В профессиональной и радиолюбительской деятельности мне приходилось разрабатывать устройства, в которых требовался контроль за перемещением металлических деталей. Промышленность выпускает несколько типов бесконтактных датчиков приближения (БДП), выполняющих подобные функции и построенных на различных физических принципах. Но большинство из них не подходило по причинам отсутствия регулировки чувствительности, неремонтопригодности или дороговизны. А, например, хорошо зарекомендовавшие себя фотоэлектронные устройства плохо работают в запыленной или непрозрачной среде.

К сожалению, в популярной литературе очень мало публикаций об устройстве и применении хорошо приспособленных к работе в подобных условиях БДП, действие которых основано на изменении добротности колебательного контура при внесении в магнитное поле его катушки проводящего предмета. Описанные ниже БДП построены именно по такому принципу. Они реагируют на приближение металлического предмета лишь с одной стороны. Это очень важно при установке датчика в "металлическом" окружении, например, на станине станка.

Основой БДП на одном транзисторе, схема которого показана на рис. 1, послужило устройство, описанное в статье "Простой металлоискатель" ("Радио", 1980, №7, с. 61).

В отсутствие металла поблизости от трансформатора Т1 генератор с индуктивной обратной связью на транзисторе VT1 работает на грани срыва колебаний. Этого добиваются с помощью подстроенного резистора R2. Переменное напряжение с коллектора транзистора VT1 через конденсатор С2 поступает на выпрямитель на диодах VD1 и VD2. Значение выпрямленного постоянного напряжения соответствует высокому (для микросхем структуры КМОП) логическому уровню. Приближение к трансформатору Т1 металлического предмета приводит к срыву колебаний генератора. Напряжение на выходе датчика падает до нуля.

Магнитопровод трансформатора Т1 - одна чашка броневого сердечника типоразмера Б22 из феррита 2000НМ1. Обмотки I (120 витков) и II (45 витков) намотаны "внавал" проводом ПЭВ-2 0,2 мм. Такое устройство реагирует на приближение металла только с открытой стороны магнитопровода. Были опробованы чашки из феррита других марок и даже из карбонильного железа. Во всех случаях получены хорошие результаты.

Подстроечный резистор R2 - СП5-2в, постоянные - МЛТ. Все конденсаторы - керамические (например, К10-17, КМ-6), транзистор VT1 - любой кремниевый высокочастотный структуры n-p-n.

Дальность срабатывания этого БДП можно регулировать подстроечным резистором R2 в пределах 0...60 мм. В процессе регулировки напряжение на выходе датчика контролируют высоокоомным вольтметром либо с помощью простейшего светодиодного индикатоpa, собранного по схеме, изображенной на рис. 2. Следует отметить, что значения дальности срабатывания более 20 мм крайне нестабильны и устанавливать их нежелательно.

Схема более сложного БДП на микросхеме К561ЛН2 показана на рис. 3. В отличие от предыдущего он снабжен встроенным индикатором состояния на светодиоде HL1 и имеет значительно большую нагрузочную способность. Между выходом датчика и плюсом источника питания можно включить даже обмотку реле. Благодаря стабилизации напряжения питания микросхемы DD1 установленная подстроечным резистором R1 чувствительность датчика менее подвержена изменениям.

Основной узел датчика - LC-генератор на элементах DD1.1 и DD1.2. Элемент DD1.3 служит буфером между генератором и выпрямителем на диоде VD1. Элемент DD1.4 инвертирует сигнал, который через усилитель мощности на транзисторе VT1 поступает на выход.

Конденсатор С4 - К50-35, остальные - К10-17. Подстроечный резистор R1 - СП5-2в, постоянные - МЛТ. Конструкция катушки L1 аналогична трансформатору Т1 (см. рис. 1). Ее обмотка - 50 витков, намотанных жгутом из четырех проводов ПЭВ-2 0,1 мм.

При налаживании датчика, прежде всего, вращением движка резистора R1 добиваются выключения светодиода HL1. Затем подносят к катушке L1 металлический предмет. Светодиод должен вспыхнуть. Изменяя положение металлического предмета, подстроечным резистором добиваются нужной дальности срабатывания.

Оба варианта БДП успешно работают в промышленных установках, разработанных при участии автора.

Автор: Н.Таранов, г.Санкт-Петербург