4.2. Специальные инструменты для обнаружения тайников

4.2. Специальные инструменты для обнаружения тайников

4.2.1. Поисковое зеркало

Основным инструментом для обнаружения тайников является поисковое зеркало. Оно может быть маленьким, примерно как у зубного врача, может быть и гораздо больше. Зеркало (рис. 4.2) крепится на длинной, в несколько десятков сантиметров, ручке.

Рис. 4.2. Поисковое зеркало

4.2.2. Рентгеновские аппараты

В наше время существуют очень маленькие, портативные рентгеновские приборы, которыми пользуются многие сотрудники службы безопасности для обнаружения бомб и оружия. В аэропортах имеются стационарные рентгеновские установки.

Как вы уже заметили, металлоискатели и рентгеновские приборы имеют свои недостатки. Принципиальный недостаток рентгеновских приборов состоит в том, что излучение экранируется любыми металлическими предметами. Рентген обнаружит или бомбу, или пистолет в чемодане. Но если они будут спрятаны в металлическом предмете, их будет не видно. Оружие легко спрятать внутри какой-нибудь детали автомобиля. Даже небольшие отдельные металлические детали могут замаскировать искомый предмет.

4.2.3. Детекторы паров

Детектор паров — это «электронный нос», который может обнаружить присутствие испарений взрывчатых веществ. Хотя такой прибор стоит дорого, его цена не покажется непомерной, по сравнению с затратами, которые требуются на обучение собаки с проводником.

4.2.4. Собаки

Собаки выполняют три типа поиска: людей, наркотиков и взрывчатых веществ. В США большинство полицейских и армейских собак обучается на Леклендской базе ВВС недалеко от Сан-Антонио, штат Техас. Собаку и проводника нужно обучать вместе, потому что в дальнейшем они будут работать как одна команда. Курс обучения продолжается около двух месяцев, а затем собака с проводником сдают экзамен, на котором должны правильно выполнить примерно 95 % заданий.

Обычно собак натаскивают на поиск или людей и наркотиков, или людей и взрывчатки, но никогда на взрывчатку и наркотики одновременно. Дело в том, что эти два типа запахов могут запутать собак, поэтому в сыскной службе служат «бомбовые собаки» и «наркособаки».

Огромное преимущество собак — быстрота их работы. Собака может обыскать, например, авиалайнер и багаж пассажира примерно за полчаса, а бригаде наблюдателей понадобится часов восемь, чтобы провести тщательный обыск и убедиться, что на борту нет взрывчатки. В наши дни это особенно важно, так как по телефону поступает множество ложных сообщений о якобы заложенных бомбах. Их число так велико, что без собак специальные подразделения встали бы перед сложной дилеммой: либо надолго задерживать, в нашем примере, рейсы, либо идти на большой риск, отправляя самолеты без обыска.

Точно так же собак натаскивают на наркотики, что намного ускоряет работу охранников и таможенников. Хотя преступники выработали против таких собак свои меры, с ними поиск наркотиков более эффективен. Проводникам собак вряд ли это понравится, но все же отметим, что собаки-ищейки легко уязвимы.

Их слабость в самом способе поиска, в обонянии. Собаку легко отвлечь от спрятанной вещи или вообще нарушить ей чутье. Старинное средство против ищеек — смесь сушеной крови, пороха и перца. Вскоре нашли и более сильное вещество — кокаин. Это наркотик, действующий как местное анестезирующее средство, он лишает собаку чутья на несколько часов. В наше время существуют более сильные и быстродействующие местные анестетики, которые продаются без рецепта. Существуют различные лосьоны для загара, в состав которых входит пунеркаин или дибукаин. Есть и обезболивающие мази, которые продаются под разными названиями, например «Нуперкаин», «Оранджель» и т. п.

Все они годятся для этой цели. Если смешать такое средство с кровью животного, эта смесь привлечет собаку на достаточно долгое время, чтобы анестетик подействовал и нарушил ее обоняние.

Другой способ обмануть собаку. Допустим, необходимо замаскировать запах человека. Для этого нужно всего лишь оставить следы его крови или нота в разных местах, достаточно нескольких капель.

Собаку, натасканную на наркотики, можно обмануть, оставив поблизости рассеянные следы наркотиков. У листьев марихуаны очень резкий запах, и если потереть этими листьями разные места в доме, собака столько раз поднимет ложную тревогу, что ее проводник прекратит поиски. Собаки, специализирующиеся на наркотиках, особенно чувствительны к кокаину. Если на полу рассыпать немного кокаина, собака непременно заинтересуется им. И это будет последний запах, который она почувствует в течение ближайших нескольких часов.

У взрывчатых веществ характерный запах нитратов и для поиска бомб собак натаскивают на него. Обмануть такую собаку можно, если потереть по багажу или саквояжу кусочком пластиковой взрывчатки, особенно если этот багаж будет принадлежать нескольким разным людям.

Собак очень сильно привлекают некоторые лосьоны после бритья и они реагируют на них, как на взрывчатку. Этим можно воспользоваться, чтобы «замаскировать» настоящую взрывчатку.

Познакомившись с методами работы тех, кто ищет, вы лучше представляете себе, с чем вам придется столкнуться, чтобы сохранить свою тайну. Хотя с первого взгляда кажется, что те, кто обыскивает, большие профессионалы и от них ничего не скроешь, работают они далеко не так эффективно, как хотели бы вам показать. Доказательство тому — огромное количество различных незаконных предметов на территории нашей страны. А если что и находят, то только из-за глупости или крайнего невезения того, кто прячет.

