Миноискатель на 7 транзисторах

Миноискатель на семи транзисторах позволяет добиться сравнительно высокой чувствительности, стабильности в работе и четкой неразличимости чёрных и цветных металлов.

В основе работы миноискателя лежит уже известный вам принцип биений частот двух генераторов, один из которых опорный, а другой - перестраиваемый. Приближение выносной катушки колебательного контура к металлу сопровождается изменением ее индуктивности, а значит, и частоты генератора. Предмет из черного металла (ферромагнетик) увеличивает индуктивность катушки и соответственно уменьшает частоту генератора. Цветной же металл, наоборот, увеличивает частоту генератора.

Рис. 1. Принципиальная схема миноискателя на семи транзисторах.

Сигнал опорного генератора смешивается с сигналом перестраиваемого генератора, после чего результирующий сигнал биений поступает на усилитель и далее - на головные телефоны. Даже небольшие изменения частоты перестраиваемого генератора ощущаются в телефонах как изменение частоты звука. Поскольку в миноискателе приняты меры к повышению стабильности частот генераторов, появилась возможность работать на частоте биений 1...10 Гц. А это повышает чувствительность прибора и снижает потребляемый им от источника питания ток. К примеру, гвозди прибор обнаруживает на глубине до 15 см, а более крупные предметы - до полуметра.

Перестраиваемый генератор выполнен на транзисторе V1 по схеме ёмкостной трёхточки, а транзистор включён по схеме с общей базой (иначе говоря, база соединена по высокой частоте с общим проводом). Генерация возникает из-за положительной обратной связи между коллекторной и эмиттерной цепями. Частота генератора зависит от индуктивности катушки L1 (она выносная) и ёмкости конденсаторов С1-СЗ. Частоту генератора можно подстраивать переменным резистором R7, с движка которого постоянное напряжение подается на стабилитрон VЗ, играющий в данном случае роль варикапа.

Варикап - это конденсатор, емкость которого зависит от напряжения, приложенного к его выводам. Таким же свойством изменять свою емкость под действием напряжения обладают стабилитроны, а также некоторые диоды, если подавать на них обратное напряжение (плюс на катоде, минус на аноде). Естественно, это напряжение не должно превышать допустимое, оговоренное в справочных данных. В нашем случае емкость стабилитрона изменяется при изменении на нем постоянного напряжения переменным резистором.
Опорный генератор выполнен на транзисторе V2 тоже по схеме емкостной трёхточки. Его частота зависит от индуктивности катушки L2 и емкости конденсаторов C6, С7, С9.

Режим работы транзисторов генераторов задают резисторы R1-R4. Высокочастотные сигналы генераторов смешиваются на резисторе R5. Амплитуда результирующего сигнала изменяется с частотой биений: она равна разности частот сигналов. Чтобы выделить низкочастотную огибающую сигнала, применен детектор, выполненный по схеме удвоения напряжения на диодах V4, V5. Нагрузкой детектора является резистор R6; конденсатор С11 установлен для фильтрации высокочастотной составляющей.

Низкочастотный сигнал с нагрузки детектора поступает через конденсатор С12 на предварительный усилитель, собранный на транзисторе V6. С нагрузки каскада (резистор R10) сигнал подается далее на усилитель - формирователь прямоугольных импульсов на транзисторе V7. Резисторами R11 и R12 задается такой режим работы транзистора, при котором он находится на пороге открывания. В итоге на нагрузке каскада (резистор R13) вместо синусоидального сигнала выделяются прямоугольные импульсы, которые затем дифференцируются конденсатором С14 и превращаются в остроконечные пики. Длительность их не зависит от частоты следования и длительности прямоугольных импульсов.

Положительные пики сформированного сигнала управляют транзистором V9. На коллекторной нагрузке каскада (резисторы R16 и R17) появляются прямоугольные импульсы фиксированной длительности, которые с движка переменного резистора R16 (это регулятор громкости) подаются на выходной каскад, собранный на транзисторах V10, V11. Этот каскад нагружен на головные телефоны В1, подключенные через гнезда Х2 и Х3.

