Сверхнизкочастотный металлоискатель. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Металлоискатели

Комментарии к статье

Данный металлоискатель построен на принципе изменений частоты биений двух генераторов. Схема его работы проста: сигналы от поискового и опорного генераторов поступают в смеситель, формирующий на выводе сигнал разностной частоты. При приближении металла к катушке поискового генератора изменяется его частота, а вследствие этого и разностная частота относительно опорного генератора, лежащая, как правило, в звуковом диапазоне.

На первый взгляд кажется очевидным, что чувствительность металлоискателя тем больше, чем выше частота его генераторов. На самом деле это не так. С повышением частоты растет поглощение электромагнитных волн грунтом. Поэтому становится труднее избавиться от нежелательной самосинхронизации генераторов за счет связи через цепи питания и паразитные емкости монтажа.

Кроме того случайные флуктуации частоты поискового генератора достигают значений, сравнимых с изменениями частот, вызванными близостью металлических предметов.

Наконец, только на сверхнизкой (десятки килогерц) рабочей частоте удается дистанционно различать черные и цветные металлы. Наличие металла он фиксирует по изменению разности фаз колебаний поискового и опорного генераторов, синхронизированных с помощью петли ФАПЧ. Поиск ведется динамическим способом с периодом повторения взмахов датчиком приблизительно по 1 с.

Этот металлоискатель способен различить металлы по признаку ЧЕРНЫЙ/ЦВЕТНОЙ.

Принципиальная схема

Принципиальная схема металлоискателя приведена на рис. 2.10. Опорный генератор выполнен на микросхеме DD1, его частота 32768 Гц стабилизирована кварцевым резонатором ZOl.

Сигнал этого генератора поступает на смеситель VD3VD4 через резистивный делитель напряжения R6R13.

Поисковый генератор выполнен на транзисторе VT1. Катушка L1, служащая чувствительным элементом металлоискателя, соединена с генератором четырехпроводным экранированным кабелем. Сигнал обратной связи с отвода катушки поступает на эмиттер транзистора VT1, а по цепи R6C7 - на смеситель.

Управляет частотой поискового генератора варикап VD1. Цепи R13C10 и R17C11 обеспечивают дополнительную фильтрацию, уменьшая уровень высоко частотных составляющих на выходе усилителя DA1.

Чувствительность металлоискателя регулируется переменным резистором R25. Диоды VD7-VD10 предотвращают перегрузку усилителя DA3 при срыве синхронизации генераторов во время настройки прибора или при обнаружении крупных металлических предметов.

При проходе датчика металлоискателя над предметом из цветного металла, не обладающего ферромагнитными свойствами, на выходе ОУ DA3 возникает всплеск сигнала сначала положительной, а потом отрицательной полярности.

Положительная полуволна открывает транзистор VT2, который включает звуковой генератор на транзисторах VT4 и VT5. Если предмет имеет ферромагнитные свойства, то всплеск имеет противоположную полярность. Его первая (отрицательная) полуволна открывает транзистор VT3, в результате чего конденсатор С21 заряжается. Транзистор VT6 открывается, и на время, необходимое для разрядки конденсатора С21 через резистор R31, шунтирует резистор R33 - коллекторную нагрузку транзистора VT5, таким образом, запрещая подачу звукового сигнала под действием второй (положительной) полуволны сигнала.

Так происходит, если контакты выключателя SA2 разомкнуты (положение "ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛ"). При замкнутых контактах (положение "ЧЕРНЫЙ МЕТАЛЛ") звуковая индикация сработает и при обнаружении предмета из железа или стали, но только уже после прохода над ним катушки-датчика.

Микроамперметр РА1 с добавочным резистором R16 служит вольтметром, измеряющим постоянную (переключатель SA1 в положение "РАБОТА") или переменную (в положении "НАСТРОЙКА") составляющую напряжения на выходе DA1. Первое позволяет уточнить положение обнаруженного предмета, второе - зафиксировать моменты синхронизации генераторов и ее срыва.

Принципиальная схема узла питания

На рис. 2.11 показана схема узла питания металлоискателя. Напряжение +9 В для питания звукового сигнализатора снимается непосредственно с батареи GB1 (при замкнутом выключателе SA3). Стабилизатор напряжения +6 В для питания основных узлов металлоискателя собран на транзисторах VT7 и VT8, причем первый из них служит стабилитроном. Искусственная "средняя точка" (цепь +3 В) создана с помощью ОУ DA4.

