Схему, наведену нижче, збирав у молодості, на заняттях гуртка радіоконструювання. Причому безуспішно. Можливо, мікросхема К155ЛА3 все-таки не підходить для подібного металошукача, можливо частота 465 кГц не найкраща для подібних пристроїв, а можливо треба було екранувати пошукову котушку як в інших схемах розділу "Металошукачі"
Загалом "писчалка", що вийшла, реагувала не тільки на метали а й на руку та інші неметалеві предмети. До того ж мікросхеми 155 серії занадто не економічні для переносних приладів.
Радіо 1985 - 2 стор. 61. Простий металошукач
Простий металошукач
Металошукач, схема якого наведена на малюнку, можна зібрати лише за кілька хвилин. Він складається із двох практично ідентичних LC-генераторів, виконаних на елементах DD1.1-DD1.4, детектора за схемою подвоєння випрямленої напруги на діодах VD1. VD2 та високоомних (2 кОм) головних телефонів BF1 зміна тональності звучання яких і свідчить про наявність під котушкою-антеною металевого предмета.
Генератор, зібраний на елементах DD1.1 та DD1.2, само збуджується на частоті резонансу послідовного коливального контуру L1C1, налаштованого на частоту 465 кГц (використані елементи фільтра ПЧ супергетеродинного приймача). Частота другого генератора (DD1.3, DD1.4) визначається індуктивністю котушки-антени 12 (30 витків дроту ПЕЛ 0,4 на оправці діаметром 200 мм) та ємністю конденсатора змінної ємності С2. дозволяє перед пошуком налаштувати металошукач на виявлення предметів певної маси. Биття, що виникли внаслідок змішування коливань обох генераторів, детектуються діодами VD1, VD2. фільтруються конденсатором С5 та надходять на головні телефони BF1.
Весь пристрій зібрано на невеликій друкованій платі, що дозволяє при живленні від плоскої батареї для кишенькового ліхтаря зробити його дуже компактним та зручним у користуванні
Janeczek A Prosty wykrywacz melali. - Radioelektromk, 1984, № 9 стор. 5.
Примітка для редакції. При повторенні металошукача можна використовувати мікросхему К155ЛA3, будь-які високочастотні германієві діоди н КПЕ від радіоприймача "Альпініст".
Ця сама схема докладніше розглянута у збірнику Адаменко М.В. "Металошукачі" М.2006 (Завантажити). Далі стаття з цієї книги
3.1 Простий металошукач на мікросхемі К155ЛА3
Початківцям радіоаматорам можна рекомендувати для повторення конструкцію простого металошукача, основою для якого послужила схема, що неодноразово публікувалася наприкінці 70-х років минулого століття у різних вітчизняних та зарубіжних спеціалізованих виданнях. Цей металодетектор, виконаний лише на одній мікросхемі типу К155ЛА3, можна зібрати за кілька хвилин.
Принципова схема
Пропонована конструкція є одним з численних варіантів металодетекторів типу BFO (Beat Frequency Oscillator), тобто є пристроєм, в основу якого покладено принцип аналізу биття двох сигналів, близьких за частотою (рис. 3.1). При цьому в даній конструкції оцінка зміни частоти биття здійснюється на слух.
Основу приладу складають вимірювальний та опорний генератори, детектор коливань ВЧ, схема індикації, а також стабілізатор напруги живлення.
У даній конструкції використані два простих LC-генератори, виконані на мікросхемі IC1. Схемотехнічні рішення цих генераторів практично ідентичні. При цьому перший генератор, який є опорним, зібраний на елементах IC1.1 і IC1.2, а другий, вимірювальний або генератор, що перебудовується, виконаний на елементах IC1.3 і IC1.4.
Контур опорного генератора утворений конденсатором С1 ємністю 200 пФ та котушкою L1. У контурі вимірювального генератора використовуються конденсатор змінної ємності З2 з максимальною ємністю приблизно 300 пФ, а також пошукова котушка L2. При цьому обидва генератори налаштовані на робочу частоту приблизно 465 кГц.
Рис. 3.1.
