Приборный поиск имеет просто огромную популярность. Ищут взрослые и дети, и любители и профессионалы. Ищут клады, монеты, потерянные вещи и закопанный металлолом. А главным орудием для поиска является металлоискатель.
Существует великое множество различных металлоискателей, на любой «вкус и цвет». Но для многих людей покупка готового фирменного металлоискателя просто финансово накладна. А кому то хочется собрать металлоискатель своими руками, а кто-то даже строит свой небольшой бизнес на их сборке.
Металлоискатель Н. Мартынюка
Металлоискатель по схеме Н. Мартынюка (рис. 1) выполнен на основе миниатюрного радиопередатчика, излучение которого модулировано звуковым сигналом [Рл 8/97-30]. Модулятор — низкочастотный генератор выполнен по хорошо известной схеме симметричного мультивибратора.
Сигнал с коллектора одного из транзисторов мультивибратора подается на базу транзистора высокочастотного генератора (VT3). Рабочая частота генератора располагается в области частот УКВ-ЧМ радиовещательного диапазона (64… 108 МГц). В качестве катушки индуктивности колебательного контура использован отрезок телевизионного кабеля в виде витка диаметром 15.. .25 см.
Рис. 1. Принципиальная схема металлоискателя Н. Мартынюка.
Если к катушке индуктивности колебательного контура приблизить металлический предмет, частота генерации заметно изменится. Чем ближе поднесен предмет к катушке, тем больше будет уход частоты. Для регистрации изменения частоты используется обычный ЧМ-радиоприемник, настроенный на частоту ВЧ генератора.
Систему автоподстройки частоты приемника следует отключить. В отсутствие металлического предмета из громкоговорителя приемника слышен громкий звуковой сигнал.
Если к катушке индуктивности поднести кусок металла, то частота генерации изменится, а громкость сигнала снизится. Недостатком устройства является его реакция не только на металлические, но и на любые другие токопроводящие предметы.
Как собрать металлоискатель своими руками в домашних условиях
7 простых шагов:
- Для того чтобы собрать металлоискатель нам понадобится китайский радиоприемник (должен иметь магнитную антенну, АМ диапазон), дешевый калькулятор, коробка и двухсторонний скотч.
- Разворачиваем коробку, чтобы она имела форму книги (с одной стороны основная часть, с другой крышка)
- Приклеиваем к книжке радиоаппарат и калькулятор на двухсторонний скотч. (радио прикрепляется к крышке, а калькулятор к основе коробки).
- Включаем приемник и находим частотный отрезок, который не используется радиостанциями (около 1.5 МГц).
- Начинаем работу с калькулятором. При этом радиоприемник начинает усиленно шуметь.
- Начинаем медленно приближать крышку коробки к основной части. Нам нужно найти положение, когда шум исчезнет.
- Фиксируем книжку в данном положении. Готово! Вы изготовили простейший любительский металл. детектор.
Металлоискатель на основе низкочастотного LC-генератора
На рис. 2 — 4 показана схема металлоискателя с другим принципом действия, основанным на использовании низкочастотного LC-генератора и мостового индикатора изменения частоты. Поисковая катушка металлоискателя выполнена в соответствии с рис. 2, 3 (с коррекцией числа витков).
Рис. 2. Поисковая катушка металлоискателя.
Рис. 3. Поисковая катушка металлоискателя.
Выходной сигнал с генератора поступает на мостовую измерительную схему. В качестве нуль-индикатора моста использован высокоомный телефонный капсюль ТОН-1 или ТОН-2, который можно заменить стрелочным или иным внешним измерительным прибором переменного тока. Генератор работает на частоте f1, например, 800 Гц.
Мост перед началом работы балансируют на нуль подстройкой конденсатора С* колебательного контура поисковой катушки. Частоту f2=f1, при которой мост будет сбалансирован, можно определить из выражения:
Изначально в телефонном капсюле звук отсутствует. При внесении в поле поисковой катушки L1 металлического предмета, частота генерации f1 изменится, произойдет разбалансировка моста, в телефонном капсюле будет слышен звуковой сигнал.
Рис. 4. Схема металлоискателя с принципом действия, основанным на использовании низкочастотного LC-генератора.
Основные параметры
Для определения подходящих критериев самодельной конструкции необходимо изучить базовые технические параметры.
