В.Н. Волицької, м. Мелітополь, Запорізька обл.

Принцип дії описуваного металошукача заснований на порівнянні частот опорного і перебудовується генераторів за допомогою системи фазового автоматичного підстроювання частоти (ФАПЧ). При цьому частота перебудовується генератора змінюється під впливом на його коливальний контур шуканого металевого предмета.

 

 

У порівнянні з металошукачами на биття, в цьому пристрої вдається одержати більш високу чутливість. Так, відстань виявлення для мідного диска 025 х 1 мм становить 20 см, для сталевого диска 0400 х 4 мм – 85 см, кришку колодязя діаметром 600 мм прилад виявляє на відстані 1 м. Зазначені відстані вимірювали в повітрі, при цьому показання індикатора відповідали не менше 10% шкали. У реальних умовах, через вплив грунту, мідний диск 025 мм вдавалося виявити на глибині до 15 см. Вплив грунту полягає в зменшенні частоти генератора при наближенні датчика, в той час як наближення до металевого об'єкту викликає її збільшення.

Прилад має два режими роботи. У статичному режимі зручно вести пошук великих предметів, розташованих глибоко, а також визначати точне місцезнаходження великих і малих предметів. Динамічний режим (режим компенсації нуля) призначений для пошуку малих предметів, розташованих неглибоко, при цьому зменшується вплив грунту. У динамічному режимі необхідно переміщати датчик зі швидкістю близько 0,5 м / с відносно шуканого предмета. Пристрій може живитися від джерела 9-12 В, струм споживання не більше 20 мА.

Структурна схема приладу показана на рис.1. Фазовий детектор (ФД) порівнює фази коливань опорного (ГО) і перебудовується (Г) генераторів. Залежно від різниці фаз виробляється напруга помилки, яке посилюється підсилювачем (У), фільтрується у фільтрі нижніх частот (ФНЧ) і управляє частотою перебудовується генератора. Якщо різниця частот невелика, то частоти генераторів синхронізовані. Для збільшення чутливості напруга помилки посилюється в підсилювачі постійного струму (У) і подається на індикатор. При точній відповідності частот генераторів показання індикатора дорівнюють нулю.

Принципова схема металошукача зображена на рис.2. Перебудовуються генератор виконаний на транзисторі VT1 по схемі ємнісний трехточкі. Коливальний контур складається з пошукової котушки L1, конденсаторів С2, С3, С7, С8, а також ємності варикапів VD1, VD2. Змінним резистором R1 і варикапів VD1 проводиться корекція нуля. Варикап VD2 використовується в колі зворотного зв'язку ФАПЧ. На транзисторі VT2 зібраний істоковий повторювач, який виключає вплив іншої частини схеми на роботу генератора. Мікросхема DA1 виконує функції фазового детектора, генератора опорної частоти, а також підсилювача. Опорний генератор стабілізовано кварцовим резонатором Z1, він працює на частоті 100 кГц. В результаті порівняння сигналу перебудовується генератора, який надходить на висновок 7 DA1, і сигналу генератора опорної частоти на висновках 2 і 3 DA1 утворюється напруга помилки. Через ФНЧ, виконаний на С17-С19, R10, R11, напруга помилки надходить на вхід підсилювача постійного струму DA2, а також на управління частотою перебудовується генератора (Варикап VD2). Підсилювач має коефіцієнт посилення близько 50, який можна змінювати резистором R14. Перемикач SA1 служить для включення режиму динамічної індикації, при цьому, завдяки С20, через вимірювальний прилад не проходить постійна складова напруги. Для підвищення стабільності роботи металошукача напруга живлення стабілізовано DA3.

Схема приладу змонтована на друкованій платі з двостороннього фольгованого склотекстоліти товщиною 1,5 мм, верхній шар фольги використовується в якості загального проводу. Плату поміщають в металевий екран з латуні або лудженої жерсті.

Резистор R1 багатооборотні типу СП5-39Б, решта – МЛТ. Резистори R10, R11; R12, R13; R16, R17 необхідно відібрати по парам. Конденсатор С2 з повітряним діелектриком типу 1КПВМ; С3 з групою ТКЕ – М47; С4, С6, С7, С8 – слюдяні типу К31-11 або КСВ із групою Г; С9, С13-С15, С18, С19 – К73-9, решта типу КМ; електролітів

ти – К50-35. С20 – неполярний – К53-7 або складений з двох полярних. Мікроамперметр з нулем в середині, розрахований на струм повного відхилення 100 мкА.