Принципова схема металошукача на мікросхемі К155ЛА3
Виходи генераторів через розв'язувальні конденсатори СЗ та С4 підключені до детектора коливань ВЧ, виконаному на діодах D1 та D2 за схемою подвоєння випрямленої напруги. Навантаженням детектора є головні телефони BF1, де виділяється сигнал низькочастотної складової. При цьому конденсатор С5 шунтує навантаження за вищими частотами.
При наближенні пошукової котушки L2 коливального контуру генератора, що перебудовується, до металевого предмета її індуктивність змінюється, що викликає зміну робочої частоти даного генератора. При цьому, якщо поблизу котушки L2 знаходиться предмет із чорного металу (феромагнетика), її індуктивність збільшується, що призводить до зменшення частоти генератора, що перебудовується. Кольоровий метал зменшує індуктивність котушки L2, а робочу частоту генератора збільшує.
ВЧ-сигнал, сформований в результаті змішування сигналів вимірювального та опорного генераторів після проходження через конденсатори С3 та С4, подається на детектор. При цьому амплітуда сигналу ВЧ змінюється із частотою биття.
Низькочастотна загальна ВЧ-сигналу виділяється детектором, виконаним на діодах D1 і D2. Конденсатор С5 забезпечує фільтрацію високочастотної складової сигналу. Далі сигнал биття надходить на головні телефони BF1.
Живлення на мікросхему IC1 подається від джерела В1 напругою 9 через стабілізатор напруги, утворений стабілітроном D3, баластним резистором R3 і регулюючим транзистором T1.
Деталі та конструкція
Для виготовлення аналізованого металошукача можна використовувати будь-яку макетну плату. Тому до використовуваних деталей не пред'являються обмеження, пов'язані з габаритними розмірами. Монтаж може бути як навісний, і друкований.
При повторенні металодетектора можна використовувати мікросхему К155ЛА3, що складається з чотирьох логічних елементів 2І-НЕ, що живляться від загального джерела постійного струму. Як конденсатор С2 можна використовувати конденсатор налаштування від переносного радіо (наприклад від радіоприймача "Альпініст"). Діоди D1 та D2 можна замінити будь-якими високочастотними германієвими діодами.
Котушка L1 контуру опорного генератора повинна мати індуктивність близько 500 мкГ. Як така котушка рекомендується використовувати, наприклад, котушку фільтра ПЧ супергетеродинного приймача.
Вимірювальна котушка L2 містить 30 витків дроту ПЕЛ діаметром 0,4 мм і виконана у вигляді тора діаметром 200 мм. Цю котушку простіше виготовити на жорсткому каркасі, проте можна обійтися без нього. В цьому випадку як тимчасовий каркас можна використовувати будь-який круглий предмет, наприклад, банку. Витки котушки намотуються внавал, після чого знімаються з каркаса і екрануються електростатичним екраном, який є незамкнутою стрічкою з алюмінієвої фольги, намотаною поверх джгута витків. Щілина між початком та кінцем намотування стрічки (зазор між кінцями екрана) повинна становити не менше 15 мм.
При виготовленні котушки L2 потрібно особливо стежити за тим, щоб не сталося - замикання кінців стрічки, що екранує, оскільки в цьому випадку утворюється коротко-замкнутий виток. З метою підвищення механічної міцності котушку можна просочити епоксидним клеєм.
Для джерела звукових сигналів слід застосувати високоомні головні телефони з більшим опором (близько 2000 Ом). Підійде, наприклад, відомий телефон ТА-4 або ТОН-2.
Як джерело живлення В1 можна використовувати, наприклад, батарейку "Крона" або дві батарейки типу 3336Л, з'єднані послідовно.
У стабілізаторі напруги ємність електролітичного конденсатора С6 може становити від 20 до 50 мкФ, а конденсатора С7 - від 3300 до 68000 пФ. Напруга на виході стабілізатора, що дорівнює 5, встановлюється підстроювальним резистором R4. Така напруга буде підтримуватися постійною навіть при значній розрядці батарей.
Необхідно відзначити, що мікросхема К155ЛАЗ розрахована на живлення від джерела постійного струму напругою 5 В. Тому за бажання зі схеми можна виключити блок стабілізатора напруги і використовувати як джерело живлення одну батарейку типу 3336Л або аналогічну їй, що дозволяє зібрати компактну конструкцію. Однак розрядка батареї дуже швидко позначиться на функціональних можливостях даного металодетектора. Саме тому необхідний блок живлення, що забезпечує формування стабільної напруги 5В.
Слід визнати, що як джерело живлення автор використовував чотири великі круглі батареї імпортного виробництва, з'єднані послідовно. При цьому напруга 5 формувалося інтегральним стабілізатором типу 7805.
Плата з розташованими на ній елементами і джерело живлення розміщуються в будь-якому пластмасовому або дерев'яному корпусі. На кришці корпусу встановлюються змінний конденсатор С2, вимикач S1, а також роз'єм для підключення пошукової котушки L2 і головних телефонів BF1 (ці роз'єми і вимикач S1 на принциповій схемі не вказані).
Налагодження
Як і при регулюванні інших металошукачів, цей прилад слід налаштовувати в умовах, коли металеві предмети віддалені від котушки L2 на відстань не менше одного метра.
Спочатку за допомогою частотоміра або осцилографа необхідно налаштувати робочі частоти опорного та вимірювального генераторів. Частота опорного генератора встановлюється приблизно 465 кГц регулюванням сердечника котушки L1 і, при необхідності, підбором ємності конденсатора С1. Перед регулюванням необхідно від'єднати відповідний вивід конденсатора С3 від діодів детектора та конденсатора С4. Далі потрібно від'єднати відповідний висновок конденсатора С4 від діодів детектора і від конденсатора С3 і регулюванням конденсатора С2 встановити частоту вимірювального генератора так, щоб значення значення відрізнялося від частоти опорного генератора приблизно на 1 кГц. Після відновлення всіх з'єднань металошукач готовий до роботи.
Порядок роботи
Проведення пошукових робіт за допомогою розглянутого металодетектора немає жодних особливостей. При практичному використанні приладу слід змінним конденсатором С2 підтримувати необхідну частоту сигналу биття, яка змінюється при розряді батареї, зміні температури навколишнього середовища або девіації магнітних властивостей ґрунту.
Якщо в процесі роботи частота сигналу в головних телефонах зміниться, це свідчить про наявність в зоні дії пошукової котушки L2 будь-якого металевого предмета. При наближенні до деяких металів частота сигналу биття збільшуватиметься, а при наближенні до інших - зменшуватиметься. По зміні тону сигналу биття, маючи певний досвід, можна легко визначити, з якого металу, магнітного чи немагнітного, виготовлений предмет.
Мікросхема К155ЛА3є, по суті, базовим елементом 155 серії інтегральних мікросхем. Зовні по виконанню вона виконана в 14 вивідному DIP корпусі, на зовнішній стороні якого виконано маркування та ключ, що дозволяє визначити початок нумерації висновків (побачивши зверху - від точки і проти годинникової стрілки).
У функціональній структурі мікросхеми К155ЛА3 є 4 самостійні логічні елементи. Одне лише їх об'єднує, а це лінії живлення (загальний висновок - 7, висновок 14 - позитивний полюс живлення) Як правило, контакти живлення мікросхем не зображуються на принципових схемах.
Кожен окремий 2І-НЕ елемент мікросхеми К155ЛА3на схемі позначають DD1.1, DD1.2, DD1.3, DD1.4. Праворуч елементів знаходяться виходи, ліворуч входи. Аналогом вітчизняної мікросхеми К155ЛА3 є зарубіжна мікросхема SN7400, проте серія К155 аналогічна зарубіжної SN74.
Таблиця істинності мікросхеми К155ЛА3
Досліди з мікросхемою К155ЛА3
На макетну плату встановіть мікросхему К155ЛА3 до висновків приєднайте живлення (7 виведення мінус, 14 висновок плюс 5 вольт). Для виконання вимірів краще застосувати стрілочний вольтметр, що має опір понад 10 кОм на вольт. Запитайте, чому потрібно використати стрілочний? Тому що за рухом стрілки можна визначити наявність низькочастотних імпульсів.
Після подачі напруги виміряйте напругу на всіх ніжках К155ЛА3. При справній мікросхемі напруга на вихідних ніжках (3, 6, 8 та 11) має бути близько 0,3 вольт, а на висновках (1, 2, 4, 5, 9, 10, 12 та 13) у районі 1,4 Ст.
Для дослідження функціонування логічного елемента 2І-НЕ мікросхеми К155ЛА3 візьмемо перший елемент. Як було зазначено вище, його входом служать висновки 1 і 2, а виходом є 3. Сигналом логічної 1 служитиме плюс джерела живлення через струмообмежуючий резистор 1,5 кОм, а логічним 0 братимемо з мінуса харчування.
Досвід перший (рис.1):Подамо на ніжку 2 логічний 0 (з'єднаємо її з мінусом живлення), а на ніжку 1 логічну одиницю (плюс живлення через резистор 1,5 кОм). Заміряємо напругу на виході 3, вона має бути близько 3,5 (напруга лог. 1)
Висновок перший: Якщо одному з входів лог.0, але в іншому лог.1, то виході К155ЛА3 обов'язково буде лог.1
Досвід другий (рис.2):Тепер подамо лог.1 на обидва входи 1 і 2 і додатково одного з входів (нехай буде 2) підключимо перемичку, другий кінець якої буде з'єднаний з мінусом живлення. Подамо харчування на схему і заміряємо напругу на виході.
Воно має дорівнювати лог.1. Тепер приберемо перемичку, і стрілка вольтметра вкаже напругу трохи більше 0,4 вольта, що відповідає рівню балка. 0. Встановлюючи та прибираючи перемичку можна спостерігати як «стрибає» стрілка вольтметра, вказуючи на зміни сигналу на виході мікросхеми К155ЛА3.
Висновок другий: Сигнал балка. 0 на виході елемента 2І-НЕ буде лише у тому випадку, якщо на обох його входах буде рівень лог.1
Слід зазначити, що непідключені входи елемента 2І-НЕ («висять у повітрі»), призводить до появи низького рівня логічного на вході К155ЛА3.
Досвід третій (рис.3):Якщо з'єднати обидва входи 1 і 2, з елемента 2І-НЕ вийде логічний елемент НЕ (інвертор). Подаючи на вхід лог.0 на виході буде лог.1 і навпаки.
На мікросхемах серії K155ЛA3 можна збирати низькочастотні та високочастотні генератори невеликих розмірів, які можуть бути корисні під час перевірки, ремонту та налагодження різної радіоелектронної апаратури. Розглянемо принцип дії ВЧ генератора, зібраного трьох інверторах (1).
Структурна схема
Конденсатор С1 забезпечує позитивний зворотний між виходом другого і входом першого інвертора необхідну збудження генератора.
Резистор R1 забезпечує необхідне зміщення постійного струму, а також дозволяє здійснювати невеликий негативний зворотний зв'язок на частоті генератора.
В результаті переважання позитивного зворотного зв'язку над негативним на виході генератора виходить напруга прямокутної форми.
Зміна частоти генератора в широких межах провадиться підбором ємності СІ та опору резистора R1. Частота, що генерується, дорівнює fген = 1/(С1 * R1). Зі зниженням харчування ця частота зменшується. За аналогічною схемою збирається і НЧ генератор підбором відповідним чином С1 і R1.
Рис. 1. Структурна схема генератора на логічній мікросхемі.
Схема універсального генератора
З вищевикладеного, на рис. 2 представлена принципова схема універсального генератора, зібрана на двох мікросхем типу K155ЛA3. Генератор дозволяє отримати три діапазони частот: 120...500 кГц (довгі хвилі), 400...1600 кГц (середні хвилі), 2,5...10 МГц (короткі хвилі) та фіксовану частоту 1000 Гц.
На мікросхемі DD2 зібрано генератор низької частоти, частота генерації якого становить приблизно 1000 Гц. Як буферний каскад між генератором і зовнішнім навантаженням використовується інвертор DD2.4.
Низькочастотний генератор включається вимикачем SA2, що засвідчує червоне світіння світлодіода VD1. Плавна зміна вихідного сигналу генератора НЧ проводиться змінним резистором R10. Частота коливань, що генеруються, встановлюється грубо підбором ємності конденсатора С4, а точно - підбором опору резистора R3.
Рис. 2. Принципова схема генератора на мікросхем К155ЛА3.
