Печатная плата и расположение элементов простого транзисторного металлоискателя приведены на рис. 15.
Рис. 15.Печатная плата (а) и расположение элементов (б) простого транзисторного металлоискателя
Катушка L1 опорного генератора намотана проводом ПЭЛ диаметром 0,1–0,2 мм на сердечнике диаметром 8 мм и содержит 100 витков. Катушку L1 можно намотать на ферритовом сердечнике или на бумажной трубке без сердечника. В качестве конденсатора С10 можно использовать любой конденсатор переменной емкости с воздушным диэлектриком с максимальной емкостью примерно 300 пФ, например конденсатор настройки от любого старого радиоприемника. Поисковая катушка L10 изготавливается отдельно. Ее конструкция изображена на рис. 16.
Рис. 16.Конструкция поисковой катушки L10
Для изготовления катушки L10 потребуется вырезать круг диаметром 100 мм из фанеры или другого материала (гетинакс, текстолит) толщиной 1,5–2,5 мм. Круг следует разбить на секторы с углом 40° и в этих местах сделать прорези к центру на расстоянии 20 мм от края. В прорези надо продеть провод диаметром 0,2–0,3 мм (например, марки ПЭЛ) и виток к витку намотать 30 витков. К изготовленной таким образом поисковой катушке можно приделать удобную ручку. Подключение катушки L10 к печатной плате осуществляется через малогабаритный разъем.
Настройку прибора следует проводить в условиях, когда металлические предметы удалены от поисковой катушки L2 на расстояние не менее 1,5 м. При первом включении в телефонах будут слышны сигналы разных гармоник. Поэтому, настраивая прибор, следует выбрать наиболее сильный сигнал с помощью конденсатора С10 и отрегулировать его громкость регулятором Р1. Выбор наиболее сильной гармоники можно осуществить на слух или с использованием осциллографа или частотомера.
При практическом использовании рассматриваемого металлоискателя следует конденсатором С10 провести дополнительную подстройку на сигнал наиболее сильной гармоники и отрегулировать его громкость с помощью регулятора Р1. Если теперь в зоне действия поисковой катушки L10 окажется какой-либо металлический предмет, то высота тона в телефонах изменится. При приближении к одним металлам частота сигнала биений будет увеличиваться, а при приближении к другим — уменьшаться. По изменению тона сигнала биений, имея определенный опыт, можно легко определить, из какого металла — магнитного или немагнитного — изготовлен обнаруженный предмет.
Металлоискатель с кварцем
Wolfgang Schuler [8]
Предлагаемая вниманию читателей конструкция представляет собой один из вариантов металлодетекторов типа FM (Frequency Meter), то есть является устройством, в основу которого положен принцип анализа девиации частоты опорного генератора под влиянием металлических предметов, попавших в зону действия поисковой катушки. Одной из главных отличительных особенностей этой конструкции является анализатор, выполненный на кварцевом элементе Q1. В качестве индикатора помимо стрелочного прибора применена схема акустической сигнализации. Принципиальная схема металлоискателя с кварцем приведена на рис. 17.
Рис. 17.Принципиальная схема металлоискателя с кварцем
Основу схемы данного металлодетектора составляют измерительный генератор, буферный каскад, детектор высокочастотных колебаний, анализатор и индикаторное устройство.
Колебательный контур генератора высокой частоты, выполненного на транзисторе Т1, состоит из катушки L1 и конденсаторов С3-С6. Рабочая частота ВЧ-генератора зависит от девиации индуктивности поисковой катушки L1, а также от изменения емкостей подстроечного конденсатора С4 и регулировочного конденсатора СЗ. При отсутствии вблизи катушки L1 металлических предметов частота колебаний, возбуждаемых в высокочастотном генераторе, должна быть равна частоте кварцевого элемента Q1, то есть в данном случае — 1 MГц.
После того как в зоне действия поисковой катушки L1 окажется металлический предмет, ее индуктивность изменится. Это приведет к отклонению частоты колебаний высокочастотного генератора. Далее ВЧ-сигнал подается на буферный каскад, обеспечивающий согласование генератора с последующими цепями. В качестве буферного каскада используется эмиттерный повторитель, выполненный на транзисторе Т2. С выхода эмиттерного повторителя высокочастотный сигнал через регулировочный резистор R7 и кварц Q1 поступает на детектор, выполненный на диоде D2. Благодаря высокой добротности кварца малейшие изменения частоты измерительного генератора будут приводить к уменьшению полного сопротивления кварцевого элемента. В результате на вход усилителя постоянного тока (база транзистора Т3) поступает низкочастотный сигнал, изменение амплитуды которого обеспечивает соответствующее отклонение стрелки индикаторного прибора. Нагрузкой УПТ, выполненного на транзисторе ТЗ, является стрелочный прибор с током полного отклонения 1 мА. При замыкании выключателя S2 в цепь нагрузки включается генератор звукового сигнала, выполненный на транзисторе Т4.
Вместо транзисторов типа ВС108, указанных на схеме, в данной конструкции можно использовать практически любые отечественные кремниевые маломощные транзисторы, например типа КТ315Б. Вместо диода типа 1N4001 (D2) рекомендуется применять любой германиевый диод серий Д2 или Д9 с любым буквенным индексом. В качестве элемента Q1 можно использовать любой кварцевый элемент с частотой от 900 кГц до 1,1 МГц.
Конструкция поисковой катушки L1 приведена на рис. 18.
Рис. 18.Конструкция поисковой катушки L1
Поисковая катушка L1 представляет собой кольцевую рамку, изготовленную из отрезка кабеля с внешним диаметром 8-10 мм (например, кабель марки РК-50). Центральную жилу кабеля следует удалить, а вместо нее протянуть 6 жил провода типа ПЭЛ диаметром 0,1–0,2 мм и длиной 115 мм. Получившийся многожильный кабель необходимо согнуть на подходящей оправке в кольцо таким образом, чтобы между началом и концом образовавшейся петли остался зазор шириной примерно 25–30 мм. Конец провода, являющийся началом первого витка, следует припаять к экранирующей оплетке кабеля, начало второго витка — к концу первого и т. д.
В результате получится катушка, содержащая шесть витков провода. При изготовлении катушки L1 нужно особенно следить за тем, чтобы не произошло замыкание концов экранирующей оплетки, поскольку в этом случае образуется короткозамкнутый виток. Дополнительную жесткость конструкции катушки L1 можно придать, если расположить ее между двумя дисками из фанеры или гетинакса диаметром 400 мм и толщиной 5–7 мм. Поисковую катушку L1 следует установить на конце подходящей ручки длиной 100–120 см. Соединение катушки с платой прибора выполняется многожильным экранированным кабелем.
Главным условием, обеспечивающим качественную настройку данного прибора, является отсутствие крупногабаритных металлических предметов на расстоянии не менее 1,5 м от поисковой катушки L1. Непосредственное налаживание металлодетектора следует начать с установки нужной частоты колебаний, формируемых высокочастотным генератором. Частота ВЧ-колебаний должна быть равна частоте кварцевого элемента Q1. Для выполнения данной регулировки рекомендуется воспользоваться цифровым частотомером. При этом значение частоты устанавливается сначала грубо изменением емкости конденсатора С4, а затем точно — регулировкой конденсатора СЗ. При отсутствии частотомера настройку ВЧ-генератора можно провести по показаниям индикатора РА1. Кварц Q1 является элементом связи между измерительной и индикаторной частями прибора, поэтому его сопротивление в момент резонанса велико. Таким образом, о точной настройке колебаний высокочастотного генератора на частоту кварца будет свидетельствовать минимальное показание стрелочного прибора РА1. Уровень чувствительности данного металлоискателя регулируется резистором R7.
При практическом использовании этого металлодетектора следует переменным резистором R7 установить стрелку индикатора РА1 на нулевое значение шкалы. При этом в определенной степени компенсируются изменения режимов работы, обусловленные разрядом батареи, изменением температуры окружающей среды или девиацией магнитных свойств грунта.
Если в процессе работы в зоне действия поисковой катушки L1 окажется какой-либо металлический предмет, стрелка индикатора РА1 отклонится. В этом случае при замыкании контактов выключателя S2 в головных телефонах появится звуковой сигнал.
Глава 5НИЗКОЧАСТОТНАЯ ТЕХНИКА
Усилитель низкой частоты для ПК
Michal Slánský [9]
Для тех владельцев персональных компьютеров, которых не удовлетворяет качество звука, воспроизводимого «классическими» пластмассовыми акустическими системами, несомненный интерес представит простой усилитель НЧ, выполненный на микросхеме TDA8560Q от фирмы PHILIPS.
Все детали усилителя размещены на одной печатной плате. Поскольку усилитель подключается непосредственно к звуковой плате ПК, это позволяет обойтись без цепей регуляторов тона, громкости и баланса. Частотные характеристики можно регулировать, например, с помощью программы Win-Amp Player, в состав которой входит десятиполосный эквалайзер. Помимо этого указанная программа обеспечивает возможность регулировки громкости и баланса. При желании можно использовать и другие программные продукты.
Принципиальная схема усилителя для ПК с микросхемой TDA8560Q, приведена на рис. 19.
Рис. 19.Принципиальная схема усилителя для ПК с микросхемой TDA8560Q
Основу предлагаемого усилителя НЧ составляет микросхема TDA8560Q, которая дополнена минимальным количеством внешних элементов. Сама же микросхема установлена на охлаждающий радиатор. На той же печатной плате размещен и трансформатор питания, благодаря чему вся конструкция представляет компактный модуль, который можно разместить в любом подходящем корпусе.