4.2.5. Телевизионные и оптические системы

Современные телевизионные и оптические системы включают в себя эндоскопическое и портативное телевизионное оборудование, а также специальные оптические приборы и зеркала. Эндоскопическое оборудование применяется в промышленности, строительстве, на транспорте, в научных исследованиях, медицине, службах обеспечения безопасности и досмотра.

С эндоскопами знакомо большинство людей, страдающих заболеваниями или проходящих обследование желудочно-кишечного тракта. Трудно забыть неприятные ощущения, связанные с кабинетом эндоскопического обследования, когда вам в пищевод врач засовывает гибкий шланг длиной около 1 м с лампочкой и объективом на конце.

Портативные телевизионные системы используются для быстрого поиска взрывных устройств, оружия, наркотиков, контрабанды, осмотра транспортных средств, контейнеров, вагонов, судов. Оптические приборы и зеркала дополняют собой возможности эндоскопического и телевизионного оборудования, а кроме того, имеют некоторые самостоятельные применения; например, зеркала используются для осмотра автомобилей.

Современный технический уровень средств дистанционного визуального наблюдения достаточно высок. Ассортимент эндоскопической продукции включает в себя целую гамму гибких волоконно-оптических фиброскопов (рис. 4.3),

Рис. 4.3. Промышленный фиброскоп

жестких бароскопов, гибких видеоскопов, систем передачи изображения, портативных видеосистем и видеоанализаторов, позволяющих осуществлять осмотр труднодоступных мест с получением изображения высокого качества. Общим и главным для всех этих устройств является миниатюрный объектив, помещаемый на конце тонкого гибкого рукава или жесткой трубки, внутри которых изображение передается по оптоволоконному жгуту или посредством многокомпонентных линз к окуляру. Рядом с объективом может располагаться ПЗС-матрица, сигнал с которой по кабелю передается к блоку преобразования сигнала и к телевизионному монитору. Гибкие эндоскопы легко проходят сквозь сложные изгибы различных каналов. Бароскопы, в отличие от гибкий эндоскопов, вместо гибкого рукава оборудованы жесткой штангой, на конце которой размещен объектив и (или) ПЗС-матрица (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Промышленный бороскоп

Бароскопы используются для осмотра узлов, к которым может быть осуществлен доступ через узкие прямолинейные каналы.

Видеоскопы идеально подходят для осмотра удаленных зон. Изображение выводится на ТВ-монитор в реальном масштабе времени, с одновременным с фото- и видеодокументированием. Все эти возможности эндоскопических систем в полной форме реализованы, например, в серийной продукции фирмы Olympus (Япония). Вместе с тем, это оборудование не вполне удовлетворяет требованиям оперативности проведения осмотра. Практически все промышленные эндоскопические системы рассчитаны скорее на статическое скрупулезное обследование, чем на быстрый оперативный осмотр.

Эти системы имеют многомодульную конфигурацию с кабельными соединениями, их функциональные блоки не минимизированы по весу и габаритам.

Очевидны также проблемы с быстрой подготовкой к работе, переносом системы и сохранением ее целостности. Еще одна существенная особенность заключается в не всегда приемлемом качестве наблюдаемого через окуляр изображения.

Видеоскопы (рис. 4.5) позволяют вести наблюдение через миниатюрную ПЗС-матрицу на удалении до 22 м.

Рис. 4.5. Промышленный видеоскоп

Сигнал по кабелю поступает на блок преобразования и, далее, на ТВ монитор. Разрешающая способность и, как следствие, качество изображения в видеоскопах значительно выше, чем то, которое достигается с помощью фиброскопов. По ТВ монитору следить за осмотром может практически неограниченное число наблюдателей. В то же время подобное оборудование не может использоваться одним оператором и не приспособлено для быстрой смены места осмотра и обхода объектов. Для этого больше подходят портативные эндоскопические устройства типа фиброскопов МР-660В или ММ-013С.

Соединить преимущества высокого качества изображения с максимальным удобством пользования оборудованием при досмотре позволяют портативные телевизионные системы. Это достигается путем конструктивного объединения в едином устройстве миниатюрной телевизионной камеры, регулируемой штанги и телевизионного монитора. Угловое положение камеры изменяется с помощью гибкой концевой части штанги или фиксируемого шарнира. Телевизионный сигнал и питание передаются по кабелю, пропущенному внутри штанги. В телескопических штангах обеспечивается подмотка избыточного кабеля на встроенный подпружиненный барабан. Монитор для наблюдения изображения крепится на рукоятке штанги посредством регулируемого кронштейна. Характерными особенностями телевизионных портативных систем являются следующие:

— Цилиндрический корпус камеры со встроенной инфракрасной подсветкой обеспечивает максимально возможную для этого оборудования способность проникновения в труднодоступные места. Герметизация корпуса камеры позволяет вести наблюдение в жидких средах.

— Телескопическая штанга имеет широкий диапазон регулирования фиксируемых положений, обеспечивая свободный доступ как к более, так и менее удаленным от оператора местам обследования без необходимости манипулирований кабелями, разъемами, модулями, принадлежностями и т. п.

— Компактный монитор с электронно-лучевой трубкой, съемно устанавливаемый на штанге, создает наиболее удобные для оператора условия визуального наблюдения и качество изображения, достаточное для проведения осмотра.

— Конструкция изделия обеспечивает минимальное время для подготовки прибора к работе. Пылевлагозащитный и ударопрочный корпус предохраняет устройство от влияния окружающей среды и позволяет использовать его практически в любых условиях.

Примером реализации этих особенностей может служить система тина S-1000 («Кальмар»), внешний вид которой показан на рис. 4.6.

