Радиоконструктор 077 - Металлоискатель на шести микросхемах

10 March 2020
2,5k full reads
1,5 min.
3k story viewsUnique page visitors
2,5k read the story to the endThat's 83% of the total page views
1,5 minute — average reading time

Вариант №077 "Металлоискатель на 6 микросхемах". Принцип работы аналогичен металлоискателям по принципу локации. Состоит из передающей и приемной частей, генератора на К561ЛА7, делителя на К561ТМ2 и коммутатора на К561КТ3. В конструкцию поисковой катушки входят две катушки - передающая и приемная, которые в свою очередь входят в состав контуров, настроенных на частоту 8192 Гц. Значимых моментов очень много, с ними можно ознакомиться по запросу "Лучший металлоискатель своими руками". По этой теме много статей, предложений по усовершенствованию. В состав варианта входит набор, на основе которого можно изготовить самый оптимальный вариант из представленных в сети, на базе которого возможно потом произвести все предлагаемые доработки и усовершенствования. Испытания собранного образца показали, что устройство обладает дискриминацией металлов. Даже на различные цветные металлы реагирует по-разному. Представлен в двух вариантах: в Маленькой коробке все необходимые элементы за исключением поисковых катушек, изготовление которых подробно описано в интернете и Большой коробке где имеются в том числе и готовые полноразмерные RX и TX катушки с подобранными к ним конденсаторами С1 и С16. Питание от источника напряжением 9 - 12 вольт, ток потребления от 25 мА (режим поиска). Индикация цели по звуку из динамика и свечению двух светодиодов.

Радиоконструктор 077 - Металлоискатель на шести микросхемах
Радиоконструктор 077 - Металлоискатель на шести микросхемах

Перед вами наиболее интересный и сложный для сборки из всех представленных ранее наборов. Настоящий металлоискатель (МИ) основан на принципе локации и, соответственно, имеет в своем составе передатчик и приемник. Из основных активных элементов в состав устройства входят шесть микросхем и четыре транзистора. На элементе U6A собран формирователь двуполярного напряжения, преобразующий питающее напряжение 12 вольт в двуполярное +/- 6 вольт для питания операционных усилителей (ОУ). Каждая из микросхем U1, U2 и U6 состоит из двух независимых ОУ. На ОУ U6B собран генератор низкой частоты с частотой около 1,5 кГц. Оставшиеся четыре ОУ задействованы в приемном тракте МИ. Передающий тракт состоит из генератора с частотой 32768 Гц на микросхеме U5 К561ЛА7 (CD4011), которую задает «часовой» кварц соответствующего номинала, делителя частоты на 4 на микросхеме К561ТМ2 и усилителя частоты 8192 Гц на транзисторах VT1 и VT2, нагрузкой которых служит передающая катушка TX в составе колебательного контура с конденсатором С16. Этот колебательный контур может быть как последовательным, так и параллельным.

