Straipsnį paruošė Andrius Vaičeliūnas.
Скетерис Р. Три металлоискателя на микросхемах. – Радио, 1990, № 8, с. 32–35.
Aprašymas
Žemiau aprašytų prietaisų veikimo principas paremtas dviejų generatorių svyravimų reikšmės palyginimu: pavyzdinio ir perderinamojo. Perderinamojo generatoriaus dažnį veikia į jo virpesių kontūrą patekus metaliniam daiktui.
Palyginus su kitais žinomais metodais – tiltiniu (registruojamas matuojančio tilto, į kurio vieną iš pečių įjungta paieškos ritė, išsiderinimas), fazės poslinkio (išmatuojamas pavyzdinio ir perderinamojo generatorių svyravimų fazės poslinkis), siųstuvas – imtuvas (registruojama daiktais atspindima radijo bangų energija) – tai dažnių reikšmės palyginimo metodas arba pulsavimo metodas.
Pastarasis metodas mažiau efektyvus, tačiau paprasčiau realizuojamas. Metalo ieškikliai, pagaminti naudojant pastarąjį metodą yra kompaktiški, nereikalauja kruopštaus derinimo ir priemonių pagal griežtą dažnių stabilizaciją, nereiklūs eksploatuojant, todėl jie plačiai paplitę.
Metalo ieškiklis, kurio principinė schema pavaizduota 1 pav., surinktas vienoje mikroschemoje К176ЛП2. Vienas iš jos elementų (DD1.1) naudojamas pavyzdiniame generatoriuje, kitas (DD1.2) – perderinamame. Pavyzdinio generatoriaus virpesių kontūras susideda iš ritės L1 ir kondensatorių C1, C2, perderinamojo – iš paieškos ritės L2 ir kondensatoriaus C4. Pirmasis nustatomas kintamos talpos kondensatoriumi C1, antrasis – kondensatoriaus C4 pagalba.
Elemente DD1.3 realizuotas pavyzdinio ir perderinamojo generatorių virpesių maišytuvas. Nuo šio mazgo apkrovos – kintamo rezistoriaus R5 – diferencinio dažnio signalas patenka į elemento DD1.4 įėjimą, o juo sustiprinta garsinio dažnio (GD) įtampa – į ausines BF1. Prietaisu galima aptikti penkių kapeikų monetą iki 60 mm gylyje, o kanalizacijos šulinio dangtį – iki 0,6 m gylyje.
Kiek didesniu jautrumu pasižymi metalo ieškiklis, surinktas pagal 2 pav. pavaizduotą schemą.
Čia vietoj maišytuvo ir diferencinio dažnio stiprintuvo pritaikyta mikroschema К118УН1Д (DA1). Pavyzdinis ir perderinamasis generatoriai taip pat identiški pagal schemą, kiekvienas iš jų padarytas iš dviejų invertorių (DD1.1, DD1.2 ir DD2.1, DD2.2), elementai DD1.3 ir DD2.3 – buferiniai (sumažina maišytuvo įtaką generatoriams). Pavyzdinis generatorius reikiamam dažniui nustatomas kintamos talpos kondensatoriumi C1, perderinamasis – kondensatoriumi C2.
Metalo ieškiklio, kuriame naudojamas pulsavimo metodas, jautrumą galima padidinti nustačius pavyzdinio generatoriaus dažnį 5...10 kartų didesnį negu perderinamojo generatoriaus. Šiuo atveju atsiranda pulsavimai tarp pavyzdinio generatoriaus virpesių ir artimiausios pagal dažnį (5...10-os) perderinamojo generatoriaus harmonikos. Pastarojo išderinimas 10 Hz sukelia 50...100 Hz diferencinių virpesių dažnio nuokrypį. Būtent tokiu būdu pasiektas didesnis prietaiso, kurio schema pavaizduota 3 pav., jautrumas. Penkių kapeikų monetą su juo galima aptikti iki 10 cm gylyje, o šulinio dangtį – iki 0,65 m gylyje.
3 pav.
Pavyzdinis metalo ieškiklio generatorius realizuotas dviejuose mikroschemos DD2 elementuose ir nustatytas 1 MHz dažniui. Būtiną dažnio stabilumą užtikrina kvarcinis rezonatorius ZQ1. Perderinamajame generatoriuje panaudoti du mikroschemos DD1 elementai. Jo virpesių kontūras L1-C2-C3-VD1 nustatytas keliskart mažesniam dažniui nei pavyzdinis generatorius. Kontūro derinimui naudojamas varikapas VD1, kurio talpa keičiama keičiant įtampa paderinamuoju rezistoriumi R2. Maišytuvas realizuotas DD1.4 elemente, kaip buferiniai panaudoti DD1.3 ir DD2.3 elementai. Kaip ir abiejose ankstesnėse konstrukcijose, paieškos indikatorius – ausinės BF1.
Montažas ir elementai
Visi metalo ieškikliai surinkti ant spausdintos plokštės iš folgiruoto 1,5 mm storio stiklotekstolito. Plokštės brėžinys ir detalių išdėstymas pirmojo iš jų (pagal 1 pav. schemą) parodytas 4 pav., antrojo (2 pav.) – 5 pav., trečiojo (3 pav.) – 6 pav.
4 pav.
5 pav.
6 pav.
Plokštės apskaičiuotos sustatyti pastovius rezistorius МЛТ-0,125 (МЛТ-0,25, ВС-0,125), kondensatorius KT-1 (C2...C7 – pirmame, C2, C5...C8 – antrame, C2, C3, C5...C7 – trečiame), KM-4 arba K10-7B ( atitinkamai C8...C10; C3, C4, C9...C12, C15, C16; C2, C3, C5...C7) ir K50-6 (likusieji).
Dėl generatorių pertvarkymo pagal dažnį pritaikyti kintamos talpos kondensatoriai su kietu dielektriku nuo mažagabaričių tranzistorinių imtuvų „Мир“ (pirmame įtaise) ir „Планета“ (antrajame). Suprantama, galima naudoti ir bet kokius kitus, tinkamus pagal gabaritus ir minimalią bei maksimalią talpos reikšmę kondensatorius, tame tarpe ir paderinamus КПК-3 25...150 pF talpos.
Kintamieji rezistoriai R5 (1 pav.) ir R2 (3 pav.) – mažagabaričiai bet kokio tipo.
Norint sumažinti sumontuotų plokščių aukštį, oksidiniai kondensatoriai – C11 pirmojo metalo ieškiklio (1 pav.) ir C9 trečiojo (3 pav.) – sustatyti lygiagrečiai plokštei (jų išvadai sulenkti 90° kampu). Kvarcinis rezonatorius sumontuotas ant atskiros plokštės iš stiklotekstolito, pritvirtintos lygiagrečiai svarbiausių detalių pusėje.
Metalo ieškiklių ritės L1, surinktos pagal 1 ir 2 pav. schemas, vyniojamos ant feritinių (600 HH) žiedo formos magnetolaidžių K8×6×2 dydžio. Pirmojoje schemoje ritę sudaro 180 vijų laido ПЭЛШО 0,14, antroje – 50 vijų laido ПЭЛШО 0,2. Apvija abiem atvejais – tolygi visame magnetolaidžio perimetre. Pirmame įtaise ritė priklijuota betarpiškai prie spausdintinės plokštės klijais БФ-2, antrame (dėl vietos trūkumo) – prie nedidelio kampelio, sulenkto iš 1,5 mm polistirolo lakšto ir priklijuoto tais pačiais klijais prie plokštės.
Kiekvieno iš trijų metalo ieškiklių paieškos ritė suvyniota ant žiedo, sulenkto iš viniplastinio vamzdžio išoriniu diametru 15 mm ir vidiniu 10 mm. Pirmojo prietaiso žiedo išorinis diametras – 250 mm, antro ir trečio – 200 mm, vijų skaičius – atitinkamai 100 ir 50, laidas – ПЭЛШО 0,27. Suvyniojus laidą, žiedą apvynioti juosta iš aliuminio folijos dėl elektrostatinio ekranavimo (būtino dėl talpos tarp žemės ir ritės pašalinimo). Suvyniojus juostą reikia atminti, kad elektrinis kontaktas tarp jos galų neleistinas (priešingu atveju susidaro uždara ritė). Dėl apsaugos nuo pažeidimų foliją apvynioti vienu-dviem sluoksniais polivinilchlorido izoliacinės juostos.
Reikia atminti, kad paieškos ritės diametras gali būti kaip mažesnis, taip ir didesnis negu nurodyta reikšmė. Jam sumažėjus „užgriebimo zona“ susiaurėja, bet prietaisas tampa jautresnis smulkiems daiktams, o padidėjus, priešingai, „užgriebimo zona“ išsiplečia, o jautrumas smulkiems daiktams sumažėja.
Dėl paieškos indikacijos visuose prietaisuose pritaikytos ausinės ТОН-2.
Maitinti metalo ieškiklius galima nuo baterijos „Крона“ arba 7Д-0,115, o jei netrukdo gabaritai, tai ir nuo nuosekliai sujungtų dviejų baterijų 3336 arba šešių elementų 316, 332.
Kartu su maitinimo šaltiniu sumontuotą plokštę ir valdymo rankenėles patalpinti į nedidelę plokščią metalinę dėžutę (žalvaris, 0,4...0,6 mm storio lakštinė skarda) ir pritvirtinti pastarąją ant diuraliuminio vamzdžio išoriniu diametru 16...20 mm (galima panaudoti seną slidinėjimo lazdą). Prie jos priešingo galo tvirtinama paieškos ritė. Kampas tarp jos vijų plokštumos ir vamzdžio ašies – 55...80°. Dėl laikymo ir transportavimo patogumo, metalo ieškiklio paieškos ritę tikslinga padaryti nuimamą, numačius dėl šito tikslo tinkamą koaksialinį lizdą. Ritę su įtaiso plokšte pageidautina sujungti koaksialiniu (bendraašiu) kabeliu (jo talpa mažesnė ir labiau stabili, negu ekranuoto laido).
Metalo ieškiklio derinimas pagal 1 pav. pateiktą schemą, reikalauja jo generatorių suderinimo apytikriai 100 kHz dažniui. Perderinamas generatorius šiam dažniui nustatomas kondensatoriaus C4 talpos parinkimu, pavyzdinio generatoriaus – kondensatoriaus C2, iš anksto pastačius kondensatoriaus C1 rotorių į vidurinę padėtį. Pavyzdinį dažnį parinkti tokį, kad garsinio dažnio signalas ausinėse būtų 500...1000 Hz. Analogiškai, bet apie 300 kHz dažniui nustatomi antrojo prietaiso generatoriai (perderinamo generatoriaus – kondensatoriaus C2 parinkimu, pavyzdinio generatoriaus – kintamos talpos kondensatoriumi C1). Trečiojo metalo ieškiklio perderinamasis generatorius nustatomas (parenkant kondensatorių C2, kai rezistoriaus R2 atšaka yra vidurinėje padėtyje) 100...200 kHz dažniui. Esant galimai dideliam ryšiui tarp pavyzdinio ir perderinamojo generatorių dažnio gaunamas garsus diferencinio dažnio signalas ausinėse. Perderinamojo generatoriaus dažnis kontroliuojamas dažniamačiu elemento DD1.3 išėjime arba bangomačiu, priartintu prie paieškos ritės L1. Kvarcinio rezonatoriaus ZQ1 dažnis gali būti bet koks 0,5...1,8 MHz ribose, tačiau jei jis didesnis nei 1 MHz, tarp pavyzdinio generatoriaus (tiksliau buferinio elemento DD2.3 išėjimo) ir maišytuvo tikslinga įjungti dažnio daliklį K176 arba K561 serijos mikroschemoje, pažeminantį pavyzdinį dažnį iki 0,5...1 MHz.
