При проведении строительных и ремонтных работ довольно часто приходится разыскивать скрытые в строительных конструкциях или проложенные под землёй энергетические, связные и другие кабели, трубопроводы и прочие инженерные коммуникации. Знать точную трассу и глубину их залегания необходимо не только для того, чтобы добраться до объекта для ремонта или замены, но и во избежание его случайного повреждения при выполнении других работ. Для поиска таких объектов существуют приборы-трассоискатели, действие которых основано на регистрации электромагнитного поля, создаваемого находящимся в среде с плохой проводимостью хорошо проводящего объекта, по которому течёт переменный ток определённой частоты, созданный с помощью специального генератора.
Автор предлагает сравнительно дешёвый, по сравнению с промышленными образцами, самодельный многорежимный генератор для трассоискателя. Он способен работать в комплекте с различными поисковыми приёмниками: как промышленными, так и самодельными.
В различной радиолюбительской литературе не раз публиковались описания простейших "искателей проводки", позволяющих обнаруживать провода бытовой электросети 220 В, 50 Гц на глубине несколько сантиметров в бетонной стене. К сожалению, повышая чувствительность приёмника создаваемого такими проводами излучения, не удаётся значительно увеличить глубину обнаружения и точность определения их трассы. Начинают сказываться помехи от других аналогичных кабелей, проложенных поблизости, и различных устройств, питающихся от сети, а их сегодня немало.
Чтобы успешно решить задачу поиска кабеля, проложенного на глубине в несколько метров, а иногда и в несколько десятков метров, в него необходимо подать мощный сигнал более высокой, чем сетевая, частоты (от сотен герц до нескольких десятков килогерц) от специального генератора. Аналогичным образом создают электромагнитное поле вокруг других объектов поиска, например, металлических водопроводных труб. Второй вывод генератора в этом случае заземляют.
Частоту поискового сигнала выбирают исходя из минимального затухания электромагнитного поля в окружающей кабель или другую коммуникацию в среде (почве, бетоне), достаточно удалённую от частоты возможных помех. Кроме того, применяют различные виды модуляции сигнала, придавая ему "окраску", способствующую лучшему распознаванию на слух или с помощью встроенного в поисковый приёмник автоматического обнаружителя.
Комплект из генератора, посылающего поисковый сигнал в разыскиваемый объект, и поискового приёмника называют трассоискателем или кабелеискателем. Сегодня отечественная и зарубежная промышленность выпускает довольно много разновидностей трассоискателей. Стоимость их находится в пределах от 25 тыс. до 350 тыс. руб. Но те, которые дешевле 100 тыс. руб., в большинстве случаев не отвечают предъявляемым к ним в эксплуатации требованиям. Они способны работать лишь на двух-трёх частотах, их генераторы имеют недастаточную мощность для поиска объектов, находящихся на большой глубине.
Описываемый генератор не имеет недостатков, характерных для "дешёвых" устройств аналогичного назначения. Он эксплуатируется более 12 лет, показал высокую надёжность и эффективность при поиске трасс кабелей и инженерных коммуникаций, залегающих на глубине до 50 м, а также при локализации мест повреждения кабельных линий. Общая стоимость комплекта радиодеталей и материалов, необходимых для его изготовления, не превышает нескольких тысяч рублей.
Генератор совместим со многими приёмниками промышленных трассо-искателей отечественного и зарубежного производства, предназначенными для поиска инженерных коммуникаций, проложенных в стенах, земле, трубах, каналах, шахтах.
Высокая мощность, широкие пределы изменения рабочей частоты, различные комбинации выходного напряжения и тока - всё это позволяет уверенно прослеживать даже в условиях сильных помех коммуникации, проложенные на глубине до 50 м на удалении от генератора до 5 км.
Могут быть созданы как сравнительно высокочастотный сигнал, модулированный низкочастотным (звукового диапазона), так и сигналы низкой и высокой частоты по отдельности. Следует отметить, что при работе с предлагаемым генератором необходимо соблюдать меры электробезопасности, так как напряжение на его выходе может достигать опасных для жизни значений.
Основные технические характеристики
Выходная мощность, Вт
при работе от сети ......6...250
при работе от аккумуляторной батареи........100
Выходное напряжение, В* ....1, 5, 15, 30, 100, 500
Частота поискового сигнала, кГц ..................50; 25; 12,5; 6,25; 3,125; 1,5625; 0,78125; 0,5...3 (плавно)
Частота модуляции, Гц .....500...3000 (плавно)
Частота прерывания поискового сигнала, Гц............0,1...1 (плавно)
Напряжение питания, В
переменное 50 Гц (сеть) .........220
постоянное (аккумуляторная батарея) ................12
Потребляемый ток, А
от сети (без нагрузки/под нагрузкой) .............0,5/1,4
от аккумуляторной батареи, не более...............10
Масса, кг ........................12
*Примечание.Измерено на каждом из шести выходов генератора при его работе от аккумуляторной батареи на частоте 1 кГц стрелочным авометром в режиме измерения переменного напряжения.
