Описание схемы трассоискателя. На рис. 1 схема тонального генератора. RC-генератор собран на транзисторе Т1 и работает в диапазоне 959 – 1100 Гц. Плавная регулировка частоты осуществляется переменным резистором R 5. В коллекторную цепь транзистора Т 2, который служит для согласования генератора Т1 с фазоинвертором Т3 с помощью выключателя Вк1 могут подключаться контакты реле Р1 предназначенного для манипуляции колебаниями генератора Т1 с частотой 2-3 Гц. Такая манипуляция необходима для четкого выделения сигналов в приемном устройстве при наличии помех и наводок от подземных кабелей и воздушных цепей переменного тока. Частота манипуляции определяется ёмкостью конденсатора С7. Предоконечный и оконечный каскады выполнены по двухтактной схеме. Вторичная обмотка выходного трансформатора Тр3 имеет несколько выходов. Это позволяет подключать к выходу различную нагрузку, которая может встретится на практике. При работе с кабельными линиями требуется подключение более высокого напряжения 120-250 Вольт. На Рис.2 изображена схема сетевого блока питания со стабилизацией выходного напряжения 12В.

Принципиальная схема приемного устройства с магнитной антенной - Рис 3. Оно содержит колебательный контур L1 C1. Напряжение звуковой частоты, наведенное в контуре L1 C1 через конденсатор С2 поступает на базу транзистора Т1 и далее усиливается последующими каскадами на транзисторах Т2 и Т3. Транзистор Т3 нагружен на головные телефоны. Не смотря на простоту схемы, приемник обладает достаточно большой чувствительностью. Конструкция и детали трассоискателя. Генератор собран в корпусе и из деталей имеющегося усилителя низкой частоты, переделанного по схеме рис.1,2 . На переднюю панель выведены ручки регулятора частоты R5, и регулятора выходного напряжения R10. Выключатели Вк1 и Вк2 – обычные тумблеры. В качестве трансформатора Тр1 можно использовать межкаскадный трансформатор от старых транзисторных приемников "Атмосфера”, "Спидола” и пр. Он собран из пластин Ш12, толщина пакета 25мм, первичная обмотка 550 витков провода ПЭЛ 0.23, вторичная – 2 х100 витков провода ПЭЛ 0.74. Трансформатор Тр2 собран на таком же сердечнике. Его первичная обмотка содержит 2 х110 витков провода ПЭЛ 0.74, - вторичная 2 х 19 витков провода ПЭЛ 0.8. Трансформатор Тр3 собран на сердечнике Ш-32, толщина пакета 40 мм; первичная обмотка содержит 2 х 36 витков провода ПЭЛ 0.84; вторичная обмотка 0-30 содержит 80 витков; 30-120 - 240 витков; 120-250 – 245 витков провода 0.8. Иногда в качестве Т3 мной использовался силовой трансформатор 220 х 12+12 В. При этом вторичная обмотка 12+12 В включалась как первичная, а первичная как выходная 0 – 127 - 220. Транзисторы Т4-Т7 и Т8, должны быть установлены на радиаторы. Реле Р1 типа РСМ3.

Монтаж усилителя приемного устройства трассоискателя сделан на печатной плате которая вместе с элементами питания А4 и выключателем Вк1 закреплена в коробке из пластика. В качестве штанги приемного устройства мной приспособлена лыжная палка нижняя часть которой обрезана по росту для удобства пользования. В верхней части ниже ручки крепится коробка с усилителем. В нижней части перпендикулярно штанге крепится пластиковая трубка с ферритовой антенной. Ферритовая антенна состоит из ферритового сердечника Ф-600 размером 140х8 мм. Антенная катушка разбита на 9 секций по 200 витков в каждой провода ПЭШО 0.17 индуктивность ее 165 мГн
Налаживание генератора удобно производить с помощью осциллографа. Перед включением нагрузить выходную обмотку Тр3 на лампочку 220 В х 40 Вт. Проверить осциллографом или головными телефонами через конденсатор 0.5 прохождение звукового сигнала от первого до выходного каскада. Резистором Р5 установить по частотомеру частоту 1000 Гц. Вращая резистор Р10 проверить по свечению лампочки регулировку уровня выходного сигнала. Настройку приемника следует начинать с настройки контура L1C1 на заданную резонансную частоту. Проще всего это сделать с помощью звукового генератора и указателя уровня. Подстройку контура можно производить изменением емкости конденсатора С1 или перемещением секций обмоток Катушки L1.

Исходным пунктом для начала поиска трассы должно быть место, где возможно соединение генератора с трубопроводом или кабелем. Провод, соединяющий генератор с трубопроводом должен быть как можно короче и имел сечение не менее 1,5-2 мм. Заземляющий штырь вбивается в землю в непосредственной близости от генератора на глубину не менее 30-50 см. Место, где вбит штырь, должно быть в стороне от пролегающей трассы на 5-10 м. С помощью приемника, обнаружив зону наибольшей слышимости сигнала, уточняют зону направления трассы, поворачивая магнитную антенну в горизонтальной плоскости. При этом следует сохранять постоянную высоту антенны над уровнем почвы. Наибольшая громкость сигнала получается, когда ось антенны направлена перпендикулярно направлению трассы. Четкий максимум сигнала получается, если антенна направлена точно над линией трассы. Если трасса имеет обрыв, то в этом месте и далее сигнал будет отсутствовать. Подземные силовые кабели, находящиеся под напряжением, могут быть обнаружены с помощью одного только приемного устройства, так как вокруг них имеется значительное электромагнитное переменное поле. При поиске трасс обесточенных подземных кабелей, генератор трассоискателя подключается к одной из жил кабеля. В этом случае обмотка выходного трансформатора подключается полностью, чтобы получить максимальный уровень сигнала. Место заземления или обрыва кабеля обнаруживается по пропаданию сигнала в телефонах приемного устройства, когда оператор будет находиться над точкой повреждения кабеля. Мной было изготовлено 6 подобных устройств. Все они показали отличные результаты при эксплуатации, в некоторых случаях, даже не производилась настройка трассоискателя.

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.

Таблица 1

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 U пит1 (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 U пит2 можно регулировать в пределах от 5 до 30 В, соответственно изменяя выходное напряжение генератора и максимальную отдаваемую им в нагрузку мощность.

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

Дата публикации: 23.11.2014

Мнения читателей

• Михаил / 02.02.2019 - 12:32
  Можно фото платы и устройство посмотреть
• Константин / 01.03.2018 - 16:50
  Добрый вечер. Такой вопрос. как я понял на втором рисунке только усилитель сигнала, будет ли данный усилитель работать если вместо первой схемы подключу свой генератор сигнала на микроконтроллере (atmega или STM) которые выдают нужную мне частоту с напряжением в 5 вольт. усилитель будет также питаться от 12 вольт. просто нужен генератор работающий на частотах (512, 1024, 1450, 8928, 9820 Гц) и как я понял первую схему для таких частот переделать не получится.
• Сергей / 01.04.2016 - 08:07
  1.Схему приемника готовлю к публикации и доработанную схему генератора на любой частотный диапазон. 2.Выходные транзисторы в данной схеме неубиваемые, даже при КЗ на нагрузке(если радиатор подходящий по площади был). 3.Трансформатор выходной лучше намотать на 2-х кольцах марки 2000НМС, 120*80*12, соединительные провода выполнять как можно короче.Можно выполнить и на сердечнике от отклоняющей системы старых цветных телевизоров, но выполненные трансформаторы на нем не работают на частотах в сильных магнитных полях более 25 кГц и менее 1000 Гц, это надо учесть. 4.Сложная схема, да -но рабочая.Питание 36 вольт подать можно, но при этом надо учесть, что на холостом ходу напряжение на первичной обмотке возрастет до 200 вольт в импульсе. указанные выходные транзисторы выйдут из строя.
• Павел / 13.03.2016 - 23:51
  добрый вечер, а какой приемник использовать для этого генератора?
• электра / 08.02.2016 - 22:07
  сложновато да и оконечные транзисторы уж больно любят улетать
• Андрей / 02.03.2015 - 08:44
  Очень полезно. А про трансформатор Т2, можно более подробно? Заранее благодарен.
• Евгений / 25.11.2014 - 16:19
  Эадающий очень сложный,можно проще.Выходной слабоват,я бы дал 36в.

