Металлоискатель на транзисторах с кварцем. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Металлоискатели

Комментарии к статье

Металлоискатели, работа которых основана на оценке девиации частоты биений (BFO), обладают сравнительно малой чувствительностью при поиске металлов со слабыми ферромагнитными свойствами (медь, олово, серебро и т.п.). Поскольку разность частот (биения) малозаметна при использовании обычных методов индикации, повысить чувствительность металлодетекторов BFO довольно сложно.

Естественно, такая ситуация стала хорошим стимулом для поиска иных схемотехнических решений. Много лет назад автором был изготовлен прибор, в основу которого легла схема оригинального устройства, опубликованная в журнале "Radio-Electronics" (1967, №11). Основным элементом, с помощью которого осуществлялся анализ наличия металлических предметов, был кварц. При этом результаты анализа оценивались визуально.

Принципиальная схема

Предлагаемая вниманию читателей конструкция представляет собой один из вариантов металлодетекторов типа FM (Frequency Meter), то есть является устройством, в основу которого положен принцип анализа девиации частоты опорного генератора под влиянием металлических предметов, попавших в зону действия поисковой катушки. Главными отличительными особенностями данного прибора можно считать интересное схемотехническое решение анализатора, выполненного на кварцевом элементе Q1, а также использование в качестве индикатора стрелочного прибора. Основу схемы рассматриваемого металлодетектора (рис. 2.15) составляют измерительный генератор, буферный каскад, анализатор, детектор высокочастотных колебаний и индикаторное устройство.

Рис. 2.15. Принципиальная схема металлоискателя с кварцем

Колебательный контур генератора высокой частоты, выполненного на транзисторе Т1, состоит из катушки L1 и конденсаторов С1-С4. Рабочая частота ВЧ-генератора зависит от девиации индуктивности катушки L1, которая одновременно является поисковой катушкой, а также от изменения емкостей подстроечного (С2) и регулировочного (С1) конденсаторов. При отсутствии металлических предметов в зоне действия катушки L1 частота колебаний, возбуждаемых в ВЧ-генераторе, должна быть равна частоте кварцевого элемента Q1, то есть в данном случае - 1 МГц.

После того как вблизи катушки L1 окажется металлический предмет, ее индуктивность изменится. Это приведет к отклонению частоты колебаний ВЧ-генератора. Далее сигнал ВЧ подается на буферный каскад, обеспечивающий согласование генератора с последующими цепями. В качестве буферного каскада используется эмиттерный повторитель, выполненный на транзисторе Т2.

С выхода эмиттерного повторителя сигнал ВЧ через регулировочный резистор R8 и кварц Q1 поступает на детектор, выполненный на диоде D2. Вследствие высокой добротности кварца малейшие изменения частоты измерительного генератора будут приводить к уменьшению полного сопротивления кварцевого элемента. В результате на вход усилителя постоянного тока (УПТ), выполненного на транзисторе Т3, поступает низкочастотный (НЧ) сигнал, изменение амплитуды которого обеспечивает соответствующее отклонение стрелки индикаторного прибора. Нагрузкой УПТ, выполненного на транзисторе Т3, является стрелочный прибор с током полного отклонения 1 мА.

Питание металлоискателя осуществляется от источника В1 напряжением 9 В.

Детали и конструкция

Как и в некоторых рассмотренных ранее конструкциях, для изготовления металлоискателя с кварцевым элементом можно использовать любую макетную плату. Поэтому к используемым деталям не предъявляются какие-либо ограничения, связанные с габаритными размерами. Монтаж может быть как навесной, так и печатный.

Поисковая катушка L1 представляет собой кольцевую рамку, изготовленную из отрезка кабеля с внешним диаметром 8-10 мм (например кабеля марки РК-50). Центральную жилу кабеля следует удалить, а вместо нее протянуть шесть жил провода типа ПЭЛ диаметром 0,1-0,2 мм и длиной 115 мм. Получившийся многожильный кабель необходимо согнуть на подходящей оправке в кольцо таким образом, чтобы между началом и концом образовавшейся петли остался зазор шириной примерно 25-30 мм.

Конец провода, являющийся началом первого витка, следует припаять к экранирующей оплетке кабеля, начало второго витка - к концу первого и так далее. В результате получится катушка, содержащая шесть витков провода. При изготовлении катушки L1 нужно особенно следить за тем, чтобы не произошло замыкания концов экранирующей оплетки, поскольку в этом случае образуется короткозамкнутый виток.

Дополнительную жесткость конструкции катушки L1 можно придать, если расположить ее между двумя дисками из фанеры или гетинакса диаметром 400 мм и толщиной 5-7 мм. Вместо транзисторов типа 2N2924, указанных на схеме, в данной конструкции можно использовать практически любые отечественные кремниевые маломощные транзисторы, например типа КТ315Б. Вместо диода типа 1N4001 (D2) рекомендуется применять любой германиевый диод серий Д2 или Д9 с любым буквенным индексом, а стабилитрон типа 1N753 без проблем можно заменить, например, стабилитроном 2С156А.

В качестве элемента Q1 можно использовать любой кварцевый элемент с частотой от 900 кГц до 1,1 МГц. В качестве источника питания В1 можно применить, например, батарейку "Крона" или две батарейки 3336Л, соединенные последовательно.

