Металошукачі, як це випливає із самої назви, призначені для пошуку металевих предметів і використовуються за досить вузькому призначенню. Однак способи їх реалізації достатньо різноманітні і становлять цілий напрям в радіоелектроніці.

Металошукач за схемою Н. Мартинюка (рис. 21.1) виконаний на основі мініатюрного радіопередавача, випромінювання якого модульованих звуковим сигналом [Рл 8/97-30]. Модулятор – низькочастотний генератор виконаний за добре відомою схемою симетричного мультивібратора. Сигнал з колектора одного з транзисторів мультивібратора подається на базу транзистора високочастотного генератора (VT3). Робоча частота генератора розташовується в області частот УКХ-ЧМ радіомовного діапазону (64 … 108 МГц). В якості котушки індуктивності коливального контуру використаний відрізок телевізійного кабелю в вигляді витка діаметром 15 .. .25 См.

Рис. 21.1

Якщо до котушки індуктивності коливального контуру наблизити металевий предмет, частота генерації помітно зміниться. Чим ближче піднесений предмет до котушки, тим більше буде відхід частоти. Для реєстрації зміни частоти використовується звичайний ЧС-радіоприймач, налаштований на частоту ВЧ генератора. Систему автопідстроювання частоти приймача слід відключити. У відсутність металевого предмета з гучномовця приймача чути гучний звуковий сигнал.

Якщо до котушки індуктивності піднести шматок металу, то частота генерації зміниться, а гучність сигналу знизиться. Недоліком пристрою є його реакція не тільки на металеві, але і на будь-які інші струмопровідні предмети.

Рис. 21.2

Рис. 21.3

На рис. 21.2 – 21.4 показана схема металошукача з іншим принципом дії, заснованим на використанні низькочастотного LC-генератора (наприклад, за схемою, в розділі 12) та мостового індикатора зміни частоти. Пошукова котушка металошукача виконана відповідно до рис. 21.2, 21.3 (з корекцією числа витків). Вихідний сигнал з генератора надходить на бруківку вимірювальну схему. В якості нуль-індикатора мосту використаний високоомний телефонний капсуль ТОН-1 або ТОН-2, який можна замінити стрілочним або іншим зовнішнім вимірювальним приладом змінного струму. Генератор працює на частоті f1, наприклад, 800 Гц. Міст перед початком роботи балансують на нуль підстроюванням конденсатора С * коливального контуру пошукової котушки. Частоту f2 = f1, при якій міст буде збалансований, можна визначити з виразу:

Спочатку в телефонному капсулі звук відсутній. При внесенні в поле пошукової котушки L1 металевого предмета, частота генерації f1 зміниться, відбудеться розбалансування моста, в телефонному капсулі буде чути звуковий сигнал.

Рис. 21.4

Рис. 21.5

Мостова схема металошукача з використанням пошукової котушки, змінює свою індуктивність при наближенні металевих предметів, представлена ​​на рис. 21.5. На міст подається сигнал звукової частоти від низькочастотного генератора. Потенціометром R1 міст балансують на відсутність звукового сигналу в телефонному капсулі. Для підвищення чутливості схеми і підвищення амплітуди сигналу розбалансу моста до його діагоналі може бути підключений підсилювач низької частоти. Індуктивність котушки L2 повинна бути порівнянна з індуктивністю пошукової котушки L1.

Металошукач, працюючий спільно з радіомовним супергетеродинного радіоприймачем середньохвильового діапазону, можна зібрати за схемою, показаної на рис. 21.6 [Р 10/69-48]. В якості пошукової котушки може бути використана конструкція, зображена на рис. 21.2. Пристрій являє собою звичайний генератор високої частоти, що працює на частоті 465 кГц (проміжна частота будь-якого АМ-радіомовного приймача). В якості генератора можна використовувати схеми, представлені в главі 12.

У початковому стані частота генератора ВЧ, змішуючись в блізкорасположенном радіоприймачі з проміжною

частотою прийнятого приймачем сигналу, призводить до утворення сигналу різницевої частоти звукового діапазону. При зміні частоти генерації (при наявності в поле дії пошукової котушки металу), тональність звукового сигналу змінюється пропорційно кількості (об’єму) металевого предмета, його видаленню, природі металу (одні метали підвищують частоту генерації, інші, навпаки, знижують).

Рис. 21.6

Рис. 21.7

Схема простого металошукача представлена ​​на рис. 21.7. У пристрої використано низькочастотний LC-генера-тор, частота якого залежить від індуктивності пошукової котушки L1. За наявності металевого предмета частота генерації змінюється, що можна почути за допомогою телефонного капсуля BF1. Чутливість такої схеми невисока, тому на слух визначати малі зміни частоти достатньо складно.