Большинство силовых трасс прокладываются под землёй, что улучшает их устойчивость от поверхностных механических и климатических воздействий. Однако, с другой стороны, в случае неисправности определить точку потери контакта или короткого замыкания, (особенно в условиях плотной городской застройки) весьма затруднительно. В таких случаях прибегают к помощи специальных приборов – трассоискателей кабельных линий.

Принцип действия кабельных трассоискателей

Кроме мониторинга состояния кабельной трассы, рассматриваемые приборы могут также установить точное месторасположение кабеля (причём не только в земле, но и в стенах сооружений), устанавливать глубину его залегания, обнаруживать различные подземные объекты. Их применение особенно эффективно при прокладке новых кабельных сетей, поскольку позволяет оптимизировать объём и трудоёмкость требующихся земляных работ.

Трассоискатель кабельных линий реализует известное явление электромагнитной индукции, при котором любой металлический проводник с током образует вокруг себя электромагнитное поле. В случае силового кабеля – это ток рабочего напряжения линии, для стального трубопровода – вихревой ток наводки. Именно такие токи и улавливаются прибором.

Рассматриваемые приборы могут функционировать по активной и пассивной схеме. Первая более эффективна, а потому преимущественно применяется в тех случаях, когда на исследуемом участке плотно расположено несколько подземных коммуникаций.

Сложность поиска заключается в том, что насыщенность грунта такими проводниками весьма высокая, поэтому в итоговый сигнал, регистрируемый трассоискателем, могут «вплетаться» и источники от других, исправных или не подлежащих в данный момент контролю, линий. Поэтому отличительной особенностью и достоинством современных трассоискателей активного типа является возможность сравнительно простой и — в то же время – точной отстройки показаний, имеющих отношение к строго определённой кабельной линии. Такая возможность определяется наличием в схеме трассоискателя двух самостоятельных узлов – генератора и приёмника сигналов.

Генератор обеспечивает подачу на проводник электрического сигнала определённой частоты. Она не только не может совпадать с обычно используемой для сетей переменного тока частотой 50 Гц, но и должна быть как можно более отличной от этого значения. Таким образом минимизируется вероятность случайных помех или наводок (особенно это касается подземных трубопроводов, ток наводки которых, вообще говоря, неизвестен).

Трассоискатель кабельных линий, работающий по активному типу, в свою очередь может использовать различные способы передачи сигнала:

• Метод прямого подключения характеризуется наличием непосредственного контакта проводника с кабелем. В этом случае сигнал передаётся точно, без искажения;
• Метод индуктивного наведения , когда передача сигнала производится при помощи специальной антенны, причём она должна быть размещена непосредственно над кабелем;
• Метод сопряжения , при использовании которого кабель во время прокладки в определённом месте охватывается регулируемой по диаметру клипсой. Она и создаёт требуемое электромагнитное поле.

Если насыщенность участка подземными сетями невелика, то можно обойтись и трассоискателем, который изготовлен по пассивной схеме. В этом случае для поиска действующего силового кабеля используется та величина электромагнитного поля, которое он создаёт. Однако, кроме простоты схемы, такие приборы отличаются существенным недостатком: они не способны противодействовать помехам от соседних проводников, а потому результирующая точность трассировки заметно ухудшается. Пассивные трассоискатели, в частности, не используются вблизи ЛЭП или электрифицированных участков железных дорог.

Последовательность работ и конструкция трассоискателя

При повреждении кабеля, в частности, его изоляции, в дефектном месте вследствие воздействия подземной влаги происходит утечка тока. Установив контактный щуп, отслеживают его значение тока утечки вдоль трассы, которое в проблемном месте будет наибольшим. В таких ситуациях достаточно трассоискателя с аналоговой обработкой сигнала. Однако при необходимости определить значение тока короткого замыкания потребуется более чувствительный прибор цифрового типа. Он, после подключения щупов и генератора, производит непрерывную обработку поступающего периодического сигнала, с определённым декрементом затухания, а потом – с резким подъёмом уровня. Именно в этом месте и происходит утечка.

Современный трассоискатель кабельных линий состоит из следующих узлов:

1. Батарей питания, которые обычно располагаются в ручке прибора.
2. Блока переключения питания и изменения чувствительности.
3. Светодиодного индикатора питания.
4. Высокочастотного излучателя, которые генерирует управляющие электромагнитные импульсы (до 2…2,5 ГГц).
5. Указателя месторасположения объекта (экрана, мини-дисплея или лазерного луча).
6. Микроволновых боковых (слева и справа) приёмников, которые обеспечивают приём сигнала, отражаемого исследуемым кабелем или трубопроводом. Каждый из приёмников снабжается своим светоиндикатором.

Наличие двух индикаторов позволяет оператору во время трассировки использовать оба светодиода: если кабель располагается слева от прибора, активируется левый, если справа – правый. При расположении трассоискателя непосредственно над определяемым объектом горят оба индикатора. Направление кабеля устанавливается медленными колебательными перемещениями корпуса прибора вдоль примерной оси залегания определяемого объекта.

Поскольку трассоискатель кабельных линий представляет собой мобильный компактный прибор, то он комплектуется специальным кейсом, а корпус устройства выполняется из ударостойкого пластика.

Основные производители трассоискателей и характерные особенности их продукции

Наиболее компактными и современными считаются трассоискатели от фирмы Tempo (США) . Локаторы типа AML обеспечивают своевременный и точный захват оси кабеля, что ускоряет процесс трассировки. Питание трассоискателей – батарейное (создаётся возможность непрерывной работы до 4 часов), а вес прибора не превышает 1 кг. Однако трассоискатели Tempo требуют специально обученного персонала, который верно бы интерпретировал показания приборов. Цена таких трассоискателей, в зависимости от их характеристик и возможностей, находится в пределах 65…140 тыс. руб.

Отечественные трассоискатели 3M Dynatel — полустационарного типа, с индукционными захватами – отличаются наличием фиксированного набора частот (от 4 до 6). Более дешёвые модели не обладают возможностью устанавливать ток утечки, а допускают лишь точное определение места повреждения или прохождения кабеля. Цена комплектов составляет 80…120 тыс. руб.

Бюджетными вариантами трассоискателей, производимых в России, считаются приборы модельной линейки «Поиск» . Данные трассоискатели комплектуются специальными антеннами. Они позволяют определять глубину залегания кабеля, и устанавливать дефектный кабель при многожильном варианте прокладки. Цена от 25 до 65 тыс. рублей.

Кроме указанных производителей, для определения неисправности подземных кабелей используется техника от компаний Radiodetection, MetroTech (США), а также отечественные трассоискатели «Сталкер».

Трассоискатель кабельных линий своими руками

Трассоискатель можно изготовить и в домашних условиях. Простейший прибор включает в себя тональный RC-генератор сигнала, собираемый на транзисторах, фазоинвертор, управляющее реле, выходной трансформатор и блок питания, который должен обеспечивать стабильность подаваемого на прибор напряжения. Магнитная антенна с усилителем сигнала подключается на выходные телефоны.

Такой трассоискатель нуждается в предварительной наладке, для чего применяется обычный осциллограф. При заданной частоте (обычно не менее 1000 Гц) отстройка выполняется по уровню свечения лампочки.

При настройке приёмника вначале настраивают RC-контур на нужную частоту, для чего применяют обычный звуковой генератор.

При компоновке самодельного трассоискателя важно, чтобы щуп имел минимальную длину и сечение, не менее 2 мм, а расстояние от него до генератора не превышало 500 мм. Точность трассировки устанавливается по уровню выходного звукового сигнала.