Рис. 2.10. Принципиальная схема

Рис. 2.11. Принципиальная схема узла питания сверхнизкочастотного металлоискателя

Конструкция и детали

Основой для изготовления катушки датчика L1 может послужить тонкостенная алюминиевая труба внешним диаметром 14 мм, согнутая в кольцо диаметром 250 мм с зазором между концами 10 мм. По периметру с внешней стороны кольца ножовкой или фрезой нужно сделать прорезь. Через нее внутрь трубы будут уложены витки катушки L1 (провод ПЭЛШО 0,3). Число витков 25+55 + 120, начиная от земляного конца.

В процессе намотки через каждые 2-3 витка провод следует смазывать эпоксидной смолой. Полость трубы готовой катушки необходимо заполнить силиконовым герметиком и покрыть всю конструкцию нитрокраской.

Вблизи разрыва к кольцу необходимо прикрепить стеклотекстолитовую плату с контактными площадками, к которым припаять:

• выводы катушки;
• конденсатор С1;
• провода соединительного кабеля.

Под один из концов трубы в месте крепления к плате следует подложить металлический лепесток, к которому припаять вывод экранирующей оплетки соединительного кабеля.

По завершении настройки металлоискателя весь этот узел для защиты от влаги необходимо накрыть пластмассовой коробкой или залить силиконовым герметиком.

Катушку лучше всего установить на деревянную крестовину, в центральной части которой сделать пластмассовые "ушки" для соединения с телескопической штангой из диэлектрического материала. Плата с основными деталями металлоискателя должна быть помещена в металлический корпус, закрепленный на противоположном катушке конце штанги.

Контурный конденсатор С1 составлен из нескольких соединенных параллельно конденсаторов К71-7 с общей емкостью, равной указанной на схеме. Можно применить и другие термостабильные конденсаторы (групп ТКЕ М47 или М75). Транзистор VT7 следует подобрать с напряжением пробоя эмиттерного перехода 6,2-6,5 В. К остальным элементам схемы особых требований не предъявляется.

Переменный конденсатор С5 - от транзисторного радиоприемника. Кварцевый резонатор ZQ1 - часовой. Микро- амперметр РА1 - с нулем посередине шкалы. Добавочный резистор R16 подбирают таким образом, чтобы при напряжении +2,5 В и -2,5 В стрелка микроамперметра отклонялась до соответствующего конца шкалы.

В качестве НА1 были опробованы различные излучатели звука. Наиболее подходящим оказался телефонный капсюль ТЭМК-311 с сопротивлением обмотки 250 Ом. При потреблении звуковым генератором тока не более 3 мА громкость сигнала вполне достаточна. Если использовать высокоомные наушники, потребляемый ток можно еще уменьшить.

Автор: Джугурян Л.

Смотрите другие статьи раздела Металлоискатели.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Зафиксировано первое в истории марсотрясение 24.04.2019 Французский сейсмометр SEIS зафиксировал слабую сейсмологическую активность на Марсе. Это первый записанные толчки на Красной планете в истории. Сейсмологическая активность зафиксировали 6 апреля на 128-й день миссии SEIS, говорится в сообщении. По данным ученых, "слабые, но отчетливые" толчки были вызваны внутренней активностью Марса. Открытие получило название "Сол 128". Это первые записанные приборами толчки на Марсе. Столь слабую сейсмологическую активность было бы невозможно обнаружить на Земле. При этом в XX веке во время миссии пилотируемых космических кораблей Apollo на поверхности Луны были получены аналогичные толчки. В марте-апреле зафиксировали на Марсе три еще более слабых сигнала, которые также могут иметь сейсмическое происхождение.

Другие интересные новости:

▪ Завершается строительство автодороги из солнечных батарей

▪ Стволовые клетки - генераторы волосяных луковиц

▪ Деревья помогут отыскать тела пропавших в лесу людей

▪ Моноблочный компьютер Acer Aspire Z3-600

▪ Инновационное производство 3D-наночипов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Параметры, аналоги, маркировка радиодеталей. Подборка статей

▪ статья Плюшкин. Крылатое выражение

▪ статья Почему птицы улетают в другие страны? Подробный ответ

▪ статья Снежноягодник кистистый. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Геотроника: электроника в геодезии. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Импульсные понижающие стабилизаторы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026