В качестве передатчика использован мультивибратор, а в качестве приемника — усилитель звуковой частоты. К выходу первого из этих устройств и входу второго подключены одинаковые по размерам и намоточным данным катушки.
О Примечание.
Для того чтобы система из таких передатчика и приемника стала металлоискателем, необходимо расположить катушки так, чтобы в отсутствие посторонних металлических предметов связь между ними практически отсутствовала, т. е. сигнал передатчика не попадал напрямую в приемник.
Как известно, индуктивная связь между катушками минимальна, если их оси взаимно перпендикулярны. Поэтому, если катушки передатчика и приемника расположить именно так, то сигнал передатчика в приемнике прослушиваться не будет.
При появлении поблизости от этой сбалансированной системы металлического предмета в нем под действием переменного магнитного поля передающей катушки возникают так называемые «вихревые токи» и, как следствие, собственное магнитное поле, которое наводит в приемной катушке переменную ЭДС. Сигнал, принятый приемником, преобразуется телефонами в звук. Его громкость зависит от размеров предмета и расстояния до него.
Технические характеристики
Технические характеристики металлоискателя следующие:
♦ рабочая частота — около 2 кГц;
♦ глубина обнаружения:
• монеты диаметром 25 мм — около 10 см;
• железной и алюминиевой закаточных крышек — соответственно, 20 и 25 см;
• стального и алюминиевого листов размерами 200 х 300 мм — 40 и 45 см;
• крышки канализационного люка — 60 см.
Принципиальная схема передатчика
Схема передатчика показана на рис. 2.13, а. Это симметричный мультивибратор на транзисторах VT1, VT2. Частота генерируемых им колебаний определяется емкостью конденсаторов C1, С2 и сопротивлением резисторов R2, R3.
Сигнал звуковой частоты с коллекторной нагрузки транзистора VT2 — резистора R4 — через разделительный конденсатор СЗ поступает на катушку L1, которая преобразует электрические колебания в переменное магнитное поле.
Принципиальная схема приемника
Приемник представляет собой трехкаскадный усилитель звуковой частоты, выполнен по схеме, изображенной на рис. 2.13, б. На его входе включена такая же катушка L1, как и в передатчике. Выход усилителя нагружен включенными последовательно телефонами BF1.
Рис. 2.13. Принципиальная схема: а — передатчика; б — приемника
Работа металлоискателя по принципиальной схеме
Переменное магнитное поле передатчика, наведенное катушкой в металлическом предмете, воздействует на катушку приемника. В результате этого в ней возникает электрический ток частотой около 2 кГц.
Через разделительный конденсатор С1 сигнал поступает на вход первого каскада усилителя, выполненного на транзисторе VT1. Усиленный сигнал с его нагрузки — резистора R2 — подается через разделительный конденсатор СЗ на вход второго каскада, собранного на транзисторе VT2.
Сигнал с его коллектора через конденсатор С5 поступает на вход третьего каскада — эмиттерного повторителя на транзисторе VT3. Он усиливает сигнал по току и позволяет подключить в качестве нагрузки низкоомные телефоны.
Чтобы уменьшить влияние температуры окружающей среды на стабильность работы усилителя, в первый и второй каскады введена отрицательная обратная связь по постоянному напряжению включением: резистора R1 между коллектором и базой транзистора VT1; резистора R3 между коллектором и базой VT2.
Снижение усиления на частотах ниже 2 кГц достигнуто соответствующим выбором емкости разделительных конденсаторов С1, СЗ.
Снижение усиления на частотах выше 2 кГц — введением в первый и второй каскады частотнозависимой отрицательной обратной связи по переменному напряжению через конденсаторы С2 и С4.
Эти меры позволили повысить помехоустойчивость приемника. Конденсатор С6 предотвращает самовозбуждение усилителя при увеличении внутреннего сопротивления батареи питания по мере ее разрядки.
Рекомендации по изготовлению катушек
Катушки приемника и передатчика одинаковы. Изготовить их можно следующим образом. По углам прямоугольника размерами 115 х 75 мм в доску вбить четыре гвоздя: диаметром 2—2,5 мм; длиной 50—60 мм.
Совет.
Предварительно нужно надеть на гвозди поливинилхлоридные или полиэтиленовые трубки длиной 30—40 мм. Это даст достаточную изоляцию всей конструкции.
На изолированные таким образом гвозди нужно намотать 300 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,12—0,14 мм. По завершении намотки витки обмотать по всему периметру узкой полоской изоляционной ленты. После этого гвозди можно отогнуть, чтобы снять катушку.
В качестве корпусов приемника и передатчика желательно использовать полистироловые коробки (внутренние размеры — 120 х 80 мм).
Отсеки для батареи питания, стойки для печатных плат и элементы крепления катушек можно изготовить из такого же материала и приклеить к корпусам растворителем марки Р-647 (можно использовать и Р-650).
Эскизы печатных плат и расположение деталей показаны на рис. 2.14, а—б.
^Внимание.
Все металлические элементы конструкции, расположенные внутри катушек приемника и передатчика (батарея питания, плата с деталями, выключатель питания), влияют на их магнитное поле. Для исключения возможного изменения их положения в процессе эксплуатации все они должны быть надежно закреплены. Особенно это касается батареи «Крона» как сменного элемента конструкции.
Для проверки работы передатчика вместо катушки L1 нужно подключить телефоны и убедиться в том, что при включении питания в телефонах слышен звук.
Затем, подключив на место катушку, проконтролировать ток, потребляемый передатчиком. Он должен быть в пределах 5—7 мА.
Приемник настраивают при замкнутом накоротко входе. Подбором резистора R1 в первом каскаде и R3 во втором следует установить на коллекторах соответственно транзисторов VT1 и VT2 напряжение, равное примерно половине напряжения питания.
Затем подбором резистора R5 нужно добиться того, чтобы ток коллектора транзистора VT3 стал равным 5—7 мА.
После этого, разомкнув вход, подключить к нему катушку приемника L1 и, принимая сигнал передатчика на расстоянии примерно 1 м, убедиться в работоспособности системы в целом.