливается в среднее положение. Плата крепится к L-образному алюминиевому шасси через пластмассовые шайбы (для устранения возможности короткого замыкания).
Штанга и соединительные части, образующие держатель головки металлоискателя, изготавливаются из пластмассовых трубок диаметром 19 мм. Сама головка прибора представляет собой тарелку диаметром 25 см, изготовленную из прочной пластмассы. Внутренняя ее часть тщательно зачищается наждачной бумагой, что обеспечивает хороший контакт при склеивании эпоксидной смолой.
Изготовление катушек металлоискателя требует особого внимания. Катушки, имеющие одинаковую форму и размеры, наматывают на D-образный контур, образованный из штырей, закрепленных на подходящем куске платы (рис. 4.20).
Каждая из них имеет 180 витков эмалированного медного провода диаметром 0,27 мм с отводом от 90-го витка. Прежде чем снять катушки со штырей, их в нескольких местах перевязывают. Затем каждая катушка обматывается прочной питью, чтобы витки плотно прилегали друг к другу. На этом изготовление передающей катушки заканчивается. Приемная же катушка должна быть снабжена экраном.
Экранирование катушки обеспечивается следующим образом. Сначала она обматывается проволокой, а затем обертывается слоем алюминиевой фольги, которая снова обматывается проволокой. Такая двойная обмотка гарантирует хороший контакт с алюминиевой фольгой. В обмотках проволоки и в фольге должен быть предусмотрен небольшой разрыв, или зазор, как показано на рис. 4.20 препятствующий образованию замкнутого витка по окружности катушки.