Простой металлоискатель на микросхеме К176ЛЕ5

Среди начинающих радиолюбителей большой популярностью пользуются схемы металлодетекторов, которые работают по принципу анализа частоты сигнала биений, возникающего при смешивании двух близких по частоте сигналов (принцип BFO). Такие приборы просты в изготовлении и налаживании, о чем можно судить, ознакомившись со следующей конструкцией.

Принципиальная схема

Данный прибор собран всего на одной микросхеме (рис.3.2). Однако отличия заключаются не только в другом типе используемой микросхемы, но и в схемотехнике опорного и измерительного генераторов. Несколько иное построение схемы позволило обойтись без конденсатора переменной емкости, а также использовать всего одну катушку индуктивности.

Основу прибора составляют измерительный и опорный генераторы, детектор колебаний ВЧ и схема индикации.

Как и в упомянутой конструкции, в рассматриваемом приборе использованы два простых генератора, выполненные на элементах микросхемы IC1. При этом первый генератор, который является опорным, собран на элементах IC1.1 и IC1.2, а второй, измерительный или перестраиваемый генератор выполнен на элементах IC1.3 и IC1.4.

Рабочая частота опорного генератора зависит от суммарного сопротивления резисторов R1 и R2, а также от емкости конденсатора С1. Подстроечным резистором R1 обеспечивается грубое, а переменным резистором R2 - плавное изменение частоты генератора. Частота измерительного генератора зависит от емкости конденсатора С2 и индуктивности катушки L1, которая является поисковой.

Простой металлоискатель на микросхеме К176ЛЕ5

Рис. 3.2.Принципиальная схема металлоискателя на микросхеме К176ЛЕ5

Выходы обоих генераторов через развязывающие конденсаторы С3 и С4 подключены к детектору ВЧ-колебаний, выполненному на диодах D1 и D2 по схеме удвоения выпрямленного напряжения.С выхода детектора низкочастотный сигнал подается непосредственно на головные телефоны BF1. Конденсатор С5 обеспечивает шунтирование нагрузки по высшим частотам.

При приближении поисковой катушки L1 колебательного контура перестраиваемого генератора к металлическому предмету ее индуктивность изменяется, что вызывает изменение рабочей частоты генератора. Если вблизи катушки L1 находится предмет из черного металла, ее индуктивность увеличивается, что приводит к уменьшению частоты измерительного генератора. Цветной же металл уменьшает индуктивность катушки L1, при этом рабочая частота генератора возрастает.ВЧ-сигнал, сформированный в результате смешивания сигналов измерительного и опорного генераторов после прохождения через конденсаторы С3 и С4, подается на детектор. При этом амплитуда сигнала ВЧ изменяется с частотой биений.

Низкочастотная огибающая ВЧ-сигнала выделяется детектором, выполненным на диодах D1 и D2. Конденсатор С5 обеспечивает фильтрацию высокочастотной составляющей сигнала. Далее сигнал биений поступает на головные телефоны BF1.Питание на микросхему IC1 подается от источника В1 напряжением 9 В.

Детали и конструкция

Все детали простого транзисторного металлоискателя за исключением поисковой катушки L1, резисторов R1 и R2, разъемов Х1 и Х2 и выключателя S1 расположены на печатной плате размерами 80х22 мм, изготовленной из одностороннего фольгированного гетинакса или текстолита.

К деталям, применяемым в данном устройстве, не предъявляются какие-либо особые требования. Естественно, рекомендуется использовать любые малогабаритные конденсаторы и резисторы, которые без проблем можно разместить на печатной плате (рис. 3.3).

Простой металлоискатель на микросхеме К176ЛЕ5

Рис. 3.3. Печатная плата (а) и расположение элементов (б) металлоискателя на микросхеме К176ЛЕ5

В данном приборе помимо микросхемы К176ЛЕ5 можно использовать микросхемы К176ЛА7, К176ПУ1, К176ПУ2, К561ЛА7, К564ЛА7 или К564ЛН2. Подстроечный резистор R1 может быть типа СП5-2, а переменный резистор R2 - типа СПО-0,5 (вполне подойдут и другие малогабаритные резисторы), конденсатор С6 - типа К50- 12 или любой другой на номинальное напряжение не менее 10 В. Остальные конденсаторы могут быть любыми малогабаритными керамическими, например типа КМ-6.

