назад

Електронен металотърсач Превод от книгата Э. Флинд Электронные устройства для дома:, Перевод с английского.- Москва.:, Энергоатомиздат, 1984. – 80 с., ил. (От стр. 68 до стр. 78).

Металотърсачът представлява относително просто устройство, електронната схема на който осигурява добра чувствителност и стабилност на работа. Отличителна особеност на такова устройство се явява неговата ниска работна честота. Индуктивната бобина на металотърсача работи на честота 3 кHz. Toва осигурява от една страна, слаба реакция на нежелателните сигнали (например, сигналите, възникващи при наличието на мокър пясък, малки парчета метал и т.н.), а с друга страна, добра чувствителност при търсене на скрити водопроводни тръби и трасето на централното отопление, монети и други метални предмети.
За реализацията и настройката на схемата се изисква съответстващ навик и опит, затова начинаещия любител-конструктор трябва отначало да започне с по – прости схеми и устройства, които са описани и в предложената книга.

Блоковата схема на металотърсача е дадена на фиг. 15.1.  Генераторът на металотърсача възбужда колебания в предавателната бобина с честота около 3 кHz, като създава в нея променливо магнитно поле. Приемната бобина е разположена перпендикулярно на предавателната бобина по такъв начин, че преминаващите през нея магнитни силови линии създават малка ЕДС. На изхода на приемната бобина сигналът или отсъства или е много малък. Металният предмет, който попада в полето на бобината, изменя стойността на индуктивността, и на изхода се появява електрически сигнал, който след това се усилва, изправя се и се филтрира. По такъв начин, на изхода на системата имаме сигнал с постоянно напрежение, големината на който леко нараства при приближаването на бобината към метален предмет. Този сигнал постъпва на един от входовете за сравнение, където се сравнява с опорно напрежение, което се прилага към неговия втори вход. Нивото на опорното напрежение е отрегулирано по такъв начин, че даже неголямо увеличаване на напрежението на сигнала довежда до изменение на изхода на схемата на сравнението. Това в свой ред привежда в действие електронен превключвател, в резултат на което на изходните усилвателни стъпала постъпва звуков сигнал, който известява оператора за наличието на металически предмет.

Принципната електрическа схема на металотърсача е представена на рис. 15.2. Предавателят, който се състои от транзистора Т1 и свързаните с него елементи, възбужда колебания в бобината L1. Сигналите, постъпващи на бобината L2, след това се усилват от интегралната схема (ИС) D1 и се изправят от ИС D2, която е включена по схема на амплитуден детектор. Сигналът от детектора постъпва на кондензатора С9 и се изглажда от филтра на ниски честоти, който се състои от резисторите R14, R15 и кондензаторите С10 и С11. След това сигналът постъпва на входа на схемата за сравнение D3, където се сравнява с опорното напрежение, зададено с потенциометрите RP3 и RP4. Потенциометърът RP4 служи за за бърза и груба настройка, а RP3 обезпечава точна регулировка на опорното напрежение. Генераторът, изпълнен с транзистора с един преход VT2, работи в непрекъснат режим, обаче сигналът, който се изработва от него, постъпва на на базата на транзистора VT4 само тогава, когато се запуши транзистора VT3, тъй като, като се намира в отпушено състояние, този транзистор шунтира изхода на генератора. При постъпване на сигнала на входа на ИС D3, напрежението на нейния вход се намалява, запушва се транзистора VT3 и сигналът от транзистора VT2 през транзисторa VT4 и регулатора на силата на звука RP5 постъпва на изходното стъпало и на високоговорителя.
В схемата се използват два източника за захранване, което отстранява възможността за възникване на каквато и да е обратна връзка от изхода на схемата към нейния чувствителен вход. Основната схема се захранва от батерия с напрежение 18 V, което с помощта на ИС D4 се понижава до стабилното напрежение 12 V. При това намаляването на напрежението на батерията по време на работа на схемата не предизвиква изменение в настройката. Изходните стъпала се захранват от отделен източник за захранване с напрежение 9 V. Изискванията свързани с консумираната мощност са достатъчно ниски, затова за захранването на акумулатора може да се използват три акумулаторни батерии. Захранващата батерия за изходното стъпало не изисква специално включване, тъй като в отсъствието на сигнал, изходното стъпало не консумира ток.
Металотърсачът е достатъчно сложно устройство, затова сглобяването на схемата трябва да се провежда постъпално със подробна проверка на всяко стъпало. Схемата се монтира на платка, на която има 24 медни лентички (фолиа) с по 50 отвора във всяка със стъпка 2,5 mm. Преди всичко в лентичките се правят 64 разреза, както е показано на рис. 15.3, и просвердляват три отвора за закрепване на платката.

След това на обратната страна на платката се монтират 20 мостчета, штифтове за външни съединения, а така също два щифта за кондензатора С5 (рис. 15.4).

После се монтират кондензаторите С16, С17 и ИС D4. Tези елементи образуват захранващ източник с напрежение 12 V. Проверката на това стъпало се осъществява по пътя на временното включване на батерия с напрежение 18 V. Ори това напрежението на кондензатора C16 трябва да съставлява 12+/-0,5 V. След това се прави монтажът на елементите от изходното стъпало: резисторите R23-R26, кондензаторите С14 и С15 и транзисторите VT4-VT6. Следва да се отчете, че корпусът на транзистора VT6 съединен с неговия колектор, затова контакта на корпуса със съседните елементи и мостчета е недопустим. Тъй като изходното стъпало при отсъствието на сигнал не консумира ток, той се проверява с временно запоен високоговорител, потенциометъра RP5 и батерия с напрежение 9 V.
След това се монтират резисторите R20-R22 и транзистора VT2, които образуват генератор на звукови сигнали. При включването на два източника на захранване във високоговорителя се чува звуков фон, който се изменя с промяната на положението на гегулатора на силата на звука. След това на платката се монтират резисторите R16-R19, кондензаторът С12, транзисторът VT3 и ИС D3. Работата на схемата за сравнение се проверява по следния начин. Към измервателния вход на ИС D3 се включват потенциометрите RP3 и RP4. Този вход се образува с помощта на два резистора със съпротивление 10 кОm, единият от които се включва към положителната захранваща шина +12 V, а другият – към нулевата шина. Вторите изводи на резисторите се свързват към извод 2 на ИС D3. Moстчето от този извод служи като временна съединителна точка. При грубата настройка (включени са двете батерии), която се осъществява с потенциометъра RP4, в определено негово положение става прекъсване на звуковия сигнал, a при точната настройка с потенциометъра RP3 трябва да се осъществи плавно изменение на сигнала близо до това положение. При изпълнението на тези условия се пристъпва към монтаж на резисторите R6 – R15, кондензаторите С6-С11, диода VD3 и ИС D1 и ИС D2.
След като се включи захранващият източник, отначало се проверява за наличие на сигнал на изхода на ИС D1 (извод 6). Той не трябва да превишава половината от стойността на захранващия източник (приблизително 6 V). Напрежението на кондензатора С9 не трябва да се отличава от напрежението на изходния сигнал на тази ИС, макар, че проникване от мрежовото напрежение, могат да предизвикват неголямо увеличаване на споменатото напрежение. Пипането с пръст на входа на ИС (основата на кондензатора С6) предизвиква увеличение на напрежението заради повишаване на нивото на шумовете. Ако регулаторът на настройката се намира в положение, при което звуковият сигнал отсъства, пипането с пръст на кондензатора С6 привежда към появяването и изчезването на този сигнал. На това предварителната проверка на работоспособноста на стъпалата завършва.
Окончателната проверка и настройка на металотърсача се прави след като се изработят индуктивните бобини. След предварителната проверка на стъпалата на схемата на платката, се монтират останалите елементи с изключение на кондензатора С5. Тример-потенциометърът RP2 временно се поставя в средно положение. Свързването на платката с обкръжаващите я елементи е показано на рис. 15.5.

Платката се закрепва към L – образно алуминиево шаси чрез пластмасови шайби (за отстраняване на възможността от късо съединение) с помощта на три винта. Шасито се закрепва в корпуса на пулта за управление с два болта на които са закрепени два притискача, предназначени за закрепването на корпуса на пулта към пръта на търсача. Страничната страна на шасито осигурява фиксация на захранващите източници в корпуса. При сглобяването на пулта, трябва да се убедите, че изводите на превключвателя на обратната страна на потенциометъра RP5 не се допират до елементите на платката. След направата на правоъгълен отвор се залепва високоговорителя.

Прътът и съединителните части, които образуват държача на главата на търсача (рис. 15.6), се изработват от пластмасови тръби с диаметър 19 mm. Самата глава на търсача представлява чиния с диаметър 25 sm, изработена от здрава пластмаса. Вътрешната нейна част старателно се зачиства с шкурка, което осигурява добро залепване с епоксидна смола.
Основните характеристики на металотърсачите в много отношения зависят от използваните бобини, затова тяхното изработване изисква особено внимание. Бобините, които имат еднаква форма и размери, се намотават на D – образен контур, който е образуван от временно закрепени на дървена плоскост щифтове (гвоздеи без главите), на които бобината се намотава за да получи необходимата форма (рис. 15.7, 15.8).

Всяка бобина се състои от 180 навивки емайлиран меден проводник с диаметър 0,27 mm с извод от 90 – та навивка. Преди да се снемат бобините от щифтовете, те се стягат на няколко места със здрав конец. След това всяка бобина се увива със същия здрав проводник, така, че навивките плътно да прилепнат една към друга. На това завършва изработването на предавателната бобина. Приемната бобина трябва да бъде снабдена с екран. Екранирането на бобината става по следния начин. Отначало тя се увива с проводник, след това се увива със слой от алуминиево фолио и върху него отново се намотава проводник. Такава двойна намотка гарантира добър контакт с алуминиевото фолио. В намотките от проводниците и във фолиото трябва да бъде предвидено неголямо прекъсване на фолиото, както е показано на рис. 15.8, което да възпрепятства образуването на навивка на късо по окръжността на бобината.
Направените по такъв начин бобини се закрепват с помощта на затисквачи по края на пластмасовата чиния и се съединяват към управляващия блок с помощта на екраниран кабел с четири жила. Двата централни извода и екрана на приемната бобина се съединяват към нулевата шина чрез екранираните проводници. Ако се включи устройството то по радиоприемника, разположен недалече от бобината може да се чуе високочестотно свистене (на честотата на металотърсача), който е обусловен от приемането на звуков сигнал от приемника. Това е признак за изправността на генератора на металотърсача.
В дадения случай не е важно на какъв диапазон е настроен радиоприемника, затова само за проверка може да се използва какъвто и да е касетен магнитофон. Мястото на работното положение на бобините се определя или по изходния сигнал на металотърсача, който трябва да бъде минимален, или по показанията на измервателния прибор (волтметър), включен непосредствено към кондензатора С9.
Вторият вариант за намиране на точното място на бобините е значително по – прост. Напрежението на кондензатора трябва да съставлява приблизително 6 V. След това външните части на бобините се залепват с епоксидна смола, а вътрешните, които минават през центъра се оставят незакрепени, което позволява да се направи окончателна настройка.
Окончателната настройка се състои в закрепване на незакрепените части на бобините в такова положение, при което предмети от цветен метал, например монети, предизвикват бързо увеличаване на изходния сигнал, а предмети от стомана – неговото незначително намаляване. Ако изисквания резултат не се достига, необходимо е да се разменят местата на изводите на една от бобините. Следва да се помни, че окончателната настройка при донаместването на бобините трябва да се извършва при отсъствието на метални предмети. След настройването и здравото закрепване на бобините се покриват със слой от епоксидна смола, след това на тях се поставя слой от стъклотъкан и всичко това се херметизира с епоксидна смола.
След направата на главата на търсача в схемата се вгражда кондензатора С5, потенциометъра RP1 се поставя на средно положение, а тример-потенциометъра RP2 се настройва на минимума на изходния сигнал. При това по едната половина от средното положение на потенциометъра RP1 апаратът осигурява разпознаване на стоманени предмети, а в другата страна от средното си положение – предмети от цветен метал. Следва да се има предвид, че при всяко изменение на номиналното значение на съпротивлението на потенциометъра RP1 е необходимо да се прави повторна настройка на устройството.
На практика металотърсачът представлява леко, добре сбалансирано, чувствително устройство. В течение на първите няколко минути след включването на устройството, може да има разбалансиране на нулевото ниво, обаче след някакво време той изчезва или остава незначителен.