В первом случае излучаемый импульс будет более мощным, но ток потребления будет более высоким, во втором случае будет более экономное расходование заряда источника питания. При этом параметры емкости С16 и катушки ТХ остаются неизменными. Решайте сами что вам интереснее. Приемный тракт состоит из приемной катушки RX в составе параллельного колебательного контура с конденсатором С1, ограничительных диодов VD1 и VD2, включенных встречно-параллельно. Их назначение – защита входа ОУ U1A. Усиленный сигнал с выхода этого ОУ через разделительный конденсатор поступает на делитель R3, R4, выходы которых коммутируются двумя коммутаторами U3A и U3B из состава микросхемы К561КТ3 (CD4066). Назначение коммутатора – блокировать прием во время работы передатчика. В тот момент, когда идет передача импульса, этот принимаемый импульс блокируется на массу соответствующим коммутатором. При смене полярности импульса, соответствующий принимаемый импульс блокируется вторым коммутатором. Фазы коммутации можно поменять перестановкой соответствующих джамперов (перемычек) переключателя «Смена фазы». Нам нужен будет только отраженный от цели сигнал, который далее усиливается следующим ОУ U1B, с выхода которого сигнал поступает на следующий ОУ U2A с регулировкой чувствительности резистором R11. Далее усиленный сигнал поступает на последний ОУ U2B, где на инвертирующий вход 6 подается управляющее напряжение порога отключения. Это позволяет разрешать работу ОУ только тогда, когда на неинвертирующий вход 5 поступит достаточный для включения ОУ отраженный от цели сигнал. На выходе 7 появится разрешающее напряжение для работы усилителя на транзисторе VT3, VT4, которые усилят звук генератора на U6B. Сам генератор управляется через резистор R14 на неинвертирующий вход 5 сигналом с выходов U1B или U2B через джампер переключателя VCO (ГУН – генератор, управляемый напряжением). Благодаря этому по звуку из динамика можно определять что за цель обнаружил МИ. Черные и цветные металлы звучат по-разному. Даже цветные металлы имеют свои особенности, отличающие их друг от друга. Вам надо будет определиться в каком положении должна будет находиться перемычка VCO или она должна будет вообще отключена. Также к выходу U2B через ограничительный резистор R13 встречно-параллельно подключены два ярких светодиода различного цвета, которые совместно со звуками из динамика будут позволять вам определяться с качеством обнаруженной цели. При сборке устройства главное – безошибочно установить и правильно припаять все элементы. Соблюдайте правильность установки электролитических конденсаторов, цоколевку транзисторов, панелек и микросхем. Не допускайте непропаянных выводов элементов и коротких замыканий припоем. Правильно собранное устройство должно работать без настроек платы, за исключением настройки катушек RX и TX относительно друг друга и установки положения R11 «Чувствительность» и R15 «Порог» в необходимое положение. Если вы приобрели набор без готовых катушек, то вам их придется изготовить самостоятельно. Для этого необходимо будет взять провод типа ПЭВ, ПЭЛ, ПЭТВ (медь в эмали) диаметром 0,28 – 0,8 мм и намотать самостоятельно две одинаковые катушки. Чем толще провод, тем лучше добротность, но увеличивается вес катушек, с которыми вам придется работать. Особой разницы вы не заметите, поэтому не гонитесь за более толстым сечением. Далее вам надо будет сделать оправку для катушек. Для этого вам понадобится фанерка, на которой начертите прямоугольник со сторонами приблизительно 14*23 см, от углов отступите в обе стороны по 2,5 см и по углам получившегося восьмиугольника вбейте по гвоздику. Еще один гвоздик вбейте по средине меньшей стороны. Это будет начало и конец катушки, т.е отводы. Намотайте 80 витков, закрепите их (нитка, скотч, изолента). Снимите с оправки, намотайте такую же вторую. Если у вас набор с готовыми катушками, то вам будет проще. Катушки и конденсаторы к ним уже подобраны как надо. Далее плотно обмотайте катушки изоляционным материалом (подойдет сантехническая фум лента). Одну из катушек надо будет поместить в экран из фольги. Это будет приемная RX катушка. Подойдет алюминиевая фольга пищевая или из конденсаторов, но лучше взять полимерную металлизированную фольгу из экранированного кабеля типа RG или другой марки, где есть фольга. Обмотайте катушку этой фольгой металлизированной стороной наружу(проверьте омметром или мультиметром). Сверху фольгу обмотайте самим проволочным экраном из того же кабеля и припаяйте к «холодному» (масса) выводу (в месте отводов оставьте около 1 см разрыв экрана, чтобы не получился короткозамкнутый виток). Этот вывод надо будет подключить к общему проводу, а второй вывод к входу 3 U1A. Для этого необходимо пометить этот «холодный» вывод чтобы не перепутать. Далее надо настроить катушки между собой. Для этого надо их наложить друг на друга с перехлестом около 3 см. и подключить катушки к плате МИ. Выход микросхемы U1B выведен на контрольную точку, обозначенную на плате КТ1. Между этой точкой и общим проводом надо подключить миллиамперметр с ограничительным резистором или вольтметр со средней точкой или мультиметр с определением полярности (на крайний случай подойдет любой стрелочный прибор, по которому можно определить нулевое положение). Если все сделано правильно, то после подачи напряжения на плату, стрелка прибора отклонится в какую-то сторону. Перемещая катушки друг относительно друга необходимо добиться чтобы стрелка прибора была максимально приближена к нулю. В этом положении катушки должны быть зафиксированы друг относительно друга.

