Схема металлоискателя показана на рис. 2.12. Опорный генератор 32768 Гц собран на логическом элементе DD1.1 и кварцевом резонаторе ZQ1.
Поисковый генератор выполнен на элементе DD2.1 и катушке L1, представляющей собой датчик металла. Кроме этого, в генератор входят цепи установки частоты — подстроечный конденсатор СЗ и узел электронной перестройки частоты на стабилитроне VD1, играющем роль варикапа.
Элементы DD1.2 и DD2.2 — буферные. Элемент DD1.3 выполняет функции сумматора, его нагрузкой служит фильтр L2C8, который подавляет высокочастотные колебания, но пропускает низкую частоту биений.
На транзисторах VT1, VT2 собран триггер Шмидта, который из сигнала, близкого по форме к синусоидальному, формирует прямоугольные импульсы. Усилитель на транзисторе VT3 увеличивает размах импульсов до уровня, рав-
Рис. 2.12. Принципиальная схема
ного напряжению питания. Элемент DD3.1 завершает формирование прямоугольных импульсов и инвертирует их.
Эти импульсы поступают на один вход элемента совпадения DD2.3, а к другому входу подведены прямоугольные импульсы частотой 2 кГц с выхода генератора на инверторах DD3.2, DD3.3. Элементы DD3.4—DD3.6 играют роль выходного усилителя для пьезокерамического звукоизлучателя НА1.
Питается металлоискатель от батареи GB1.
Перед тем как приступить к поиску скрытых металлических предметов, необходимо добиться нулевых биений на выходе сумматора DD1.3 или, говоря иначе, установить точное равенство значений частоты генераторов.
Для этого датчик прибора — катушку L1 — нужно:
♦ разместить в месте, удаленном от земли и металлических предметов на расстояние не менее 1 м;
♦ включить прибор;
♦ переменный резистор R7 перевести в среднее положение;
♦ подстроечным конденсатором СЗ установить такую частоту поискового генератора, при котором звукоизлучатепь НА1 воспроизводит редкие короткие тональные сигналы или вовсе умолкает;
♦ добиться поворотом в очень малых пределах ручки переменного резистора R7 полного прекращения звучания.
Теперь датчик нужно опустить к земле и медленно начать водить над ее поверхностью, слушая звучание прибора. С приближением датчика к металлическому предмету появляются редкие короткие тональные сигналы, которые постепенно становятся более частыми и, наконец, сливаются в почти непрерывный гул.
При нулевых биениях разностная частота генераторов равна нулю, на входе триггера Шмидта колебаний напряжения нет, поэтому он не переключается. Транзистор VT3 закрыт, на выходе инвертора DD3.1 низкий уровень, поэтому элемент DD2.3 не пропускает к выходному усилителю колебаний генератора DD3.2, DD3.3.
Как только катушка L1 приблизится к металлическому предмету, изменится ее индуктивность, а значит, и частота поискового генератора. На выходе фильтра L2C8 появится переменное напряжение.
Правило.
Чем крупнее предмет и чем ближе к нему датчик, тем выше частота биений.
Это приводит к более частому открыванию элемента DD2.3 и увеличению частоты повторения звуковых тональных сигналов. Частота генератора на элементах DD3.2. и DD3.3 (2 кГц) выбрана близкой к собственной частоте пьезоизлучателя ЗП-5 с целью обеспечения максимальной громкости сигнала.
Элементная база и замены
В металлоискателе используется кварцевый резонатор часового типа, но подойдут и другие резонаторы на частоту до 80—100 кГц. Однако при этом придется корректировать число витков L1 и номиналы конденсаторов в генераторах.
Конденсаторы С1, С2, С4, С5 следует выбрать с минимальным ТКЕ. Переменный резистор R7 должен быть группы А.
Транзисторы КТ361Б можно заменить на КТ3107К. КТ3107Л, а КТ315Б — на КТ3102ГМ, КТ3102ЕМ. Вместо ЗП-5 можно использовать и другие грузополучатели.
Источник питания — батарея «Корунд» или аккумулятор.
Конструкция металлоискателя
Плату с деталями желательно поместить в небольшую прочную пластмассовую коробку, к которой будет прикреплена катушка-датчик L1. Катушка должна содержать 450 витков ПЭВ-2 0,18. Ее нужно наматывать на круглой бобышке диаметром 210 мм, затем снять и обмотать липкой ПВХ лентой. Сопротивление катушки — около 200 Ом.
Катушку нужно поместить в жесткий экран, представляющий собой незамкнутое кольцо, согнутое из мягкой дюралюминиевой трубки. Вдоль трубки необходимо пропилить паз с шириной, достаточной для укладки внутрь катушки, которая изолирована лентой. Экран с уложенной катушкой плотно обмотать липкой ПВХ лентой и двумя винтами прикрепить к коробке с платой.
Неиспользуемые выводы микросхем DD1, DD2 следует соединить с плюсовым проводом питания.
Установка нулевых биений
Иногда не удается сразу установить нулевые биения. Причинами этого могут быть такие:
♦ разряженная батарея питания;
♦ неисправность переменного резистора R7;
♦ нестабильность частоты генераторов.
Совет.
Питание на каждую из микросхем целесообразно подавать через RC-фильтр. Конденсатор фильтра емкостью 0,01 мкФ следует припаивать непосредственно к выводам микросхемы, а резистор лучше подобрать экспериментально.