Meталотърсач От книгата Радиолюбителски опит с автор Максим Д. Илиев, Държавно издателство „Техника”, София, 1966.От стр. 118 до 120

Схема (фиг. 94). Схемата представлява прост осцилатор с един транзистор. Честотата на трептенията се определя от бобината L (търсещата рамка) и от настройващия кондензатор 50 – 380 pF. Рамката излъчва слаб сигнал и на късо разстояние той може да се улови с подходящ транзисторен, портативен радиоприемник. В по – сложните схеми на металотърсачи се използват два осцилатора – един

с постоянна честота и втори, настройващ се с търсеща бобина (рамка). Честотата на втория осцилатор се променя, когато магнитното поле на рамката се повлияе от метален предмет. В по – сложните схеми е необходимо още демодулаторно стъпало и НЧ Усилвател. Тъй като двата осцилатора са настроени на твърде близки честоти така, че при повлияване от метален предмет разликата от честотите попада в звуковия обхват, в слушалките (респ. високоговорителя) се появява тон. При работа с металотърсач по посочената схема, честотата на постоянния осцилатор се получава от който и да е мощен предавател. Тази честота се приема от радиоприемника и във високоговорителя се чува предаваната програма. Вторият сигнал, получаван от металотърсача, се изменя по честота така, че да бъде близо до приемания от предавателя, а при повлияване на рамката от метален предмет да се чуе тонът на биене (разликата от двете честоти). За да се намалят капацитивните влияния върху търсещата рамка, е целесъобразно да се работи с по – ниски честоти – от края на средновълновия обхват (напр. предавателя в Плевен на 506 м)

Детайли. В схемата е употребен транзистор П14, но на негово място може да се използва с удпех всеки друг еквивалентен, като например българският SFT317, OC813 и др. Търсещата рамка се намотава върху дебела пластмасова плочка от гетинакс 4 mm с канал или се оставя от три пласта гетинакс 8 х 8 cm. Навиват се 50 навивки ПЕЛ 0,20 – 0,30 и се намазват с пластмасово лепило, така, че да не се разместват при сътресение. Осцилаторът също се монтира механически много стабилно върху перфорирана гетинаксова плоча и се затваря в стабилна метална или дървена кутийка, която се пристяга към тръбата – дръжка на търсещата рамка. Разстоянието между търсещата рамка и кутийката с осцилатора не бива да надвишава 10 – 15 cm.
Практическо изпълнение (фиг. 95). В нашия пример – любителско изпълнение, осцилаторът е монтиран върху перфорирана гетинаксова плоча с размери 9 х 4 cm. Използван е малък въртящ кондензатор за настройка стар тип. Леглата за батериите са направени от месингови ъглови планки. Монтажът е направен по печатна схема за по – голяма стабилност срещу сътресения. За пускане е използвано цк-ключе. Целият осцилатор е затворен в кутия от желязна ламарина 0,6 mm. Тя е закрепена за тръбата – дръжка с две пружиниращи скоби, заварени за кутията. Рамката е прикрепена към тръбата-дръжка с помощта на заварена алуминиева плочка и винтове. Проводниците от осцилатора до рамката вървят в тръбата Използвана е алуминиева тръба с диаметър 20 mm. Освен това се препоръчва намотката върху търсещата рамка да се изолира електростатично. За целта на всяка стена се подлагат ламаринени ивици (алуминий 0,3 mm) във вид на улеи и след навиването ламарината се огъва така, че да покрие навивките между отделните ивици (по всяка стена). Не се допуска електрическа връзка.
Настройка. Освен посочения начин за търсене, при който се появява тон, настройката може да се направи така, че да има постоянен тон, а при повлияване на рамката от метален предмет тонът да изчезне. Още по – чувствителен е методът, при който не се отчита пълното изчезване на тона, а само изменението му (изменение височината на тона). Поставянето на транзистора в необходимия режим става чрез съпротивление 1 кОm, като се следи колекторният ток да не надвиши 4 mA.


Детектор на метали И.С.
Млад Конструктор 1986/8/Стр. 16, 17

С тази схема могат да се откриват малки предмети, попаднали в снега, под земята, зад някаква преграда. Принципът на действие на схемата почива на адсорбирането на магнитна енергия от металните предмети. За тази цел една бобина,, която е част от трептящ кръг, създава нужното магнитно поле. Когато в това поле попадне метален предмет, се поглъща толкова енергия, че генераторът престава да работи.
Ако в близост до бобината няма метален предмет, осцилаторният сигнал се детектира и подава на един тригер на Шмит. Осцилаторът представлява един Колпиц-генератор. С посочените стойности на L, C1 и С2 честотата на генератора е около 70 Hz. Eмитерният резистор R1 e с голямо съпротивление, което определя правилния режим на работа на осцилатора.

Сигналът от осцилатора се детектира от диодите Д1 и Д2 и се подава на входа на тригера на Шмит с интегралната схема ОУ1. Ако напрежението на краче 2 е под настроеното с R6 напрежение, изходният сигнал е логическа 1 и релето се задейства. Това е положението, когато няма метален предмет в полето на бобината. Ако има метален предмет в магнитното поле, сигналът от генератора се прекъсва и релето се изключва. По този начин може да се индикира наличието на метален предмет.
Търсещата бобина L е със стойност около 100 mH, без феритна сърцевина и без екран. И според това каква бобина е използвана, режимът на Т1 трябва да се донастрои чрез R1. Ako осцилаторът не генерира, стойността на R1 трябва да се намали. Ако осцилаторът не прекъсва генерациите когато трябва, съпротивлението на R1 трябва да се увеличи.
Схемата се настройва с помощта на тример-потенциометъра R6, kaто се променя точката на превключване на тригера на Шмит. По този начин се установява и желаната чувствителност на детектора на метали.
Консумацията зависи от това, дали релето е включено или не, но е около 50 mA.

Mеталотърсач МИ-2 А.С. (по съв. Сп. „Радио”, кн. 4, 1973 г.)
Радио телевизия електроника 1974/5/стр.150-152

Металотърсачът е преносим прибор, с помощта на който може например да се намери под снежна покривка, под почвата или асфалта метално парче или тръба на дълбочина до 0,8 m.
В СССР се произвежда серийно за народното стопанство металотърсачът МИ-2. Изпълнен е на полупроводникови елементи, захранва се от две батерии по 4,5 V и консумира не повече от 4 до 6 mA.

От схемата (фиг. 1) се вижда, че металотърсачът се състои от измервателен генератор, опорен генератор, смесително стъпало, емитерен повторител, тригер на Шмит и слушалки.
Търсачната бобина L1 на измервателния генератор в същност е датчикът, реагиращ на метални предмети. При приближаване към такъв предмет, честотата на генератора се изменя. Това предизвиква изменение на честотата на сигнала в изхода на смесителното стъпало. Тъй като кръгът на това стъпало е настроен на разликата (1 kHz) от честотата на измервателния и опорния генератор, при отсъствие на метални предмети, изменението на честотата на сигнала довежда и до намаляване на амплитудата на изхода на смесителя. В слушалките ще се чува тон с изменяща се честота, понижаващ се по сила. Ако бобината се приближава към металния предмет, напрежението на сигнала на изхода на смесителя ще спадне под прага на задействане на тригера, той няма да се задейства и звукът в слушалките ще изчезне.
Измервателният генератор е изпълнен на транзистора Т1 по схема с обща база. Генерира синусоидален сигнал с честота 510 кHz. Трептящият кръг се състои от търсачната бобина L1 и кондензаторите С3 и С4. Напрежението за обратна връзка, необходимо за самовъзбуждането, се подава от колектора към емитера на транзистора чрез капацитивния делител С3, С4.
Опорният генератор е изпълнен на транзистора Т6 аналогично на измервателния генератор. Трептящият кръг на генератора се състои от бобината L3 с месингова сърцевина и кондензаторите С12, С13 и С14. Металотърсачът се настройва чрез изместване на сърцевината на бобината. Сигналите на опорния и измерителния генератор се подават на входа на смесителя през кондензаторите С5 и С11.
В кръга L2 C6 на смесителя (транзистор Т2) се филтрират трептенията с честота, равна на разликата на двете входни честоти.
Емитерният повторител (транзисторът Т3) служи за съгласуване тригера на Шмит със смесителя.
Тригерът на Шмит (транзисторите Т4 и Т5) представлява електронно реле, реагиращо на изменението на входната амплитуда. Режимите на транзисторите Т4 и Т5 са подбрани по такъв начин, че тригерът да се обръща при напрежение на входния сигнал над 0,5 V.

Tърсачната бобина L1 е изпълнена във вид на пръстен с диаметър около 300 mm. Навивките и са затворени в електростатичен екран от дуралуминиева тръба с диаметър 8 mm и дебелина на стената 1 mm. За изработването на бобината е необходимо да се направи сноп от 10 парчета проводник ПЕЛ-0,96 с дължина 1250 mm. Снопът най – напред се вкарва в шлаух с дължина 1000 mm, a след това – в дуралуминиева тръба с дължина 960 mm. Дуралуминиевата тръба заедно снопа се огъва върху шаблон във вид на пръстен. Парчетата проводник се съединяват последователно и се спояват на изводна плочка, монтирана в кутията на търсачния блок.
Бобината на смесителя L2 e навита на феритна тороидална сърцевина. Съдържа 200 навивки от проводник ПЕЛ – 0,47 и е монтирана към печатната платка на блока за индикация.
Бобината на опорния генератор L3 съдържа 135 навивки от проводник ПЕЛКЕ-0,1 (фиг. 2). Месинговата сърцевина 3 се премества чрез винтова предавка, състояща се от регулировъчния винт 9, опорните дискове 1 и 2, ограничаващи преместването на регулировъчния винт, пружината 8, стойките 7, съединяващи бобината 4 с опорните дискове и осигуряващи праволинейното преместване на сърцевината. Тялото на бобината е направено от ебонит, пружината – от стоманен проводник, а останалите детайли са от месинг. Прикрепена е към блока за индикация със скобата 5, изработена от алуминии с дебелина 2 mm.
Всички детайли на металотърсача са монтирани в два блока: търсачен блок и блок за индикация, съединени чрез ширмован кабел посредством куплунг.
Търсачният блок и търсачната бобина L1 са закрепени неподвижно на търсачната рамка. Кутията на търсачния блок и основата са от дуралуминий. Детайлите на измервателния генератор са монтирани на печатната платка на търсачния блок (фиг. 3). Екранът на търсачната бобина е съединен в средната си точка с общия проводник. Краищата на екрана са изолирани чрез гумена тръба (при затваряне краищата на екрана се образува навивка накъсо и работата на металотърсача би се нарушила). Кутията на блока за индикация също е от дуралуминий.
В нея са поместени бобината на опорния генератор за настройка, захранващите батерии и печатната платка на блока за индикация. Подреждането на детайлите върху печатната платка е показано на фиг. 4.

На корпуса на блока за индикация са монтирани ключът на захранването, копчето за настройка на опорния генератор и буксите за включване на слушалките. Блокът за индикация е снабден с ремък за носене на металотърсача през време на работа.
Настройката се състои в нагласяване на прага на задействане на тригера и честотата на опорния генератор.
Прагът на задействане на тригера се подбира чрез изменение съпротивлението на резистора R11. Oт колектора на транзистора Т2 се отпоява изводът на кондензатора С8 и към него се подава сигнал от звуков генератор с напрежение 0,5 V и честота 1000 Hz. Съпротивлението на резистора R11 трябва да бъде такова, че при незначително намаляване на напрежението от външния генератор звукът в слушалките да изчезва. И колекторният ток на Т5 да става нула.
Честотата на опорния генератор се настройва чрез подбор на капацитета С12 (грубо) и С13 (точно). Отначало се определя честотата на измервателния генератор по метода на биенето, използвайки генератор на стандартни сигнали и осцилоскоп. Това се прави при отпоен извод на кондензатора С11 от емитера на транзистора Т6 и при достатъчно отдалечена от метални предмети бобина L1 (не по – малко от 1,5 m). В процеса на измерването сигналът от сигналгенератора с напрежение 1 V се подава чрез кондензатора С11 към базата на транзистора Т2, а осцилографът се включва към колектора на същия транзистор.
След това се определя средната честота на опорния генератор. За целта се възстановява връзката на кондензатора С11 според схемата, търсачният блок се разединява от блока за индикация и чрез кондензатор с капацитет 75 pF на базата на транзистора Т2 се подава сигнал с напрежение 1 V. По метода на биенето се измерва честотата на опорния генератор при двете крайни положения на копчето за настройка. За средната честота на опорния генератор се взема средното аритметично на измерените честоти. Капацитететите на кондензаторите С12 и С13 се подбират така, че средната честота на опорния генератор да се отличава от честотата на измервателния генератор с 1000 Hz.
При настроени генератори и напълно монтиран металотърсач чрез преместване на сърцевината на бобината L3 на изхода на смесителното стъпало се нагласява напрежение на сигнала, малко по – високо от 0,5 V. В този случай тригерът на Шмит ще се превключва с честотата на постъпващия сигнал и в слушалките ще се чува звук.

Металотърсач инж З. Георгиева
Радио телевизия електроника 1975/7/стр. 201,202

Схемните решения на металотърсачи се базират на честотната разлика между два генератора, работещи на една и съща честота, която се появява, когато в полето на кръговата бобина на единия от тях се внесе метален предмет. Съществен недостатък на тези схеми е необходимостта от честотна стабилност на генератор. При изпълнение с транзистори това в повечето случаи не може да се постигне. По време на работа трябва периодично да се прави настройка. Това усложнява манипулацията и е предпоставка за чести грешки. Металотърсачите, основани на принципа на честотното биене, имат и друга слабост – „воденето” между генераторите, което намалява чувствителността му.

Предлаганият уред за откриване на метални предмети няма тези слабости. Той работи по следния начин: нискочестотен генератор (НЧГ) – захранва излъчвателна бобина, която се състои от две секции, разположени на известно разстояние една от друга, свързани последователно и противопосочно. Между секциите на тази бобина, равно отдалечена от тях, е поставена индикаторна бобина, свързана към входа на нискочестотен усилвател (НЧУ). При отсъствие на метален предмет, двете секции на излъчвателната бобина, създават равни по големина и противоположни по посока магнитни полета и резултантното напрежение в индикаторната бобина е равно на нула. Когато в полето на едната бобина се внесе метален предмет, то се изкривява. И през индикаторната бобина протича ток, който се усилва. На изхода на НЧУ се появява сигнал с честота, равна на генерираната от НЧГ.
За работна честота на НЧГ е избрана 4 кHz, която намалява чувствителността на уреда, но отстранява влиянието на паразитния капацитет спрямо земята. Като генератор е използван мултивибратор, изпълнен с един маломощен транзистор Т1 – SFT323 и един средномощен Т2 - SFT124. Може да бъдат използвани и други транзистори, но тогава честотноопределящите елементи R2, R3, R4, R5 C1 и C2 трябва да се определят опитно за получаването на необходимата честота. Честотата не е от значение, стига да е в границите на звуковия диапазон, но най – подходящо е да се работи от 3 до 6 кHz.
Трансформаторът е изходящ от „Ехо” или подобен на него, като двете първични намотки се свързват успоредно и съпосочно. Чувствителността на уреда до голяма степен зависи от мощността на генератора, която не трябва да е по – малка от 80 mW.
НЧУ е изпълнен по класическа схема с нискочестотни транзистори SFT353. Може да се използват и други транзистори с коефициент на усилване beta >60, но трябва да се променят базисните резистори. Чувствителността на уреда зависи от общия коефициент на усилване на НЧУ и затова е необходимо транзисторите да имат beta > 60 и базисните резистори да се подберат опитно. Поради използването на микрослушалка е предвиден и изходен трансформатор от “Ехо” – Тр2. Ако се използват високоомни слушалки, необходимостта от Тр2 отпада. Захранването става от две батерии по 4,5 V (фиг. 1).

Търсачната глава се състои от две намотки (фиг. 2) – излъчвателна и индикаторна, навити върху рамка от изолационен материал (дърво, пластмаса) с размери 210 х 130 mm и ширина 50 mm. Излъчвателната бобина се състои от две секции, навити в двата края на рамката на три слоя от по пет навивки на слой, или петнадесет навивки на секция – ПЕЛ 0,35. Двете секции се свързват последователно и противопосочно. В средата на рамката се навива индикаторна бобина, която се състои от 5 слоя по 80 навивки ПЕЛ 0,15. Индикаторната и излъчвателната бобина се закрепват здраво за рамката с лак или лепило, като над индикаторната бобина върху хартиената рамка се навива донастройваща бобина – 20 до 30 навивки ПЕЛ – 0,15. Тя се свързва последователно и съпосочно с индикаторната бобина. Свързването на двете основни бобини с положителния полюс на захранващия източник става от два отделни проводника.
За правилната настройка на уреда е необходимо намотките на бобините да бъдат навити строго успоредно и индикаторната бобина да бъде на равно разстояние от секциите на излъчвателната бобина. Освен това по рамката и на 0,5 m от нея не трябва да има метални предмети.
Уредът се настройва в следната последователност: най – напред се включват: най – напред се включват слушалките в изходния трансформатор на мултивибратора и той се настройва на желаната честота и мощност. След това от изходния трансформатор на мултивибратора през потенциометър и кондензатор се взема сигнал за последното стъпало на НЧУ. Като се уточни режимът на стъпалото, се пристъпва към настройка на предните стъпала. След окончателната настройка на НЧУ се захранва излъчвателната бобина, а индикаторната се свързва към усилвателя. Чрез преместване на донастройващата бобина, уредът се балансира така, че в слушалките да не се чува звук от мултивибратора. В този вид настройката е завършена и донастройващата бобина се залепва неподвижно към индикаторната. За предпазване на намотките от механично въздействие те се облицоват с пластмасово или дървено фолио. Уредът не се нуждае от донастройка и е сигурен по време на работа. Броят на навивките и видът на проводника не са критични. Увеличаването на броя на навивките на индикаторната бобина увеличава чувствителността, но прекомерният им брой прави невъзможно балансирането на уреда. Излъчвателната бобина трябва да има такъв брой навивки, че импедансът и при дадена честота да бъде приблизително равен на импеданса на изходния трансформатор. Като се вземат предвид горните забележки, размерите на рамката може да бъдат различни от препоръчаните.
Така изработеният уред показа следните резултати: при рамка 210 х 130 х 50 mm регистрира монета от две стотинки от разстояние 8 cm и метална плоча 25 х 25 cm на разстояние 50 cm oт рамката. При рамка 300 х 210 х 60 mm, същите предмети съответно на 15 и 100 cm. Във втория случай намотките са: две секции по 9 намотки ПЕЛ 0,35 за излъчващата и 4 х 60 ПЕЛ 0,16 за индикаторната бобина. Без схемни изменения и при подходящо херметизиране уредът може да се използва за работа под вода. При изключване на мултивибратора, само с индикаторната бобина и усилвателя може да се проследят кабели, натоварени с променлив ток. В този случай дълбочината зависи от степента на натоварването им.
Недостатък на уреда е невъзможността от предварителна оценка за вида на материала – магнитен или немагнитен.

Високочувствителен металотърсач тип ВТР-3 (за метални, подземни трасета) на водопроводни тръби, газопроводни, силови и телефонни кабели и др. А. Зотов, В. Харин
В помощ на радиолюбителя N 25, 1966 г.

Високочувствителният металотърсач ВТР-3 (за метални, подземни трасета) е предназначрн за откриването и определението на местоположението на подземни съоръжения от метал (водопроводни тръби, газопроводни, силови и телефонни кабели. С помощта на търсача на метални трасета може да се определя дълбочината на която са заложени указаните съоръжения, а така също мястото на повредата на кабела, без да се копае земята.
Металотърсачът на трсета се състои от генератор и приемно устройство с търсещ контур. Генераторът на ниската честота и приемното устройство са изпълнени с транзистори и получават захранване от акумулатори и батерии за джобно фенерче.
Приемното устройство и генератора са разположени в метална кутия, удобна за пренасяне.
Чувствителността на приемното устройство е 10 мв/м, захранващото напрежение е 3,7 в (батерия КБС-Л-0,5). Теглото на този металотърсач на метални трасета е 23 кг. Габаритите на металната кутия на генератора са 355 х 180 х 150 мм. Точността на определяне на мястото на разположението на съоръженията при дълбочина 2 м е от порядъка на 10 см. Приборът обезпечава определянето на мястото на разположението на водопровода, на газопровода по дължина от 1 до 2 км. За кабела, радиуса на действие на прибора е повече от 5 км.
Външният вид на металотърсачът на трасета е даден на рис. 1.
Принципната схема на генератора на нискочестотните колебания е приведена на рис. 2.

В качеството на задаващ генератор се използва мултивибратор, който работи в автоколебателен режим, изпълнен с транзисторите Т1 и Т2. при указаните на схемата величини на кондензаторите и съпротивленията, мултивибраторът генерира колебания с честота 2 000 Hz. Стабилитроните Д1 и Д2 са включени за температурна стабилизация и подобряване на формата на импулса. Второто стъпало – блокинг-генераторът (Т3), в която функцията на трансформатор се изпълнява от релето РМК-1. Началото I и II на намотките на релето са обозначени на схемата с точки. Намотката I съдържа 4 000 навивки, нейното съпротивление е 430 Om, вторичната намотка има 3340 навивки, нейното съпротивление е 420 Ом. Токът на сработване на релето е равен на 50 мА. С цел увеличаване продължителността на генерираните импулси и постигане на по – устойчива работа на блокинг – генератора, броят на навивките на първичната намотка на релето трябва да се намали така, че нейното съпротивление да стане около 250 Ом. Забавеното отпускане на котвата на релето се създава от шунтиращия диод Д3. В дадената схема блокинг – генераторът изпълнява ролята на модулатор, като прави сигнала прекъснат.
От схемата се вижда, че токът, който протича през контактите на релето Р1, е много малък, което осигурява продължителна работа на релето.
Такъв модулатор работи напълно надеждно и позволява отчетливо да се чува полезния сигналк на фона на съпътстващите силни смущения. Модулаторът се включва от превключвателя П1.
Буферното стъпало е изпълнено с транзистора Т4 по схема с общ емитер и последователна, отрицателна обратна връзка, която увеличава входното съпротивление на това стъпало, като едновременно стабилизира режимаът на работа на транзистора по постоянен ток. Колекторен товар се явява трансформатора Тр1, който изпълнява ролята на фазоинвертор.
Двутактното предкрайн стъпало е изпълнено с транзисторите Т5-Т6. Това стъпало служи за създаване на сигнал с определена мощност, която е необходима за работата на крайното стъпало.
Двутактното изходно стъпало е изпълнено с транзисторите Т7 и Т8. Вторичната намотка на трансформатора Тр3 има изводи за намиране на най – доброто съгласуване на генератора с товара.
За температурна стабилизация в делителя на напрежение в базовата верига на транзисторите Т5 – Т8 вместо съпротивления е включен диода Д4.
Необходимо е да се отбележи, че на техническите характеристики на металотърсача – на трасета влияе влияе формата на кривата на изхода на генератора. Экспериментите са доказали, че генератора на правоъгълни импулси, използван в металотърсача на трасета, има преимущество пред генератора на синусоидално напрежение. При това сигналът се чува на по – голямо примерно 1,5 пъти разстояние. Това става защото, товарът на генератора има капацитивен характер, което предизвиква искривяване на формата на сигнала, а тъй като сигналът има правоъгълна форма, честотният му спектър е по – широк., и по – голям брпй съставляващи достигат мястото на приемане и сигналът ще се чува отчетливо. Освен това, сигналът с правоъгълна форма, при еднакви амплитуди, мощността в импулса е повече примерно в 1,6 пъти.
Принципната схема на приемника е дадена на рис. 3.

Търсещият кръг L1C1 е настроен на основната хармонична честота на генератора. За по – доброто съгласуване, напрежението от кръга се подава от част от навивките на кръговата бобина и чрез ителния кондензатор С2 попада на усилвателя НЧ, изпълнен с три транзистора от типа П13, включени по схемата с общ емитер.
С цел повишаване на шумоустойчивостта в схемата е въведен лентов RC- филтър (C3R3C4R4). Такъв филтър е прост при изработването му и при настройката. Той напълно удовлетворява тези технически изисквания, които се предявяват към металотърсача на трасета.
Така например включването на филтъра намалява полезния сигнал два пъти, а основното смущение (при средно негово ниво) с честота 50 Гц – примерно в 25 пъти, като по този начин създава добро съотношение сигнал/шум.
При търсенето на трасето на силов кабел, който е под товар се използва само приемника. В дадения случай честотата 50 Гц се явява полезен сигнал, затова е предвидена възможност за изключване на филтъра с помощта на превключвателя П1.
Двойният Т – образен интегрално – диференциален филтър, използван в схемата на приемника, притежава много тясна лента на пропускане (3 – 5 Гц). Затова за ефективното използване на този филтър е необходимо да се предявят много големи изисквания към стабилността на честотата на генератора. При използването на транзистори, това създава определени трудности.
Потенциометърът R5 служи за плавно регулиране на силата на звука, което е необходимо за по – точното определяне на трасето близо до мястото на включване на генератора, когато полезния сигнал има значително ниво. Като товар на усилвателя по ниска честота служат едновременно трансформатора Тр1 и телефонните слушалки. Част от усиленото напрежение на сигнала, се снема от вторичната намотка на тртансформатора Тр1, изправя се от диода Д1 и постъпва на усилвателя за постоянен ток, който е необходим за работата на стрелковиата измервателна система.
Усилвателя за постоянен ток е изпълнен с транзистора Т4. Съпротивленията R11, R14 съставляват една двойка рамена на моста, R13, T4 – втората двойка рамена на моста.
Захранването на моста се осъществява чрез делителя R10, R12 и се подава от съпротивлението R10 в единия диагонал на моста. В другия диагонал на моста е включена измервателна система на 50 мА.
Детайлите на генератора са монтирани на шаси от алуминий с дебелина 3 мм. Размерите на шасито са 310 х 170 мм. Транзисторите Т4, Т5, Т6 са монтирани на кръгли оребрени радиатори, изработени от мед или дуралуминий.
Радиаторите за транзисторите Т7 – Т8 имат П-образна форма; вътре са разположени две пластини, които са закрепени с помощта на втулки и болтове.
Монтажът на приемника е изпълнен на изолационна платка (гетинакс, текстолит) с размери 165 х 105 мм. Кожухът за приемника е дървен и има приспособления за захващане на ремук.
С цел по – добра екранировка е предпочтително кожухът да се направи от метал, ако се направи от дърво, то от вътрешната страна трябва да се облепи с фолио.
Бобината на търсещия кръг L1 е намотана с проводник ПЕЛШО 0,17 на феритна сърцевина Ф-600 с размери 140 х 8 мм и съдържа 8 секции по 326 навивки) във всяка. Изводът е направен (като се брои от заземения край) от 650 навивка. Феритното парче с бобината се разполага в тяло изпълнено от ебонит. Дължината на тялото е 165 мм, външният диаметър е 28 мм, вътрешния – 22 мм. В средата на това тяло е направено удебеление на диаметъра 38 мм. Данните за навивките са представени в таблицата, която е дадена по – долу.

При настройката на генератора в качеството на товар може да се използва осветителна лампа с мощност 60 Вт, 220 в, включена към изводите 6- 7 на трансформатора Тр3.

Превел от руски език: Иван Парашкевов

Металотърсач за тръби и кабели В. Бахмутский, Г. Зуенко
В помощ на радиолюбителя N 39, 1972 г. Стр. 3 до стр. 12

Приборът позволява да се намират подземни кабели и метални тръбопроводи от всички видове, разположени на дълбочина 1,5 – 2 м, да се намират (на такава дълбочина) отделни метални предмети (части от тръби, капаци на шахти, листове с площ не по – малка от 250 х 250 мм), а така също да се определя местоположението на намерените обекти с грешка до 30 – 40 см.
Конструктивно металорърсачът се състои от два основни възела: индукционна установка с взаимно ортогонални (разнесени по дължината на оста) възбуждаща и приемни рамкови антени и електронен блок, в който влизат генератор и приемник. Рамковите антени са разположени в твърд цилиндър с диаметър 260 мм и дължина 700 мм, изпълнен от стъклопластика. Те имат електростатически екран във вид на слой мед, нанесен на външната повърхност на пластмасовия скелет. Електронният блок и цилиндър са монтирани на твърда конзола, снабдена с ремъци за гръб, за да се пренася.
Органите за регулиране (превключватели, потенциометри, а така също съединители, визуалния индикатор и гнездата за телефонните слушалки) изнесени на горните плочи на генератора и приемника.
В задграничните металотърсачи на тръби, преимуществено разпространение е получила установката с вертикална възбуждаща и хоризонтална приемна рамкови антени. При пренасянето на такава установка по продължението на профила, перпендикулярното трасе на кабела или на тръбопровода, кривата на изменението на вторичния индуциран сигнал се оказва несиметрична и има две екстремални стойности (максимум и минумум, а при фазочувствителната индикация – два максимума) с различна величина в посока от трасето на кабела (тръбопровода).
При това за определяне на трасето е необходимо да се преминава над профила два пъти във взаимно противоположни направления и да се направят измервания на местността (да се намери средата на разстоянието между двете регистрации).
Предложеният прибор е освободен от този недостатък: благодарение на разположението на рамковите антени под ъгъл 45 градуса и 135 градуса към хоризонта, той позволява да се получат максимални показания непосредствено над трасето на обекта, а така също да се ят обектите, разположени паралелно един на друг на неголеми разстояния в хоризонталната плоскост (от порядъка на 1-2 м).

Принципна схема
Електронният блок се състои от генератор, натоварен с възбуждащата рамкова антена, и усилвателя с приемната рамкова антена. Последният включва така също компенсационно устройство, което служи за тънка (донастройваща) компенсация на първичния индуктиран сигнал (то ест сигнала, индуциран непосредствено от възбуждащата антена в приемната). Входът в компенсационното устройство е включен непосредствено към генератора. Захранват се и двата блока от батерии, разположени в блока на генератора.

Блокът на генератора (рис. 1) се състои от задаващ генератор (Т1), съгласуващо стъпало (Т2), две усилвателни стъпала (Т3, Т4, Т5) и краен усилвател на мощност (Т6, Т7).
Задаващият генератор, настроен на честотата 12 кГц, е изпълнен по триточкова схема с капацитивна връзка. Бобината L1 на колебателния кръг е намотана на сърдечник от типа ТЧК-55П и има индуктивност около 25 мгН. Броят на навивките и изводът се подбират при настройката.
За намаляването на влиянието на параметрите на транзистора Т1 на честотата на генерациите е използвано частично включване на кръга във веригата на колектора. Захранващото напрежение на задаващия генератор е стабилизирано от стабилитрона Д1. Емитерният повторител, изпълнен с транзистора Т2, отстранява влиянието на измененията на товара на задаващия генератор. Терморезисторът R5 съхранява необходимата стабилност на изходното напрежение в работния температурен диапазон. Трансформаторът Тр1 – е съгласуващ. Предкрайното и крайното стъпала на усилвателя са изпълнени с транзисторите Т4 – Т7 по двутактна безтрансформаторна схема. Възбуждащата рамковата антена е включена чрез кондензатора С9 към транзисторите Т6, Т7.
Диодите Д2 – Д5 служат за предотвратяване на топлинен пробив на транзисторите Т6, Т7 при повишаване на тяхната температура; за защита на тези транзистори в случай на късо съединение на изхода на усилвателя служи предпазителя Пр1, който е на номинален ток 0,15 А. От изхода на генератора, напрежението се подава на входа на компенсационно устройство чрез делител на напрежение и трансформатор Тр2. За облегчаване на електрическата компенсация в устройството може да бъде въведен превключвателя на полярността Тр2.
Възбуждащата рамкова антена ВР е съгласувана с изходното съпротивление на генератора с помощта на частично включване. За увеличаване на излъчваната мощност и намаляване на нелинейните изкривявания на възбуждащия сигнал, антената ВР се настройва в резонанс на работната честота.
За защита на генератора от неправилно включване на батерията е монтиран диодда Д6. В захранващата батерия се използват елементи от типа „Марс” (373), които осигуряват непрекъсната работа на търсача в продължение примерно на 50 часа. При работа с прекъсвания, срокът на служба на елементите се увеличава.

Приемникът на търсача (виж схемата на рис. 2) се състои от компенсационно устройство, усилвател и индикаторен блок. Основното отслабване на първичния сигнал, който е индуктиран в приемната рамкова антена ПР, се осъществява за сметка на нейното разположение ортогонално и симетрично по отношение към възбуждащата рамкова антена ВР. Компенсационното устройство, включено заедно с антената ПР към входа на усилвателя, служи за довеждане на остатъчния първичен сигнал до нивото, сравнимо с вторичния индуциран сигнал, който се появява, когато търсачът се приближава към търсеният метален предмет. Регулировката на амплитудата и фазата на компенсиращото напрежение се осъществява с потенциометрите R1 и R4 съответно.
Усилвателят съдържа шест стъпала: входен с транзистора Т1, апериодически (Т2), резонансен (Т3), ограничителят (Т4), два апериодични (Т5 и Т6). Връзката между транзисторите Т2, Т3 и Т5, Т6 е непосредствена.
В индикаторния блок са използвани два вида индикация: визуална (по микроамперметъра) и акустична (по звука в телефонните слушалки). Каналът за визуалната индикация има детектор (диод Д1), към който е включен микроамперметър на 100 мкА, каналът за акустическа индикация се състои от усилвателя (транзистор Т7), детекторът (диод Д2) и мултивибратора (транзистори Т8 и Т9). На базата на Т8 се подава напрежение, което е детектирано от диода Д2. Постоянната му съставляваща се явява преднапрежение за базата на Т8, при изменението на което се изменя честотата, която се генерира от мултивибратора, а следователно, и височината на звука в телефонните слушалки.
Чувствителността на усилвателя може да се регулира грубо с превключвателя П1 и плавно с потенциометъра R37, а чувствителността на канала за акустическа индикация – с потенциометъра R26.
Стъпалото с транзистора Т4 се явява ограничител на резултиращия сигнал (вторичен и некомпенсиран първичен) по минимум. Такъв ограничител позволява да се използва некомпенсиран първичен сигнал, амплитудата на който е сравнима с амплитудата на вторичния сигнал или я превишава. Като резултат ефективно ще се подтискат произволни неритмични смущения (например, импулсни) Освен това, при наличието на ограничител могат да бъдат отслабени изискванията към дълбочината на компенсацията на първичния сигнал. Накрая, ограничителят позволява да се повиши чувствителността на усилвателя към малки изменения на вторичния сигнал и да се облегчи настройката на компенсационното устройство.

Конструкция
Приборът се състои от корпус в който са разположени възбуждащата и приемната рамкови антени под ъгъл 45 градуса към хоризонта; скелет на който е закрепен корпуса с антените, а така също блоковете на усилвателя и генератора; блокът на генератора със захранващия блок; блокът на усилвателя с компенсационното устройство.

Външният вид на прибора и начинът на неговото пренасяне са показани на фотографията (рис. 3). Корпусът, в който са закрепени възбуждащата и приемната рамкови антени, е изпълнен от стъклопластика с дебелина 4 мм във вид на цилиндър с вътрешен диаметър 260 мм и дължина 700 мм. За повишаване на здравината вътре в корпуса са закрепени две колелца също от стъклопластика, разположени перпендикулярно на образуващата на цилиндра. Корпусът е направен по пътя на залепването на стъклопластика с епоксидна смола. Вместо стъклопластика могат да бъдат

използвани други пластмаси (например винипласт).
Вътре в цилиндъра по продължение на оста му от двата му края се поставят възбуждащата и приемната рамкови антени и ги закрепват при помощта на скоби. Антените към скобите и скобите към корпуса се закрепват с винтове; след натройката на прибора местата на слепването се заливат с епоксидна смола. Разстоянието между центровете на антените трябва да съставлява примерно 450 мм. Скелетите на възбуждащата и приемната антени с цилиндрична форма, са направени (на струг) от текстолит и заляти с бакелитов лак. Средният диаметър на намотката на антената е 225 мм. Кръговата вдлъбнатина (на струг) за да се поберат навивките в нея има размери на напречното сечение 18 х 18 мм. На нейната вътрешна повърхност по метода на електрохимическото утаяване се нанася слой от мед, който се използва като статически екран.
Приемната антена съдържа 800 навивки от проводник ПЭЛ 0,1, възбуждащата – 400 навивки (извод от 10 – навивка) с проводник ПЭВ-2 0,6.
От страничната страна навивките на рамката се екранират с медна или латунена лента. За намаляване на загубите, които се внасят от екраните, в 1 – 2 места от екрана следва да се оставят тесни прорези, в които да се прекъсва връзката.
Конзолата, на която са разположени възлите на прибора, е направена от дебел фазер. Неговата задна стена има две изпъкналости за закрепване на ремъците, които обхващат гърба на оператора. На тази стена се намират скобите, в които е поставен корпусът с антените, пристегнат от ремъци. Предната стена на конзолата има шарнир от ляво и закопчалка от дясно, което позволява на оператора да надене конзолата, а след това да затвори предната стена. Ремъците за пренасяне са закрепени към конзолата така, че натоварването на гърба на оператора от блоковете, разположени на предната стена на конзолата, и от корпуса с антените, разположени на задната стена, да се разпредели равномерно. На страничните стени на конзолата са закрепени кабелите, идващи от бъзбуждата и приемната антени.
Генераторът на прибора е изпълнен в метален корпус. В долния отсек на този корпус е поместена батерия от 15 елемента от типа 373 („Марс”).
За да има възможност за достъп до батерийния отсек, неговата долна капачка е направена снемаща се. Тя има гумено уплътнение. Горната капачка (също е снемаща се и с уплътнение) служи за лицева плоча на генератора. Към нея е прикрепена гетинаксова платка, на която основно са монтирани детайлите на генератора.
На горния капак на генератора са разположени: изключвателят ВК1; гнездовата част на съединителя за свързването на генератора с възбуждащата рамкова антена и блокът на усилвателя; държача на предпазителя Пр1.
Усилвателят е изпълнен в отделен метален корпус и е монтиран на две гетинаксови монтажни платки, разположени паралелно. Платките са закрепени на стойки към горната (лицевата) плоча. Между тях е разположен електростатичен екран, изпълнен от фолиран гетинакс. На платката, разположена в близост до лицевата плоча, са разположени детайлите на първите четири стъпала на усилвателя, а на втората платка – останалите стъпала. Платките може да се наклоняват на шарнири, което позволява да се получи достъп до всички детайли.

На лицевата плоча на усилвателя са разположени: микроамперметър; основа на съединител; органи за управление на усилвател; гнезда за включване на телефонни слушалки.
Намотъчните данни на трансформаторите и на дросела на генератора и на усилвателя са приведени в таблицата.
За защитата на монтажа от влага, между предната плоча на усилвателя и неговия корпус са поставени уплътнения от гума.

Настройка.
Приборът се настройва в следната последователност: отначало рамковите антени, след това компенсаторът и накрая генераторът и усилвателя.
Настройката на рамковите антени се свежда към регулирането на взаимното им разположение до получаването на минимален първичен сигнал, който се измерва с десетки микроволта. Намереното оптимално положение на антените здраво се фиксира по пътя на заливането на крепежните детайли с епоксидна смола.
За получаването на необходимата дълбочина на потискане на първичния сигнал (от порядъка на 10 на 5 степен – пъти) може да се използват неголеми юстировъчни рамки или метални пластини, разположени близо до приемната, рамкова антена. След настройката тях също ги заливат с епоксидна смола.
Настройката на компенсатора се свежда към по – нататъшното намаляване на първичния сигнал на входа на усилвателя с помощта на последователни регулировки на потенциометрите R1 и R4.
Настройката на генератора и усилвателя няма някакви специални особености и затова тук не е описана.
При правилна настройка, генераторът на прибора трябва да има следните параметри: работна честота – 12 кГц +/-60 Гц; нестабилност в температурния диапазон от -20 до +50 С - +/-120 Гц; добротност на възбуждащата рамка – около 30; активна мощност, отделяна във възбуждащата рамка, - не по – малка от 0,8 Вт; нестабилност на изходното напрежение в диапазона от температури от -20 до +50 С не по – лоша от +/-5%.
Параметрите на усилвателя трябва да бъдат следните: честотата на настройката 12 кГц +/- 120 гЦ; относителна нестабилност на честотата на настройката в диапазона от температури -20 до +50 С около +/-2%, а коефициента на усилване – около 2 пъти.

Превел от руски: Иван Парашкевов

Металотърсач      Георги Кузев. От книгата приложни радиоелектронни устройства. IV част, София, Техника, 1984 г. от стр. 86 до стр. 87.

За откриване на метални предмети, намиращи се под повърхността на земята на дълбочина около 1 m, радиолюбителите могат да си изработят прост металотърсач, чиято принципна схема е показана на фиг. 4.28.

Металотърсачът се състои от два генератора, създаващи близки по честота високочестотни трептения, смесител и слушалка. Единият от генераторите е монтиран върху малка платка и има обикновена бобина. Вторият генератор е с рамкова антена (L2), която е монтирана в края на дълга дръжка (100 – 120 cm). Тя се движи бавно над повърхността на земята.
Първият генератор е построен с транзистора Т по капацитивна триточкова схема и работи на честота 465 кHz. Избрана е такава честота, че да може да се използва готова бобина от междинночестотен филтър на радиоприемник за амплитудна модулация. Върху резистора R3 се получава напрежителен пад с честота 465 kHz, който посредством кондензатора С6 се подава на смесителя, изграден с транзистора Т2. Групата R4C5 представлява развързващ филтър, който предпазва от нежелателна връзка между генераторите. При липса на такъв филтър, единият генмератор може да „увлече” другия и двата да заработят на една честота. Същото предназначение има филтърът от другата страна на смесителя, изграден с R7 и C8.
Вторият генератор е построен по аналогична схема с транзистора Т3. Променливият кондензатор, включен в трептящия кръг на този генератор, служи за изменяне на честотата в малки граници. Бобината L2 е изработена във вид на кръгла рамка с диаметър 20 – 25 cm и има 15 навивки от проводник ПЕЛ-0,29 mm. За предпазване от механично нараняване, рамката се вкарва в поливинилхлоридна тръба.
Променливото напрежение от втория генератор се подава на смесителя посредством С7. За товар на смесителя служи високоомна телефонна слушалка. Освен, че отделя сигнала с честота, равна на разликата между честотите на двата генератора, смесителят усилва този сигнал, вследствие на което звукът в слушалките се чува по – силно.
Металотърсачът работи по следния начин. Ако двата генератора работят на честота 465 кHz и близо до втората бобина няма метален предмет, в слушалката няма да се чува звук. Това е така, защото от смесителя в слушалката постъпват сигнали с честоти, равни и на сумата и на разликата от честотите на основните и на хармоничните трептения. Човешкото ухо не възприема сигнала от сумата (930 кHz), както и от другите комбинации, а и слушалката не може да възпроизвежда сигнали с такива високи честоти. При точна настройка, честотната разлика е нула и звук няма да се чува.
Когато търсачната рамка (бобината L2) бъде приближена до метален предмет, честотата на втория генератор се изменя и в смесителя възникват трептения с честота, равна на разликата от честотите на генераторите – в слушалката се чува тон. Колкото бобината L2 e по – близо до металния предмет, толкова по – висок ще бъде този тон. В някои случаи тонът може да стане толкова висок, че да престане да се възприема от ухото. Тогава честотата на първия генератор трябва да се измени посредством сърцевината за настройка, за да се постигне отново биене (разлика между двете трептения, което да е в звуковия обхват).
Металотърсачът се монтира на печатна платка с размери 70 х 40 mm, като цялото устройство се помества в кутия с размери 120х75х30 mm. Захранването се осъществява от малка батерийка тип „Крона”.

PEMAGNUM
METAL LOCATOR
ANDY FLIND

Cheap metal detectors are usually disappointing in use whilst good ones tend to be very expensive. Although there is a lot of
work involved in building the machine in this article, it can be completed for around £40-50, less than a quarter of the cost of
most ready-made ones of similar performance. It is not strictly a design for the beginner to attempt, but a step by step construction
and test procedure has been devised to make it as simple as possible. The only absolutely essential item of test equipment required is a reasonable quality test meter.
Until now, most metal detector designs for the home constructor have been BFOs. True, there have been one or two notable
exceptions, but even these were relatively unsophisticated examples of their type, so readers might be interested in a brief
description of the basic methods of detection and the reasons for the choice of system used in this design.
TYPES OF DETECTOR
Broadly speaking there are five main ways of detecting metal; BFO (beat frequency oscillator), induction balance, pulse
induction, off resonance, and the magnetometer. The latter works by detecting small anomalies in the Earth’s magnetic field
strength. It’s fascinating but quite useless for treasure hunting since it can detect only ferrous objects. The BFO and off resonance types both operate by detecting the small changes in the search coil inductance which occur when a metal object is present. Both suffer from a basically poor sensitivity. Some sophisticated attempts have recently been made to produce a really good off
resonance machine, so far without obvious success.
Pulse induction detectors are another matter however; good ones are very sensitive indeed and some of the most expensive
detectors currently available are these. They operate by exposing the ground to powerful pulses of magnetism and listening
between the pulses for signals due to eddy currents set up in any metal objects present in the field. Despite their sensitivity they
have a couple of important drawbacks. Their battery consumption is heavy due to the power required by the pulsed transmitter,
and they are extremely sensitive to even tiny ferrous objects. Their use is thus primarily restricted to beach searching, where
objects are likely to be buried at considerable depths, and where large holes can be easily and rapidly dug. On inland sites, their
users can become discouraged by the frequent digging of large holes in hard ground to recover rusty nails, etc.

This leaves the induction balance types which have become
more or less the standard general purpose detector for both
serious treasure hunters and detecting hobbyists alike. It has
two coils in its search head, one of which is fed with a signal
which sets up an alternating field around it. The other coil is
placed so that normally the field around it balances and it has
no electrical output. A metal object approaching the coils will
distort the field, resulting in an imbalance so the pickup coil
will produce an output. This can be amplified and used to
inform the operator of a “find” in a variety of ways. Frequently
in simple detectors an audio modulated transmitted signal is
used, the output from the pickup coil then being amplified and
demodulated like an AM radio signal. There are many possible
coil arrangements, but most detectors available today use one of the two shown in Fig. 1. Fig. l(a) shows a “widescan” coil, so
called because its most sensitive area (shaded) extends right across the coils Fig. 1(b) shows a “pinpoint” type, also known as a
“4B”. In the author’s experience the pinpoint is by far the better coil in use, as widescans have poor pinpointing ability and tend to
give false signals for ferrous objects off centre, coins on edge and the like. It’s noticeable that many of the best imported
American machines use pinpoint coils.
DISCRIMINATION
All of this is fine, but there are a couple of extra refinements necessary in a really good metal detector. One of these is the
ability to discriminate between unwanted junk such as silver paper, scraps of iron etc., and desired objects. The other is some
means of eliminating false signals due to “ground effect”. Ground capacitance effects can easily be prevented by Faraday
shielding around the coils, but most inland soils contain a proportion of iron oxide which gives a signal similar to a piece of
ferrite. Beaches wet with seawater on the other hand are slightly conductive, and this too causes false signals to be produced in the
pickup coil. Obviously some means of “tuning out” these effects will improve the detector considerably.                    Page 1

Fortunately the signals from the search coil consist of more than just amplitude variations; they also contain information in the
form of phase shifts which differ markedly according to the type of object causing the signal. With a relatively simple phase
sensitive detector therefore, a machine can be designed which will totally reject ground effects and can also, with practice on the
part of the user, eliminate the majority of the rubbish detected without the necessity of having to dig it up.
NOMENCLATURE
Some of the terms used by manufacturers to describe their machines in recent years have been somewhat confusing so, before
we proceed, a note on these may not be amiss. ‘VLF’ stands for “very low frequency”. The ability to discriminate from phase
information against thin section objects like foil depends on frequency. At higher frequencies, ‘Skin effect’ eddy current
conduction makes such discrimination ineffective. Therefore manufacturers began using lower and lower frequencies, at least one machine actually worked at less than 2kHz. This created problems of its own, as at such low frequencies sensitivity to cupronickel coins is not so good and “Q” problems arise in the coil design. Most detectors nowadays operate somewhere between 10
and 20kHz. where discrimination is still excellent but sensitivity and coil design problems do not arise.
“GEB” means “ground exclusion balance” and refers to the phase sensitive means of excluding ground effect. “TR” means
“transmit-receive” and is often used to describe the discriminate mode, suggesting that the machines operate with different
frequencies or coil configurations in the different modes--they don’t: the only thing that is changed between modes is the phas e
reference point. It is not possible to avoid ground effect and discriminate at the same time, so one normally searches in GEB
mode, and on finding an object, checks it with the discriminate mode before digging. Beer can pull rings can be rejected by the
way, but machines capable of doing this will also reject any cupro-nickel coin smaller than a 10p when set to do so. It is probably
better to tolerate the rings - many charities now collect these anyway.
BLOCK
Fig. 2 (dotted) shows a schematic of the Magnum detector. The drive oscillator sets up a field around the search coil, and the
pickup coil is positioned so that it only gives an electrical output when a metal object distorts this field. The operating frequency
of these stages is approximately 15kHz Signals from the pickup coil are amplified, buffered and then inverted so that non-inverted
and inverted versions of it are simultaneously available. These are fed to the two inputs of an electronic changeover switch,
operated by a reference signal derived from the drive oscillator. This reference signal has first been passed through a phase
shifting network which can be adjusted as required by the user. The output from the switch is passed through a 3rd order low-pa ss
active filter with a cut-off point set at 40Hz. which removes practically all of the 15kHz signal, leaving only the average d.c. level.
Any given signal producing object causes changes in both magnitude and phase of the received signal, so by adjusting the phase
shift network correctly a point can be found where these changes either cancel out or cause a net fall in the d.c. level, enabling
unwanted signals from ground, foil, iron etc., to be eliminated. Incidentally, most similar designs to date have used either pulse
sampling phase detectors, or have selected only half-cycles of the input signal. The use of the inverter and changeover switch
requires very few extra components and greatly improves the signal-to-noise ratio, ultimately resulting in more sensitivity.
After the filter, the d.c. signal is amplified. It is only changes in the signal that are of interest, so a means of “tuning out” the
initial standing d.c. level is required. In simple machines this is a manual control, but the need for readjustment after each
operation of the phase controls - say switching from “ground” to “discriminate” - makes some form of automatic tuning desirable.
On most commercial machines a “tune” button resets the output to zero every time it is pressed, hut these are notoriously prone to
drift. Attempts to use continuously resetting systems have been made, but this tends to lower the overall sensitivity as most
manufacturers use rather crude filtering, resulting in considerable delay in the response to a detected object. In effect the autotune
tries to reset the output to zero at the same time as the detected object is trying to cause it to rise! The highly efficient filtering
used in this design ensures an instant response to a signal, so a continuously resetting tuning system can be used. This does away
with all the drift problems, and allows the machine to be used continuously at maximum sensitivity if required. A “freeze” button
is provided to stop the tuning action whilst pinpointing the exact position of finds or discriminating.
After the autotune and amplifier stage the signal is fed to a centre-zero meter; in “discriminate” this indicates positive for
“good” finds and negative for “bad” ones. Then it goes to a further amplifier with a control which sets the point at which the
audio output is to start. The output from this is of course still d.c., so it is chopped up by an audio oscillator, providing a signal
which only needs a power output stage to drive the loudspeaker.
CIRCUIT
Fig. 2 shows the complete circuit of the machine. TR1 and associated components form the drive oscillator, which provides a
very pure 15kHz sinewave output. IC1 buffers part of this signal and the circuitry around IC2 introduces the phase shift as
required. In “ground” the available shift is about -10 to +40 degrees, whilst in “discriminate” and “beach” it is about 0 to -170
degrees. IC3 is a comparator; the 3130 was chosen for its high slew rate and good output drive signal for the CMOS switch IC6.
TR2 is the received signal preamp and is connected as a common base amplifier. This and oscillator TR1 are both based on   Page 2

designs which have been used in several manufactured machines because they are simple and work well. The receive coil L2 is untuned; this, coupled with the low impedance input load of TR2 ensures the predictable phase response required for reliable discrimination. The output of TR2 is at high impedance
so IC4 acts as a buffer, whilst IC5 is a unity gain inverter. IC6 is connected as a CMOS electronic changeover analogue signal switch. IC7 and IC8 together are the 3rd order low-phase active filter.
IC9 is a d.c. amplifier and also the auto-tune stage. The action of this is  probably easier to understand if one first considers an ordinary opamp inverting amplifier, as shown in Fig. 3. If the
+input is at 0 volts, the - input must also be at 0 volts, so if a voltage is applied to the input resistor Rin the output will change until it restores the 0 volts at the -input via Rf. Now consider the effect of placing a capacitor at point “x”. If the output is connected directly to the -input, it will go to 0 volts.

If at the same time a voltage is applied to Rin, the capacitor will acquire a charge. If the output is now disconnected from the -input it will remain at 0 volts because the capacitor will retain the charge necessary to the input voltage. A change in the input voltage will be reflected in a change in the output voltage, the gain given by Rf/Rin, In this way an amplifier can be constructed using only one opamp which will offset large d.c. voltages and yet provide high d.c. amplification of very small input voltage changes.
In the main circuit TR3 provides a means of connecting the output to the - input. The output is divided by R33 and R34 and fed through R3l, so that the reset rate is relatively slow but continuous, as TR3 is normally conducting. If the tuning error is very large however, as it would be after switching on or operating the discriminating controls, D5 or D6 will conduct and greatly
accelerate the tuning rate. D3 and D4 prevent the gate junction of TR3 from becoming forward biased at any time.
VR4 sets the threshold of IC10 and is normally adjusted to that it’s output is at negative rail voltage. On receipt of a signal it rises towards positive. IC11 is a low-power 555 timer connected as an astable oscillator, giving very short (about 100 microsecond) negative pulses at about 400Hz. Thus TR5 is normally on and turns off only during these pulses so after R40 any output from IC10 is chopped into short positive going pulses. This is the ideal
waveform to create lots of noise with an economic power consumption. The volume control in a design such as this is normally only required to limit the maximum noise level, so in this design VR5 and TR4 act as an adjustable clamp. In this way the sensitivity is not reduced if the volume has to be kept
turned down. TR6 and TR7 are a complementary Darlington pair, their current gain enabling the signal to drive the loudspeaker or headphones.
SUPPLIES
Two separate power supplies are used in this machine. The bulk of the circuitry is supplied with 18 volts from two PP3 batteries in series, regulated by the circuit around IC12 and IC13. With so many opamps its far easier to arrange the design around a centre-tapped supply, so the reference generated by the Zener is buffered by IC13. It is then doubled by IC12, TR8 and TR9, to
give a regulated positive rail of twice the Zener voltage, nominally +11.2
COMPONENTS
RESISTORS
R1,4,5,7,8,19,20,29,35,38,46,48 10k
R2,16 15k
R3 3k3
R6,9,21,47 4k7
R10 3k9
R11,49,50 2k2
R12 1k
R13,17,30 100k
R14 180k
R15,28,32,34,43 22k
R18 2M2
R22,23,44 33k
R24,25 27k
R26,27 39k
R31,39 1M
R33,37 220k
R36 270k
R40 47k
R41 6R8
R42 470k
R45 2k7
POTENTIOMETERS
VR1,2 47k log carbon
VR3 1M lin. carbon
VR4 100k lin. carbon
VR5 10k log with switch
VR6 10k preset, sub min horiz.
CAPACITORS
C1,C10 47n polyester
C2 470n polyester
C3,7,9,16,18,21 10n polyester
C4,5,6 1n polystyrene
C8,12,13,14,15 100n polyester
C11 22p polystyrene
C17 1mF polycarbonate
C19 4.7mF 63v electrolytic
C20,24,25,26 470mF 16v electrolytic
C22 470mF 25v electrolytic
C23 10mF 25v electrolytic
DIODES
D1 to 8 1N914
D9 BZY88C 5V6, 5.6v Zener
TRANSISTORS
TR1,4,9 BC214L
TR2,5,6,8 BC184L
TR3 2N3819
TR7 BFX29
INTEGRATED CIRCUITS
IC1,2,5,7,8,12,13 741
IC3 CA3130
IC4,9,10 CA3140
IC6 4007UBE
IC11 ICM7555
MISCELLANEOUS
S1, 4-pole 3-way rotary switch, S2, miniature press to  make, Meter, 100-0-100 microamp center zero, LS1- 2-1/2 in. 8-ohm loudspeaker, 12 off 8-pin d.i.l. i.c. holders, 1 off 14-pin d.i.l. i.c. holder, 5-pin DIN plug and socket, headphone socket, 3 PP3 battery clips, 32 and 36 SWG enammelled copper wire, 5A bare tinned copper fuse wire, 2 metres of 4-core individually screened cable, case, Vero type 75-1411-D, 6 control knobs, approx 25mm skirt, plus plastic plumbing components, “Melaware” plate,
glassfibre repair kit etc. to make coil, stem, and handle - see text.
Kits available from Maplin ELectronics Supplies Ltd.    Page 4

volts. This arrangement has been used in preference to an integrated regulator since it will operate until the battery voltage has fallen to only 0.1 volt above the regulator output. Most integrated regulators require a differential of at least 2 volts, which in practice means that the batteries have to be replaced rather more frequently. The total power consumption of all this circuitry is  about 20mA, less than many radios at normal volume.
Power for the loudspeaker output stage comes from a separate 9 volt battery, as this is the simplest way of avoiding decoupling
difficulties in this very sensitive circuit. An extra PP3 is far smaller than the decoupling capacitors which would otherwise be
required. Only the one power supply switch is required as the output draws no current unless an input signal is present.

CONSTRUCTION
Construction is on two printed circuit boards and should be adhered to as this is a very sensitive circuit indeed; the result of any changes may well prove to be severe instability. The two boards are stacked vertically in the final assembly resulting in a control box which is smaller and neater than many very expensive manufactured products.
The board containing the power supply, autotune and output should be built first as the power supply will be required for testing
the “front end” board (Fig. 5).
ASSEMBLY DETAILS
Start construction by fitting the six links. The fit R45 to R48, C22 to C25, ZD1, TR8, TR9, IC12 and IC13. Apply the 18 volt
battery via a 100mA meter and a 220 ohm series resistor, which will limit the current if any faults are present. It’s as well to use
this resistor throughout the testing of both boards. After a brief surge as the eletrolytics charge the current should settle to about
5mA. Check that about 11 volts appears across C25. and about 5.5 volts across C24. This completes the power supply section.
Continue by fitting R40 and R41, C19 and C20, TR6 and TR7. Hook up the speaker, apply the 9 volt power supply via the
100mA meter and a 100 ohm resistor, again in case a fault is present. After a brief surge the current drawn should drop to zero. A finger on R40 and the battery positive at the same time should cause a crackle and an indicated current flow. Fit R42 to R44,
C21,TR5 and IC11. IC11 is the low power 555 timer; despite the manufacturers’ notes to the contrary these are a little sensitive to
handling so treat it with care and use a holder. I.c. holders are advisable throughout in fact; there is ample room for them. Apply
both power supplies. A finger on 9 volts positive and on R40 should now produce the 400Hz output tone, albeit possibly at rather                                                                               Page 5

low volume. After this the 100R resistor can be left out of the 9 volt supply during testing, although the 220R in the 18 volt
supply should be retained. Fit TR4 and hook up VR5. Apply power supplies, place fingers on R40 and 9 volts positive, and check
that the volume can be controlled with VR5. This is one of those many jobs in electronics for which one requires three hands!
Fit R33, R34, R36 to R39, C18, and IC10. IC10 may be in either an 8-pin d.i.l. package, or the round metal T079 version. You
can now hook up VR4 and apply power. It should be possible to turn the output tone on and off with VR4 - gradually, since the
input of IC10 at this stage is effectively taken to the supply centre-tap via R33 and R34 which reduces its gain somewhat. If there
is no output tone check that the volume isn’t turned right down.
FINAL TEST
Fit all the remaining components to this board. Hook up S2, VR3 and the meter. Short the input point to the battery centre-tap.
Apply power; the meter should return to zero within a couple of seconds due to the autotune action. Adjust VR4 to just below the Page 6

tone threshold point. Touch the 18 volt battery positive with one hand, and, taking a 10M resistor in the other, touch the top end of
R29 via the resistor. This should produce a brief burst of tone and a positive jump on the meter, which will then return to zero.
Repeat this procedure whilst pressing S2 - the sound and meter deflection produced should then be continuous. Press the button,
and touch either of the 18 volt battery leads end the bottom of C17. This should cause the meter to drive fully up or down, and its
full scale deflection can then be adjusted with VR6.
Next month: details will be given of the remainder of the construction and using the detector.
Part 2 (Practical Electronics, Sept. 1980)
LAST month the general principles of the GEB detector were explained, and construction of a machine began with a p.c.b.
comprising power supply, auto-tuning and output stages. This month the remainder of the construction will be covered.

SEARCH COILS
It’s best to begin by winding the search coils, which will be required for testing the front-end circuit board at various stages. The Magnum uses a pinpoint coil, for reasons explained last month: these are slightly harder to make than widescans but the results obtainable are well worth the effort.
The coil assembly is based on a 10in dia. ‘Melaware’ plate,
made from a very rigid plastic, obtainable from most stores
selling picnic tableware.
The inside of the plate is thoroughly roughened with glass
paper to enable glassfibre resin to stick to it, and two ‘L’
shaped-plastic brackets are bolted to the top as in Fig. 6.