Металошукач малих кількостей магнітного матеріалу може бути виконаний за схемою на рис. 21.8. В якості датчика такого пристрою використана універсальна головка від магнітофона. Для посилення слабких сигналів, що знімаються з датчика, необхідно використовувати високочутливий підсилювач низької частоти, вихідний сигнал якого надходить на телефонний капсуль.

Рис. 21.8

Рис. 21.9

Інший метод індикації наявності металу використаний в пристрої за схемою на рис. 21.9. Пристрій містить високочастотний генератор з пошуковою котушкою індуктивності і працює на частоті f 1. Для індикації величини сигналу використаний найпростіший високочастотний мілівольтметр. Він виконаний на діоді VD1, транзисторі VT1, конденсаторі С1 і міліамперметр (мікроамперметр) РА1. Між виходом генератора і входом високочастотного мілівольтметра включено кварцовий резонатор. Якщо частота генерації f1 і частота кварцового резонатора f2 збігаються, стрілка приладу буде на нулі. Варто частоті генерації змінитися в результаті внесення металевого предмета в полі пошукової котушки, стрілка приладу відхилиться.

Робочі частоти таких металошукачів зазвичай знаходяться в діапазоні 0,1 … 2 МГц. Для початкової установки частоти генерації цього та інших приладів подібного призначення використовують конденсатор змінної ємності або підлаштування конденсатор, підключений паралельно пошукової котушці індуктивності.

Рис. 21.10

Рис. 21.11

На рис. 21.10 приведена типова схема самого поширеного металошукача. Його принцип дії заснований на биття частот еталонного і пошукового генераторів. Однотипний вузол, загальний для обох генераторів, показаний на рис. 21.11. Генератор виконаний по загальновідомою схемою «ємнісний трехточкі». На рис. 21.10 показана повна схема пристрою. В якості пошукової котушки L1 застосовується конструкція, представлена ​​на рис. 21.2 і 21.3. Початкові частоти генераторів повинні бути однакові. Вихідні сигнали з генераторів через конденсатори С2, СЗ (рис. 21.10) подаються на змішувач, виділяє різницеву частоту.

Виділений звуковий сигнал через підсилювальний каскад на транзисторі VT1 надходить на телефонний капсуль BF1.

Металошукач може працювати і на принципі зриву частоти генерації. Схема такого пристрою зображена на рис. 21.12. При виконанні певних умов (частота кварцового резонатора дорівнює резонансній частоті коливального LC-контура з пошуковою котушкою) струм в ланцюзі емітера транзистора VT1 мінімальний. Якщо резонансна частота LC-контура помітно зміниться, то генерація зірветься, а показання приладу значно зростуть. Паралельно вимірювального приладу рекомендується підключити конденсатор ємністю 1 … 100 нФ.

Рис. 21.12

Шукачі металу, призначені для пошуку невеликих металевих предметів в побуті, можуть бути зібрані по представленим на рис. 21.13 – 21.15 схемами.

Такі металошукачі працюють також на принципі зриву генерації: генератор, до складу якого входить пошукова котушка індуктивності, працює в «критичному» режимі. Режим роботи генератора встановлений підлаштованими елементами (потенціометрами) так, що найменша зміна умов його роботи, наприклад, зміна індуктивності пошукової котушки, призведе до зриву коливань. Для індикації наявності / відсутності генерації використані світлодіодні індикатори рівня (наявності) змінної напруги.

Котушки індуктивності L1 і L2 в схемі на рис. 21.13 містять, відповідно, 50 і 80 витків дроту діаметром 0,7 … 0,75 мм [Fs 8/75]. Котушки намотані на феритових сердечнику 600НН діаметром 10 мм і довжиною 100 … 140 мм. Робоча частота генератора близько 150 кГц.

Рис. 21.13

Рис. 21.14

Котушки індуктивності L1 і L2 іншої схеми (рис. 21.14), виконаної у відповідності з патентом ФРН (№ 2027408, 1974 р.), мають 120 і 45 витків, відповідно, при діаметрі дроту 0,3 мм [Р 7/80-61]. Використаний феритовий сердечник 400НН або 600НН діаметром 8 мм і довжиною 120 мм.

Побутовий шукач металу (БІМ) (рис. 21.15), що випускався раніше заводом «Радіоприлад» (м. Москва), дозволяє виявити дрібні металеві предмети на видаленні до 45 мм. Намотувальні дані його котушок індуктивності невідомі, проте при повторенні схеми можна орієнтуватися на дані, що наводяться для приладів аналогічного призначення (рис. 21.13 і 21.14).

Рис. 21.15

   
Література: Шустов М.А. Практична схемотехніка (Книга 1), 2003 рік