Рис. 4.6. Система S-1000 «Кальмар»

В некоторых случаях для выполнения досмотра приемлемы более простые телевизионные системы. Их конструкции могут широко варьироваться по длине и исполнению штанги, типу монитора, способу установки и параметрам камеры, ресурсу автономного питания и другим характеристикам. Эффективность применения телевизионных систем, как и эндоскопического оборудования, во многом зависит от точного выбора оборудования в соответствии с объектом осмотра и условиями применения. Особенно удобны портативные телевизионные системы для операций таможенного досмотра всевозможных транспортных средств и контейнеров.

Рис. 4.7. «Кальмар» в работе

При всем отличии рассмотренных выше технических средств можно заметить, что каждое из них в отдельности имеет определенный предел в своем развитии.

Хотя можно и нужно улучшать качество отдельных элементов, вносить полезные усовершенствования и дополнения, оптимизировать комплектацию и так далее, но все же наиболее перспективный путь повышения эффективности подобных систем, как показывают примеры из других областей техники, заключается в объединении возможностей различного оборудования. Таким образом, например, существенно возросли возможности бесконтактного выявления у людей скрытно проносимых предметов за счет совмещения стационарных металлодетекторов с детектированием паров взрывчатых веществ, обнаружением радиоактивных материалов и нелинейной локацией радиоэлектронных устройств.

В сфере средств визуального осмотра также можно кое-что усовершенствовать. Наиболее очевиден путь взаимного усиления достоинств эндоскопических и телевизионных систем. Например, телескопическая штанга с установленной на ней телевизионной системой типа «Кальмар» позволяет свободно выносить гибкую часть эндоскопа на значительное расстояние, устраняя длинные свисающие кабели передачи сигнала и подсветки, а использование компактного носимого монитора вместо окуляра делает более удобным визуальное наблюдение. Дополнительные преимущества таким системам придаст модуль радиоканала для передачи видеоизображения на пост дистанционного наблюдения или контроля.

Следующий шаг связан с объединением возможностей визуального и детекторного исследования. При визуальном осмотре осуществляется прямое зрительное распознавание предметов, которое требует длительной повышенной концентрации внимания оператора и не всегда дает падежный результат. Под детекторным исследованием понимается применение аппаратуры, которая контактным или бесконтактным способом способна воспринимать определенные физические свойства, свидетельствующие о наличии в обследуемом месте некоторых аномалий в виде неоднородностей, характерных излучений или конкретных веществ. С точки зрения эффективности обследования с применением детекторов существенно то, что они вырабатывают сигнал в случае превышения заданного порога чувствительности, тем самым не только выявляя, но и локализуя искомое устройство или материал. В результате объединения визуального и детекторного методов поиска повышается вероятность обнаружения и сокращается время осмотра.

Основная проблема состоит в том, чтобы при всех усовершенствованиях сохранить легкость и удобство обращения с оборудованием. Для этого, в частности, требуется, чтобы чувствительный элемент детектора, выносимый на конец досмотровой штанги, имел минимально возможные габариты и вес. Для высокочастотной аппаратуры важно обеспечить безопасные, но эффективные параметры излучения. Необходимо также решить проблемы функциональной и конструктивной совместимости различных технических средств.

Примером успешного решения этих и многих других трудностей служит система для досмотра автотранспорта S-1100 («Дозор»), позволяющая осуществлять одновременно локацию объекта и вести телевизионное наблюдение за обследуемой зоной (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Система S-1100 «Дозор»

В легкий малогабаритный антенный блок системы, осуществляющий высокочастотное зондирование, встроена миниатюрная телевизионная камера, сориентированная по диаграмме направленности антенны, что позволяет точно наблюдать зону отклика при получении сигнала локации.

Такую систему можно дополнить малогабаритным дозиметром, детектором взрывчатых веществ и наркотиков, приборами для обнаружения часовых механизмов и магнитов и другими средствами обследования.

Если количество аппаратуры и приспособлении или особенности выполняемых задач превысят возможности применения стандартного оборудования, на помощь придут радиоуправляемое шасси с манипуляторами, средства нейтрализации и другое оборудование, рассмотрение которого выходит за рамки данной книги.

Рис. 4.9. «Дозор» в работе

4.2.6. Металлодетекторы

Стационарные металлоискатели мы все видели в аэропортах и на крупных стадионах. Но есть и другие, портативные приборы. Ручной металлоискатель применяют для быстрой и скрытной проверки на наличие оружия. Телохранитель высокопоставленного лица проходит сквозь толпу и незаметно проверяет людей, не касаясь их.

Металлоискатели в аэропортах способны обнаруживать очень мелкие предметы. Однако это может сильно затруднить работу проверяющих. Чувствительность таких приборов регулируется, и большинство операторов устанавливает ее на низкий уровень во избежание слишком большого числа ложных срабатываний. Если сигнал тревоги звучит из-за наличия у пассажира авторучки или браслета от часов, сотруднику охраны приходится возвращать его обратно и просить вынуть из карманов металлические вещи. Это приводит к серьезным задержкам движения, особенно в оживленных аэропортах. Сотрудники охраны опасаются скопления рассерженных пассажиров, им проще снизить чувствительность прибора — и будь что будет. Металлоискатели могут обнаруживать очень мелкие металлические предметы, величиной с иголку или скрепку.

Большинство из них (рис. 4.10) улавливает и цветные металлы, например медь, свинец и никель, которые используются в оружии и боеприпасах.