Глубина обнаружения
Принцип работы металлоискателя
Эти данные не всегда приведены в сопроводительной документации. Даже при указании глубины в техническом паспорте не следует понимать это значение, как определенную величину. Дело в том, что для контрольных измерений пользуются равномерным составом почвы, поддерживают стабильность температуры и влажности. В реальной ситуации природные и другие внешние факторы значительно ухудшат результаты, полученные в идеальных условиях.
К сведению. Качественные фабричные металлоискатели способны обнаружить изделие из проводящего материала на глубине 1,5-3 м. «Глубинные» модификации действуют до 5-6,5 метра максимум.
Частота работы
Увеличить глубину поиска можно с применением сниженной частоты. В этом случае значительно ухудшается избирательность рабочего процесса. Однако длинные волны огибают мелкие предметы, что сопровождается ухудшением чувствительности.
К сведению. В профессиональных металлоискателях пользователь может выбирать из более, чем двух десятков разных частот. При таком оснащении упрощается выбор оптимального режима исследований в определенных условиях.
Мостовая схема металлоискателя
Мостовая схема металлоискателя с использованием поисковой катушки, изменяющей свою индуктивность при приближении металлических предметов, представлена на рис. 5. На мост подается сигнал звуковой частоты от низкочастотного генератора. Потенциометром R1 мост балансируют на отсутствие звукового сигнала в телефонном капсюле.
Рис. 5. Мостовая схема металлоискателя.
Для повышения чувствительности схемы и повышения амплитуды сигнала разбаланса моста к его диагонали может быть подключен усилитель низкой частоты. Индуктивность катушки L2 должна быть сопоставима с индуктивностью поисковой катушки L1.
Металоискатель на основе приемника с СВ диапазоном
Металлоискатель, работающий совместно с радиовещательным супергетеродинным радиоприемником средневолнового диапазона, можно собрать по схеме, показанной на рис. 6 [Р 10/69-48]. В качестве поисковой катушки может быть использована конструкция, изображенная на рис. 2.
Рис. 6. Металлоискатель, работающий совместно с супергетеродинным радиоприемником СВ-диапазона.
Устройство представляет собой обычный генератор высокой частоты, работающий на частоте 465 кГц (промежуточная частота любого АМ-радиовещательного приемника). В качестве генератора можно использовать схемы, представленные в главе 12.
В исходном состоянии частота генератора ВЧ, смешиваясь в близкорасположенном радиоприемнике с промежуточной частотой принимаемого приемником сигнала, приводит к образованию сигнала разностной частоты звукового диапазона. При изменении частоты генерации (при наличии в поле действия поисковой катушки металла), тональность звукового сигнала меняется пропорционально количеству (объему) металлического предмета, его удалению, природе металла (одни металлы повышают частоту генерации, другие, напротив, понижают).
Задумка
Проще всего для самостоятельного изготовления мне показалась такая конструкция: берем диск из листового материала толщиной ~4-6 мм. Диаметр этого диска определяется диаметром будущей обмотки (в моем случае он должен быть равен 21 см).
Затем к этому блинчику с обоих сторон приклеиваем два диска чуть большего диаметра, чтобы получилась как бы шпулька для намотки проволоки. Т.е. такая сильно увеличенная по диаметру, но сплюснутая по высоте катушка.
Для наглядности попробую изобразить это на чертеже:
Надеюсь, основная задумка ясна. Просто три диска, склеенные между собой по всей площади.
Простой металлоискатель на двух транзисторах
Рис. 7. Схема простого металлоискателя на кремниевом и полевом транзисторах.
Схема простого металлоискателя представлена на рис. 7. В устройстве использован низкочастотный LC-генера-тор, частота которого зависит от индуктивности поисковой катушки L1. При наличии металлического предмета частота генерации изменяется, что можно услышать с помощью телефонного капсюля BF1. Чувствительность такой схемы невысока, т.к. на слух определять малые изменения частоты достаточно сложно.
Принцип работы
Принцип действия детекторов построен на законе электромагнитной индукции. Ключевой элемент в устройстве — катушка. Она генерирует ЭМП для оценки поверхностей. Электронный блок проводит обработку полученного сигнала и отправляет сообщение пользователю о наличии токопроводящих предметов.
Нижняя штанга фиксирует катушку и регулирует уровень ее наклона. Средняя конструкция играет роль промежуточного звена между верхней и нижней штангой. Она меняет положение конструкции для удобства эксплуатации.