Плата с расположенными на ней элементами и источник питания размещаются в любом подходящем пластмассовом или деревянном корпусе. На крышке корпуса устанавливаются переменный резистор R8, разъем Х1 для подключения поисковой катушки L1, выключатель S1 и индикатор PA1. Поисковую катушку L1 следует установить на конце подходящей ручки длиной 100-120 см. Соединение катушки с платой прибора выполняется многожильным экранированным кабелем.

Налаживание

Главным условием, обеспечивающим качественную настройку данного прибора, является отсутствие крупногабаритных металлических предметов на расстоянии не менее 1,5 м от поисковой катушки L1.

Непосредственное налаживание металлодетектора следует начать с установки нужной частоты колебаний, формируемых ВЧ-генератором. Частота колебаний ВЧ должна быть равна частоте кварцевого элемента Q1. Для выполнения данной регулировки рекомендуется воспользоваться цифровым частотомером. При этом значение частоты сначала грубо устанавливается изменением емкости конденсатора С2, а затем точно - регулировкой конденсатора С1.

При отсутствии частотомера настройку ВЧ-генератора можно провести по показаниям индикатора PA1. Поскольку кварц Q1 является элементом связи между поисковой и индикаторной частями прибора, то его сопротивление в момент резонанса весьма велико. Таким образом, о точной настройке колебаний ВЧ-генератора на частоту кварца будет свидетельствовать минимальное показание стрелочного прибора PA1.

Уровень чувствительности данного устройства регулируется резистором R8.

Порядок работы

При практическом использовании этого металлодетектора следует переменным резистором R8 установить стрелку индикатора PA1 на нулевое значение шкалы. При этом в определенной степени компенсируются изменения режимов работы, обусловленные разрядом батареи, изменением температуры окружающей среды или девиацией магнитных свойств грунта.

Если в процессе работы в зоне действия поисковой катушки L1 окажется какой-либо металлический предмет, стрелка индикатора PA1 отклонится.

Автор: Адаменко М.В.

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 Игровой маршрутизатор ROG Rapture GT-BN98 Pro с Wi-Fi 8 02.06.2026 Компания ASUS, известная своими инновационными решениями для геймеров, представила революционную модель, которая претендует на лидерство в следующем поколении беспроводных технологий. Новый флагманский маршрутизатор сочетает передовые возможности будущего стандарта с проверенными игровыми функциями, открывая новую эру надежного домашнего и профессионального подключения. Компания ASUS официально анонсировала ROG Rapture GT-BN98 Pro, назвав его первым в мире игровым маршрутизатором с поддержкой Wi-Fi 8 (IEEE 802.11bn). Модель уже успела получить престижную награду Best Choice Award на международной выставке COMPUTEX Taipei в категории Gaming & Immersive Tech. Хотя стандарт Wi-Fi 8 еще не принят окончательно, ASUS провела собственные тесты, демонстрирующие впечатляющие результаты: маршрутизатор обеспечивает вдвое большую реальную пропускную способность и вдвое лучшее покрытие для устройств Интернета вещей по сравнению с предыдущим поколением, особенно на средних и дальних расстояниях. Эта технология особенно полезна в условиях типичных жилых помещений. Пользователи смогут заметить меньшее замедление сигнала в гаражах, на открытых террасах или в комнатах верхних этажей, где раньше сигнал заметно ослабевал. Кроме того, Wi-Fi 8 улучшает взаимодействие между маршрутизатором и маломощными устройствами умного дома, обеспечивая им более стабильное и надежное соединение даже в перегруженной сети. ROG Rapture GT-BN98 Pro ориентирован прежде всего на геймеров. В нем реализована фирменная трехуровневая система AI Game Boost, которая автоматически приоритизирует игровой трафик от устройства пользователя до игрового сервера. По заявлениям ASUS, эта функция позволяет снизить задержку (ping) до 34 процентов, что дает заметное преимущество в динамичных онлайн-сражениях. Маршрутизатор оснащен мощным аппаратным обеспечением: двумя портами 10GbE с поддержкой агрегации, четырьмя портами 2.5GbE, одним дополнительным портом 1GbE и выделенным игровым 10-гигабитным портом, который автоматически определяет и ускоряет игровой трафик. Для периферии предусмотрены один порт USB 5 Гбит/с и один порт USB 2.0. Инженеры ASUS серьезно поработали над охлаждением: маршрутизатор получил более толстую алюминиевую верхнюю пластину, обновленное нанокарбоновое покрытие и оптимизированную систему воздушного потока. Благодаря этим изменениям рассеивание тепла улучшилось на 35 процентов по сравнению с предыдущей флагманской моделью ROG Rapture GT-AXE16000. В программной части разработчики уделили внимание безопасности и удобству. Маршрутизатор оснащен обновленной системой AiProtection, инструментами управления VLAN, отдельными гостевыми сетями для устройств Интернета вещей и детских гаджетов, полноценной поддержкой VPN, а также функцией мониторинга помех Wi-Fi в реальном времени. Все это дополняется возможностью интеграции в систему AiMesh для создания цельного покрытия по всему дому.

Другие интересные новости:

▪ Водородный мотороллер

▪ Самый маленький микроб

▪ Измерена скорость звука в уникальной материи

▪ Новая система идентификации личности по отпечатку пальца Omnitrak

▪ Емкость литиево-ионных аккумуляторов увеличится на треть

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Звонки и аудио-имитаторы. Подборка статей

▪ статья Орбитальная станция Мир. История изобретения и производства

▪ статья Что такое кремний? Подробный ответ

▪ статья Грейпфрут. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Система уравнивания потенциалов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья УКВ ЧМ приемник на одном транзисторе. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026