Рис. 4.10. Стационарный и ручной металлоискатели

Срабатывание металлоискателя зависит как от массы металлического предмета, так и от расстояния до него. Чтобы обнаружить мелкий предмет, прибор должен находиться очень близко от него. При этом более крупные предметы будут экранировать мелкие, и последние останутся незамеченными. На практике это означает, что мимо металлоискателя можно пронести оружие, если спрятать его достаточно глубоко. Определить нужную глубину можно методом проб и ошибок, используя металлоискатель того типа, которым будет производиться проверка. Учтите, что армейские подразделения при поиске спрятанных предметов обычно используют миноискатели различных модификаций.

Промышленные металлодетекторы

Металлодетектор предназначен для поиска металлических предметов из черных и цветных металлов в непроводящих и слабо проводящих средах (дерево, одежда, пластмасса и т. п.). Существует множество промышленных конструкций металлодетекторов. Внешний вид одного из них представлен на рис. 4.11.

Рис. 4.11. Ручной металлодетектор «Metor 22»

Прибор имеет звуковую и световую сигнализацию. Дальность обнаружения металлических предметов от 20 до 200 мм.

Наряду с профессиональными промышленными образцами, которые стоят довольно дорого, для решения ваших задач можно использовать и приборы, изготовленные самостоятельно. Они имеют достаточно высокие характеристики, подчас не уступающие промышленным образцам. Ниже описываются несколько таких устройств.

Практические схемы металлодетекторов (металлоискателей)

Принцип действия описываемых ниже приборов основан на сравнении значений частоты колебаний двух генераторов: образцового и перестраиваемого, частота которого изменяется под воздействием на его колебательный контур искомого металлического предмета. По сравнению с другими известными методами — мостовым (регистрируется разбаланс измерительного моста, в одно из плеч которого включена поисковая катушка), сдвига фаз (измеряется фазовый сдвиг колебаний образцового и перестраиваемого генераторов), передатчик-приемник (регистрируется переизлучаемая металлическим предметом радиочастотная энергия), — метод сравнения значений частоты (иными словами, метод биений) менее эффективен, однако более прост в реализации. Построенные с его использованием металлоискатели компактны, не требуют тщательной настройки и мер по жесткой стабилизации частоты, неприхотливы в эксплуатации, благодаря чему и получили широкое распространение.

Предлагаемые вашему вниманию устройства выполнены на доступной элементной базе и могут быть с успехом использованы не только при оборудовании тайников, но и в строительстве, коммунальном хозяйстве, для поиска скрытых под слоем земли мусора или снега, люков и крышек колодцев, решеток водостока и т. п. Кроме того, эти приборы можно с успехом использовать для обнаружения тайников и скрытых металлических предметов.

Металлоискатель на одной микросхеме

Металлоискатель, принципиальная схема которого изображена на рис. 4.12, собран всего на одной микросхеме К176ЛП2. Один из се элементов (DD1.1) использован в образцовом генераторе, другой (DD1.2) — в перестраиваемом.

Колебательный контур образцового генератора состоит из катушки L1 и конденсаторов C1, С2, а перестраиваемого — из поисковой катушки L2 и конденсатора С4; первый перестраивают переменным конденсатором С1, второй — подбором емкости конденсатора С4.

На элементе DD1.3 выполнен смеситель колебаний образцовой и переменной частот. С нагрузки этого узла — переменного резистора R5 — сигнал разностной частоты поступает на вход элемента DD1.4, а усиленное им напряжение звуковой частоты — на головные телефоны BF1.

Прибором можно обнаружить пятикопеечную монету (доперестроечную денежную единицу) на глубине до 60 мм. А крышку канализационного колодца — на глубине до 0,6 м.

Металлоискатель на двух микросхемах

Несколько большей чувствительностью обладает металлоискатель, собранный по схеме, приведенной на рис. 4.13.

Рис. 4.13. Металлоискатель на двух микросхемах

Здесь в качестве смесителя и усилителя колебаний разностной частоты применена микросхема К118УН1Д. Образцовый и перестраиваемый генераторы этого прибора также идентичны по схеме, каждый из них выполнен на двух инверторах (DD1.1, DD1.2 и DD2.1, DD2.2 соответственно), элементы DD1.3 и DD2.3 — буферные (ослабляют влияние смесителя на генераторы). Образцовый генератор настраивают на заданную частоту переменным конденсатором С1, перестраиваемый — подбором емкости конденсатора С2.

Металлоискатель повышенной чувствительности

Повысить чувствительность металлоискателя, в котором использован метод биений, можно, настроив образцовый генератор на частоту в 5—10 раз большую, чем частота перестраиваемого. В этом случае возникают биения между колебаниями образцового генератора и ближайшей по частоте (5—10-й) гармоникой перестраиваемого генератора. Расстройка последнего, скажем, всего на 10 Гц приводит к увеличению частоты разностных колебаний на 50… 100 Гц.

Именно таким способом достигнута повышенная чувствительность прибора, схема которого изображена на рис. 4.14. Пятикопеечную монету с его помощью можно обнаружить на глубине до 100 мм, а крышку колодца — на глубине до 0,65 м.

Рис. 4.14. Металлоискатель повышенной чувствительности

Образцовый генератор металлоискателя выполнен на двух элементах микросхемы DD2 и настроен на частоту 1 МГц. Требуемую стабильность частоты обеспечивает кварцевый резонатор ZQ1.

В перестраиваемом генераторе использованы два элемента микросхемы DD1.

Его колебательный контур L1C2C3VD1 настроен на частоту в несколько раз меньшую, чем образцовый генератор. Для настройки контура использован варикап VD1, напряжение на котором регулируют переменным резистором R2.

Смеситель выполнен на элементе DD1.4, в качестве буферных использованы элементы DD1.3 и DD2.3.

Как и в обеих предыдущих конструкциях, индикатором поиска служат головные телефоны BF1.

Каждый из металлоискателей (два предыдущих и рассматриваемый) смонтирован на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм.

Платы рассчитаны на установку постоянных резисторов МЛТ-0,125 (МЛТ-025, ВС-0,125), конденсаторов КТ-1 (С2—С7 — в первом; С2, С5—С8 — во втором; С2, СЗ, С5-С7 — в третьем), КМ-4 или К-10-7В (соответственно С8-С10; СЗ, С4, С9-С12, С15, С16; С2, СЗ, С5-С7) и К50-6 (остальные).

Для перестройки генераторов по частоте применены переменные конденсаторы с твердым диэлектриком от малогабаритных транзисторных приемников «Мир» (в первом устройстве) и «Планета» (во втором). Разумеется, возможно использование и любых других подходящих по габаритам и значениям минимальной и максимальной емкости конденсаторов, в том числе и подстроечных КПК-3 емкостью 25…150 пФ.

Переменные резисторы R5 (рис. 4.12) и R2 (рис. 4.14) — малогабаритные любого типа.

С целью уменьшения размера смонтированных плат по высоте оксидные конденсаторы С11первого металлоискателя и С9 третьего установлены параллельно платам (их выводы согнуты под углом 90°). Кварцевый резонатор смонтирован на отдельной плате из стеклотекстолита, закрепленной параллельно основной со стороны деталей.

Катушки L1 металлоискателей, собранных по схемам на рис. 4.12 и 4.13, намотаны на ферритовых (600НН) кольцевых магнитопроводах типоразмера К8х6х2. В первом катушка содержит 180 витков провода ПЭЛШО 0,14 мм, во втором — 50 витков ПЭЛШО 0,2 мм. Намотка в обоих случаях равномерная по всему периметру магнитопровода. В первом устройстве катушка приклеена клеем БФ-2 непосредственно к печатной плате, во втором (из-за недостатка места) — к небольшому уголку, согнутому из листового полистирола толщиной 1,5 мм и приклеенному этим же клеем к плате.

Поисковая катушка каждого из трех металлоискателей намотана в кольце, согнутом из винилопластовой трубки внешним диаметром 15 и внутренним 10 мм.

Наружный диаметр кольца первого прибора — 250, второго и третьего — 200 мм, числа витков — соответственно 100 и 50, провод — ПЭЛШО 0,27 мм. После намотки кольцо обернуто лентой из алюминиевой фольги для электрического экранирования (необходимого для устранения влияния емкости между катушкой и землей). При намотке ленты следует помнить, что электрический контакт между ее концами недопустим (в противном случае образуется замкнутый виток).

Для защиты от повреждений фольгу обматывают одним-двумя слоями поливинилхлоридной изоляционной ленты.

Следует отметить, что диаметр поисковой катушки может быть как меньше, так и больше указанных значений. С его уменьшением площадь зоны обнаружения сужается, но прибор становится более чувствительным к мелким предметам, с увеличением же, наоборот, зона обнаружения расширяется, а чувствительность к мелким предметам снижается. Для индикации поиска во всех приборах применены головные телефоны ТОН-2.

Питать металлоискатели можно от батареи «Крона» или 7Д-0.115, а если не смущают габариты, то и от соединенных последовательно двух батарей 3336 или шести элементов 316, 332.

Вместе с источником питания смонтированную плату и органы управления помещают в небольшую плоскую металлическую коробку (латунь, луженая жесть толщиной 0,4…0,6 мм) и закрепляют последнюю на штанге, изготовленной из дюраллюминевой трубы внешним диаметром 16…20 мм.

Универсальный металлоискатель

Металлоискатели, о которых рассказывалось ранее рассчитаны на обнаружение в основном сравнительно больших металлических предметов на расстоянии нескольких десятков сантиметров. С их помощью практически невозможно определить точное местоположение, скажем, гвоздей, скрытой проводки в стене или в полу, поскольку разрешающая способность металлоискателя низка из-за громоздкости выносной катушки (диаметр 200 мм). К примеру, с такой катушкой группа близкорасположенных гвоздей может восприниматься как некий большой предмет из металла. Кроме того, более удаленные массивные предметы могут экранировать близлежащие мелкие, например, те же гвозди в деревянном настиле на железобетонных плитах. На рис. 4.15 представлен универсальный металлоискатель, способный обнаруживать как мелкие, так и крупные металлические предметы.

Рис. 4.15. Универсальный металлоискатель

Он снабжен несколькими сменными катушками диаметром от 25 до 250 мм, что позволяет обнаруживать местоположение мелких предметов с точностью до миллиметров на расстоянии нескольких сантиметров, а крупные предметы — на расстоянии нескольких десятков сантиметров.

Принцип работы металлоискателя — традиционный. Он содержит эталонный генератор, собранный на логических элементах DD1.1 и DD1.3 с частотой генерации примерно 100 кГц и перестраиваемый генератор, выполненный на элементе DD1.2 и одной из выносных катушек индуктивности, подключаемых к генератору через разъем XS1. Сигналы обоих генераторов поступают на смеситель, собранный на элементе DD1.4. К выходу смесителя через фильтр R4C4, ослабляющий высшие частоты, подключены головные телефоны (узел А2). Для получения большей громкости звука капсюли телефонов соединены последовательно.

Пока вблизи выносной (сменной или поисковой) катушки нет металла, в телефонах будет звук вполне определенной тональности, установленной переменным резистором R2. При приближении же катушки к металлическому предмету тональность звука будет изменяться. Металлоискатель питается от батареи GB1, но выключателя питания в ее цепи нет — питающее напряжение подается на микросхему через контакты 2,4 при подключении сменной катушки.

Кроме указанной на схеме, можно применить микросхемы К561ЛА7, К564ЛЕ5. Постоянные резисторы — МЛТ-0,125, переменный R2 — СП5-2 или другой малогабаритный. Оксидный конденсатор С5 может быть К50-6, К53-1, остальные конденсаторы — КЛС, КМ. Головные телефоны — ТОН-2А с регулятором громкости. Их нужно немного доработать — установить на корпусе регулятора громкости гнездо XS2 от малогабаритных телефонов (в это гнездо вставляют вилку ХР2 от таких же телефонов), удалив предварительно провод с вилкой. И, конечно, соединить капсюли последовательно.

Источник питания, батарею GB1, составляют из четырех последовательно соединенных аккумуляторов Д-0,1 или Д-0,06. Поскольку аккумуляторы со временем истощаются, для подзарядки батареи используют простое зарядное устройство (узел А4 на рис. 4.16), включаемое в разъем XS1 с помощью пятиштырьковой вилки.

Рис. 4.16. Зарядное устройство для металлоискателя

Детали узла А1 металлоискателя, кроме разъемов, батареи и переменного резистора, смонтированы на небольшой печатной плате, которая вместе с батареей аккумуляторов размещена в небольшом корпусе — коробке из-под лекарств.

На крышке коробки крепят разъем, а через отверстие в дне пропускают двухпроводный шнур, концы проводов которого припаивают к разъему ХР2. Переменный резистор R2 крепят на боковой стенке коробки.

Сменные катушки диаметром до 100 мм изготавливают так. Сначала на оправке необходимого диаметра наматывают обмотку, которую обматывают слоем лакоткани, а поверх — медной луженой фольгой. Начало и конец обмотки из фольги не должны касаться друг друга, поэтом между ними оставляют зазор в несколько миллиметров.

Затем из фольгированного материала изготавливают основание в виде диска, на котором пайкой крепят разъем. С внутренней стороны на основании оставляют на краю кольцевую фольгированную полоску, не замкнутую на концах, а также полоску-проводник к разъему (с этой полоской соединяют контакты 2 и 4 разъема). К основанию припаивают фольговую обмотку катушки так, чтобы зазоры обмотки и кольцевой полоски основания совпали. В случае необходимости на основании размещают конденсатор С, выводы которого подпаивают к выводам 3 и 1 разъема, т. е. подключают параллельно катушке индуктивности.

После проверки катушки (омметром) и подбора конденсатора С1 (при налаживании металлоискателя) припаивают крышку из фольгированного материала, изготовленную наподобие основания с незамкнутой кольцевой полоской.

Катушки диаметром 100 мм и более можно изготовить аналогично описанным выше и соединять их с металлоискателем с помощью кабеля (обязательно экранированного) длиной 1,5…2 м. Индуктивность любой катушки должна быть примерно 1,25 мГн.

Для катушки диаметром (средним) 25 мм обмотка должна содержать 150 витков провода ПЭВ-1 0,1 мм; диаметром 75 мм — 80 витков ПЭВ-1 0,18 мм; диаметром 200 мм — 50 витков ПЭВ1 0,3 мм. Для катушек любого другого диаметра число витков приближенно определяют но формуле:

где W — число витков; L — индуктивность катушки, мкГн; D — средний диаметр катушки, см.

Настраивают металлоискатель в такой последовательности. После изготовления одной из сменных катушек, например самой малогабаритной, ее подключают к разъему XS1. Движок резистора R2 устанавливают в среднее положение и, подключив головные телефоны, подбором конденсатора СЗ добиваются звука низкого тока в них. При приближении к катушке металлического предмета тональность звука должна изменяться. Затем изготавливают катушку другого диаметра и, не припаивая крышку, подключают катушку к разъему XS1.

Желательно, чтобы индуктивность катушки получилась на 5…10 % меньше ранее изготовленной. Подбором конденсатора С1 (если это понадобится) добиваются звука примерно такой же тональности, что и в первом случае.

Аналогично изготавливают и настраивают катушки других размеров.

При зарядке батареи аккумуляторов необходимо помнить о правилах безопасности и не касаться токопроводящих частей устройства, например вилки ХР2. Чтобы сделать этот процесс более безопасным, можно воспользоваться для зарядки сетевым блоком питания с выходным напряжением 9… 12 В и подключать его к батарее GB1 (через контакты 4, 5 разъема XS1) через резистор сопротивлением 470…510 Ом.

Малогабаритный чувствительный металлоискатель

Металлоискатели, основанные на регистрации на биений, оказываются малочувствительными при поисках металлов со слабыми ферромагнитными свойствами, таких как, например, медь, олово, серебро. Повысить чувствительность металлоискателей этого типа невозможно, поскольку разность частот биения малозаметна при обычных методах индикации. Значительный эффект дает применение кварцованных металлоискателей. Металлоискатель, принципиальная схема которого приведена на рис. 4.17,а, состоит из измерительного генератора, собранного на транзисторе VT1, и буферного каскада — эмиттерного повторителя, собранного на транзисторе VT2, отделенных кварцевым резонатором ZQ1 от индикаторного устройства — детектора на диоде VD2 с усилителем постоянного тока на транзисторе VT3. Нагрузкой усилителя служит стрелочный прибор С током полного отклонения 1 мА.

Вследствие высокой добротности кварцевого резонатора малейшие изменения частоты измерительного генератора будут приводить к уменьшению полного сопротивления последнего, как это видно из характеристики, приведенной на рис. 4.17,б, а это, в конечном итоге, повысит чувствительность прибора и точность измерений.

Подготовка к поиску заключается в настройке генератора на частоту параллельного резонанса кварца, равную 1 МГц. Эта настройка производится конденсаторами переменной емкости С2 (грубо) и подстроечным конденсатором C1 (точно) при отсутствии около рамки металлических предметов. Поскольку кварц является элементом связи между измерительной и индикаторной частями устройства, его сопротивление в момент резонанса велико и минимальное показание стрелочного прибора свидетельствует о точной настройке устройства.

Уровень чувствительности регулируется переменным резистором R8.

Особенностью устройства является кольцевая рамка L1, изготовленная из отрезка кабеля. Центральную жилу кабеля удаляют и вместо нее продергивают шесть витков провода типа ПЭЛ 0,1–0,2 мм длиной 115 мм. Конструкция рамки показана на рис 4.17,в. Такая рамка обладает хорошим электростатическим экраном.

Рис. 4.17. Малогабаритный чувствительный металлоискатель

Жесткость конструкции рамки обеспечивается размещением ее между двумя дисками из оргстекла или гетинакса диаметром 400 мм и толщиной 5–7 мм.

В приборе использованы транзисторы КТ315Б, опорный диод — стабилитрон 2С156А, детекторный диод типа Д9 с любым буквенным индексом. Частота кварца может быть в интервале частот от 90 кГц до 1,1 МГц. Кабель — типа РК-50.

Металлоискатель с низкой рабочей частотой

Этот металлоискатель представляет собой относительно простое устройство, и имеет хорошую чувствительность и стабильность работы. Отличительной особенностью такого устройства является его низкая рабочая частота. Катушки индуктивности металлоискателя работают на частоте 3 кГц. Это обеспечивает, с одной стороны, слабую реакцию на нежелательные сигналы (например, сигналы, возникающие при наличии мокрого песка, мелких кусочков металла (металлической стружки) и т. д.), а с другой стороны, хорошую чувствительность при поиске скрытых предметов малого и среднего размеров, а именно металлических коробок, труб, монет и т. п. Прибор также можно использовать при поиске места для оборудования тайника под землей. Он достаточно хорошо обнаруживает скрытые на глубине водопроводные трубы и трассы центрального отопления.

Для реализации и настройки схемы требуется соответствующий навык и опыт, поэтому, если вы недостаточно уверенно себя чувствуете, сначала попробуйте свои силы при изготовлении более простых устройств, описанных выше.

Блок-схема металлоискателя приведена на рис. 4.18.

Рис. 4.18. Блок-схема металлоискателя:

1 — генератор (3 кГц); 2 — дискриминатор; 3 — катушки металлоискателя; 4 — усилитель высокой частоты; 5 — детектор; 6 — фильтр низких частот; 7 — звуковой генератор; 8 — электронный ключ звукового сигнала; 9 — усилитель выходных сигналов; 10 — громкоговоритель; 11 — схема сравнения; 12 — регулируемое опорное напряжение

Генератор металлоискателя возбуждает колебания в передающей катушке на частоте около 3 кГц, создавая в ней переменное магнитное поле. Приемная катушка расположена перпендикулярно передающей катушке таким образом, что проходящие через нее магнитные силовые линии создают малую ЭДС. На выходе приемной катушки сигнал либо отсутствует, либо очень мал. Металлический предмет, попадая в поле катушки, изменяет значение индуктивности, и на выходе появляется электрический сигнал, который затем усиливается, выпрямляется и фильтруется. Таким образом, на выходе системы имеем сигнал постоянного напряжения, значение которого слегка возрастает при приближении катушки к металлическому предмету.

Этот сигнал поступает на один из входов схемы сравнения, где сравнивается с опорным напряжением, которое прикладывается к его второму входу. Уровень опорного напряжения отрегулирован таким образом, что даже небольшое увеличение напряжения сигнала приводит к изменению состояния на выходе схемы сравнения. Это в свою очередь приводит в действие электронный переключатель, в результате чего на выходные усилительные каскады поступает звуковой сигнал, оповещающий о присутствии металлического предмета.

Принципиальная электрическая схема металлоискателя представлена на рис. 4.19.

Рис. 4.19. Принципиальная электрическая схема металлоискателя с низкой рабочей частотой

Передатчик, состоящий из транзистора VT1 и связанных с ним элементов, возбуждает колебания в катушке L1. Сигналы, поступающие на катушку L2, затем усиливаются микросхемой DD1 и выпрямляются микросхемой DD2, включенной по схеме амплитудного детектора. Сигнал с детектора поступает на конденсатор С9 и сглаживается фильтром низких частот, который состоит из резисторов R14, R15 и конденсаторов С10 и С11. Затем сигнал поступает на вход схемы сравнения DD3, где сравнивается с опорным напряжением, устанавливаемым переменными резисторами R29 и R30. Переменный резистор R30 служит для быстрой и грубой настройки, a R29 обеспечивает точную регулировку опорного напряжения. Генератор, собранный на однопереходном транзисторе VT2, работает в непрерывном режиме, однако сигнал, вырабатываемый им, поступит на базу транзистора VT4 только тогда, когда закроется транзистор VT3, так как, находясь в открытом состоянии, этот транзистор шунтирует выход генератора. При поступлении сигнала на вход микросхемы DD3 напряжение на ее выходе уменьшается, транзистор VT3 закрывается и сигнал от транзистора VT2 через транзистор VT4 и регулятор громкости R31 поступает на выходной каскад и громкоговоритель.