В миноискателе можно применить микросхему К159НТ1 с любым буквенным индексом. В крайнем случае, подойдут два транзистора КТ315Г с одинаковыми или возможно близкими статическим коэффициентом передачи тока и обратным током коллектора. Вместо транзисторов КТ342Б подойдут КТ315Г, КТ503Е, КТ3102А - КТ3102Е. Транзистор КТ502Е заменим па КТ361, а КТ503Е - па КТ315 с любым буквенным индексом. Но в этом случае головные телефоны должны быть высокоомными (ТОН-1, ТОН-2). Если же телефоны низкоомные, транзистор V11 должен быть более мощный, например КТ6ОЗБ, КТ608Б.

Стабилитрон, кроме указанного па схеме, может быть Д803-Д813, КС156А. Диоды V4, V5 - любые из серий Д2, Д9, Д10, a V8 - любой кремниевый. Постоянные резисторы - МЛТ-0,125, переменный R7 - СП-1, R16 - любого типа, но совмещенный с выключателем питания S1. Электролитические конденсаторы - К50-6, остальные - КСО, ПМ, МБМ или аналогичные. Особое внимание следует уделить подбору конденсаторов, работающих в генераторах; они должны обладать высокой температурной стабильностью.
Катушку L2 наматывают на сердечнике из феррита или карбонильного железа, например СБ-12а или СБ-23-lla. Индуктивность ее должна быть 4 мГн. Чтобы обеспечить такую индуктивность, число витков для сердечника СБ-12а должно быть 420, а для сердечника СБ-23-11а - 250, провод ПЭВ-1 0,1.

Часть деталей миноискателя смонтирована на плате (рис. 2), на которой для подпайки выводов детален установлены монтажные шпильки. Основание сердечника катушки L2 приклеивают к плате. После монтажа плату размещают в корпусе (рис. 3), изготовленном из фанеры. Размеры корпуса 115x170x40 мм. На лицевой панели корпуса устанавливают переменные резисторы, входной разъем X1 (СГ-3) и гнезда для подключения головного телефона (можно установить двухгнёздную розетку) .

Рис. 2. Монтажная плата и схема соединений деталей миноискателя.

Рис. 3. Корпус миноискателя.

Выносная катушка L1 выполнена в виде кольца (рис. 4) диаметром 160 им. Она содержит 100 витков провода ПЭВ-1 0,3. Для намотки катушки удобно воспользоваться любым подходящим каркасом, витки укладываются внавал, а затем катушку снимают и экранируют - обматывают фольгой так, чтобы между концами экрана был зазор шириной около 10 мм. После этого катушку пропитывают эпоксидным клеем или обмазывают эпоксидной шпатлёвкой. К выводам катушки заранее припаивают проводники в поливинилхлоридной изоляции, еще один такой проводник присоединяют к фольге. После застывания клея или шпатлевки поверхность получившейся катушки зачищают наждачной бумагой и прикрепляют к катушке перемычку из фанеры или пластмассы. На перемычку устанавливают стойку, к которой прикрепляют штангу - за нее и держат катушку при поиске "мин". Крепление штанги к стойке должно быть таким, чтобы была возможность изменять угол между штангой и катушкой.

Рис. 4. Конструкция выносной катушки миноискателя.

К проводникам-выводам катушки подпаивают кабель длиной около метра, на другом конце которого устанавливают разъем СШ-3 - им и подключают катушку к входному разъему. При этом сам прибор либо носят па плече (к уголкам на корпусе прикрепляют ремень), либо крепят к штанге.

Заключительный этап работы - налаживание миноискателя. Включив прибор, движок переменного резистора R7 устанавливают в среднее положение и вращением подстроечного сердечника катушки L2 добиваются появления в телефонах щелчков частотой 1...5 Гц. При необходимости подбирают конденсатор С6. Подбором резистора R8 добиваются наибольшей громкости сигнала. Следует помнить, что подстроечным сердечником катушки L2 можно установить частоту опорного генератора как выше, так и ниже частоты генератора перестраиваемого. В свою очередь, от этого зависит направление изменения частоты звуковых сигналов в зависимости от вида обнаруженного металла. Поэтому желательно проверить настройку практически, приближая прибор к тому или иному металлическому предмету, чтобы в дальнейшем знать об этом.

Во время поиска "мин" частота звука в телефонах может изменяться из-за разрядки батареи питания, существенного изменения температуры окружающей среды (например, в солнечную и пасмурную погоду), изменения магнитных свойств грунта. Поэтому окончательную настройку прибора производят в момент приближения выносной катушки к земле - для этого и установлен переменный резистор R7.