Пошукова котушка металошукача намотана на каркас з нефольгірованного склотекстоліти товщиною 1,5 мм (рис.3, а). Середній діаметр котушки 200 мм.

 

 

У диску з склотекстоліти випилюють одинадцять пазів шириною не більше 1 мм. При більшій ширині паза погіршується якість намотки (відбувається наползание витків). Перед намотуванням гострі краю кожного паза обробляють надфілем. На відстані 50 мм від центру необхідно просвердлити чотири отвори діаметром 0,8 мм для закріплення дроту. На каркас з невеликим натягом намотують 60 витків дроту ПЕВ-2 0,3. У середині кожного сектора витки можна зафіксувати за допомогою смужок з липкої стрічки. До закріпленим в отворах кінців котушки припаюють висновки з багато-жильного дроти, наприклад МГТФ.

Для електростатичного захисту, використовують два екрани (рис.3, б), виготовлені з одностороннього фольгованого склотекстоліти товщиною 1,5 мм. На малюнку зображено верхній екран, нижній відрізняється відсутністю отвори діаметром 8 мм, призначеного для висновків котушки. Всю конструкцію склеюють епоксидним клеєм, при цьому котушку поміщають між екранами, розташованими фольгою назовні. Для центрування та попередньої фіксації використовують гвинт МОЗ, який проходить через центрові отвори всіх деталей. Щоб клей заповнив усі порожнини, пошукову котушку після нанесення клею і її складання, по торцю слід обмотати ізоляційною стрічкою. До повного тужавіння клею котушку необхідно помістити під невеликий вантаж (1-2 кг). Основний тиск вантажу має прикладатися рівномірно по всьому периметру намотування. Надлишки клею можуть виходити через отвори для висновків котушки, періодично їх необхідно знімати.

Після тужавіння клею центрувальні гвинт прибирають, на зазор, розташований у нижньому екрані, за допомогою епоксидного клею наклеюють смугу з нефольгірованного склотекстоліти шириною 10 мм. Верхній і нижній екрани з'єднують мідної смугою фольги шириною 3 мм з торця котушки в одній точці, протилежної зазору.

Для зручності зберігання і транспортування металошукача Пошукова котушка виконана знімною і забезпечена коаксіальним роз'ємом СР-75-166 ФВ, який є одночасно і елементом кріплення до штанги. Сам роз'єм встановлений на перехідній шайбі, виготовленої з ге-тінакса або текстоліту, під кутом приблизно 30 ° до площини котушки, за допомогою гвинтів МОЗ. Така конструкція пошукової котушки забезпечує необхідну жорсткість і стабільність параметрів при механічних деформаціях.

Штангою приладу служить текстолітова тру-

 

 

ба зовнішнім діаметром 25-30 мм (можна використовувати секцію від телескопічної вудочки). У верхній частині штанги зміцнюють змонтований разом з органами управління вимірювальний блок. До її протилежного кінця кріплять відповідну частину коаксіального роз'єму. Гніздо з вимірювальним блоком необхідно з'єднати коаксіальним кабелем.

Якщо для харчування металошукача використовують елементи типу 316, то їх можна розташувати всередині штанги.

Налагодження пристрою зводиться до підбору резистора R5 в ланцюзі зворотного зв'язку перебудовується генератора та встановлення його частоти, що дорівнює 100 кГц. Для цього резистор R1 і конденсатор С2 встановлюють в середні положення, а

замість R5 необхідно припаяти підстроєні резистор опором 4,7 кОм. Опір резистора R5 має бути на 30% менше того, при якому настає зрив генерації. Сигнал контролюють осцилографом на витоку VT2, форма сигналу при підібраному R5 близька до синусоїдальної. Груба установка частоти полягає в підборі конденсатора СЗ, точна-після закривання кришок екрану, регулюванням конденсатора С2 за нульовими показниками індикатора. У процесі регулювання необхідно стежити, щоб поряд з пошуковою котушкою не знаходилися металеві предмети.