Сверху расположен блок и рукоять с подлокотниками для удобной эксплуатации. ЭМП генерируется катушкой. Если оно взаимодействует с токопроводящим предметом, прибор издает характерное визуальное или голосовое оповещение.
Принцип работы металлоискателя.
Кратко о геосканерах
Геосканеры — мощные поисковые приборы, способные определять форму предмета и глубину его залегания в почве. Они популярны среди опытных кладоискателей, поскольку поддерживают гибкие настройки и требуют некоторых навыков в управлении.
Современные аппараты способны формировать импульсы передатчиком, обрабатывать сигналы от приемника и синхронизировать работу оборудования. Основные детали георадара: антенна, регистрирующий блок и блок управления.
Схема индикатора металла
Иной метод индикации наличия металла использован в устройстве по схеме на рис.9. Устройство содержит высокочастотный генератор с поисковой катушкой индуктивности и работает на частоте f1. Для индикации величины сигнала использован простейший высокочастотный милливольтметр.
Рис. 9. Принципиальная схема индикатора металла.
Он выполнен на диоде VD1, транзисторе VT1, конденсаторе С1 и миллиамперметре (микроамперметре) РА1. Между выходом генератора и входом высокочастотного милливольтметра включен кварцевый резонатор. Если частота генерации f1 и частота кварцевого резонатора f2 совпадают, стрелка прибора будет на нуле. Стоит частоте генерации измениться в результате внесения металлического предмета в поле поисковой катушки, стрелка прибора отклонится.
Рабочие частоты таких металлоискателей обычно находятся в диапазоне 0,1…2 МГц. Для начальной установки частоты генерации этого и других приборов подобного назначения используют конденсатор переменной емкости или подстроечный конденсатор, подключенный параллельно поисковой катушке индуктивности.
Типовый металлоискатель с двумя генераторами
На рис. 10 приведена типовая схема самого распространенного металлоискателя. Его принцип действия основан на биениях частот эталонного и поискового генераторов.
Рис. 10. Схема металоискателя с двумя генераторами.
Рис. 11. Принципиальная схема блока-генератора для металлоискателя.
Однотипный узел, общий для обоих генераторов, показан на рис. 11. Генератор выполнен по общеизвестной схеме «емкостной трехточки». На рис. 10 показана полная схема устройства. В качестве поисковой катушки L1 применяется конструкция, представленная на рис. 2 и 3.
Начальные частоты генераторов должны быть одинаковы. Выходные сигналы с генераторов через конденсаторы С2, СЗ (рис. 10) подаются на смеситель, выделяющий разностную частоту. Выделенный звуковой сигнал через усилительный каскад на транзисторе VT1 поступает на телефонный капсюль BF1.
Выбор материала
В качестве материала я планировал взять оргстекло. Оно отлично обрабатывается и клеится дихлорэтаном. Но, к сожалению, так и не смог найти его забесплатно.
Всякие колхозные материалы типа фанеры, картона, крышек от ведер и т.п. я сразу отбросил, как непригодные. Хотелось чего-то прочного, долговечного и желательно водонепроницаемого.
И тогда мой взор обратился к стеклоткани…
Ни для кого не секрет, что из стеклоткани (или из стекломата, стеклохолста) делают все, что душе угодно. Даже моторные лодки и бамперы для автомобилей. Ткань пропитывают эпоксидной смолой, придают ей нужную форму и оставляют до полного отвердения. Получается прочный, водостойкий, легкообратываемый материал. А это как раз то, что нам нужно.
Итак, нам нужно сделать три блинчика и уши для крепления штанги.
Металлоискатель на принципе срыва частоты генерации
Металлоискатель может работать и на принципе срыва частоты генерации. Схема такого устройства изображена на рис.12. При выполнении определенных условий (частота кварцевого резонатора равна резонансной частоте колебательного LC-контура с поисковой катушкой) ток в цепи эмиттера транзистора VT1 минимален.
Если резонансная частота LC-контура заметно изменится, то генерация сорвется, а показания прибора значительно возрастут. Параллельно измерительному прибору рекомендуется подключить конденсатор емкостью 1 …100 нФ.
Рис. 12. Схема металлоискателя что работает на принципе срыва частоты генерации.