В схеме используются два источника питания, благодаря чему исключается возможность возникновения любой обратной связи выхода схемы с ее чувствительным входом. Основная схема питается от батареи напряжением 18 В, которое стабилизатором напряжения DD4 понижается до уровня +12 В. При этом снижение напряжения батареи во время работы схемы не вызывает изменения настройки. Выходные каскады питаются от отдельного источника питания напряжением +9 В. Требования по потреблению мощности довольно низкие, поэтому для питания устройства можно использовать три аккумуляторные батареи. Батарея питания выходного каскада не требует специального выключателя, так как при отсутствии сигнала выходной каскад не потребляет тока.

Сборку схемы металлоискателя следует проводить покаскадно с тщательной проверкой каждого каскада. Проверка источника питания осуществляется путем временного подключения батареи напряжением 18 В. При этом напряжение на конденсаторе С16 должно составлять 12±0,5 В. После этого проводится монтаж элементов выходного каскада: резисторов R23—R26, конденсаторов С14 и С15 и транзисторов VT4—VT6. Следует учесть, что корпус транзистора VT6 соединен с его коллектором, поэтому контакт корпуса с соседними элементами и перемычками недопустим. Так как выходной каскад при отсутствии сигнала не потребляет тока, его проверяют временным подсоединением громкоговорителя, переменного резистора R31 и батареи напряжением 9 В.

Затем устанавливают резисторы R20—R22 и транзистор VT2, образующие генератор звуковых сигналов. При подключении двух источников питания в громкоговорителе прослушивается звуковой фон, меняющийся с изменением положения ручки регулятора громкости. После этого на плате монтируют резисторы R16—R19, конденсатор С12, транзистор VT3 и микросхему DD3.

Работа схемы сравнения проверяется следующим образом. К измерительному входу микросхемы DD3 подключают переменные резисторы R29 и R30. Этот вход образуется с помощью двух резисторов сопротивлением 10 кОм, один из которых подключается к положительной шипе питания +12 В, а другой — к нулевой. Вторые выводы резисторов подсоединяют к выводу 2 микросхемы DD3.

Перемычка от этого вывода служит временной точкой соединения. При грубой настройке (включены обе батареи), которая осуществляется переменным резистором R30, в определенном его положении происходит срыв звукового сигнала, в то время как при точной настройке переменным резистором R29 должно осуществляться плавное изменение сигнала вблизи этого положения. При выполнении этих условий приступают к установке резисторов R6—R15, конденсаторов С6-С11, диода VD3 и микросхем DD1 и DD2.

Включив источник питания, сначала проверяют наличие сигнала на выходе микросхемы DD1 (вывод 6). Он не должен превышать половины значения напряжения питания (примерно 6 В). Напряжение на конденсаторе С9 не должно отличаться от напряжения выходного сигнала этой микросхемы, хотя наводки от сети переменного тока могут вызвать небольшое увеличение этого напряжения.

Касание пальцем входа микросхемы (основания конденсатора С6) вызывает увеличение напряжения из-за повышения уровня шумов. Если регуляторы настройки находятся в положении, при котором звуковой сигнал отсутствует, касание пальцем конденсатора С6 приведет к появлению и исчезновению этого сигнала.

На этом предварительная проверка работоспособности каскадов заканчивается.

Окончательная проверка и настройка металлоискателя проводится после изготовления катушек индуктивности. После предварительной проверки каскадов схемы на плате устанавливаются остальные элементы, за исключением конденсатора С5. Переменный резистор R28 временно устанавливается в среднее положение. Плата крепится к L-образному алюминиевому шасси через пластмассовые шайбы (для устранения возможности короткого замыкания).

Штанга и соединительные части, образующие держатель головки металлоискателя, изготавливаются из пластмассовых трубок диаметром 19 мм. Сама головка прибора представляет собой тарелку диаметром 25 см, изготовленную из прочной пластмассы. Внутренняя ее часть тщательно зачищается наждачной бумагой, что обеспечивает хороший контакт при склеивании эпоксидной смолой.

Изготовление катушек металлоискателя требует особого внимания. Катушки, имеющие одинаковую форму и размеры, наматывают на D-образный контур, образованный из штырей, закрепленных на подходящем куске платы (рис. 4.20).

Каждая из них имеет 180 витков эмалированного медного провода диаметром 0,27 мм с отводом от 90-го витка. Прежде чем снять катушки со штырей, их в нескольких местах перевязывают. Затем каждая катушка обматывается прочной питью, чтобы витки плотно прилегали друг к другу. На этом изготовление передающей катушки заканчивается. Приемная же катушка должна быть снабжена экраном.

Экранирование катушки обеспечивается следующим образом. Сначала она обматывается проволокой, а затем обертывается слоем алюминиевой фольги, которая снова обматывается проволокой. Такая двойная обмотка гарантирует хороший контакт с алюминиевой фольгой. В обмотках проволоки и в фольге должен быть предусмотрен небольшой разрыв, или зазор, как показано на рис. 4.20 препятствующий образованию замкнутого витка по окружности катушки.

Рис. 4.20. Головка металлоискателя

Изготовленные таким образом катушки закрепляются с помощью зажимов по краям пластмассовой тарелки и подсоединяются к блоку управления при помощи четырехжильного экранированного кабеля. Два центральных отвода и экран приемной катушки подсоединяются к нулевой шине питания через экранирующие провода. Если включить устройство и радиоприемник, расположенный недалеко от катушки, можно услышать высокотональный свист (на частоте металлоискателя), обусловленный наводкой звукового сигнала в радиоприемнике. Это указывает на исправность генератора металлоискателя. В данном случае неважно, на какой диапазон настроен радиоприемник, поэтому для проверки вместо него можно использовать любой кассетный магнитофон.

Место рабочего положения катушек определяется по выходному сигналу металлоискателя, который должен быть минимальным, либо по показаниям вольтметра, подключенного непосредственно к конденсатору С9.