Несложные миноискатели можно изготовить самостоятельно или в школьном кружке. Мы расскажем о двух самодельных конструкциях миноискателей.
Собрать простейший электрический генератор можно из электрического звонка. Сам звонок для миноискателя использовать нельзя, но если взять детали, из которых он собран, и добавить к ним один транзистор, конденсатор, наушники батарейку для карманного фонаря, то можно сделать простейший миноискатель для игры «Найди „мину“» в закрытом помещении.
Принципиальная схема миноискателя изображена на рисунке 1.
Рис. 1. Принципиальная схема простого миноискателя.
Это простейший LC-генератор на одном транзисторе. Тр1 — это трансформатор, находящийся в звонке. T1 — транзистор, в качестве которого может быть использован любой полупроводниковый триод с коэффициентом усиления больше 15. Тлф — головные телефоны (наушники ТОН-2), желательно высокоомные, с сопротивлением обмотки 1600 ом. Однако можно использовать и наушники с сопротивлением обмотки 60 ом каждый. Такие низкоомные и высокоомные головные телефоны выпускает наша промышленность.
Генератор миноискателя собирают в корпусе от звонка. Трансформатор звонка Тр1 следует разобрать и удалить ярмо (перемычку, замыкающую Ш-образный сердечник). Это необходимо для того, чтобы генератор, имея сердечник трансформатора незамкнутым, был чувствителен к приближению посторонних ферромагнитных предметов. Когда такой сердечник приближается к предмету из ферромагнитного материала, меняется индуктивность трансформатора, а следовательно, и частота колебаний генератора (рис. 2).
Рис. 2. Трансформатор без ярма.
На этом свойстве и основано действие простейшего миноискателя.
На рисунке 3 показаны детали генератора миноискателя в собранном виде.
Рис. 3. Миноискатель в собранном виде.
Все соединения между деталями генератора производят короткими отрезками монтажного провода, концы которых в местах соединения обязательно пропаивают оловянным припоем.
В закрытом помещении «мину» прячут под отставшие от стены обои, накрывают ковром, линолеумом или бумагой.
Глубоко прятать ее нельзя — в стенах и полу зданий могут находиться достаточно большие металлические предметы (гвозди, костыли, скобы или арматура железобетона), которые будут мешать поиску.
«Дальнобойность» нашего миноискателя не превышает 2–3 см. Все, что спрятано глубже, обнаружить им невозможно.
Корпус звонка, в котором собран миноискатель, укрепляют на деревянной или металлической ручке длиной 80—100 см и включают наушники (рис. 4).
Рис. 4. Внешний вид простого миноискателя.
После этого приступают к налаживанию всего устройства.
Прежде всего следует проверить правильность соединений. Очень часто ошибка в монтаже может привести к тому, что миноискатель не будет работать или при включении батареи питания транзистор будет испорчен. Только убедившись, что все детали соединены точно по схеме, можно подключать батарею питания. Если нет ошибок в монтаже и все детали исправны, в наушниках должен быть слышен ровный звуковой сигнал (гудение или писк). Но этого может и не быть. Тогда следует поменять местами концы обмотки II трансформатора Тр1. Желаемую высоту тона подбирают изменением емкости конденсатора C1. Иногда емкость конденсатора приходится увеличивать или уменьшать в несколько раз.
Добившись устойчивой работы генератора, нижнюю часть корпуса, где находятся выступы сердечника трансформатора, приближают к металлической пластине. Тон звучания будет резко изменяться. Чем ближе будет находиться металлическая пластина к выступам сердечника, тем сильнее изменится тональность звучания.
Убедившись в исправной работе генератора миноискателя, нижнюю часть его корпуса закрывают тонкой пластиной из гетинакса, текстолита или плотного картона и приступают к отысканию «мин», замаскированных в помещении.
Если у вас нет звонка, который можно переделать в простейший миноискатель, для этой цели подойдет небольшой трансформатор. Очень удобно использовать выходной трансформатор от сетевого лампового радиоприемника. Трансформатор следует аккуратно разобрать, удалить все прямоугольные пластины, оставив только Ш-образные, и затем снова собрать. Вторичную обмотку, выполненную толстым проводом и содержащую 80-120 (иногда больше) витков, используют в качестве коллекторной обмотки (обмотки I на рисунке 1). Обмотка с большим числом витков из тонкого провода в миноискателе будет обмоткой II.
Корпусом для такого миноискателя может служить жестяная банка из-под леденцов, футляр от реле типа МКУ-48 или любой другой, подходящий по размерам.
Во время войны большую часть мин скрытно устанавливают на дорогах, минируют целые поля, лесные и горные тропы. Поэтому мины нужно уметь находить не только в зданиях, но и на открытой местности.
Миноискатель для поиска «мин» в нашей игре на открытой местности должен быть более чувствительным. С его помощью мы должны обнаруживать «мины», спрятанные в земле на глубине до 10–15 см. Такой миноискатель содержит уже не один, а два генератора электрических колебаний и смеситель. Генераторы и смеситель собирают также на транзисторах.
В простом миноискателе генератор создавал электрические колебания низкой (звуковой) частоты. В миноискателе с двумя генераторами лучше использовать более высокие частоты, раз в 10—100 выше, чем в простом миноискателе. Приближение металлического предмета (мины) к высокочастотному генератору вызывает большие изменения частоты, чем в случае низкочастотного генератора. Миноискатель становится более чувствительным. Но у высоких частот есть большой недостаток — мы не можем их услышать.
Для того чтобы можно было обнаружить на слух изменения частоты высокочастотного генератора при приближении его к металлической мине, необходим второй такой же генератор. Изменение частоты первого генератора мы сможем услышать благодаря биениям, возникающим в смесителе, если на него подать напряжения высокой частоты, получаемые от первого и второго генераторов. Отсюда становится понятным и назначение смесителя.
Чтобы понять, что такое биения, вспомните, как настраивают струнные музыкальные инструменты. Настройщик пианино или рояля пользуется камертоном — прибором, издающим звук строго определенного и постоянного тона. Заставив звучать камертон (первый генератор звука), настройщик нажимает клавишу, соответствующую определенной ноте, струна инструмента колеблется, издавая звук (работает второй генератор). Если звуки, получаемые от камертона и струны, совпадают по тону, то есть они одинаковы по частоте, настройщик четко улавливает своим ухом (смесителем) резкое уменьшение силы и частоты звука. Происходит это оттого, что при сложении двух колебаний с одинаковой частотой суммарные колебания получаются очень высокой или очень низкой частоты. Кроме того, в результате получаются колебания с утроенной, учетверенной и т. д. частотами. Эти колебания невелики, и мы их слышим очень слабо.
Настройщик ориентируется по разности частот. Разность равна нулю, если частоты совпадают. Такое явление, происходящее, кстати говоря, с любыми (электрическими, механическими, звуковыми и другими) колебаниями, и получило название нулевых биений.
Если частоты колебаний струны и камертона неодинаковы, настройщик слышит разность колебаний струны и камертона. Натягивая или ослабляя струну, он добивается совпадения частот камертона и струны, то есть получает нулевые биения между собственными частотами камертона и струны. Если складывать в смесителе электрические колебания, то наблюдается та же картина. При равенстве частот генераторов получается разностная частота, равная нулю. При работе генераторов на различных частотах в результате получается частота, равная разности частот двух генераторов.
В нашем миноискателе первый электронный генератор работает на частоте 465 000 гц (465 кгц). Это означает, что в нагрузке генератора мы получаем колебания электрического тока с частотой 465 тысяч раз в минуту. Если такие колебания подать непосредственно в наушники, то мы ничего не услышим: человек не может слышать звуки с частотой более 15 000—20 000 колебаний в секунду (15–20 кгц). Второй генератор миноискателя работает с частотой 470 кгц. Если колебания первого и второго генераторов сложить в смесителе, то на выходе смесителя мы получим разностную частоту:
