MINIMAX-PPMINIMAX-PP - аналоговый пинпоинтер.
--------------------------------------------
Предназначен для уточнения места находки. В основе положен принцип измерения добротности. Схема проста - всего 3 транзистора.
Параметры:
- напряжение питания: 3 Вольтa, 2хАА или 2хААА;
- ток потребления: 18 мА (зависит от параметров катушки);
- индикация: звуковая (один тон);
- дальность обнаружения монет: 3..5 см (в зависимости от размера).
Тест на дальность обнаружения монет.Описание электрической принципиальной схемы.
--------------------------------------------
На элементах Q1,Q2, D1,D2, R1,R2, C1,C2,C3 и L1 собран автоколебательный LC генератор, с резонансом напряжений (последовательный резонанс). Колебательный контур образован суммарной емкостью конденсаторов C1,C2,C3 и индуктивностью L1.
Перезаряд C1,C3 идёт относительно шин питания через базо-эмиттерные переходы транзисторов а также через защитные диоды D1,D2. Благодаря чему, транзисторы Q1,Q2 работают в ключевом режиме (базы транзисторов Q1, Q2 "болтаются" относительно шин питания в пределах +- 0.7 Вольта.).
Есть конечно в генераторе довольно продолжительный линейный режим при переключении из одного состояния в другое. Время переключения равно примерно 1/10 периода. Связано это с тем что переключение транзисторов происходит тогда, когда скорость роста функции синуса мала.
Плохо это или хорошо? Хорошо в том плане что меньше гармоник загоняется в контур - в итоге довольно чистая синусоида. Плохо с точки зрения потребления. Если бы можно было устранить линейный участок, то ток потребления снизился бы на 2..3 мА.
Желтый - напряжение на коллекторах транзисторов генератора.
Голубой - напряжение на катушке.
Отрицательная полуволна переменного напряжения снимаемого с катушки индуктивности выпрямляется однополупериодным выпрямителем на D3, R3, C4.
Сейчас начинается самая интересная часть - схема сдвига уровня на элементах C5, D4, D5 и D6, RV1. Допустим мы включили питание, запустился генератор, и напряжение на выходе однополупериодного выпрямителя начинает расти в минус относительно земли. При этом идет заряд C5 через открывшийся D5. Амплитуда колебаний резонансного контура со временем достигает максимума и зарядный ток через C5 перестаёт течь. Потенциал правого по схеме вывода C5 находится ниже уровня земли на 0.7 Вольт.
Допустим мы поднесли к катушке кусочек металла, добротность катушки падает, напряжение в контуре снижается, напряжение однополупериодного выпрямителя становится чуть ближе к уровню земли. А C5 выступая в роли элемента памяти продолжает "помнить" предыдущее напряжение и его правый по схеме вывод, оказывается выше уровня земли, если напряжение колебательного контура просядет более чем на 3 Вольта, то избыток заряда C5 "сольётся" через D4 в источник питания. При этом диоды D4, D5 не допускают перенапряжения на затворе n-канального MOSFET транзистора Q3.
Диод D6 и подстроечный резистор RV1 служат для подтяжки потенциала затвора как можно ближе к порогу открывания Q3.
Вот собственно и всё описание.
Теперь нюансы.
--------------------------------------------
В случае неудовлетворительной стабильности порога, конденсатор C5 можно попробовать заменить на более ёмкий, порядка 1мкФ 63 Вольт и в параллель подключить R4 с максимально большим из имеющихся сопротивлений 10..20 МОм.
Диод D3 работает в режиме близком к пробою. D3 должен иметь обратное напряжение более 100 Вольт и в тоже время он должен быть высокочастотным. Но у меня не было ничего лучшего под рукой. В качестве варианта конечно можно попробовать поставить последовательно два диода, но я это делать не пробовал.
Питание не стабилизировано поэтому рекомендуется не жадничать и использовать хорошие алкалайновые батарейки. У них внутренне сопротивление очень мало вплоть до самого разряда. Все конденсаторы должны быть плёночными (НЕ КЕРАМИКА !!!) на напряжение 63..100 Вольт или более. n-канальный МОSFET Q3, я брал тот что был под рукой, подойдут и другие с порогом открывания менее 3-х Вольт.
