Простой чувствительный металлоискатель на полевом транзисторе на 9В

September 27, 2012 by admin Комментировать »

…под землей и в пресноводных
водоемах, в перекрытиях зданий и в толще бетона, его обнаружит
электронный прибор — металлоискатель. Вот как он действует.

Рис. 1. Принцип действия металлоискателя

Эталонный генератор ЭГ
(рис. 1) 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 /
ои),
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.

Рис. 3. Принципиальная схема металлоискателя

Эталонный генератор собран по схеме
емкостной трехточки на транзисторе T1 (рис. 3).
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.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты