...под землей и в пресноводных
водоемах, в перекрытиях зданий и в толще бетона, его обнаружит
электронный прибор — металлоискатель. Вот как он действует.
Рис. 1. Принцип действия 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 резонансная 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 резонансной 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.
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.
Рис. 3. Принципиальная схема металлоискателя
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.
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 1,25
В, емкость 2 А/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.
|
Категория: Электроника в быту | Добавлен: 24.04.2010
| Просмотров: 7017
|