Вариант I
Вариант I
Вариант II
Вариант II
Радиоконструктор 077 - Металлоискатель на шести микросхемах
Радиоконструктор 077 - Металлоискатель на шести микросхемах

После фиксации катушек измерительный прибор можно отключить. Работоспособность МИ можно проверить отдельно по узлам. В первую очередь проверяется формирователь двуполярного напряжения. Между общим проводом и полюсами питания должно быть по 50% от общего напряжения. Т.е при 12 вольтах питающего напряжения, на конденсаторах С14 и С15 должно быть по 6 вольт. Далее проверяем работу генератора U5. Для этого надо иметь частотомер или осциллограф – на 11 выводе должен прослеживаться меандр с частотой близкой к 32768 Гц. Показания могут немного отклоняться от этого числа ввиду неточности при изготовлении «часового» кварца, поэтому электронные часы спешат или отстают. Но на качество работы МИ это никаким образом не сказывается.

При отсутствии таковых приборов можно перейти к контролю работы делителя на 4 на микросхеме U4. При исправных U5 и U4, на выходе 1 U4 будет меандр с частотой ¼ частоты кварца, т.е. приблизительно 8192 Гц, что можно проконтролировать более простым частотомером, часто встраиваемым во многие мультиметры и имеющим предел измерения 20 кгц или в крайнем случае можно прослушать этот сигнал подключенными к выводу 1 наушниками (желательно высокоомными или через разделительный конденсатор).

Если приемный тракт на участке U1A, U3, U1B исправен, то при настройке катушек RX и TX друг относительно друга показания прибора, включенного между общим проводом и КТ1 будут переходить нулевую отметку, изменяя полярность, а при установке стрелки на ноль, при попадании в зону катушек крупного металлического предмета, стрелка будет отклоняться от нуля. Работу ОУ U2A и U2B можно проверить по свечению встречно-параллельно включенных светодиодов HL1 и HL2.

При вращении потенциометра «Порог» они будут поочередно загораться при переходе нуля на выходе 7. Работу звукового генератора на U6В можно проверить осциллографом, частотомером или наушниками – на 7 выводе будет прослушиваться звук с частотой около 1,5 кГц. Переменный резистор R31 (GEB) предназначен для небольшого сдвига фазы при отстройке от минерализованных грунтов во время работы на местности (для этой же цели служит и переключатель «Смена фазы»).

При настройке МИ положение движка этого потенциометра должно находиться в среднем положении. Конденсаторы контуров RX и TX С1 и С16 необходимо установить непосредственно у выхода катушек и загерметизировать (залить компаундом вместе с катушками).

Более подробно с настройкой и работой подобного типа МИ можно найти в Интернете по запросу «лучший металлоискатель своими руками» или «МИ Фолькштурм». Также на форумах, связанных с этим МИ можно ознакомиться с опытом эксплуатации, и усовершенствованиями подобных МИ. Питание МИ может снижаться до 8 вольт при полной работоспособности устройства. Ток потребления с параллельным контуром TX в дежурном режиме составлял около 25 мА, в режиме обнаружения цели ток вырастал до 70 ма.

Исходя из этого можете выбирать источник питания (аккумулятор).

Расположение элементов на плате МИ (вид со стороны деталей)
Расположение элементов на плате МИ (вид со стороны деталей)

Купить набор можно по ссылке: