Схемы металлоискателя: Самодельные металлоискатели, схемы и описания

alexxlab

Содержание

СХЕМА МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЯ

   Недавно опубликованная схема металлоискателя, вызвала большой интерес среди радиолюбителей. И это не удивительно, ведь по техническим характеристикам тот металлоискатель не уступал многим промышленным аппаратам среднего ценового уровня, а по своей простоте сборки и настройки превосходил их.


   За несколько месяцев схема металлоискателя была многократно повторена многими радиолюбителями, даже не очень опытными, и практически всегда на форуме оставляли самые положительные отзывы о нём. В отдельных случаях, конечно возникали проблемы с настройкой, что вызывало немало вопросов и долгих обсуждений на конференции, поэтому было решено систематизировать всю информацию по данному металлоискателю и вместе с обновлённой схемой разместить здесь.


   Принципиальная схема металлоискателя находится в архиве в виде файла sPlan. Как видно из схемы, некоторым изменениям подвергся входной каскад на LM358, появилась возможность кнопкой поменять фазу сигнала, добавлен светодиодный индикатор отклика от цели в земле, который позволяет визуально определить железо — цветмет и добавлен один транзистор в УНЧ. Теперь туда смело можно ставить обычный малогабаритный 8-ми Омный динамик. Именно его рекомендуется использовать для звукоизлучения, так как наушники будут мешать продираться через кусты, а ЗП-шка слишком тиха для поиска на берегу шумных рек и морей. 

   Корпус металлоискателя каждый делает из чего есть под рукой. Главное, чтоб он был достаточно прочный, влагонепроницаемый и желательно из металла. Дополнительная экранировка будет совсем не лишней, ведь в металлоискателе стоят очень чувствительные ОУ. Сзади стоят два тюльпана для подключения поисковых катушек качественным экранированным проводом.


   Питание металлоискателя 12В, но вполне допустимо снизить его и до 8. Выбирая источник питания учтите, что вам придётся ходить с ним на природе целый день, поэтому батарея должна держать часов 10. В авторском варианте, естественно с немного худшей чувствительностью, аппарат работал даже от двух старых литий-ионных аккумуляторов от мобильного телефона. Ток потребления металлоискателя около 50мА, так что в отдельных случаях можно поставить и 9-ти вольтовую крону, но такого питания хватит на 2 часа работы, не больше.


   Для заряда аккумуляторов выведено гнездо, на которое и подаётся питание с зарядного устройства или в простейшем случае с БП через резистор. Обязательно установите регулятор громкости, ведь иногда придётся искать в обстановке секретности (в тылу врага), ориентируясь только по светодиодам. С другой стороны передней панели находится регулятор Trash — порог. С его помощью выставляют момент, когда металлоискатель перестаёт пищать сам по себе, и звук появляется только при наличии металла в пределах видимости поисковой катушки.

   Об изготовлении катушки металлоискателя было написано немало, добавлю только некоторую свежую информацию. Начинаем с изготовления шаблона для намотки. 

   Материал любой подходящий (ДВП, фанера, оргстекло, пластик и т.д), изготавливается из 5 мм фанеры. Кромки готового шаблона обрабатываем и оклеиваем скотчем, чтоб шаблон не приклеился к катушке. Готовый шаблон зажимаем осью в тиски и мотаем на него 80 витков провода, пропитывая каждые 20 витков цапонлаком. Пропитывать эпоксидкой можно на свой страх и риск, на многих форумах пишут о том что попадаются партии смолы с разной электро проводностью, что сказывается на параметрах катушки не в лучшую сторону. После высыхания, разбираем шаблон, снимаем катушку и »утягиваем» ее »талию» фум лентой. Применение изоленты считаю нецелесообразным так как изолента имеет липкую сторону и может сместить витки — цапонлак не эпоксидка.

   Далее экранируем фольгой (я применяю фольгу на лавсане извлеченную из антенного кабеля типа RG-6U, куска длиной 2 метра вполне хватает на 2 катушки), затем обматываем луженым проводом, а сверху изолентой или фум лентой. В результате получаем абсолютно идентичные по параметрам, геометрии и добротности катушки, что немаловажно для балансного металлоискателя, так как балансники очень критичны к геометрии катушек. Затем настраиваем катушки в резонанс и начинаем сводить в »0». Следует помнить что для данной модели сведение в абсолютный »0» нежелательно — пропадет дискриминация, так что достаточно разбаланса в 0,2-0,6 милливольт, хоть глубина обнаружения и снизится на пару сантиметров. Сведя катушки, фиксируем их между собой цианакрилатом и нитками, сушим. Теперь приступаем к изготовлению корпуса датчика.

   Самым оптимальным и дешевым, по моему мнению, является датчик изготовленный из потолочной плитки. Делаем шаблон, нарезаем заготовок и выклеиваем корпус. Щечки катушкодержателя не советую делать из оргстекла — очень хрупкое, лучше применить стеклотекстолит, а еще лучше — пластиковые вкладыши, которые путейцы под рельс на шпалу кладут (только поезд под откос не пустите). На выходе имеем вполне приличные, легкие и дешевые в изготовлении, поисковые датчики металлоискателя.


   В качестве несущих трубок, можно использовать телескопическую малярную штангу, урезанную до нужного размера. Пойдёт и раздвижной черенок от китайской швабры, или китайского трехколенного подсака для рыбной ловли.

   Про настройку контуров тоже было немало сказано. Предоставим слово гостям форума: Поисковую катушку на передачу я включил как последовательный колебательный контур, а на приём как параллельный колебательный контур. Настраивал первой передающую катушку, подключил собранную конструкцию датчика к металлоискателю, осциллограф параллельно катушке и по максимальной амплитуде подобрал конденсаторы. После этого осциллограф подключил на приёмную катушку и по максимальной амплитуде подобрал конденсаторы на RX. Настройка контуров в резонанс занимает, при наличии осциллографа, несколько минут. Далее сведение в ноль. Проще припаять на выход 1-го каскада стрелочник (чувствительный вольтметр) и наложив катушки внахлёст примерно 1см сдвигать — раздвигать. А стрелка покажет точку нуля. Она может быть довольно точная и поймать её сразу нелегко. Но она есть. Если всё-же не получается, попробуйте перевернуть одну из катушек.


   Схему металлоискателя можно и нужно проверить сначала без катушек. Для этого мысленно разобъём её на блоки, которые настраиваем и запускаем по отдельности:

 Формирователь двухполярного напряжения на U6A — делает из 12В +-6В.
 Кварцевый генератор частоты на 561ЛА7 — создаёт 32768Гц.
 Делитель частоты на 561ТМ2 — делит 32768Гц на 4, получаем 8192Гц на выводах 1,2,12,13.
 Генератор тонального сигнала для динамика на U6B — генерирует писк на выводе 4.
 Управляемый усилитель звука на Q5, Q6, Q7 — усиливает звук генератора U6B, если есть сигнал отклика с U2B.
 Усилители сигнала отклика цели U1B, U2A, U2B — малое напряжение отклика разгоняют до нескольких вольт, что позволяет засвечивать светодиод и включать усилитель.

   Конечно здесь рассмотрены не все возможные вопросы, поэтому уточняйте дополнительную информацию по настройке металлоискателя на форуме. А мне остаётся отдельно поблагодарить Электродыча — за хороше описание конструкции катушки, slavake — за нарисованную новую схему, и всех остальных участников форума — за проявленный интерес к металлоискателю.

   Форум по металлоискателям

   Форум по обсуждению материала СХЕМА МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЯ

Простой чувствительный металлоискатель | Полезное своими руками

Металл под землей и в пресноводных водоемах, в перекрытиях зданий и в толще бетона, поможет обнаружить специализированный электронный прибор — металлоискатель.

Несложную схему по силам собрать своими руками практически любому, кто хоть раз держал в руках паяльник. Вот как она работает:


Рис.1 Структурная схема металлоискателя.


Эталонный генератор ЭГ вырабатывает синусоидальное напряжение частотой 50 кГц. Контурная катушка, определяющая частоту генерации, является датчиком Д прибора. Сигнал синусоидальной формы через разделительный конденсатор Ср поступает на кварцевый фильтр КФ.

Если частота генератора и собственная резонансная частота КФ совпадают, сигнал попадает на пороговое устройство ПУ. Оно регистрирует переменное напряжение на входе, выделяет из него постоянную составляющую и подает ее на стрелочный индикатор И.

Приближение к металлическому предмету вызывает изменение частоты ЭГ. Поскольку она теперь отличается от резонансной частоты КФ, напряжение на входе ПУ уменьшается, и стрелка отклоняется к началу шкалы на угол, пропорциональный габаритам предмета и обратно пропорционально расстоянию до него.

У нашего металлоискателя есть особенность — пороговое устройство, благодаря которому чувствительность схемы резко повышается. Вот как оно действует.


Рис.2 Форма сигнала на входе и выходе порогового устройства.


Синусоидальный сигнал, поступающий на вход ПУ, ограничивается снизу (рис. 2), и на индикаторе появляются импульсы напряжения:

Ин = Ио — Ип ,

где Ио—уровень входного сигнала в состоянии покоя, Ип — задаваемое напряжение порога.

Чувствительность прибора выражается отношением:

s=DИ / Ии = DИ / (Ио-Ии),

где DИ — изменение синусоидального напряжения при расстройке ЭГ, зависящее от размеров предмета и расстояния до него. Фактически s показывает, на какую величину отклоняется стрелка индикатора при расстройке датчика-контура.

Следовательно, подбирая величину Ип, можно добиться максимального отклонения стрелки прибора при сколь угодно малом изменении Ио. Но в реальных устройствах приходится учитывать нестабильность элементов схемы и частоты эталонного генератора.

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА

Эталонный генератор собран по схеме емкостной трехточки на транзисторе T1 (рис. 3). Контурная катушка L1 является датчиком прибора. Конденсаторы С3 — С6 предназначены для настройки генератора на частоту 50 кГц.

Рис.3 Принципиальная схема металлоискателя.


Через разделительный конденсатор С7 синусоидальное напряжение с генератора поступает на кварцевый фильтр. Емкость С7 выбрана небольшой — 5 пФ. Тем самым влияние последующих каскадов на работу генератора практически исключено.

Пороговое устройство собрано на полевом транзисторе Т2. Напряжение порога Ип задается делителем R5 — R7.

Конденсатор С8 сглаживает пульсации на индикаторе ИП1. Фильтр R4, С1 осуществляет развязку по переменному току между пороговым и задающим генераторами.

КОНСТРУКЦИЯ

Прибор из двух блоков: измерительного (с датчиком) и питания. Первый включает в себя монтажную плату, индикатор, органы управления и регулировки. Датчик — жесткий кольцевой каркас, выполненный из оргстекла, на котором намотано 65 витков прохода ПЭЛ 0,2. Обмотка заключена в экран из алюминиевой фольги и залита эпоксидной смолой. Датчик связан с измерительным блоком коаксиальным кабелем РК-75.

Блок питания содержит пять серебряно-цинковых аккумуляторов. Напряжение каждого элемента 1,25В, емкость 2А-ч. Особое внимание нужно уделить рамке металлоискателя. Она должна иметь небольшой вес, быть жесткой и упругой. Иначе даже при легких ударах, неизбежных при работе с прибором в полевых условиях, частота генератора «уходит» — металлоискатель расстраивается.

Основанием рамки служит кольцевой каркас из оргстекла или полистирола d=300 мм. Обмотку экранируют алюминиевой фольгой толщиной 0,05 мм. Но соединять между собой концы экрана нельзя (образуется короткозамкнутый виток).

Выводы обмотки подключают к кабелю РК-75 длиной 0,3—1 м (с оплеткой кабеля соединяют также и экран катушки). Это место заливают эпоксидной смолой. Соединение датчика с блоком электроники неразъемное.

Металлоискатель имеет высокую чувствительность. Стрелка индикатора отклоняется на одно деление, когда рамка прибора приближается к диску d=13 см на расстояние 80 см.

Прибор практически одинаково реагирует на любой металл. Так, например, стальной, алюминиевый и латунный диски дают на равных расстояниях одинаковые отклонения стрелки. Они не зависят и от того, сплошной предмет или пустотелый.

При работе с металлоискателем необходимо учитывать фоновые помехи. Песчаный и торфяной грунты, чернозем, дерево, вода фонового сигнала не дают. Поэтому прибор хорошо действует в пресных водоемах, в деревянных зданиях и на не каменистых почвах. Сильный фон дает кирпич (обожженная глина обладает магнитными свойствами) и некоторые минералы.

На показания прибора влияют и изменения температуры. Поэтому рамку лучше поместить в футляр из теплоизолятора, например пенопласта.

Для работы под водой металлоискатель сначала надо подержать 10—15 минут в воде и после этого настроить.

На земле поиски лучше проводить в пасмурную погоду или вечером, чтобы избежать попадания на прибор прямых солнечных лучей.

Схемы Металлоискателей — Паятель.Ру — Все электронные схемы

КАТЕГОРИИ СХЕМ

СПРАВОЧНИК

ИНТЕРЕСНЫЕ СХЕМЫ
Схема простого металлоискателя для чайников
 

Этот металлоискатель пригодится для «чайников», тех кто впервые собирает такой прибор. Он может обнаружить скрытые крупные металлические предметы на глубине до 0,6 м. Его удобно использовать для поиска засыпанных снегом или землей, стройматериалами, колодцев водоснабжения, можно обнаружить неглубоко проложенные трубы водоснабжения. Принцип действия традиционный: сравниваются частоты двух генераторов, частота одного генератора постоянная, частота второго зависит от внешних индуктивностей, следовательно от расположенных на некотором расстоянии от контурной катушки металлических предметов.
Подробнее…

Своими руками — простой металлоискатель
 

Принцип действия металлоискателя основан на сравнении двух частот, частоты стабильной, и частоты изменяемой под действием внешнего металлического предмета, при приближении изменяющего индуктивность контурной катушки второго генератора. В исходном состоянии частоты равны и нулевые биения между ними минимальны, при приближении металла индуктивность катушки одного генератора изменяется и соответственно изменяется его частота, в результате разность частот этих двух генераторов увеличивается и соответственно увеличивается разностная частота, а так-же тон воспроизводимого звукового сигнала.
Подробнее…

Схема простого металлоискателя на одной микросхеме
 

Металлоискатель, схема которого приведена на рисунке сделан на одной микросхеме. Он состоит из двух одинаковых LC генераторов и детектора , к выходу которого подключены головные телефоны. Генераторы высокочастотные, работают на частоте около 465 кгц. Один из генераторов имеет неперестраиваемый контур, контур второго имеет объемную катушку L2, индуктивность которой изменяется при приближении к металлическому предмету.
Подробнее…

Схема металлоискателя скрытой проводки
 

Металлоискатель обнаруживает водопроводную трубу под слоем стены толщиной до 150 мм, канализационную трубу — до 250-300 мм, современную пятирублевую монету на глубине до 40 мм, электрический провод на глубине до 30 мм. В большинстве случаев, при проведении ремонтно-строительных работ такой чувствительности достаточно. Схема собрана на одной микросхеме CD40106, в которой содержится шесть триггеров Шмитта с инверторами на выходах.
Подробнее…

САМЫЕ ПОПУЛЯРНЫЕ СХЕМЫ

ТЕГИ

Металлоискатели, они же металлодетекторы: принципы работы и схемы

BFO металлоискатели на биениях, металлоискатели по принципу электронного
частотомера, импульсные металлоискатели.  Оптимальные частоты излучения.

Металлоискатель, он же металлодетектор — это электронный прибор, позволяющий обнаруживать металлические предметы в нейтральной или слабопроводящей среде за счёт наличия у этих предметов электрической проводимости.
Так, а кой же должна быть эта слабопроводящая среда, если мы знаем, что практически все материалы в той или иной степени проводят ток?
Ну, как минимум, на несколько порядков ниже, чем проводимость металлов. Золотой портсигар внутри танка, затонувшего в болоте, мы, само собой, не отыщем, а вот какую-нибудь железяку в грунте, воде, стене, древесине, чемодане, в чьём-либо организме, в конце концов, и т.д. и т.п. — это пожалуйста, добро пожаловать на металлодетекторное обследование.

Теперь — по какому принципу работают металлоискатели (металлодетекторы)?
Этих принципов работы несколько:

Металлоискатель по принципу «передача-приём» непрерывным сигналом.

Тут всё понятно и соответствует названию: Передающая катушка непрерывно стреляется переменным электро-магнитным полем в искомый металлический предмет, оказавший поблизости.
Под влиянием этого поля в предмете, выступающем в роли мишени, возникают электрические токи, которые, в свою очередь, создают собственное магнитное поле, с направленностью обратной магнитному полю передатчика.
Приёмная катушка регистрирует отражённый (или, как говорят, переизлучённый) от металлического предмета (мишени) сигнал. Далее этот сигнал усиливается и обрабатывается электроникой, предварительно отделив его от более мощного сигнала передатчика.
Чем больше предмет и чем он ближе расположен к катушкам, тем выше будет амплитуда переизлучённого сигнала.
Прибор данного типа подразумевают наличие как минимум двух катушек, одна из которых является передающей, а другая, приёмной. Мало того, необходимо позаботиться о таком выборе взаимного расположения катушек, при котором магнитное поле излучающей катушки в отсутствие посторонних металлических предметов наводит минимальный (в идеале — нулевой) сигнал в приёмной катушке (или в системе приёмных катушек).


Рис.1

Существуют различные варианты взаимного расположения катушек, при которых не происходит непосредственной передачи сигнала из одной катушки в другую. Основные из них: катушки с перпендикулярными осями (Рис.1, а и б), а также вариант расположения приёмной катушки, скрученной в форме восьмёрки, внутри передающей (Рис.1 в).

Поскольку конструкция данных типов металлоискателей достаточно сложна, так как подразумевает наличие отдельных катушек на приём и передачу, широкого распространения в радиолюбительской практике она не нашла.

Совсем другое дело — металлоискатели, построенные на принципе биений, или так называемые BFO металлоискатели.

Принцип действия металлоискателя на биениях заключается в регистрации разности частот от двух генераторов, один из которых является стабильным по частоте, а другой содержит датчик — поисковую катушку индуктивности в своей частотозадающей цепи.
Прибор настраивается таким образом, чтобы в отсутствие металла вблизи датчика частоты двух генераторов совпадали или были очень близки по значению. Наличие металла вблизи датчика приводит к изменению индуктивности датчика и, как следствие, к изменению частоты соответствующего генератора. Это изменение, приведёт к изменению разностной частоты двух генераторов, которая выделяется специальным устройством (смесителем), на входы которого подаются сигналы обоих генераторов, а на выходе выделяется разностная частота, называемая частотой биений.
Разность частот может регистрироваться самыми различными путями, начиная от простейшего, когда сигнал разностной частоты прослушивается на головные телефоны, и кончая цифровыми способами измерения частоты.
Диапазоны рабочих частот BFO металлоискателей — 40-500 кГц.
При отсутствии металла в поле поисковой катушки разностная частота должна быть в пределах 500…1000 Гц.

В качестве примера приведу схему простейшего компактного металлоискателя на микросхеме К175ЛЕ5 (Источник Яворский В. Металлоискатель на К176ЛЕ5. // Радио, 1999, №8, с. 65).


Рис.2

Схема содержит два генератора (опорный и поисковый). Поисковый генератор собран на элементах DD1.1, DD1.2, а опорный – на элементах DD1.3 и DD1.4.
Переменным резистором R2 плавно изменяют частоту поискового генератора в диапазоне частот, установленном подстроечным резистором R1. Частота генератора на элементах DD1.3 и DD1.4 зависит от параметров колебательного контура L1, С2.
Сигналы с обоих генераторов поступают через конденсаторы C3 и С4 на детектор, выполненный на диодах VD1 и VD2.
Нагрузкой детектора являются наушники BF1, на которых выделяется разностный сигнал в виде низкочастотной составляющей, преобразуемый наушниками в звук.
Параллельно наушникам включен конденсатор С5, который шунтирует их по высокой частоте. При приближении поисковой катушки L1 к металлическому предмету происходит изменение частоты генератора на элементах DD1.3, DD1.4, в результате меняется тональность звука в наушниках. По этому признаку и определяют, находится ли в зоне поиска металлический предмет.


Рис.3

Катушка L1 размещается в кольце диаметром 200 мм, согнутом из медной или алюминиевой трубки с внутренним диаметром 8 мм. Между концами трубки должен быть небольшой изолированный зазор, чтобы не было короткозамкнутого витка. Катушка наматывается проводом ПЭЛШО 0,5. Через трубку необходимо протянуть любым способом максимальное число витков: чем больше, тем лучше.

Несмотря на бытующее мнение, что BFO металлоискатели не имеют чёткой селективности различных видов металлов, при наличии некоторого опыта, данным типом устройств можно-таки производить селекцию, анализируя и отфильтровывая сигналы на слух.

В теории чувствительность BFO металлоискателей должна быть таком же уровне, как и у устройств, построенных по принципу «передача-приём». Однако существует существенная проблема, снижающая чувствительность приборов данного типа. Проблема заключается в том, что два генератора, настроенные на очень близкие частоты, имеют тенденцию к паразитной взаимной синхронизации. А это, в свою очередь, не даёт возможности работы на низких начальных разностных частотах, на которых ухо имеет максимальную чувствительность к изменению тона звукового сигнала.

И тут, лёгким движением руки, BFO металлоискатель превращается в
Металлоискатель, работающий по принципу электронного частотомера.

Построенный по такому принципу электронный металлоискатель является несомненным родственником прибора «на биениях», но в отличие от него содержит один генератор с частотозадающей поисковой катушкой, а изменение частоты фиксируется электронным устройством, работающим по принципу частотомера. Помимо повышения чувствительности приборы данного класса, обладают и возможностью оценки знака приращения частоты, а соответственно и возможностью селекции чёрных/цветных металлов.

Простейшую реализацию подобной конструкции без селектора видов металлов предложил Адаменко М.В. в книге «Металлоискатели».

Рис.4

Предлагаемая конструкция является устройством, в основу которого положен принцип анализа девиации частоты опорного генератора под влиянием металлических предметов, попавших в зону действия поисковой катушки. Главными отличительными особенностями данного прибора можно считать интересное схемотехническое решение анализатора, выполненного на кварцевом элементе Q1, а также использование в качестве индикатора стрелочного прибора.

Основу схемы рассматриваемого металлодетектора (Рис.4) составляют измерительный генератор, буферный каскад, анализатор, детектор высокочастотных колебаний и индикаторное устройство.
Колебательный контур генератора высокой частоты, выполненного на транзисторе Т1, состоит из катушки L1 и конденсаторов С3-С6. Рабочая частота ВЧ-генератора зависит от девиации индуктивности катушки L1, которая одновременно является поисковой катушкой, а также от изменения ёмкостей подстроечного (С4) и регулировочного (С3) конденсаторов.
При отсутствии металлических предметов в зоне действия катушки L1 частота колебаний, возбуждаемых в ВЧ-генераторе, должна быть равна частоте кварцевого элемента Q1, то есть в данном случае — 1 МГц.
После того как в зоне действия поисковой катушки L1 окажется металлический предмет, её индуктивность изменится. Это приведёт к изменению частоты колебаний ВЧ-генератора. Далее сигнал ВЧ подаётся на буферный каскад, обеспечивающий согласование генератора с последующими цепями. В качестве буферного каскада используется эмиттерный повторитель, выполненный на транзисторе Т2.
С выхода эмиттерного повторителя сигнал ВЧ через регулировочный резистор R7 и кварц Q1 поступает на детектор, выполненный на диоде D2. Благодаря высокой добротности кварца малейший сдвиг частоты измерительного генератора будут приводить к уменьшению полного сопротивления кварцевого элемента. В результате на вход усилителя постоянного тока (база транзистора Т3) поступает сигнал, изменение амплитуды которого обеспечивает соответствующее отклонение стрелки индикаторного прибора.
Нагрузкой УПТ, выполненного на транзисторе Т3, является стрелочный прибор с током полного отклонения 1 мА. При замыкании выключателя S2 в цепь нагрузки включается генератор звукового сигнала, выполненный на транзисторе Т4.

Поисковая катушка L1 представляет собой кольцевую рамку, изготовленную из отрезка кабеля с внешним диаметром 8-10 мм (например, кабеля марки РК-50). Центральную жилу кабеля следует удалить, а вместо неё протянуть шесть жил провода типа ПЭЛ диаметром 0,1-0,2 мм и длиной 115 мм. Получившийся многожильный кабель необходимо согнуть на подходящей оправке в кольцо таким образом, чтобы между началом и концом образовавшейся петли остался зазор шириной примерно 25-30 мм.


Рис.5

Конец провода, являющийся началом первого витка, следует припаять к экранирующей оплётке кабеля, начало второго витка — к концу первого и так далее. В результате получится катушка, содержащая шесть витков провода. При изготовлении катушки L1 нужно особенно следить за тем, чтобы не произошло замыкания концов экранирующей оплётки, поскольку в этом случае образуется короткозамкнутый виток.

Непосредственное налаживание металлодетектора следует начать с установки нужной частоты колебаний, формируемых ВЧ-генератором. Частота колебаний ВЧ должна быть равна частоте кварцевого элемента Q1. Для выполнения данной регулировки рекомендуется воспользоваться цифровым частотомером. При этом значение частоты сначала грубо устанавливается изменением ёмкости конденсатора С4, а затем точно — регулировкой конденсатора С3.
При отсутствии частотомера настройку ВЧ-генератора можно провести по показаниям индикатора PA1. Поскольку кварц Q1 является элементом связи между поисковой и индикаторной частями прибора, то его сопротивление в момент резонанса весьма велико. Таким образом, о точной настройке колебаний ВЧ-генератора на частоту кварца будет свидетельствовать минимальное показание стрелочного прибора PA1.Уровень чувствительности данного устройства регулируется резистором R8.

Ну и закончу я обзор весьма популярными среди радиолюбительского сообщества —
Импульсными металлоискателями.

Не будем отвлекаться на различные виды импульсных конструкций. Рассмотрим однокатушечный вариант с временным способом разделения излучаемого и отражённого сигналов.
После воздействия импульса магнитной индукции в искомом проводящем объекте возникает и некоторое время поддерживается (вследствие явления самоиндукции) затухающий импульс тока, обусловливающий задержанный по времени отражённый сигнал. Он и несёт полезную информацию, его и надо регистрировать.
Генератор импульсов тока формирует короткие импульсы тока миллисекундного диапазона, поступающие в излучающую катушку, где они преобразуются в импульсы магнитной индукции. Так как излучающая катушка имеет ярко выраженный индуктивный характер, всплески напряжения на ней могут достигать по амплитуде десятков-сотен вольт. В связи с этим, необходимо позаботиться: либо о блокировке входной цепи прибора на определённое время, либо об ограничении данного напряжения на входе приёмной части регистратора.
По истечении времени действия импульса тока в излучающей катушке и времени разрядки катушки в действие должен вступить блок обработки сигнала, предназначенный для преобразования входного электрического (отражённого от железяки) сигнала в удобную для восприятия человеком форму.

Приведу для примера простую и расхожую схему импульсного металлоискателя ПИРАТ.

Рис.6

Принцип работы этого металлоискателя основан на изменении времени затухания отражённого от металлического предмета импульса в поисковой катушке, которое увеличивается с приближением металлических предметов. Дискриминации в данном типе металлоискателя нет, цветной и чёрный металлы реагируют практически одинаково.
Прибор состоит из передающего блока (генератора импульсов на таймере NE555 и мощного ключа на полевом транзисторе) и приёмной части на операционном усилителе TL072.
По входу приёмника стоят встречно-параллельно включённые ограничивающие диоды, на входе второго каскада ОУ приёмника — фильтр, отсекающий импульсы, излучаемые передатчиком.
Поисковая катушка L1 намотана на оправку 180-200 мм и содержит 25-30 витков эмалированного провода диаметром 0.5-0.8 мм. Экранировать катушку не нужно.
Оптимальные параметры работы генератора на NE555 : частота 125-150 Гц, длительность импульса 125-150 мкс.
При соблюдении этих параметров аппарат потребляет минимальный ток и имеет максимальную чувствительность:
Потребляемый ток : 30-50 мА;
Чувствительность : Монета 25 мм — 20 см, крупные предметы — 150 см.
После сборки схемы наладить металлоискатель очень просто. Включаем питание и ждём окончания переходных процессов в течении 15 секунд, подбором резистора R11 добиваемся того, чтобы при среднем положении переменного резистора R12 в динамике не было слышно звука генератора, а слышались только редкие щелчки.
Поисковая катушка при настройке должна находиться вдали от металлических предметов. При приближении металла в динамике должен появляться звук с частотой работы таймера NE555.

И подытожим страницу информацией о том,
как частота металлоискателя влияет на качество поиска.

Условно частоты работы металлоискателей можно разделить следующим образом:
2-6 кГц — низкая частота;
6-15 кГц — средняя частота;
15-30 кГц — высокая частота;
от 30 кГц и выше — ну, очень высокая частота.

Низким частотам присущи следующие свойства: бóльшая способность проникать в глубину почвы, а потому и увеличенная глубина обнаружения, способность работать на почвах с высоким уровнем минерализации, способность хорошо справляться с задачей поиска целей с высокой проводимостью (медь, бронза, серебро).
Из недостатков: не очень хорошо подходят для поиска мелких объектов и поиска целей с низкой проводимостью, например, железа, никеля и т.д.

Высокие частоты обладают следующими свойствами: показывают отличные результаты при поиске мелких объектов, хорошо подходят для поиска целей с низкой проводимостью, обладают более высокой точностью, особенно при обнаружении целей, расположенных близко к поверхности.
Из недостатков: чувствительность к помехам, создаваемым высокоминерализованным грунтом, меньшая глубина обнаружения по сравнению с низкой частотой.

Средние частоты представляют собой компромисс между низкими и высокими. Средняя частота считается универсальной, подходящей под любой тип находок, поэтому практически все бюджетные одночастотные детекторы промышленного производства обладают стандартной рабочей частотой — 6-8 кГц.

 

Схема простого металлоискателя, принцип работы, настройка схемы и конструкция

Совсем не просто обнаружить под слоем земли или снега металлическую крышку колодца или отыскать, например, водопроводную трубу не говоря уже о сундуке набитого древними золотыми монетами. Помогают в таких случаях специальные приборы — металлоискатели.

В статье простой металлоискатель мы рассматривали схему 60 годов, которую легко можно собрать, обладая минимальными знаниями радиотехники. Несмотря на простоту, схема устройства работает безупречно. В материале данной статьи рассмотрим схему более совершенного и в тоже время  несложного устройства.

Предлагаемый металлоискатель обладает сравнительно высокой чувствительностью, стабилен в работе и позволяет различать цветные и черные металлы. Металлоискатель собран на одной микросхеме (транзисторной сборке) и нескольких транзисторах. По характеристикам прибор не только не уступает многим промышленным образцам, но и по ряду показателей превосходит их.

Принцип работы металлоискателя

В основе работы металлоискателя лежит принцип биений частот двух генераторов, один из которых опорный, а другой — перестраиваемый, обладающего более высокой чувствительностью.

При приближении выносной катушки колебательного контура перестраиваемого генератора к металлу ее индуктивность изменяется, что вызывает изменение частоты генератора. Если вблизи катушки находится предмет из черного металла (ферромагнетика), индуктивность катушки увеличивается, что приводит к уменьшению частоты генератора. Цветной же металл уменьшает индуктивность, и частота генератора возрастает.

Небольшие изменения частоты перестраиваемого генератора после смешения его колебаний с колебаниями опорного генератора, настроенного примерно на ту же частоту, проявляется в заметном изменении частоты биений. Сигнал с частотой биений далее усиливается и поступает на звуковой или стрелочный индикатор.

Принципиальная схема металлоискателя и описание ее работы

Предлагаемый металлоискатель свободен от ряда недостатков, присущих другим аналогичным конструкциям. Он обладает повышенной стабильностью генераторов, что дает возможность работать на частоте биений 1… 10 Гц. А это, в свою очередь, повышает чувствительность прибора, снижает потребляемый им от источника питания ток и позволяет различать черные и цветные металлы.

Мелкие предметы, например, гвозди, прибор обнаруживает под слоем почвы на глубине до 15 см, а крупные (крышки колодцев) — на глубине до 60 см. Прибор можно запитать от трех пальчиковых батареек, схема потребляет ток менее 2 мА.


Рис. 2 Принципиальная схема металлоискателя

Оба генератора выполнены на микросхеме К159НТ1Г которая представляет собой пару идентичных по параметрам транзисторов, размещенных в одном корпусе. Это позволяет существенно повысить температурную стабильность частот генераторов. Каждый генератор собран по схеме емкостной трехточки, транзисторы включены по схеме с общей базой. Генерация образуется благодаря введению положительной обратной связи между коллектором и эмиттером транзисторов. Частотозадающими элементами первого генератора являются катушка индуктивности L1 (она выносная) и конденсаторы С1-СЗ, а второго — катушка L2 и конденсаторы С6, С7, С9. Генераторы настроены на частоту 40 кГц. Конденсатор С6 предназначен для грубого подбора частоты одного из генераторов при настройке прибора на нужную частоту биений. Его емкость может быть 100…300 пФ. Стабилитрон V3 используется как варикап, которым осуществляют точную подстройку частоты биений, изменяя смешение на нем переменным резистором R7.

Резисторы R1—R4 задают режим работы транзисторов V1, V2 по постоянному току. Результирующий высокочастотный сигнал, полученный при смещении двух сигналов с близкими частотами, выделяется на резисторе R5 — это резистор нагрузки. Амплитуда сигнала изменяется с частотой биений, которая равна разности частот высокочастотных сигналов. Для выделения низкочастотной огибающей сигнала используется детектор, собранный на диодах V4 и V5 по схеме удвоения напряжения. Конденсатор С11 служит для фильтрации высокочастотной составляющей сигнала.

С нагрузки детектора низкочастотный сигнал биений поступает через конденсатор С12 на предварительный усилитель, выполненный на транзисторе V6. С его коллектора усиленный сигнал подается через конденсатор С13 на усилитель — формирователь прямоугольных импульсов на транзисторе V7. На базу этого транзистора через резисторы R11, R12 подается такое напряжение смещения, при котором транзистор находится на пороге открывания.

Поступающий на базу транзистора V7 синусоидальный сигнал претерпевает двустороннее ограничение и в результате на нагрузке каскада (резистор R13) выделяются прямоугольные импульсы. Далее они дифференцируются цепью C14R14R15 и превращаются в остроконечные пики положительной полярности на месте фронта каждого импульса и отрицательной полярности на месте спада. Длительность этих пиков не зависит от частоты следования прямоугольных импульсов и их длительности.

Положительные пики поступают на базу транзистора V9, а отрицательные «срезаются» диодом V8. Транзистор V9, как и V7, работает в ключевом режиме и ограничивает входной сигнал так, что на коллекторной нагрузке (резисторы R16 и R17) формируются короткие прямоугольные импульсы фиксированной длительности. Конденсатор С15 фильтрует выходной сигнал и улучшает тембр звучания головных телефонов В1.

С резистора R16 (это регулятор громкости) сигнал поступает на каскад из двух транзисторов (V10 и V11), включенных несколько необычно. Это так называемый композитный транзистор, эквивалентный p-n-p транзистору повышенной мощности с большим коэффициентом передачи тока.

Подобный способ формирования импульсного сигнала из синусоидального позволяет снизить потребляемую усилителем мощность, особенно в выходном каскаде, поскольку в паузах между импульсами транзисторы V9-V11 закрыты.

Конструкция и детали металлоискателя

Конструкция металлоискателя несложная. Радиодетали его можно смонтировать на печатной плате размерами 70×110 мм из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Она рассчитана на использование постоянных резисторов МЛТ-0,125, конденсаторов КСО, 11М, МБМ, К50-6. Стабилитрон V3 может быть, кроме указанного на схеме, Д808 — Д813, КС156А. Диоды V4, V5 — любые из серий Д1, Д9, Д10. Вместо транзистора КТ342Б подойдет КТ315Г, КТ503Е, КТ3102А — КТ3102Е. Транзистор КТ502Е заменим на КТ361, а КТ503Е — на КТ315 с любыми буквенными индексами. Но в этом случае головные телефоны должны быть высокоомные (из отечественных это ТОН-2, ТЭГ-1). При использовании низкоомных телефонов, например, наушники для смартфонов, транзистор V11 должен быть более мощный, например КТ603Б или КТ608Б. Микросхема К159НТ1 может быть с любым буквенным индексом. В крайнем случае вместо нее подойдут два транзистора КТ315Г с одинаковыми или возможно близкими параметрами (статическим коэффициентом передачи тока и начальным током коллектора).

Катушку L2 можно намотать на магнитопроводе СБ-23-11a. Индуктивность катушки 4 мГ. Число витков 250, провод ПЭВ-2 0,1.

Плата размещена в подходящем корпусе размерами 115x170x40 мм. На лицевой панели корпуса укреплены переменные резисторы R7 (СП-1) и R16 (любой конструкции, но совмещенный с выключателем S1), входной разъем X1 (СГ-3) и гнезда Х2, ХЗ для подключения вилок от головных телефонов.

Выносная катушка металлоискателя L1 содержит 100 витков провода ПЭВ-1 0,3 и выполнена в виде тора (кольца) диаметром 160 мм. При изготовлении катушки можно использовать в качестве временного каркаса любой подходящий по размерам круглый предмет. Витки укладывают внавал, после чего катушку снимают и экранируют — обматывают фольгой так, чтобы между концами экрана был зазор. Для повышения механической прочности катушку пропитывают эпоксидным клеем и укрепляют с помощью перемычки со стойкой на штанге из дерева или пластмассы.

К выводам катушки подпаивают проводники кабеля длиной около метра, на другом конце которого установлен разъем СШ-3. Оплетку кабеля соединяют с экраном катушки. В рабочем положении разъем катушки включают в разъем прибора, а прибор носят на плече (для этого к уголкам на корпусе прикрепляют ремень). В нерабочем положении штангу отсоединяют от катушки и вынимают разъем ее из разъема прибора.

Настройка и налаживание схемы металлоискателя

Налаживание металлоискателя сводится к подбору нужной частоты биений. При этом резистор R7 нужно установить в среднее положение и вращением подстроечника катушки L2 добиться появления в телефонах щелчков частотой 1…5 Гц. Если нужная частота не получается, подбирают конденсатор Сб. Далее подбором резистора R8 устанавливают максимальный коэффициент усиления каскада на транзисторе V6.

Подстроечником катушки L2 можно установить различное соотношение частот генераторов, что приведет как к увеличению частоты биений при приближении поисковой катушки к цветному металлу, так и к обратному результату. В процессе работы переменным резистором R7 поддерживают необходимую частоту биений, которая изменяется при разряде батареи, изменении температуры окружающей среды и изменении магнитных свойств грунта. Окончательно частоту биений подбирают при приближении выносной катушки к земле.

САМОДЕЛЬНЫЙ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ

   В современной электронике и радиолюбительском быту, часто требуется собрать металлодетектор различной сложности, как правило это простейшие схемы. Хотя опытные радиолюбители замахиваются и на микроконтроллерные металлоискатели. Именно такие простые конструкции для поиска металлов, с одной катушкой датчиком, парой транзисторов и простейшим генератором, пользуются популярностью у любителей покопать весной и летом черный металл на скрытой поверхностью земли территории. На сайте до сих пор тема металлоискателей не поднималась, так что восстановим этот пробел и познакомим уважаемых посетителей с простым и популярным МД.

Схема самодельного металлоискателя

   Для таких целей есть схема довольно хорошего и проверенного в бою аппарата, который зовется «Пират» и получает широкое распространение среди копателей. Схема элементарна и повторяется не раз, я например под себя переделываю печатку и изготавливаю частенько по заказу такие приборы. Схема генератора строится на таймере 555 – тут главное для большей стабильности поставить пару пленочных хороших конденсаторов, проверив их ёмкость предварительно тестером. Часть резисторов паяю для удобства в смд исполнении, микросхема распространенная — операционник УД2, в качестве приемника импульсов. Заказал недавно их несколько десятков, но вы можете легко найти их в старой аппаратуре, таких как радиоприемнике или магнитофоне советских лет.

   Катушка прибора на каркасе мотается проводом что есть под рукой — от 0.3 мм до 0.6 мм, чем толще провод — тем лучше чувствительность на металлы, и больше дальность пробивания импульсов, но тем сложнее изготовить, каркас нужен более глубокий, укладывать провод более толстый тяжелее, фиксировать так же проблемно.

   Печатную плату выполняю из гетинакса, травлением в растворе хлорного железа, лужение пос-61 обычным плоским паяльником при достаточной температуре, работая с гетинаксом главное не перегреть – при излишних температурах можно запороть заготовку будущей печатной платы и все пойдет пузырями.

   Динамик использовать желательно высокоомным – так звук получается по-громче, питание схемы обязательно надо осуществлять от аккумулятора с емкостью от пары ампер, а напряжение к нему подводить проводами потолще, так как прибор то импульсный. Катушку с металлоискателем соединять проводами потолще тоже.

   Регуляторы ставлю пару – для грубой и точной настройки, например 100 ком и 10 ком, соответственно. Все выводы и особо опасные и малонадежные элементы закрепляю для большей надежности из термопистолета термоклеем.

Видео работы металлоискателя

   На выходе получается вот такой прибор, который нравится копателям, корпус и прочее уже подбираются под нужды и то что нравится, так сказать. Чувствительность на мелкие предметы из металла, например 5 коп СССР — до 30 см. Собрал и проверил устройство — redmoon.

Originally posted 2018-11-20 08:01:27. Republished by Blog Post Promoter

Металлоискатель на пяти транзисторах своими руками: схема

В данной статье речь пойдет об одном из простых металлоискателей, сборку которого можно осуществить доступными советскими радиодеталями. К ним можно отнести транзисторы с маркировкой КТ и МП, а также резисторы и конденсаторы из популярной радиоаппаратуры. Большинство нужных деталей без проблем можно найти в старых радиоустройствах.

Схема состоит из пяти узлов, структуру которых можно просмотреть на рисунке 1:

  1. Задающий генератор частоты, служащий для создания эталонной частоты.
  2. Поисковый генератор частоты. Его частота будет изменяться при нахождении металла.
  3. Низкочастотный усилитель для увеличения разности сигнала генераторов.
  4. Узел, воспроизводящий звук.
  5. Источник питания.

Данное устройство напоминает металлоискатель на двух транзисторах, но в нем добавлен усилитель звука, и, несмотря на простоту, у него неплохие показатели обнаружения металла. Он отлично подойдет для массового поиска и сбора черного металла. Если найти радиодетали и немного времени, то вы с легкостью соберете металлоискатель на примере этой познавательной статьи.

Сборка элементов схемы

Сборку схемы можно осуществить на одностороннем фольгированном текстолите. Руководствуясь рисунком 2, на котором изображена схема металлоискателя на транзисторах, считаем количество соединений и острым предметом создаем соответствующее количество контактных площадок. После залуживания плата готова к сборке деталей (рис. 3).  Для более качественной сборки можно продумать и нарисовать самодельную печатную плату.

Ниже представлен список необходимых деталей и указания к некоторым из них:

  1. 14 резисторов мощностью от 0,125 Вт. Номиналы:
    1. R1, R5 – 100 кОм;
    2. R2, R6, R11 – 10 кОм;
    3. R3, R7 – 1 кОм;
    4. R4, R8 – 5,1 кОм;
    5. R9 – 6,2 кОм;
    6. R10, R13 – 220 кОм;
    7. R12 – 3,9 кОм;
    8. R14 – 3 кОм.
  2. 14 конденсаторов, желательно термостойких:
    1. Электролитические на 6 В: С10, С14 – 47 мкФ;  С12, С13 – 22 мкФ;
    2. Переменные конденсаторы С7 – до 10 пФ / от 150 пФ;
    3. Подстроечный конденсатор C8 – 6 / 25 пФ;
    4. С1, С11 – 47 нФ;
    5. C2, C6 – 4,7 нФ;
    6. C3 – 100 пФ;
    7. С4 – 47 пФ;
    8. C5, C9 – 2,2 нФ.
  3. Пять транзисторов:
    1. 3.1 VT1, VT2 ­– КТ315. В качестве аналогов можно использовать КТ3102, КТ312 или КТ316;
    2. 3.2 VT3, VT4, VT5 – МП35. Заменить можно на МП от 36 до 38;
    3. 3.3 VT6 – МП39. Подойдут так же МП от 40 до 42;
  4. 2 диода Д9Ж, или другие – Д18, Д2, ГД 507.
  5. Элемент питания 4,5 В в виде трех батареек типа АА. Можно использовать батарейку крона 9 В, но в таком случае необходимо поменять электролитические конденсаторы на напряжение выше 9 В.
  6. Динамик сопротивлением от 5 до 100 Ом. Подойдут динамики из детских игрушек, домофонных трубок, радиоприемников или головной телефон.
  7. Контактный разъем для батарейки (рис. 4).
  8. Микропереключатель или тумблер для выключения.

Металлоискатели не могут работать без катушек, выполняющих главную роль в устройстве. В следующем пункте статьи подробно опишем их роль в работе и процесс изготовления.

Создание катушек генераторов

Первичная катушка L1 является образцовой и вместе с конденсатором С3 служит для создания задающей частоты генератора. Вторичная катушка L2 работает таким же образом, но она выполняется без сердечника. Это позволяет воздействовать на нее металлическим предметам и изменять частоту генератора, что и приводит к разности частот для сигнала.

Ниже описано, как изготовить самодельные катушки без особых сложностей.