Деталі
Генератор ВЧ зібраний на елементах DD1.1…DD1.3. Залежно від конденсаторів, що підключаються, С1...СЗ генератор видає коливання відповідні КВ, СВ або ДВ.
Змінним резистором R2 проводиться плавна зміна частоти високочастотних коливань у будь-якому піддіапазон вибраних частот. На входи інвертора 12 та 13 елемента DD1.4 подаються коливання ВЧ та НЧ. Внаслідок чого на виході 11 елемента DD1.4 виходять модульовані високочастотні коливання.
Плавне регулювання рівня промодульованих високочастотних коливань провадиться змінним резистором R6. За допомогою дільника R7...R9 вихідний сигнал можна змінити стрибкоподібно в 10 разів і 100 разів. Живиться генератор від стабілізованого джерела напругою 5, при підключенні якого спалахує світлодіод VD2 зеленого світіння.
В універсальному генераторі використовуються постійні резистори типу МЛТ-0,125, змінні - СП-1. Конденсатори С1 ... СЗ - КСВ, С4 і С6 - К53-1, С5 - МБМ. Замість зазначеної серії мікросхем на схемі можна використовувати мікросхеми серії К133. Усі деталі генератора монтують на друкованій платі. Конструктивно генератор виконується виходячи зі смаків радіоаматора.
Налаштування
Налаштування генератора за відсутності ГСС проводять по радіомовному радіо, що має діапазони хвиль: КВ, СВ і ДВ. З цією метою встановлюють приймач на оглядовий діапазон КВ.
Встановивши перемикач SA1 генератора положення КВ, подають на антени вход приймача сигнал. Обертаючи ручку налаштування приймача намагаються знайти сигнал генератора.
На шкалі приймача буде прослуховуватися кілька сигналів, які вибирають найгучніший. Це буде перша гармоніка. Підбираючи конденсатор С1, досягають прийому сигналу генератора на хвилі 30 м, що відповідає частоті 10 МГц.
Потім встановлюють перемикач SA1 генератора положення СВ, а приймач перемикають на середньохвильовий діапазон. Підбираючи конденсатор С2, вимагають прослуховування сигналу генератора на мітці шкали приймача відповідної хвилі 180 м.
Аналогічно роблять настроювання генератора в діапазоні ДВ. Змінюють ємність конденсатора СЗ таким чином, щоб сигнал генератора прослуховувався на кінці середньохвильового діапазону приймача, позначка 600 м.
Аналогічним способом градуювання шкали змінного резистора R2. Для градуювання генератора, а також його перевірки повинні бути включені обидва вимикачі SA2 і SA3.
Література: В.М. Пестриков. - Енциклопедія радіоаматора.
Такий маячок можна зібрати як завершений сигнальний пристрій, наприклад, велосипед або просто заради розваги.
Маяк на мікросхемі влаштований простіше. До його складу входить одна логічна мікросхема, яскравий світлодіод будь-якого кольору світіння та кілька елементів обв'язування.
Після збирання маячок починає працювати відразу після подачі на нього живлення. Налаштування практично не потрібні, за винятком підстроювання тривалості спалахів, але це за бажанням. Можна залишити все як є.
Ось важлива схема "маячка".
Отже, поговоримо про деталі, що використовуються.
Мікросхема К155ЛА3 є логічною мікросхемою на базі транзисторно-транзисторної логіки – скорочено званої ТТЛ. Це означає, що ця мікросхема створена із біполярних транзисторів. Мікросхема всередині містить лише 56 деталей - інтегральних елемента.
Існують також КМОП або CMOS мікросхеми. Ось вони вже зібрані на польових МДП-транзисторах. Варто відзначити той факт, що у мікросхем ТТЛ енергоспоживання вище, ніж у КМОП-мікросхем. Зате вони не бояться статичної електрики.
До складу мікросхеми К155ЛА3 входить 4 осередки 2І-НЕ. Цифра 2 означає, що на вході логічного базового елемента 2 входу. Якщо поглянути на схему, можна переконатися, що це справді так. На схемах цифрові мікросхеми позначаються буквами DD1 де цифра 1 вказує на порядковий номер мікросхеми. Кожен із базових елементів мікросхеми також має своє літерне позначення, наприклад, DD1.1 або DD1.2. Тут цифра після DD1 вказує на порядковий номер базового елемента мікросхемі. Як уже говорилося, у мікросхеми К155ЛА3 чотири базові елементи. На схемі вони позначені як DD1.1; DD1.2; DD1.3; DD1.4.