Для изготовления катушки L1 рекомендуется использовать отрезок медной или алюминиевой трубки с внутренним диаметром 8-10 мм и длиной около 630 мм. Внутри трубки следует протянуть жгут из 20 отрезков провода ПЭЛШО диаметром 0,5 мм, предварительно протянутых в полихлорвиниловую трубку. Дюралюминиевую трубку с находящимися в ней проводами надо изогнуть по шаблону в кольцо диаметром около 200 мм. Конец провода, являющийся началом первого витка, следует припаять к одному из выводов конденсатора С2, начало второго витка - к концу первого витка и так далее. Конец последнего витка припаивается ко второму выводу конденсатора С2. В результате получится катушка, содержащая 20 витков. При изготовлении катушки L1 нужно особенно следить за тем, чтобы не произошло замыкание концов экранирующей трубки, поскольку в этом случае образуется короткозамкнутый виток.

Для изготовления экрана можно использовать и обычную алюминиевую фольгу. В этом случае дополнительную жесткость конструкции катушки L1 можно придать, если расположить ее между двумя дисками из фанеры или гетинакса соответствующих размеров.В качестве источника звуковых сигналов рекомендуется применять любые высокоомные головные телефоны с сопротивлением около 2000 Ом. Подойдет широко известный телефон ТА-4 или ТОН-2.

Источником питания В1 может служить батарейка "Крона" или две батарейки типа 3336Л, соединенные последовательно.Печатная плата с расположенными на ней элементами и источник питания размещаются в любом подходящем пластмассовом или деревянном корпусе. На крышке корпуса устанавливаются подстроечный резистор R1 и переменный резистор R2, разъем Х1 для подключения головных телефонов BF1, а также выключатель S1.

Поисковая катушка L1 располагается на конце любой удобной ручки.

Налаживание

Налаживание рассматриваемого металлоискателя следует проводить в условиях, когда металлические предметы удалены от поисковой катушки L1 на расстояние не менее одного метра.

Сначала необходимо настроить рабочие частоты опорного и измерительного генераторов, предварительно установив движки резисторов R1 и R2 в среднее положение. Установку частот желательно контролировать с помощью частотомера или осциллографа. Частота опорного генератора грубо устанавливается регулировкой резистора R1, а более точно - переменным резистором R2. При необходимости можно подобрать емкость конденсатора С1. Перед выполнением этой регулировки потребуется отсоединить соответствующий вывод конденсатора С3 от диодов детектора и от конденсатора С4. Далее, отсоединив соответствующий вывод конденсатора С4 от диодов детектора и от конденсатора С3, подбором емкости конденсатора С2 следует выбрать частоту измерительного генератора так, чтобы ее значение отличалось от частоты опорного генератора примерно на 500-1000 Гц.

К сожалению, выбрать более низкую частоту биений для получения высокойчувствительности невозможно по ряду причин. Во-первых, при таких близких частотах двух генераторов возможен "захват" частоты одного генератора другим, что приведет к их взаимной синхронизации. А во-вторых, на сигналы низких частот биений, на которых достигается максимальная чувствительность (например, при частоте биений 1-10 Гц) головные телефоны практически не реагируют.

После восстановления всех соединений вращением движка резистора R1 следует добиться наиболее низкого тона в головных телефонах.При появлении помех или сбоев в работе прибора, обусловленных взаимным влиянием генераторов, между выводами 7 и 14 микросхемы IC1 рекомендуется впаять конденсатор емкостью 0,01-0,1 мкФ.

Порядок работы

При практическом использовании прибора необходимую частоту сигнала биений следует поддерживать переменным резистором R2. Частота биений может изменяться под влиянием различных факторов (например, при изменении температуры окружающей среды, девиации магнитных свойств грунта или разряде батареи).

Если в процессе работы в зоне действия поисковой катушки L1 окажется какой-либо металлический предмет, то частота сигнала в телефонах изменится. При приближении к некоторым металлам частота сигнала биений будет увеличиваться, а при приближении к другим - уменьшаться. По изменению тона сигнала биений, имея определенный опыт, можно легко определить, из какого металла, магнитного или немагнитного, изготовлен обнаруженный предмет.

Автор: Адаменко М.В.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

Навигация

Инструкции по эксплуатации

Copyright © 2020 Электрические принципиальные схемы.