Индикатор намагниченности

Как вы знаете, обычный школьный компас чутко реагирует на магнитное поле. Достаточно, скажем, пронести перед его стрелкой намагниченный конец отвертки, как стрелка отклонится. Но, к сожалению, после этого стрелка будет некоторое время по инерции раскачиваться. Поэтому пользоваться таким простейшим прибором для определения намагниченности предметов неудобно. Необходимость же в таком измерительном устройстве возникает нередко.

Собранный из нескольких деталей, наш электронный индикатор оказывается совершенно неинерционным и сравнительно чувствительным, чтобы, к примеру, определить намагниченность лезвия бритвы или часовой отвертки. Кроме того, подобный прибор пригодится в школе для демонстрации явления индукции и самоиндукции.

Каков принцип работы индикатора? Если вблизи катушки индуктивности, лучше всего со стальным сердечником, пронести постоянный магнит, его силовые линии пересекут витки катушки. На выводах катушки появится ЭДС, величина которой зависит от напряженности магнитного поля и числа витков катушки. Остается усилить снимаемый с выводов катушки сигнал и подать его, например, на лампу накаливания от карманного фонаря.

Схема сравнительно простого индикатора намагниченности приведена на рисунке 1. Датчиком является катушка индуктивности L1, намотанная на железном сердечнике. Она подключена через конденсатор С1 к усилительному каскаду, выполненному на транзисторе VT1 Режим работы каскада по постоянному току задается резисторами R1 и R2. В зависимости от параметров транзистора (статический коэффициент передачи и обратный ток коллектора) оптимальный режим работы устанавливают переменным резистором R1.

В эмиттерную цепь транзистора первого каскада включен так называемый составной транзистор Vf2VT3, спаянный из двух транзисторов разной структуры (VT2 — структуры n-p-n, VT3 — р-п-р). Нагрузкой этого транзистора является сигнальная лампа HL1. Чтобы ограничить ток через лампу, а значит, и через коллектор транзистора VT3, в цепи базы транзистора V»2 стоит резистор кЗ.

В исходном состоянии свечения лампы не видно. Но как только вблизи сердечника датчика окажется намагниченный предмет, появившийся на выводах катушки сигнал усилится и сигнальная лампа на мгновение вспыхнет. Чем больше предмет и сильнее его намагниченность, тем ярче вспышка лампы.

В качестве датчика лучше всего использовать катушку с сердечником от электромагнитных реле РСМ (рис. 2. а), РЭС6, РЭС9 или других, сопротивлением обмотки не менее 200 Ом. Учтите, чем больше сопротивление обмотки, тем более чувствительным будет индикатор

Неплохие результаты получаются с самодельным датчиком (рис 2, б) Для него берут отрезок стержня диаметром В и длиной 25 мм из феррита 500НН (oт магнитной антенны карманных приемников), нa длине примерно 16 мм на стержень наматывают внавал 300 витков провода ПЭВ J 0, 25 0, 3, размещая их равномерно по всей поверхности.

Сопротивление обмотки такого датчика примерно 5 Ом чувствительность датчика, необходимая для работы прибора, обеспечивается благодаря высокой магнитной проницаемости сердечника чувствительность зависит также от статического коэффициента передачи тока транзисторов, поэтому желательно использовать транзисторы с возможно большим значением этого параметра.

Кроме того, транзистор VT1 должен быть с небольшим обратным током коллектора. Вместо МП ЮЗА можно применить транзисторы КТ315 с любым буквенным индексом, а вместо МП25Б — другие транзисторы серий МП25, МП26, обладающие коэффициентом передачи не менее 40.

Конденсатор — любого типа, например, К50-3, К50-6, К50-12.

Постоянные резисторы— МЛТ-0, 25, переменный — СП-1. Сигнальная лампа — на напряжение 3, 5 В и возможно меньший ток, например 0, 15 А. Батарея питания — 3336, выключатель — любой конструкции.

Часть деталей индикатора смонтируйте на плате (рис. 3) из любого изоляционного материала (гетинакс, текстолит, оргалит). Монтаж навесной, для подпайки выводов деталей установите на плате шпильки длиной 8… 10 мм из толстого (1… 1, 5 мм) облуженного медного провода. Вместо шпилек можно расклепать на плате пустотелые заклепки либо установить небольшие скобки из жести от консервной банки. Так же поступайте в дальнейшем при изготовлении подобных плат для навесного монтажа. Соединения между шпильками ведите голым луженым монтажным проводом, а в случае пересечения проводников надевайте на один из них отрезок поливинилхлоридной трубки либо кембрика.

После монтажа деталей к плате подпаивают проводниками в изоляции датчик, переменный резистор, сигнальную лампу, выключатель и источник питания (рис. 4). Включив питание, устанавливают движок переменного резистора в такое положение, чтобы нить накала лампы едва светилась. Если же нить сильно раскалена даже при верхнем по схеме положении движка, следует заменить резистор R2 другим, с большим сопротивлением.

Перед сердечником датчика помещают ненадолго небольшой магнит. Лампа должна ярко вспыхнуть. Если же вспышка слабая, это свидетельствует о малом коэффициенте передачи транзистора VT1. Его желательно заменить.

Затем к сердечнику датчика нужно приблизить конец намагниченной отвертки. Намагнитить ее нетрудно несколькими касаниями сравнительно сильного постоянного магнита, например, маг 4ита динамической головки («динамика») мощностью 1Вт. С намагниченной отверткой яркость вспышки сигнальной лампы будет меньше, чем с постоянным магнитом. Совсем слабой будет вспышка, если вместо отвертки использовать намагниченное лезвие безопасной бритвы.

После проверки работоспособности индикатора плату и ба~арею укрепите внутри корпуса (рис. 5), на верхней стенке которого разместите сигнальную лампу, переменный резистор и выключатель. Датчик укрепите на боковой стенке так, чтобы его сердечник немного выступал над поверхностно стенки.

Во время работы индикатора переменным резистором устанавливайте сначала возможно меньшую яркость свечения лампы (еще лучше — на грани ее зажигания), а затем уже подносите к сердечнику датчика испытываемый I предмет. При проверке слабо намагниченных предметов яркость сигнальной лампы немного увеличивают, чтобы лучше было заметно ее изменение