Якщо поглянути на принципову схему уважніше, можна помітити, що буквене позначення резистора R1* має зірочку * . І це недарма.
Так на схемах позначаються елементи, номінал яких необхідно підлаштовувати (підбирати) під час налагодження схеми для того, щоб досягти потрібного режиму роботи схеми. В даному випадку, за допомогою цього резистора можна налаштувати тривалість спалаху світлодіода.
В інших схемах, які ви можете зустріти, підбором опору резистора, позначеного зірочкою, потрібно домогтися певного режиму роботи, наприклад транзистора в підсилювачі. Як правило, в описі схеми наводиться методика налаштування. У ньому описується, як можна визначити, робота схеми налаштована правильно. Зазвичай це робиться виміром струму чи напруги певному ділянці схеми. Для схеми маяка все набагато простіше. Налаштування проводиться чисто візуально і не вимагає вимірювання напруги та струму.
На важливих схемах, де пристрій зібрано на мікросхемах, зазвичай, рідко можна знайти елемент, номінал якого необхідно підбирати. Та це і не дивно, тому що мікросхеми це, по суті, вже налаштовані елементарні пристрої. А, наприклад, на старих принципових схемах, які містять десятки окремих транзисторів, резисторів та конденсаторів зірочку * поряд з літерним позначенням радіодеталі можна зустріти значно частіше.
Тепер поговоримо про цоколівку мікросхеми К155ЛА3. Якщо не знати деяких правил, можна зіткнутися з несподіваним питанням: "А як визначити номер виведення мікросхеми?" Тут нам на допомогу прийде так званий ключ. Ключ – це спеціальна мітка на корпусі мікросхеми, яка вказує на точку відліку нумерації висновків. Відлік номера виведення мікросхеми зазвичай ведеться проти годинникової стрілки. Погляньте на малюнок, і вам стане ясно.
До висновку мікросхеми К155ЛА3 під номером 14 підключається плюс «+» живлення, а висновку 7 – мінус «-». Мінус вважається загальним проводом, за зарубіжною термінологією позначається як GND .
Головна особливість цієї схеми радіожукатак це те що в ній як генератор несучої частоти застосована цифрова мікросхема К155ЛА3.
Схема складається з простого мікрофонного підсилювача на транзисторі КТ135 (можна в принципі будь-який імпортний зі схожими параметрами. Так, до речі, у нас на сайті програма довідник є по транзисторам! Причому абсолютно безкоштовна! Якщо комусь цікаво, то подробиці), далі йде модулятор-генератор зібраний за схемою логічного мультивібратора, ну, і сама антена- шматок дроту скручений в спіраль для компактності.
Цікава особливість даної схеми: у модуляторі (мультивібраторі на логічній мікросхемі) відсутня частотоздавальний конденсатор. Вся особливість у тому, що елементи мікросхеми мають свою власну затримку спрацьовування яка і є частотоздатною. При введенні конденсатора ми втратимо максимальну частоту генерації (при напрузі живлення 5V вона буде близько 100 мГц).
Однак тут є цікавий мінус: у міру розряду батареї частота модулятора знижуватиметься: розплата, так би мовити, за простоту.
Але зате є і суттєвий "плюс" - у схемі немає жодної котушки!
Дальність роботи передавача може бути різною, але за відгуками до 50 метрів він працює стабільно.
Робоча частота в районі 88...100 мГц, так що підійде будь-який радіоприймальний пристрій, що працює в FM діапазоні-китайський радіоприймач, автомагнітола, мобільний телефон і навіть китайський радіосканер.
Наостанок: розмірковуючи логічно, для компактності замість мікросхеми К155ЛА3 можна було б встановити мікросхему К133ЛА3 в SMD корпусі, але який буде результат сказати складно поки не спробуєш ... Так що якщо є бажаючі по-експериментувати- можете повідомити про це у нас на ФОРУМІ , буде цікаво дізнатися, що з цього вийшло...