Для каркаса катушки L1 нужен металлический стержень диаметром 8 мм и длиной 3 см. Можно использовать антенну с радио. На стержень необходимо намотать ватман. Делаем это для возможности регулировки частоты перемещением стержня относительно катушки, поэтому важно чтобы ватман прилегал очень плотно для исключения самопроизвольного перемещения. После окончательной настройки металлоискателя в последнем пункте, можно зафиксировать стержень клеем. Образец катушки изображен на рисунке 5.

Обмотку катушки L1 выполняем проводом ПЭВ диаметром 0,2 – 0,3 мм. Производим намотку 110-ти витков на ватман строго в один ряд, стараясь не допускать пропусков или промежутков между витками. На 16-м витке делаем отвод, не разрывая провода. После намотки можно залакировать провод, но необходимо соблюдать доступность движения металлического стержня внутри. Соединение провода производим согласно схеме.

Вторая катушка L2 выполняется в виде прямоугольной рамки размером 12 x 22 см. Каркас можно выполнить из пластмассы, оргстекла, фанеры и прочего, не проводящего ток, материала. Делаем поднос или собираем только несущий прямоугольник, в который можно будет навалом уложить обмотку. Готовые образцы можно увидеть на рисунке 6.

Провод, как и в первом случае, выбираем марки ПЭВ, но диаметром 0,4 – 0,6 мм. Наматываем 45 витков, делая вывод на 10-м витке. После полного изготовления и настройки металлоискателя можно будет зафиксировать и изолировать обмотку лаком. Соединение со схемой осуществляем экранированным кабелем с наличием минимум двух жил. Такие кабели используются в качественной аудиоаппаратуре и в магистральных линиях связи, так же их можно приобрести в магазине электроники.

Изготовление конструкции металлоискателя

В первую очередь необходимо решить из какого материала выполнить штангу. Предпочтение лучше отдать диэлектрическому материалу, чтобы исключить проблемы в работе металлоискателя. Вариантов много: труба ПВХ, телескопическая удочка, деревянный шест. При выборе стоит учесть такие показатели, как вес, гибкость, способность к разборке, удобство.

Если вы планируете проводить в поисках металла много времени, малый вес и удобный подлокотник с ручкой сэкономят вам много сил. Но не стоит забывать, что легкий материал может гнуться. В случае с ПВХ трубой, это можно компенсировать засыпанным внутрь песком или дополнительными поддерживающими конструкциями. С разборной штангой не будет проблем с транспортировкой. Для реализации этой идеи можно посетить сантехнический магазин, и собрать отличный металлоискатель своими руками на различных переходниках (рис. 7).

После того как определились с выбором штанги, необходимо закрепить на ней катушку. Тут все просто – никакого металла. Воспользуйтесь пластмассовым крепежом, заранее закрепленными ушками на каркасе катушки, переходниками или просто надежным клеем.

Схему помещаем в пластмассовую коробку. Для динамика можно проделать маленькие отверстия для хорошей слышимости. Плату, динамик, первичную катушку и коробочку для батареек можно закрепить клеем. Коробку располагаем в метре от поисковой катушки и крепим удобным способом – с помощью пластмассовых крепежей или клея.

На этом моменте у вас собран простой металлоискатель на транзисторах, нуждающийся в точной настройке и проверке.

Настройка устройства

Настройка металлоискателя заключается в создании одинаковой частоты в обоих генераторах. При достижении такого результата, из динамика будет издаваться максимально низкий, еле слышный тон.

Для начала убираем из радиуса действия металлоискателя все металлические предметы. Учитываем бетонные стены и полы, так как в них может находиться металлическая арматура. Выставляем все переменные конденсаторы в среднее положение. Изменением положения стержня в катушке L1 добиваемся нужного тона или его отсутствия. При дальнейшей эксплуатации устройства пользуемся для регулировки конденсатором С7. После настройки подносим металлический предмет на различные расстояния от поисковой катушки и убеждаемся в работоспособности металлоискателя.

Если металлоискатель не заработал, проверяем блоки и детали схемы. Проверку начинаем с транзисторов, а затем проверяем диоды. Чтобы проверить усилитель звука, достаточно откинуть резистор R9 от генераторов и подключить его к звуковому выходу любого, воспроизводящего звук, устройства (рис. 8).

Если детали и усилитель в рабочем состоянии, то настраиваем транзисторные генераторы. Для этого пробуем изменить номиналы конденсатора С4 и резистора R2 для задающего генератора, и резистора R6 для поискового генератора. Второй генератор можно попробовать запустить подстроечным конденсатором С8.

Простой модуль металлоискателя — ElectroSchematics.com

Некоторое время назад я купил этот модуль бесконтактного металлоискателя в интернет-магазине, чтобы посмотреть, как он работает и что мне нужно для его сборки.

В дешевом модуле, который я получил из Китая, не было инструкции по эксплуатации или принципиальной схемы, поэтому мне пришлось долго искать в Google, чтобы найти его базовую схему. В этом кратком учебнике вы найдете схему и все другие детали, которые вам нужно знать, если вы хотите сделать простой металлоискатель самостоятельно.Итак, начнем!

Продуманной частью конструкции является одиночная прямоугольная катушка, образованная путем вытравливания одной непрерывной дорожки на печатной плате. Если вы очень внимательно посмотрите на печатную плату, вы увидите, что прямоугольная катушка отводится за один оборот, то есть одна катушка с точным отводом за один оборот. Катушка начинается с верхней стороны двусторонней печатной платы и образует квадратные петли к центру, переходное отверстие в центре печатной платы переносит катушку на другую сторону печатной платы и тот же набор гусеницы находятся на нижней стороне.Довольно приятно!

Остается несколько общедоступных дискретных компонентов, включая три транзистора с биполярным переходом, несколько резисторов и конденсаторы. Звуковой сигнализатор в модуле представляет собой стандартный активный пьезо-зуммер, а также есть небольшой подстроечный регулятор для точной настройки схемы. Вот основная схема модуля металлоискателя. Я позаимствовал его со страницы продавца.

Далее представлена ​​схема другой версии модуля металлоискателя, имеющего круглую катушку, вытравленную на печатной плате.В этом почти идентичном дизайне вы также можете увидеть светодиодный сигнализатор.

Это фотография второй версии (у меня пока нет под рукой):

Принцип работы модуля бесконтактного металлоискателя не очень сложен для понимания. Ниже приводится очень краткое объяснение, поэтому этот сеанс лучше всего читать вместе с учебным пособием www.talkingelectronics.com/projects/200TrCcts/MetalDetectors/MetalDetectors-1.html. Оба элемента вместе помогут вам понять схемы металлоискателя.

Как указывалось ранее, сенсорная головка схемы представляет собой «печатную» катушку на 50 витков (25T вверху + 25T внизу) с отводом на первом витке. Одновитковая (1Т) катушка обратной связи (L1) направляется к базе Q1 через C2, а база Q1 смещается на R1, в то время как конец катушки (50T) подключен напрямую к коллектору Q1.

Настроенная схема (катушка плюс конденсатор на ней), сформированная здесь, генерирует гладкий синусоидальный сигнал.Имейте в виду, что сигнал, создаваемый здесь, исходит от естественной способности катушки и конденсатора, проходящего через нее, и вряд ли нуждается в каких-либо других компонентах. Но Q1 помогает настроенной схеме генерировать синусоидальный сигнал, поскольку Q1 подает необходимый импульс энергии в нужный момент в каждом цикле (он включается в начале каждого цикла и подает импульс энергии, а затем выключается).

Как эта установка продолжает работать? Это немного сложный процесс, требующий подробного объяснения, но прохождение упомянутой выше ссылки на учебник упростит его, так что вы больше не будете в тумане.

