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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Новый рекорд в области высокотемпературной сверхпроводимости 28.12.2018 Группа ученых-физиков из Германии установила новый рекорд в области высокотемпературной сверхпроводимости. Согласно опубликованному ими отчету, созданный ими материал начинает проводить электрический ток без сопротивления уже при температуре в 250 Кельвинов (-23 градуса Цельсия). Данная работа была проведена под руководством Михаила Еремеца (Mikhail Eremets), физика из Института химии Макса Планка, на счету которого находится предыдущий подобный рекорд в 203 Кольвина (-70 градусов Цельсия), установленный в 2014 году. Сверхпроводимость, явление, обнаруженное в 1911 году, заключается в том, что материалы, имеющие ненулевое электрическое сопротивление, теряют его при охлаждении ниже некоей критической температуры. По материалу, находящемуся в состоянии сверхпроводимости, электрический ток течет совершенно свободно, что исключает потери энергии на преодоление сопротивления материала. Далеко не все материалы становятся сверхпроводниками даже при самом глубоком охлаждении. В сверхпроводящих материалах имеет место быть так называемый эффект Мейснера - полное вытеснение магнитных полей из всего объема проводника. Основной целью, к которой сейчас стремятся ученые, является поиск материалов, которые становятся сверхпроводниками при температурах выше 0 градусов Цельсия. Если эта цель будет достигнута, это произведет революцию в областях энергетики, в электродвигателях, в беспроводной передаче энергии и данных. За последние годы в этом направлении было сделано очень многое. Время от времени различные группы ученых сообщают об достигнутых ими успехах, но, как правило, созданные материалы не проходят испытания на повторяемость и воспроизводимость их свойств. Группе Михаила Еремеца удалось установить новый рекорд за счет ранних экспериментов с сульфида водорода (сероводородом), газом, который придает тухлым яйцам их характерный запах. Во время экспериментов сероводород был сжат до давления в 150 ГПа, для сравнения, давление в центре ядра Земли находится в пределах от 330 до 360 ГПа. Так как молекулы сероводорода достаточно легки, они могут колебаться с более высокими частотами, чем молекулы более тяжелых соединений. Эти и объясняется более высокотемпературная сверхпроводимость этого газообразного материала. А высокое давление необходимо для повышения плотности сероводорода, и это препятствует увеличению амплитуды колебаний каждой отдельной молекулы газообразного материала. Эксперименты с сероводородом дали ученым знания, которые они применили в следующих эксперимента, а предметом более поздних экспериментов стал гидрид лантана, находящийся под давлением около 170 ГПа. В начале этого года при помощи гидрида лантана ученые получили явление сверхпроводимости при температуре в 215 Кельвинов, а спустя всего несколько месяцев им удалось повысить критическую температуру до нынешних 250 Кельвинов.

Другие интересные новости:

▪ Процессор Exynos 9820 от Samsung

▪ Akyumen Holofone: фаблет со встроенным мини-проектором

▪ Новый верблюд

▪ Новый способ управления скоростью света

▪ Скоростное путешествие на Марс

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Микрофоны, радиомикрофоны. Подборка статей

▪ статья В деревню, в глушь, в Саратов! Крылатое выражение

▪ статья Что означают звуки йо-хо-хо в пиратской песне из романа Остров сокровищ? Подробный ответ

▪ статья Двойной беседочный узел. Советы туристу

▪ статья Управление модулем Ke-USB24A из Excel. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Прыгающие валеты. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026