Однокатушечний індукційний металошукач

Пропонований металошукач індукційного типу універсальний. Його датчик простий за конструкцією і може бути виготовлений діаметром 0,1-1 (м). Приблизно пропорційно діаметру буде змінюватися розмір об’єктів, що виявляються і відстань, на якому металошукач ці об’єкти виявляє. Для стандартного датчика діаметром 180 (мм) глибина виявлення становить:

– Монета Ж 25 (мм) – 0,15 (м)

– Пістолет – 0,4 (м)

– Каска – 0,6 (м)

Прилад забезпечений найпростішим дискримінатором, який дозволяє відфільтрувати сигнали від невеликих залізних предметів, якщо останні не представляють інтересу для пошуку.

Структурна схема

Структурна схема зображена на рис.25.


Рис.25. Cтруктурно схема індукційного металошукача.

Вона складається з декількох функціональних блоків. Кварцовий генератор є джерелом прямокутних імпульсів, з яких надалі формується сигнал, що поступає на котушку датчика. Сигнал генератора ділиться по частоті на 4 за допомогою кільцевого лічильника на тригерах. За кільцевої схемою лічильник виконаний для того, щоб на його виходах можна було сформувати два сигнали Ф1 та Ф2, зрушені один щодо одного по фазі на 90 про , Що необхідно для побудови схеми дискримінатора. Прямокутний сигнал (Меандр) подається на вхід першого інтегратора, на виході якого виходить кусково-лінійне пилкоподібну напругу. Другий інтегратор робить з “пили” сигнал, дуже близько наближається за формою до синусоидальному і складається з півхвиль параболічної форми. Цей сигнал стабільної амплітуди надходить на підсилювач потужності , Який представляє собою перетворювач “напруга-струм”, навантажений на котушку датчика. Напруга датчика вже не є стабільним за амплітудою, так як залежить від сигналу, відбитого від металевих об’єктів. Абсолютна величина цієї нестабільності досить мала. Щоб збільшити її, тобто виділити корисний сигнал, в схемі компенсації відбувається віднімання вихідної напруги другого інтегратора з напруги на котушці датчика.

Налагодження приладу

Налагодження приладу рекомендується проводити в наступній послідовності.

1. Перевірити правильність монтажу за принциповою схемою. Переконатися у відсутності коротких замикань між сусідніми провідниками друкованої плати, сусідніми ніжками мікросхем і т.п.

2. Підключити батареї або двополярний джерело живлення, суворо дотримуючись полярності. Включити прилад і виміряти споживаний струм. Він повинен становити близько 40 (мА) по кожній шині живлення. Різке відхилення виміряних значень від зазначеної величини свідчить про неправильність монтажу або несправності мікросхем.

3. Переконатися в наявності на виході генератора чистого меандру з частотою близько 32 (кГц).

4. Переконатися в наявності на виходах тригерів D2 меандру з частотою близько 8 (кГц).

5. Переконатися в наявності на вихід першого інтегратора пилкоподібної напруги, а на виході другого – практично синусоїдального з нульовими постійними складовими.

Увага! Подальшу настроювання приладу необхідно проводити при відсутності поблизу котушки датчика металошукача великих металевих предметів, включаючи вимірювальні прилади! В іншому випадку, при переміщенні цих предметів або при переміщенні датчика щодо них прилад засмутиться, а при наявності великих металевих предметів поблизу датчика настройка буде неможливою.

6. Переконатися в працездатності підсилювача потужності по наявності на його виході синусоїдальної напруги частотою 8 (кГц) з нульовою постійною складовою (при підключеному датчику).

7 . Налаштувати коливальний контур датчика в резонанс шляхом підбору кількості конденсаторів коливального контуру і їх номіналу. Контроль налаштування проводиться грубо – за максимальною амплітудою напруги контуру, точно – за зсувом фази в 180 про між вхідним і вихідним напругами підсилювача потужності.

8 . Замінити резисторний елемент датчика (резистори R71-R73) постійним резистором. Підібрати його величину так, щоб вхідний і вихідний напруги підсилювача потужності були рівні по амплітуді.

9 . Переконатися в працездатності приймального підсилювача, для чого перевірити режим його ОУ та проходження сигналу.