Какие детали и чем можно заменить
Транзисторы: BC546 – 3шт или КТ315. BC556 – 1шт или КТ361 Операционники:
LF353 – 1шт или меняйте на более распространенную TL072. LM358N – 2шт Цифровые микросхемы: CD4011 – 1шт CD4066 – 1шт CD4013 – 1шт Резисторы постоянные, мощностью 0,125-0,25 Вт: 5,6К – 1шт 430К – 1шт 22К – 3шт 10К – 1шт 390К – 1шт 1К – 2шт 1,5К – 1шт 100К – 8шт 220К – 1шт 130К – 2шт 56К – 1шт 8,2К – 1шт Резисторы переменные: 100К – 1шт 330К – 1шт Конденсаторы неполярные: 1нФ – 1шт 22нФ – 3шт (22000пФ = 22нФ = 0.022мкФ) 220нФ – 1шт 1мкФ – 2шт 47нФ – 1шт 10нФ – 1шт Конденсаторы электролитические: 220мкФ на 16В – 2шт
Динамик миниатюрный. Кварцевый резонатор на 32768 Гц. Два сверхярких светодиода разного цвета.
Если вы не можете достать импортные микросхемы, вот отечественные аналоги: CD 4066 – К561КТ3, CD4013 – 561ТМ2, CD4011 – 561ЛА7, LM358N – КР1040УД1. У микросхемы LF353 – прямого аналога нет, но смело ставим LM358N или лучше TL072, TL062. Совсем не обязательно ставить операционный усилитель именно – LF353, я просто поднял усиление на U1A заменив резистор в цепи отрицательной обратной связи 390 кОм на 1 мОм – чувствительность значительно возросла на процентов 50, правда после этой замены ушёл ноль, пришлось на катушку в определённом месте приклеить скотчем кусочек алюминиевой пластинки.
Советские три копейки чувствует по воздуху на расстоянии 25 сантиметров и это при питании 6 вольт, потребляемый ток без индикации – 10 мА. И не забудь про панельки – удобство и простота настройки значительно повысятся. Транзисторы КТ814, Кт815 – в передающую часть металлоискателя, КТ315 в УНЧ. Транзисторы – 816 и 817 желательно подобрать с одинаковым коэффициентом усиления. Заменимы на любые соответствующей структуры и мощности. В генераторе металлоискателя установлен специальный часовой кварц на частоту 32768 Гц. Это стандарт абсолютно для всех кварцевых резонаторов, которые стоят в любых электронных и электромеханических часах. В том числе и наручных и дешёвых китайских настенных/настольных. Архивы с печатной платой для Volksturm SMD варианта и для Volksturm+GEB (вариант с ручной отстройкой от земли).
Металлодетекторы для поиска мелких предметов
Искатели металла, предназначенные для поиска небольших металлических предметов в быту, могут быть собраны по представленным на рис. 13 — 15 схемам.
Такие металлоискатели работают также на принципе срыва генерации: генератор, в состав которого входит поисковая катушка индуктивности, работает в «критическом» режиме.
Режим работы генератора установлен подстроенными элементами (потенциометрами) так, что малейшее изменение условий его работы, например, изменение индуктивности поисковой катушки, приведет к срыву колебаний. Для индикации наличия/отсутствия генерации использованы светодиодные индикаторы уровня (наличия) переменного напряжения.
Катушки индуктивности L1 и L2 в схеме на рис. 13 содержат, соответственно, 50 и 80 витков провода диаметром 0,7…0,75 мм [Fs 8/75]. Катушки намотаны на ферритовом сердечнике 600НН диаметром 10 мм и длиной 100… 140 мм. Рабочая частота генератора около 150 кГц.
Рис. 13. Схема простого металлоискателя на трех транзисторах.
Рис. 14. Схема простого металлоискателя на четырех транзисторах со световой индикацией.
Катушки индуктивности L1 и L2 другой схемы (рис. 14), выполненной в соответствии с патентом ФРГ(№ 2027408, 1974 г.), имеют 120 и 45 витков, соответственно, при диаметре провода 0,3 мм [Р 7/80-61]. Использован ферритовый сердечник 400НН или 600НН диаметром 8 мм и длиной 120 мм.
Бытовой искатель металла
Бытовой искатель металла (БИМ) (рис. 15), выпускавшийся ранее (г. Москва), позволяет обнаружить мелкие металлические предметы на удалении до 45 мм. Намоточные данные его катушек индуктивности неизвестны, однако при повторении схемы можно ориентироваться на данные, приводимые для приборов аналогичного назначения (рис. 13 и 14).
Рис. 15. Схема бытового искателя металла.
Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год
