|
Рис.1 Структурная схема металлоискателя.
Эталонный генератор ЭГ (рис. 1)
вырабатывает синусоидальное напряжение частотой 50 кГц. Контурная
катушка, определяющая частоту генерации, является датчиком Д прибора.
Сигнал синусоидальной формы через разделительный конденсатор Ср
поступает на кварцевый фильтр КФ. Если частота генератора и собственная
частота КФ совпадают, сигнал попадает на пороговое устройство ПУ. Оно
регистрирует переменное напряжение на входе, выделяет из него
постоянную составляющую и подает ее на стрелочный индикатор И.
Приближение к металлическому предмету вызывает изменение частоты ЭГ.
Поскольку она теперь отличается от частоты КФ, напряжение на входе ПУ
уменьшается, и стрелка отклоняется к началу шкалы на угол,
пропорциональный габаритам предмета и обратно пропорционально
расстоянию до него.
У нашего металлоискателя есть особенность
- пороговое устройство, благодаря которому чувствительность схемы резко
повышается. Вот как оно действует.
Рис.2 Форма сигнала на входе и выходе порогового устройства.
Синусоидальный сигнал, поступающий на вход ПУ, ограничивается снизу
(рис. 2), и на индикаторе появляются импульсы напряжения:
Ин = Ио - Ип ,где Ио—уровень входного сигнала в состоянии покоя, Ип — задаваемое напряжение порога.
Чувствительность прибора выражается отношением:
s=DИ / Ии = DИ / (Ио-Ии),где
DИ — изменение синусоидального напряжения при расстройке ЭГ, зависящее
от размеров предмета и расстояния до него. Фактически s показывает, на
какую величину отклоняется стрелка индикатора при расстройке
датчика-контура. Следовательно, подбирая величину Ип, можно добиться
максимального отклонения стрелки прибора при сколь угодно малом
изменении Ио. Но в реальных устройствах приходится учитывать
нестабильность элементов схемы и частоты эталонного генератора.
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА
Эталонный генератор собран по схеме емкостной трехточки на транзисторе
T1 (рис. 3). Контурная катушка L1 является датчиком прибора.
Конденсаторы С3 — С6 предназначены для настройки генератора на частоту
50 кГц.
Рис.3 Принципиальная схема металлоискателя.
Через разделительный конденсатор С7 синусоидальное напряжение с
генератора поступает на кварцевый фильтр. Емкость С7 выбрана небольшой
— 5 пФ. Тем самым влияние последующих каскадов на работу генератора
практически исключено.
Пороговое устройство собрано на полевом транзисторе Т2. Напряжение порога Ип задается делителем R5 — R7.
Конденсатор С8 сглаживает пульсации на индикаторе ИП1.
Фильтр R4, С1 осуществляет развязку по переменному току между пороговым и задающим генераторами.
КОНСТРУКЦИЯ
Прибор из двух блоков: измерительного (с датчиком) и питания. Первый
включает в себя монтажную плату, индикатор, органы управления и
регулировки. Датчик — жесткий кольцевой каркас, выполненный из
оргстекла, на котором намотано 65 витков прохода ПЭЛ 0,2. Обмотка
заключена в экран из алюминиевой фольги и залита эпоксидной смолой.
Датчик связан с измерительным блоком коаксиальным кабелем РК-75.
Блок питания содержит пять серебряно-цинковых аккумуляторов. Напряжение
каждого элемента 1,25В, емкость 2А-ч. Особое внимание нужно уделить
рамке металлоискателя. Она должна иметь небольшой вес, быть жесткой и
упругой. Иначе даже при легких ударах, неизбежных при работе с прибором
в полевых условиях, частота генератора «уходит» — металлоискатель
расстраивается.
Основанием рамки служит кольцевой каркас из
оргстекла или полистирола d=300 мм. Обмотку экранируют алюминиевой
фольгой толщиной 0,05 мм. Но соединять между собой концы экрана нельзя
(образуется короткозамкнутый виток).
Выводы обмотки
подключают к кабелю РК-75 длиной 0,3—1 м (с оплеткой кабеля соединяют
также и экран катушки). Это место заливают эпоксидной смолой.
Соединение датчика с блоком электроники неразъемное.
Металлоискатель имеет высокую чувствительность. Стрелка индикатора
отклоняется на одно деление, когда рамка прибора приближается к диску
d=13 см на расстояние 80 см.
Прибор практически одинаково
реагирует на любой металл. Так, например, стальной, алюминиевый и
латунный диски дают на равных расстояниях одинаковые отклонения
стрелки. Они не зависят и от того, сплошной предмет или пустотелый.
При работе с металлоискателем необходимо учитывать фоновые помехи.
Песчаный и торфяной грунты, чернозем, дерево, вода фонового сигнала не
дают. Поэтому прибор хорошо действует в пресных водоемах, в деревянных
зданиях и на не каменистых почвах. Сильный фон дает кирпич (обожженная
глина обладает магнитными свойствами) и некоторые минералы.
На показания прибора влияют и изменения температуры. Поэтому рамку
лучше поместить в футляр из теплоизолятора, например пенопласта.
Для работы под водой металлоискатель сначала надо подержать 10—15 минут в воде и после этого настроить.
На земле поиски лучше проводить в пасмурную погоду или вечером, чтобы избежать попадания на прибор прямых солнечных лучей. |
