Индикатор намагниченности

Где бы мы ни находились, повсюду оказываемся буквально пронизанными электромагнитными полями. Из курса физики известно, что электромагнитное поле образуется вокруг про­водника с током и распространяется в виде волн. А подобных проводников вокруг нас предостаточно. Так, паутина квартирной электропроводки становится источником электромагнитного поля низкой частоты. Электромагнитное поле образуется вокруг транс­форматора телефонного аппарата, силовых и выходных трансфор­маторов радиоприемников и телевизоров, антенн любительских и вещательных радиопередатчиков.

Современная электроника позволяет не только обнаружить даже слабое поле той или иной частоты, но и заставить его служить нашим интересам. В одном случае по наличию электро­магнитного поля можно отыскать место прокладки скрытой про­водки, в другом — измерить потребляемую нагрузкой электри­ческую мощность, в третьем — прослушивать, скажем, звуковое сопровождение телевизионных передач при выключенном громко­говорителе.

С подобными устройствами-помощниками вы и встретитесь в этой главе. При изготовлении и эксплуатации некоторых из них нужно соблюдать правила электробезопасности. Это относится прежде всего к индикатору потребляемой мощности. Прикрепляя его датчик к сетевому проводу в распределительной коробке, не забудьте предварительно обесточить квартиру.

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 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, 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 рис. 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 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 со­ставной транзистор VT2VT3 из транзисторов разной структуры.

Рис. 1. Схема индикатора намаг­ниченности

Рис. 2. Датчики индикатора: а — катушка от электромагнитного ре­ле; б — самодельный на ферритовом стержне

Нагрузкой этого транзистора является сигнальная лампа HL1. Для ограничения максимального коллекторного тока транзистора VT3 в цепи базы транзистора VT2 стоит резистор R3.

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, РЗС9 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 8 и дли­ной 25 мм из феррита 600НН (от магнитной антенны карманных приемников). На длине примерно 16 мм на стержень наматывают внавал 300 витков провода ПЭВ-1 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 МП103А можно применить КТ315 с любым буквенным индексом, а вместо МП25Б — другие транзисторы серий МП25, МП26, обладающие коэффициентом передачи не менее 40.

Конденсаторы — 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 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.

Рис. 3. Монтажная плата индикатора

Рис. 4. Проверка работы индикатора намагничен­ности

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.

Рис. 5. Внешний вид ин­дикатора намагничен­ности

Затем к сердечнику датчика нужно приблизить конец на­магниченной отвертки. Намагнитить ее нетрудно несколькими касаниями сравнительно сильного постоянного магнита, напри­мер магнита динамической головки мощностью 1 Вт. 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 ба­тарею 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 поверхностью стенки.

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