Схема возбудителя генератора трассоискателя показана на рис. 1. На микросхеме DD1 выполнен задающий генератор, частота которого стабилизирована кварцевым резонатором ZQ1. Двоичный счётчик DD4 уменьшает частоту повторения импульсов задающего генератора в 2, 4, 8, 16, 32, 64 и 128 раз. Селектор-мультиплексор DD5 выбирает сигнал с одного из выходов счётчика для дальнейшей обработки. Управляющие коды на адресных входах селектора формирует, в зависимости от положения переключателя SA2, шифратор на диодах VD1, VD2, VD4- VD10. В табл. 1 показано соответствие между положением переключателя, логическими уровнями на адресных входах и частотой сигнала на выходе селектора и, следовательно, на выходе всего генератора.
Рис. 1.
Таблица 1
Попожение переключателя SA2 | Уровни на адресных входах DD5 | Частота на выводе 3 DD5, кГц | ||
9 | 10 | 11 | ||
1 | в | в | н | 0,78125 |
2 | в | н | в | 1,5625 |
3 | в | н | н | 3,125 |
4 | н | в | в | 6,25 |
5 | н | в | н | 12,5 |
6 | н | н | в | 25 |
7 | в | в | в | 50 |
8 | н | н | н | 0,5...3 |
При установке переключателя SA2 в положение 8 кварцевый генератор выключается низким уровнем на выводе 13 элемента DD1.2, а на выход селектора поступает сигнал собранного на микросхеме DD3 низкочастотного генератора импульсов с плавной перестройкой частоты от 500 до 3000 Гц. Выключателем SA1 этот генератор можно выключить. Микросхема DD2 управляет работой описанных выше генераторов при выборе режимов и частоты.
Микросхема DD6 выполняет функции фазоинвертора и амплитудного модулятора. Шесть её элементов - логических инверторов - для увеличения нагрузочной способности соединены по три параллельно. Модуляция производится периодическим с частотой импульсов генератора на микросхеме DD3 одновременным переводом выходов всех инверторов в высокоимпе-дансное состояние. Когда сигнал этого генератора выбран в качестве поискового (переключатель SA2 в положении 8), прохождение его импульсов на вход EO микросхемы DD6 запрещает высокий уровень на выводе 13 элемента DD2.4, что отключает модуляцию.
Взаимно противофазные сигналы с выходов первой (выводы 2, 5, 7) и второй (выводы 9, 11, 14) групп инверторов микросхемы DD6 поступают через прерыватели на транзисторах VT4 и VT5 на входы плеч двухтактного усилителя мощности на транзисторах VT3, VT6- VT8, в коллекторные цепи которых включена первичная обмотка трансформатора T1. Оба прерывателя синхронно открываются и закрываются импульсами мультивибратора на транзисторах VT1 и VT2, следующими с частотой 0,1...1 Гц. В результате выходной сигнал генератора периодически включается и выключается с этой частотой, что помогает опознать его при приёме на слух среди помех. Частоту прерывания сигнала можно регулировать переменным резистором R16. Соотношение длительности включённого и выключенного состояний изменяют переменным резистором R17.
Имеющийся в возбудителе стабилизатор напряжения на интегральном стабилизаторе DA1 понижает поступающее от описанного ниже блока питания напряжение Uпит1 (12...14 В) до 11 В и стабилизирует его. Это напряжение питает все узлы возбудителя.
Сигнал с вторичной обмотки трансформатора T1 подан на выходной усилитель мощности, схема которого изображена на рис. 2. Он тоже двухтактный и состоит из предоконечной ступени усиления на транзисторах VT9 и VT10 и оконечной ступени на транзисторах VT11-VT16. Выходной трансформатор T2 имеет вторичную обмотку с отводами, что позволяет работать на нагрузки различного сопротивления, подключая их к соответствующим гнёздам XS1 - XS7. Напряжение, указанное у этих гнёзд, относится к работе генератора от аккумуляторной батареи на 12 В. При работе от сети 220 В подаваемое на оконечный усилитель напряжение питания Uпит2 можно регулировать в пределах от 5 до 30 В, соответственно изменяя выходное напряжение генератора и максимальную отдаваемую им в нагрузку мощность.
Рис. 2.
Светодиоды HL1 и HL2, подключённые через ограничительный резистор R48 к части вторичной обмотки трансформатора T2, служат индикаторами наличия напряжения на выходе генератора. По яркости их свечения можно судить о его установленном уровне. При желании один из этих светодиодов можно заменить любым обычным диодом.
Продолжение следует
Автор: С. Губачёв, г. Пущино Московской обл.