10 . Переконатися в працездатності схеми компенсації вищих гармонік. Потенціометрами налаштування R74, R75 домогтися мінімуму сигналу основної гармоніки на виході приймального підсилювача. Підбором додаткового резистора R8 домогтися мінімуму вищих гармонік на виході приймального підсилювача. При цьому відбудеться деякий розбаланс по основній гармоніці. Усунути його налаштуванням потенціометрами R74, R75 і знову домогтися мінімуму вищих гармонік з допомогою підбору резистора R8 і так кілька разів.

11 . Переконатися в працездатності синхронних детекторів. При правильно налаштованому датчику і при правильно налаштованої схемою компенсації вихідні напруги синхронних детекторів встановлюються в нуль приблизно при середньому положенні движків потенціометрів R74, R75. Якщо цього не відбувається (за відсутності помилок в монтажі), необхідно точніше налаштувати контур датчика і точніше підібрати його резисторний елемент. Критерієм правильної остаточної установки датчика є балансування приладу (тобто установка нуля на виходах синхронних детекторів) в середньому положенні движків потенціометрів R74, R75. При налаштуванні слід переконатися, що поблизу стану балансування на рух рукоятки потенціометра R74 реагує тільки прилад W1, а на рух рукоятки потенціометра R75 – тільки прилад W2. Якщо рух рукоятки одного з потенціометрів поблизу стану балансування відбивається на двох приладах одночасно, то з такою ситуацією слід або змиритися (при цьому дещо важче буде балансувати прилад при кожному включенні), або точніше підібрати номінал конденсатора С14.

12 . Переконатися в працездатності фільтрів. Постійна складова на їх виходах не повинна перевищувати 100 (мВ). Якщо це не так, слід змінити конденсатори С35, С37 (навіть серед плівкових типу К73-17 попадаються браковані з опором витоку одиниці – десятки мегом). Може знадобитися і заміна ОУ D10 і D11. Переконатися у реагуванні фільтрів на корисний сигнал, який можна зімітувати невеликими поворотами рукояток R74, R75. Спостерігати вихідний сигнал фільтрів зручно безпосередньо за допомогою стрілочних приладів W1 і W2. Переконатися в поверненні вихідної напруги фільтрів в нуль після впливу сигналів великої амплітуди (не пізніше, ніж через 2 (сек)).

13 . Переконатися в працездатності дискримінатора та схеми формування звукового сигналу.

14 . Провести термічну компенсацію датчика. Для цього спочатку необхідно налаштувати і відбалансувати металошукач з резистором замість резистивного елемента датчика. Потім – трохи нагріти датчик на батареї опалення або охолодити в холодильнику. Відзначити, в якому положенні движка потенціометра “метал” R74 буде досягатися балансування приладу при зміненій температурі датчика. Виміряти опір резистора, тимчасово встановленого в датчику, і замінити його на ланцюжок R71-R73 з термісторів і з резисторами таких номіналів, щоб сумарний опір ланцюжка R71-R73 було б так само опору замінного постійного резистора. Витримати датчик при кімнатній температурі не менше півгодини і повторити експеримент зі зміною температури. Порівняти отримані результати. Якщо точка балансування за шкалою движка R74 зміщується в один бік, значить, датчик недокомпенсірован і необхідно посилити вплив термістора, послабивши шунтуючі дію резистора R72, для чого збільшити його опір, а опір додаткового резистора R71 – зменшити (для збереження величини опору всього ланцюжка постійної). Якщо ж точка балансування для цих двох експериментів зміщується в різні боки, то датчик перекомпенсірован і необхідно послабити вплив термістора, посиливши шунтуючі дію резистора R72, для чого зменшити його опір, а опір додаткового резистора R71 – збільшити (для збереження величини опору всього ланцюжка постійної). Провівши кілька експериментів з підбором резисторів R71 і R72, необхідно домогтися, щоб налаштований і відбалансували прилад не втрачав здатності для балансування при зміні температури на 40 про З (охолодження від кімнатної температури до температури морозильної камери холодильника).

При наявності несправностей та відхилень у поведінці окремих вузлів схеми металошукача слід діяти за загальноприйнятою методикою:

– Перевірити відсутність самозбудження ОУ,

– Перевірити режими ОУ по постійному струму,

– Сигнали і логічні рівні входів / виходів

цифрових мікросхем, і т.д. і т.п.

Джерело матеріалу.