Вот собственно и можно начинать собирать наше устройство. С чего начать не принципиально. Мы же вышли если не из шинели Бонч-Бруевича, то точно из сатиновых труселей фабрики "Большевичка". Умеем читать по всем осям координат в любом направлении и даже одним глазом заглядывать в четвёртое измерение.
С оконечника разумеется интереснее. Его можно собрать быстро и просто, он не требует отладки и настройки и прицепив на выход катушку можно немедленно проверить её влияние на свой любимый организм. При условии что вы обладатель заводского генератора, источника питания 30В 0,5А и осцилографа для контроля работы.
Оконечник собираем на отдельной макетке, вес и размеры позволяют не заморачиваться креплением платы - шесть впаяных ножек транзисторов обеспечат надёжность всей конструкции. Ну если очень уж хочется фундаментальности можно приклеить непосредственно к радиатору клеем для термопистолета. Слесарка ремесло уважаемое , но тут заниматься ей смысла нет.
Включаем без нагрузки , убеждаемся что напряжение на выходе равно напряжению питания, отключаем питание, подключаем катушку и сигнал с генератора. Подаём питание. Кладём катушку подальше от металлических предметов скажем на деревянный табурет (тоже ведь скрепа, как не крути). Под катушку кладём закороченный щуп осцилографа (это когда крокодил этого щупа прикусывает иголку на нём же )) ). Не забыв проложить между щупом и катушкой лист картона. На свободных концах катушки генерируется от 500 до 1000В и попадание их на вход осцилографа может привести к печальным последствиям. Далее выставляем частоту около 300КГц и амплитуду сигнала порядка 10В . Плавно меняя частоту находим значение при котором резко возрастает сигнал на экране осцилографа. Это частота резонанса катушки. Второй щуп должен быть подключен к выходу оконечного усилителя . При вхождении катушки в резонанс форма выходного сигнала не должна искажаться а амплитуда падать. Если всё в порядке увеличиваем входное напряжение до 20В и смотрим не искажается ли сигнал. Всё в норме, значит переходим к изготовлению платы генератора. Иначе проверяем монтаж и номиналы деталей, правильность подключения концов катушки. При стабильном питании 30В 0,5А и нагрузкой на 12см катушку никаких проблем быть не должно. Тем более при нагрузке на тор.
На самом деле определять момент резонанса с достаточной точностью можно по потребляемому от источника питания току. В нормальном лабораторном блоке питания будет встроенный цифровой амперметр на показания которого можно смело ореинтироваться.
XR2206 позволяет создать генератор с сигналом приемлемого качества с минимальной обвеской и по разумной цене. Стоимость микросхемы на алиэкспрессе порядка 100 рублей.
Настройки не требует в 99%. Всё что необходимо проверить сопротивления резисторов R2, R3 (они должны отличаться не больше чем на 1%) и форму выходного сигнала. Если на экране видна явная ассиметрия синусоиды подбираем R4 .
Конденсатор С2 желательно поставить плёночный.
У данной микросхемы имеются два входа для регулировки частоты 8 и 7. Переключение между ними выполняется по входу 9. Установка резисторов R6, R7, R8 обязательна! При их отсутствии микросхема наверняка выйдет из строя. При висящем в воздухе 9-м выводе управление частотой выполняется по 7-му входу. При подаче "0" на вход 9 активным становится вход 8. Очень удобно для использования блока автоматической подстройки частоты.
Собственно поключив собранный генератор ко входу ОУ через С4 R16 находим частоту резонанса . Возможно придётся последовательно RV1 включить подстроечный резистор. Он понадобится в случае если на максимальном уровне сигнала синусоида начинает превращаться в трапецию. Приводим подстроечником форму сигнала к норме и на этом отладку генератора можно считать законченой.
Можно на этом и закончить , но есть маленькая неприятность: если положить катушку непосредственно на кожу её параметры начинают изменяться , что приводит к уходу с частоты резонанса. Можно не заморачиваться и перед использование заворачивать катушку в сухое хлопковое полотенце, сшить льняной чехол и расшить его руническими символами , а можно потратить ещё 100-150 рублей и приколхозить схему отслеживающую точку резонанса и автоматически подгоняющую под неё генератор.
Проще всего использовать для этого CD4046, вернее часть её называемую фазовым компаратором (кому интересно подробное описание здесь https://www.microshemca.ru/M.K564GG1/ ). Тем кто одолеет даташит на неё и спросит а почему не использовать встроенный в неё генератор в качестве задающего поясняю : на выходе у него будет прямоугольный сигнал и сформировать синусоиду по деньгам выйдет дороже чем поставить XR2206.
CD4046 теоретически можно было бы запитать от того же источника 12вольт что и XR2206, но у меня было желание подключить готовый модуль частотомера китайской сборки требующий 5 вольт питания. Поэтому на плату был добавлен ещё один линейный стабилизатор U2 включенный последовательно с U1. Последовательно поскольку модуль частотомера достаточно прожорлив и греться микросхема стабилизатора рассеивая на себе 25 лишних вольт будет изрядно. А так раскидываем избыточное тепло на два корпуса 12 и 5 вольтового стабилизаторов и обходимся небольшим радиатором причём одним на двоих.
CD4046 может работать только с логическими сигналами. Сформировать их проще всего на инвертирующих элементах загнанных в линейный режим. В этом случае они выполняют функцию усиления и формирования сигнала. CD4049BE была выбрана поскольку лежала в ящике стола. На вход 7 приходит сигнал с датчика тока Tr1 , представляющего из себя ферритовое кольцо с проницаемостью 1000НМ внешний диаметр 12мм. Опять же лежало в ящике стола. Реально нужно колечко в которое будет проходить одиночный провод от выхода оконечного усилителя к разъёму подключения катушки(ПВАМ 0,5) , одиночный провод датчика тока (МГТФ 0,25) пропущенный ему параллельно и , если сильно захочется, пара витков всё того же МГТФ для индикатора тока в катушке. Если попытаетесь использовать немаркированные кольца выведите катушку в резонанс и через минуту потрогайте кольцо. Расчитаное на использование на низких частотах будет ощутимо греться и его придётся заменить. Резистор R8 задаёт усиление инвертирующего элемента достаточное для формирования из снимаемого синусоидального сигнала меандра который затем окончательно формируется и инвертируется ещё двумя элементами той же микросхемы.
Цепочка R11,R10,C8 ограничивают амплитуду сигнала приходящего на вход 9 и сдвигает его по фазе на 30 градусов. Сдвиг подбирается конденсатором С8. По факту SA1 ставим в разомкнутое положение, выводим катушку в резонанс наблюдаем сформированные инверторами сигналы на 12 и 4 выходах и подбором С8 добиваемся их совпадения по фазе. Правильнее было бы фазосдвигающую цепочку поставить между выводами 4 и 3, но это для тех кто любит как правильно.
R12, R13, Q1 , C9 формируют напряжение на входе 8 задающего генератора автоматически подгоняя частоту генератора под частоту резонанса катушки. Опять же Q1 можно убрать и использовать свободный инвертор CD4049 в линейном режиме, но мне было лень . Для включения автоматической подстройки включаем SA1, прижимаем катушку ладонью и смотрим на экран осцилографа : сигнал с короткозамкнутого щупа не должен заметно меняться по амплитуде , а вот частота генератора уменьшится.
продолжение следует