These were cut from a thick, strong square-shaped clip intended for mounting square section plastic drain pipes to exterior walls, obtained from a local builders’ merchants.
They are bolted to the plate with 2BA countersunk screws with the heads inside, so nothing protrudes to foul the coils.
A hole is drilled just behind one of the brackets to allow a 4core screened cable to pass through.

The two coils are wound on pins pushed into a suitable
board. The larger transmitting coil is made with just five Fins
positioned as shown in Fig. 7a, on which 60 turns of 32
s.w.g. enamelled copper wire is wound. It can be tied
temporarily with a few twists of wire and removed from the
pins--this is fiddly but not too difficult--bent to the shape of
Fig. 7b, and bound tightly with a spiral of thin bare wire such
as 5 amp fusewire, leaving a loop near the lead wires for use
as a connection. Remove the temporary ties as the binding
proceeds. A strip of aluminium cooking foil is then wrapped
over the bare wire to form a Faraday shield, and this is held
in place with another tight binding of the bare wire. Note that
both wire bindings and the foil must have a gap--this is most
important, as if the Faraday shield were allowed to r form a
complete ‘turn’ around the circumference of the coil it would
render it useless.

PICKUP COIL
The pickup coil is made in the same manner, consisting of 200 turns of 36 s.w.g. enamelled copper wire wound around 16 pins
placed in a 4in diameter circle. Faraday shielding is fitted as on the transmitting coil, again with the all-important gap.
The transmitting coil can now be fixed in place on the former using a small quantity of fibreglass resin. A Holts’ ‘Fibreglass
Repair Kit’, obtainable from motoring accessory shops, was used in making the prototype. The coil is best fixed in stages, using
clothes pegs and weights to keep it in place as necessary. Apply the resin with a soft brush and have a jar of cellulose thinners
handy to dunk the brush into the moment it starts to ‘gel’. Push the 4-core screened lead through the hole in the plate, connect the Page 7

coil leads to two of the cores, and the Faraday shield to the screens. It can be difficult to keep the lead in place whilst the resin
sets; one way of doing this is to drill two tiny holes on each side of it and secure it flat against the plate with a couple of twists of
thin wire. The pickup coil is not fitted at this stage.

FRONT-END PCB
Start building the ‘front-end’ circuit board by fitting all the links. Then fit R1 to 3, C1,2, and 26, Dl, and TR1. Hook up the
transmitting coil and apply power from the supply board. Continue using a resistor in series with the 18 volt battery in case a ny
faults arise during tests, as described last month. The transmit oscillator should now be running, at between 15 and 16kHz. Thi s
can be checked by placing a radio tuned to a weak longwave station very close to the coil-faint whistles due to harmonics of the
transmitted signal beating with station carries should be present. Faint is the word, however, as the Magnum’s oscillator produces Page 8

a very clean signal. This and other parts of the circuit can be more easily checked with a ‘scope of course, but if you have one
you’ll probably have realised this anyway.
Next fit R4 to 13, C3 to 8 and IC1. Apply power and check that IC1’s d.c. output voltage (at pin 6) is equal to 5.6v. Fit IC2,
apply power and check IC2’s d.c. output is 5.6v. Fit IC3, hook up VR1 across points I and J, VR2 across points G and H, and fit
some lengths of wire so that point M may be shorted to points K or L, and short one of these. It doesn’t matter which at this stage.
Apply power and check that IC3B d.c. output (pin 6) is 5.6V. The output of IC2 should actually be switching from rail to rail at
the oscillator’s frequency but the average value of output should be 56V. A fault will usually result in its being fully driven to one
of the supply rails, so this is a useful test. Check that settings of VR1 (M shorted to L) and VR2 (M to K) makes little or no
difference to IC3’s output voltage.
It might be of interest to explain that in the original design, the pots were connected directly as they are in this test, and a 2-way
switch was fitted to M, K and i. This provides ‘Ground Reject’ (VR2) and ‘Discriminate’ (VR1). However, on the first beach
outing it was found that the ‘Beach Effect’ could only be rejected with the ‘Discriminate’ control. a predictable effect since
beaches are usually conductive. This prevented the discrimination from being used to reject foil, of which large amounts are to be
found on most beaches. To overcome this problem the switching was rearranged to provide a third ‘Beach’ position, in which
VR2 is effectively switched into the discriminate circuit instead of the ground one. Thus VR2 can then be used to reject false
signals from wet beaches in the same way as from ground, whilst VR1 can once again be used to check finds as intended.
Continue the construction by fitting R14 to 21, C9 to 12 and TR2. Connect the pickup coil temporarily, apply power and check
that the emitter voltage of TR2 is approximately 0·6 volts above the negative rail. Fit IC4, apply power and check IC4’s output
voltage (pin 6) is 5·6V. Fit IC5, apply power and check that the output of IC5 is also V/2.

Fit R22 to 28 and C13 to 15. Fit IC6, observing the usual CMOS handling precautions for this chip. Place the pickup coil in approximate position over the transmitting coil, apply power and monitor the top end of R22 with a meter. The voltage present should be somewhere between 2 and 8 volts and should alter if VR1 or VR2 (whichever is selected by shorting M to K or L) is moved. Adjust the pickup coil position to obtain 5·6V at the top end of R22. Note that the Faraday shields of the coils shouldn’t touch even though they are both connected to the lead screens: if they touch on both sides they can form a ‘shorted turn’ in the middle of the assembly. Small pieces of card should be placed between them to prevent this from happening.
Fit IC7, check it’s output is the same as that at the top of R22, i.e. 56V. Fit IC8. Check 56V is still present at IC7 pin 6--if not adjust coil position. Then check that 5.6v is also present at the output of IC8. This completes the construction of the front-end p.c.b.

HARDWARE ASSEMBLY
The rest of the hardware can be constructed next. This is made mainly from 3/4in diameter plastic plumbing pipe and fittings, assembled as shown in Fig. 8. It’s simply glued and pushed together, making a very presentable handle and stem in a surprisingly short time. Wood dowelling is inserted at strategic points of the stem to prevent it from flattening when bolts are passed through it and tightened. The search coil is fixed by a length of studding passing through the two brackets and the end of the stem, with a wingnut at each end, so that it’s tilt may be easily adjusted by the user. The control box base is secured to the shaft with two bolts, and the tuning button is fitted into the end of a bicycle handlebar grip which is then pushed onto the plastic pipe, threading the wires through the pipe to emerge through a small hole close to the control box.
CONTROL BOX ASSEMBLY
The electronics now have to be assembled into the control box. The top should be cut to accept meter, pots and switch in the
layout shown in Fig. 9. Note that the top only fits the base one way round before starting this! A pattern of holes can be cut in one
of the aluminium side panels to act as a speaker fret, the speaker being glued into place. A clip to hold the three PP3 batteries is
fashioned from sheet aluminium and wood and bolted to the same panel, and to the ends of the bolts a piece of Veroboard is  Page 9

attached to act as a connecting block for the leads from the batteries and tuning button. Four 4BA bolts passing up through the
base of the box act as stand-off pillars on which the two b.c. boards are mounted one above the other, the front-end board being
uppermost.

The best way to make all the connections to the boards is with ribbon cable, soldering this to them before fitting them into the case and noting the point to which each coloured wire goes. A headphone socket is optional: if required it may be connected as shown in Fig. 5. ‘R’ will have to be selected for the phones to be used, in the prototype a value of 100 ohms was found to be suitable. A 5-pin DIN plug and socket was used for the coil lead, whilst not strictly necessary this does allow for experimenting with different coils at a later date.
The box specified is supplied with feet which were discarded, the securing bolts being shortened a little to compensate.

SETTING UP THE SEARCH COILS
When all the components have been wired up the final tricky part has been reached; the setting up of the search coils. This must be done with metal parts such as the securing bolt and wing nuts in place, though there is no need to have the coil assembled to the stem. There should be no large metal objects close to the coil during this stage. This might also be a good time to mention that the machine can be affected by line timebase radiation from
625-line TV sets, so if you get a ‘mushy’ sound or a pulsed audio effect from it, check this first. Coil adjustment is actually not as critical as it is for a normal IB machine, but there is a best point and for a GEB machine it is the position where absolute minimum residual amplitude output (and maximum phase shift effect) is obtained from the pickup coil. (Conventional IBs usually work best with a slight ‘offset’ from absolute null.) This cannot be monitored with the phase sensitive detector in the machine itself, so the circuit of Fig. 10. should be lashed up and connected to IC4 output (top end of R19) and used with the 1 volt range of a testmeter to facilitate setting up minimum amplitude.

Set VR1, VR2 and VR3 to mid-point. Switch to ‘Discriminate’ and switch on. The meter monitoring amplitude will probably
indicate full scale. Carefully adjust the pickup coil position until the reading falls - this may take some patience as it’s easy to
push the coil right past the null position without noticing it if you’re too hasty. Remember to keep those Faraday shields apart!
Once you have the coils somewhere near the null, try presenting metal objects to the coil whilst watching the centre-zero meter. A
non-ferrous object such as a copper coin should cause it to rise, whilst a ferrous object such as a nail should cause a fall. If the
opposite happens the phase of the pickup coil must be reversed, either by turning it over or by reversing its lead connections.
Once correct coil phase has been established setting up consists of adjusting the pickup coil position for absolute minimum output from the amplitude monitoring test circuit, use resin to stick it down in stages, rechecking the adjustment at each stage.
Final fine trimming can be done with only a small section of the pickup coil still moveable.
After the positioning of the coils has been completed the coils can be given a coat of resin, followed by a layer of chopped
strand glassfibre mat and more resin, which produces a search head assembly that is neat, tough and totally waterproof. One word
of caution; don’t use more resin than you have to or the finished head may be heavier than necessary.

FINAL ASSEMBLY AND TESTS
All the test components can now be removed and the machine finally assembled and tested. If you’ve never used a GEB
machine before, you’re in for some pleasant surprises.
On switching on, the meter should self-zero within a couple of seconds and the tuning control should then be set just below the
threshold of the audio tone. The sensitivity of this machine is quite incredible; on most inland sites you’ll probably need to keep
the sensitivity control set to around mid-point. With the switch in ‘Ground’ position, a point can be found on the ‘Ground’ control Page 10

where moving the head to and from the ground has no effect whatever - on one side of this point there will be positive ground
effect, on the other negative, so it’s not difficult to find. Adjusting this control for wet beaches is the same, except that the switch
should be set to ‘Beach’.

Once an object has been located, the machine should be switched to ‘Discriminate’ and the nature of the object determined. A certain amount of ground effect will be apparent in this mode,
depending upon the actual terrain being searched.
Ferrous objects produce a negative response at all settings of the discriminate control, but as this control is advanced so the machine will begin to reject small pieces of silver paper, then larger pieces, thick foil, and finally pull rings. It should be noted that in the pull-ring reject setting, however, it will also reject silver coins up to about 10p size. All discriminators suffer from this problem; but the
ability to reject scrap iron and foil without difficulty is an absolute boon. Some practice with assorted objects - coins, nails and scraps of foil etc., is recommended before setting forth with this machine.
The tuning ‘Hold’ button will be found necessary for discriminating and for pinpointing the exact position of finds.
So, Good Hunting! Don’t forget you need a licence for your detector; application forms for this can be obtained from: The
Home Office, Radio Regulatory Dept., Waterloo Bridge House, London SE1.          Page 11

Mеталотърсач Magnum    (на български език)
Magnum е един от най – известните металотърсачи в света и един от най – модифицираните детектори за метал. Негова модификация е широко разпространена в България. На пръв поглед устройството изглежда сложно поради многото елементи, от които е изградено, но това не е така. Детекторът показва добри показатели както по отношение на чувствителността, особено при търсене на дребни метални предмети, така и при различаване на металите и подтискане на земния ефект. В оригиналната схема сигнализацията е стрелкова и звукова, но в някои модификации стрелката е премахната за по – голямо удобство при търсене.