Катушку макета мотал на имеющемся обломке феррита, по хорошему надо было наклеить на феррит щечки из стеклотекстолита и аккуратно намотать катушечку. Можно попробовать намотать более 500 витков провода диаметром 0.3мм . Первая экспериментальная катушка состояла из 200 витков, чувствительность была раза в два хуже.
Схема макета была собрана из той комплектации что была, и не выверялась на возможные замены, на термостабильность и прочее. Как говорится что есть то есть.
Несколько фотографий.
============================================
Первым повторил конструкцию участник форума md4u.ru под ником Колян, его видео тест на дальность обнаружения (Серебряная ЧЕШУЯ и Монеты СССР: 1руб, 5коп, 1коп):
Отрицательная полуволна переменного напряжения снимаемого с катушки индуктивности выпрямляется однополупериодным выпрямителем на D3, R3, C4.
Сейчас начинается самая интересная часть - схема сдвига уровня на элементах C5, D4, D5 и D6, RV1. Допустим мы включили питание, запустился генератор, и напряжение на выходе однополупериодного выпрямителя начинает расти в минус относительно земли. При этом идет заряд C5 через открывшийся D5. Амплитуда колебаний резонансного контура со временем достигает максимума и зарядный ток через C5 перестаёт течь. Потенциал правого по схеме вывода C5 находится ниже уровня земли на 0.7 Вольт.
Допустим мы поднесли к катушке кусочек металла, добротность катушки падает, напряжение в контуре снижается, напряжение однополупериодного выпрямителя становится чуть ближе к уровню земли. А C5 выступая в роли элемента памяти продолжает "помнить" предыдущее напряжение и его правый по схеме вывод, оказывается выше уровня земли, если напряжение колебательного контура просядет более чем на 3 Вольта, то избыток заряда C5 "сольётся" через D4 в источник питания. При этом диоды D4, D5 не допускают перенапряжения на затворе n-канального MOSFET транзистора Q3.
Диод D6 и подстроечный резистор RV1 служат для подтяжки потенциала затвора как можно ближе к порогу открывания Q3.
Вот собственно и всё описание.
Теперь нюансы.
--------------------------------------------
В случае неудовлетворительной стабильности порога, конденсатор C5 можно попробовать заменить на более ёмкий, порядка 1мкФ 63 Вольт и в параллель подключить R4 с максимально большим из имеющихся сопротивлений 10..20 МОм.
Диод D3 работает в режиме близком к пробою. D3 должен иметь обратное напряжение более 100 Вольт и в тоже время он должен быть высокочастотным. Но у меня не было ничего лучшего под рукой. В качестве варианта конечно можно попробовать поставить последовательно два диода, но я это делать не пробовал.
Питание не стабилизировано поэтому рекомендуется не жадничать и использовать хорошие алкалайновые батарейки. У них внутренне сопротивление очень мало вплоть до самого разряда. Все конденсаторы должны быть плёночными (НЕ КЕРАМИКА !!!) на напряжение 63..100 Вольт или более. n-канальный МОSFET Q3, я брал тот что был под рукой, подойдут и другие с порогом открывания менее 3-х Вольт.
Катушку макета мотал на имеющемся обломке феррита, по хорошему надо было наклеить на феррит щечки из стеклотекстолита и аккуратно намотать катушечку. Можно попробовать намотать более 500 витков провода диаметром 0.3мм . Первая экспериментальная катушка состояла из 200 витков, чувствительность была раза в два хуже.
Схема макета была собрана из той комплектации что была, и не выверялась на возможные замены, на термостабильность и прочее. Как говорится что есть то есть.
Несколько фотографий.
============================================
Первым повторил конструкцию участник форума md4u.ru под ником Колян, его видео тест на дальность обнаружения (Серебряная ЧЕШУЯ и Монеты СССР: 1руб, 5коп, 1коп):