Излъчващият генератор е изграден с бобината L1 и транзистора Т1. През веригата R4/C3 сигналът от него се подава на фазовъртящо стъпало, реализирано с ОР7, ОР8 и компаратора ОР9. Това стъпало отговаря за различаването на вида на метала (дискриминация) и потискането на влиянието на почвата. Металотърсачът има три режима на работа – без дискриминация (с най – висока чувствителност), с дискриминация и режим за елиминиране на метални „боклуци”.
Сигналът от предавателя постъпва в приемната бобина L2 и се усилва от транзистора ТR2 и операционните усилватели IC4 и IC5. Интегралната схема ИС6 съдържа 6 полеви транзистора свързани по схема на електронен ключ. От нея сигналът преминава през филтър, изграден с IC7 и IC8. Този филтър е много важен, тъй като подтиска определени смущения, породени от движението на устройството над земята.
Нулирането на металотърсачите е направено по различен начин в различните детектори – както ръчно, така и автоматично. Но поради особеностите на терена, при ръчно нулиране се налага периодична донастройка на металотърсача, което не е много удобно. В Magnum нулирането е автоматично и е реализирано с операционния усилвател IC9. По този начин, независимо от характера на терена, стрелката на металотърсача е винаги в средата (използвана е система със стрелка в средата) При наличие на метален предмет, в зависимост от вида му тя се отклонява наляво или надясно и след това отново се връща в средата. Това не винаги е много удобно, затова е предвидена веригата с транзистора TR3 и прилежащите и елементи, която се включва с ключа SW1 (Hold, задържане). Когато SW1 е натиснат, при наличие на метал стрелката не се връща отново в средата и по този начин предметът може да бъде много точно локализиран.
След нулиращата схема, сигналът се подава на регулируем компаратор IC10 (праг на звука). Зауковият генератор е реализиран с таймера 555. Сигналът от него се подава на ключа, изграден с транзисторите TR4 и TR5, затова звук от него не се чува в слушалките, докато не постъпи и сигнал от компаратора ОР6, тоест, докато няма метал около търсещата глава.

Тъй като металотърсачът изисква захранващо напрежение +12 V, +6 V, схемата на стабилизатора е направена с елементите ОР1, ОР2 и транзисторите VT1 и VT2. За ОР1, ОР2 може да бъде използван двоен операционен усилвател от сорта на TL082. Звуковият усилвател използва отделна батерия 9 V. Tъй като когато няма сигнал транзисторите са запушени, през батерията не протича ток и няма нужда от ключ за изключването и. Подходяща за целта е 9 – волтова батерийка – тя ще ви стигне за няколко месеца работа. В основната схема можете да използвате както обикновени батерии, така и акумулаторни. За пример, при използване на обикновени батерии по 4,5 V (4 броя, свързани последователно), времето за работа на устройството е една седмица при около 8 часа търсене на ден.
Металотърсачът е монтиран на две печатни платки, графичният оригинал и монтажа на които ще дадем на следващите страници.

Търсещи бобини

Търсещите бобини за Мagnum се правят лесно, но настройката им трябва да е много прецизна. Предавателната бобина е тип „осморка” (бобина с точков захват) и се навива по начина показан на фиг. 23. Приемната бобина е обикновена и се навива на тяло с диаметър 10,2 см. L1 съдържа 60 навивки, а L2 – 200 навивки с проводник 0,27 – 0,30 мм. След като бъдат свалени от телата, на които са навити, бобините се увиват с голяма стъпка с тънък гол проводник и след това с лента алуминиево фолио. Проводникът контактува с фолиото и по този начин се свързва с „маса”. След това цялата бобина се увива с изолираща лента. В случая най – добре е да се използва обикновен лейкопласт – той за разлика от PVC лентите попива добре епоксидната смола и бобината става много здрава. Това е важно, тъй като металотърсачът е много чувствително устройство – разместването и механичното деформиране на бобините е недопустимо, защото освен, че ще се наруши тяхната настройка, детекторът непрекъснато ще издава звуци, които ще пречат на търсенето. Същото важи и за съединителният кабел, който свързва главата с електрониката. Той трябва да бъде увит около щангата и закрепен (с тиксо, например), за да не се клати и закача за треви и други препятствия. Този кабел е четирижилен с екранировка – всяка бобина използва по две жила, а оплетката се свързва към маса.

Настройка на бобините
Настройката на бобините на Magnum e проста, но трябва да бъде направена с много голяма прецизност. Преди това цялата електроника трябва да бъде сглобена и свързана с бобините с кабела, който ще се използва в бъдеще. Отбележете, че кабелът участва в трептящите кръгове и не трябва в последствие да бъде скъсяван – настройката на бобините ще се промени.
На пластмасова основа с диаметър около 20 см (в зависимост от размерите на корпуса на търсещата глава) сложете първо излъчващата бобина и я закрепете с лейкопласт. Върху нея сложете приемната бобина, както е показано на фиг. 23.

За визуален контрол на настройката можете да използвате осцилограф, но ако нямате, използвайте схемата, показана на фиг. 24. Свържете я към изхода на операционния усилвател IC4.

Измервателната система трябва да е стрелкова – с цифров уред трудно ще следите промяната на показанията.
Много внимателно започнете да движете приемната бобина спрямо излъчващата, като търсите минимално показание на уреда. Ако такъв минимум не може да бъде постигнат, разменете изводите на приемната бобина. Минимумът на сигнала е много остър и трябва да сте внимателни, за да не го пропуснете. Когато го постигнете, залейте много внимателно приемната и предавателната бобина с епоксидна смола, като оставите малки участъци от предавателната бобина незалети. След втвърдяване на смолата настройката ще се е променила значително – коригирайте я с огъване на оголените участъци от излъчващата бобина. Кабелът, свързващ бобините също трябва да бъде залят в основата си. Сега вече можете да затворите търсещата глава и да я херметизирате. Изобщо, цялата конструкция на търсещата глава трябва да е много стабилна, за да не дава фалшиви сигнали. За пример, за корпус на търсещата глава можете да използвате детско фрисби, затворено с пластмасова основа, на която се полагат бобините.
Препоръките, които даваме тук за търсещата глава на Magnum важат за всички металотърсачи тип „индуктивен баланс”.
Понякога, след затваряне на главата се получава известно дебалансиране на бобините. Корекция на баланса можете да направите например с монета от 2 или 5 стотинки, залепени на подходящо място върху главата. Тази донастройка се извършва отново с уреда, с който настройвате и бобините.
Важно е да отбележим, че бобините на Magnum могат да бъдат използвани с други схемни решения на метало-търсачи. За всяка схема обаче направата и настройката на бобините трябва да става отделно. Бобини, кабел и електроника участват пряко в крайната настройка по балансиране на бобините и устройството като цяло, и не може една търсеща глава от един металотърсач да бъде използвана на друг IB детектор – устройството ще работи, но чувствителността ще бъде различна.

Работа с металотърсача Magnum
Magnum е чувствителен металотърсач от типа „монетар”. Тъй като нулирането на звука и измервателната система е автоматично, той работи в динамичен режим и трябва постоянно да бъде движен наляво-надясно при търсене. При сигнализацията можете да използвате ключа Hold за по – точна локализация на предмета. Имайте предвид, че първият режим на детектора не притежава дискриминация, а е предназначен за елиминиране на ефекта на земята. Включете металотърсача в този режим и намерете място, което със сигурност знаете, че е чисто от метални предмети. С потенциометъра Р3 спрете звука в слушалките, но да е на ръба. Започнете да движите детектора нагоре-надолу (доближавате и отдалечавате търсещата глава от земята). С потенциометъра R2 спрете постоянните сигнали при движението на металотърсача – елиминирате земния ефект.
Във втория режим можете да различавате вида на металите. Неприятното тук е, че в този режим няма елиминиране на ефекта на земята. С потенциометъра Р4 можете да зададете какво да различавате – цветни или черни метали. Поиграйте си с настройките, за да свикнете с положенията на настройващите потенциометри и сигналите на детектора преди да започнете сериозна работа.
Третият режим на металотърсача се използва само ако искате да елиминирате дребни метални парчета – гвоздеи, алуминиево фолио и т.н.

MagnumBG (модификация)
Този металотърсач е един от най – често срещаните в България. Както виждате, основната схема на детектора Magnum е запазена. Промените – част от схемата е дублирана, премахнат е стрелковият уред. По този начин металотърсачът става изцяло на звук, което е много по – удобно и полезно при търсене на силно „замърсени” терени, на които стрелката играе постоянно и нищо не може да се разбере от показанията и. Премахнат е ключът за превключване на режимите – явно е, че в оригиналната схема те са неудобни.
Как работи модификацията? Когато от фазовъртящата схема постъпи сигнал за черен метал, той се филтрира, минава през нулираща схема и компаратор и накрая отпушва транзистора, който е включен заедно с транзистора пропускащ сигнала от звуковия генератор към усилвателя. Резултатът би трябвало да е пълна липса на сигнал в слушалките при черен метал. На практика обаче, резултатът е много къс сигнал с припукване, докато на цветен метал устройството реагира с нормален чист сигнал. Допълнителна втори вид дискриминация, разработена от авторите на тази книга, е подаването на сигнала за черен метал на 5 – то краче на таймера 555 – получава се генератор управляван с напрежение. По този начин, при цветен метал сигналът е чист, а при черен – силно изкривен сигнал с променлива честота. Дискриминация 2 не може да работи без да е включена дискриминация 1. Дискриминация 2 дава и по – ясна представа за типа на метала и увеличава значително чувствителността на металотърсача.

Чувствителност
Направата и настройката на бобините по нищо не се различава от тази на оригиналния Magnum. При правилна настройка на бобините и органите за настройка, чувствителността на металотърсача е около 25 см за една стотинка. Цигарена кутия (заради алуминиевото фолио) трябва да се улавя поне от 50 – 60 см.

С потенциометъра Р1 (фиг. 25) се елиминира влиянието на земята (на място, където със сигурност знаете, че няма метални предмети, дори телени късчета). С потенциометъра Р7 (фиг. 25) се настройва дискриминаторът по такъв начин, че да различава цветни от черни метали без да губи чувствителност, а потенциометър Р1 (фиг. 26)

е за настройка на прага на звука. С тример – потенциометъра Р2 (фиг. 26) се настройва на изхода на операционния усилвател да има 0 V. Веднъж настроен, той вече не се пипа. Потенциометърът Р7 (фиг. 25) също няма смисъл да се върти, след като е бил веднъж настроен.

Някои особености на Мagnum
Бобините са същите като на оригиналния Magnum, но разбира се можете да използвате и други – елипсовидни, DD и т.н. Важно е те да бъдат екранирани. Всички диоди са силициеви, маломощни.
Операционните усилватели CA3140 са доста по – скъпи от обикновените ОУ, но не могат да бъдат заменени например със 741, 082 или 084! Причината е, че СА3140 са с вход на полеви транзистори и на изхода си имат 0 V напрежение (нулев офсет), докато при останалите ОУ изходното напрежение е около 1 V, koeто силно влияе на останалата схема и я прави неработоспособна. Разбира се, можете да включите външни елементи за нулиране на изхода (например към 741), но това утежнява самата схема.
Неотбелязаните транзистори са силициеви маломощни, например 2Т3168 или съответните р-n-p. Посочените пасивни компоненти трябва да са приблизиелно точни, особено във фазовъртящата част (около потенциометрите Р6 и Р7). Преди монтаж на елементите във фазовъртящата част, задължително ги измерете с цифров уред.

При случайно включване на батерията 18 V наобратно, за части от секундата изгаря стабилизаторът. Ако не отнемете погрешно включеното напрежение, ще гръмне и кондензаторът 470 мкF. В този случай трябва да се заменят операционният усилвател и транзисторът 2Т6821. Основната схема не се поврежда. Затова, препоръчваме ви да поставите интегралната схема от стабилизатора на цокъл – ще си спестите излишни нерви при разпояване.
Може би ще се изкушите да си спестите 9 V батерия – не го правете, макар, че е възможно. В този случай крайното звуково стъпало влияе на останалата схема и чувствителността на тъсача спада значително.

От книгата "Металотърсачи - практически схеми" Д.Митев, В. Такев. От стр. 76 до стр. 88

Статия 115_68: Металотърсач, Металотърсач, Meталотърсач, Металотърсач, Металотърсач, Металотърсач, Устройство за откриване на движещи се метални предмети, Миниатюрен търсач на метали и проводници, Mеталотърсач, Прост Металотърсач, Meталотърсач, Tранзисторен металотърсач.

Статия 115_72: Металотърсачи за откриване на метални предмети и кабели под земната повърхност.

Материалите подготви за сайта:

Иван Парашкевов

e-mail: ivanparst@dir.bg

         главна страница       напред           горе