Обратите внимание, что сигнал, исходящий из L1, не совпадает по фазе с сигналом L2. Здесь L1 подает сигнал, который увеличивает шум, производимый Q1, для создания генератора с определенной амплитудой. Мы можем управлять амплитудой с помощью подстроечного регулятора VR1. Этот сигнал передается в Q2, где он получает подъем и предотвращает зарядку C4 через R2, таким образом отключает Q3, и пьезоэхолот SP1 не издает шума в состоянии покоя.

С другой стороны, если металлический объект находится в непосредственной близости от катушки (головки датчика), амплитуда магнитных волн от L2 несколько уменьшается вместе с амплитудой генератора.Это эффективно отключает Q2, но создает небольшое напряжение на базе и эмиттере Q3, чтобы он слегка сработал. Пьезоизлучатель издает заметный звуковой сигнал, потому что на его выводах имеется небольшое постоянное напряжение.

Основным преимуществом схемы металлоискателя этого типа является простая конструкция как самого устройства, так и его поисковой головки (катушки), но одним недостатком является низкая чувствительность (очень малый диапазон обнаружения). Это гениальная дизайнерская идея для изучения того, как работают простые металлоискатели / локаторы.Вот и все.

О, хватит пока теоретических разговоров! Давайте приступим к тестированию китайского модуля металлоискателя за 5 долларов. Что ж, исходя из основных характеристик модуля, модуль предназначен для работы от любого слаботочного источника питания 3–5 В постоянного тока, но рекомендуется использовать батарею 3 В (1,5 В x 2 AA или AAA).

Согласно прилагаемому руководству пользователя, потребление тока модулем в режиме ожидания составляет менее 3 мА (при 3 В постоянного тока), которое возрастает до примерно 30 мА в активном состоянии.Предполагаемое расстояние обнаружения модуля металлоискателя составляет 60 мм.

Эксперимент с питанием от батарейного блока 3 В показал мне нелепую дальность обнаружения, которая составляет чуть менее 10 мм при тестировании с монетой диаметром 20 мм в качестве объекта.

Повторные испытания подтвердили, что тестируемый модуль металлоискателя пригоден только для обнаружения крупных металлических предметов на очень близком расстоянии. Также замечено, что модуль часто сикает, особенно в случае даже небольших колебаний уровня входного напряжения.Кроме того, подстроечный резистор необходимо часто перенастраивать после каждого включения и выключения — это немного неудобная задача!

Как видно, частота генератора схемы (в состоянии покоя) составляет около 300 кГц. Если подключить пробник осциллографа к коллекторному выводу Q1, можно увидеть красивую синусоидальную волну, создаваемую резонансным контуром.

Примечание: если вы являетесь счастливым обладателем профессионального металлоискателя / локатора, вы можете найти «частотный» диапазон в его руководстве пользователя.Что означает частота при обнаружении металла? Понимаете, в металлоискателе его частота — это количество электронных волн, посылаемых в землю для обнаружения металлических предметов. Например, частота 8 кГц означает, что ваш металлоискатель будет отправлять и получать сигналы 8000 раз в секунду. Частоты коммерческих металлоискателей, как правило, находятся в диапазоне от 3 до 100 кГц (https://metaldetectorsa.co.za). Низкая частота имеет более длинные волны и приобретает большую глубину, поскольку длинные волны легче проникают в землю. Высокая частота имеет более короткие длины волн (меньшая глубина), но лучше подходит для обнаружения целей с низкой проводимостью.Замечено, что многие металлоискатели-любители предпочитают частоту 6–8 кГц для достижения наилучшего баланса глубины и чувствительности.

Кроме того, для обнаружения металлов используется несколько проверенных методов. Генератор частоты биений (BFO) — один из самых простых и наиболее распространенных методов обнаружения металлов. Во-вторых, это метод индукционного баланса (IB) — еще один старый добрый подход, который все еще используется сегодня. Далее, обнаружение металла с помощью импульсной индукции (PI) работает по совершенно другому (и немного сложному) принципу, хотя он основан на том же принципе изменения индуктивности поисковой катушки, когда металл находится рядом с ней.Два других популярных метода — это внерезонанс (OR) и передача / прием (T / R).

Дальше

Теперь вам нужно знать, чтобы начать работу над проектами металлоискателей своими руками. Приятно иметь чрезвычайно дешевый и компактный модуль металлоискателя, готовый к использованию в забавных приложениях. Веселая? Да, вы можете попробовать этот модуль, чтобы создать для ваших детей великолепную научную модель, все, что вам нужно, — это аккумулятор и, конечно же, немного хитрых ноу-хау.

Беда только в том, что в модуле металлоискателя на борту нечувствительная поисковая катушка.Если я почувствую вдохновение, я могу использовать свой паяльник, чтобы снять отдельные компоненты с платы и включить их в будущую, более эффективную конструкцию, конечно, с улучшенной поисковой головкой (поисковой катушкой). Я приберегу этот проект для еще одной бессонной летней ночи!

Наконец, если вам понравилась эта короткая статья, следите за обновлениями, чтобы найти расширение этой статьи, которое также включает в себя немного продвинутый проект металлоискателя на основе микроконтроллера.

…

Справочная информация

Металлоискатели — теория и практика

Металлоискатели

Теория и практика

Металлоискатели используются в широком спектре приложений, от обнаружения наземных мин до обеспечения безопасности в аэропортах, офисных зданиях или школах.Они также могут быть полезны в доме, чтобы помочь найти потерянные монеты, украшения, ключи и газопровод.

Металлоискатели помогли археологам обнаружить драгоценные артефакты и монеты, которые когда-то были предметом повседневного обихода наших предков. До недавнего времени эта привилегия предоставлялась тем немногим счастливчикам, которые могли позволить себе дорогой инструмент. Но с развитием электроники и технологий цена на эти машины упала до доступного уровня.

Сегодня недорогие, высококачественные металлоискатели, ориентированные на потребителя, предоставляют миллионам любителей по всему миру возможность обнаруживать спрятанные сокровища, обеспечивая расслабление, волнение, острые ощущения от открытий и, почему бы и нет, прибыль.

Начав поиск идеального металлоискателя, вы быстро обнаружите, что существует множество металлоискателей, из которых можно выбирать. Существуют машины, использующие различные технологии, такие как BFO (генератор частоты биений), Off-Resonance, IB (индукционный баланс), VLF (очень низкая частота), VLF / TR, TR (передача-прием), PI (импульсная индукция) или RF (радиочастотные или двухкамерные детекторы). Инновации в области обнаружения металлов продолжаются — каждый день появляются новые патенты и оригинальные разработки.

Мы рассмотрим только три основных типа металлоискателей, с которыми вы, вероятно, столкнетесь в поисках идеального металлоискателя для поиска и исследования сокровищ:

  • VLF или очень низкая частота
  • PI или импульсная индукция
  • BFO или генератор частоты биений

Очень низкочастотные детекторы (VLF) являются наиболее универсальными типами металлоискателей, в зависимости от диапазона металлических предметов, которые вы можете найти с ними.Это детекторы IB (индукционного баланса), использующие очень низкие частоты. Как и все конструкции IB, детектор VLF объединяет две сбалансированные катушки: внешняя катушка действует как передатчик, используя переменный ток для создания магнитного поля, которое искажается металлическим объектом, а внутренняя катушка действует как приемник, считывая вторичное магнитное поле. создается проводящим объектом. Это магнитное поле усиливается и преобразуется в звуковой сигнал. Фазовые демодуляторы помогают различать типы объектов.

Пример конструкции УНЧ: УНЧ-металлоискатель Heathkit Groundtrack GR-1290

Импульсная индукция Металлоискатели (PI) посылают повторяющиеся импульсы электрического тока на поисковую катушку, создавая магнитное поле. Катушка передает импульс к земле, генерируя ответный импульс от целевого объекта. Схема дискретизации измеряет импульс и отправляет его интегратору, который генерирует звуковой сигнал.

PI превосходит VLF / TR в областях, где находится мало мусора, на морских пляжах или минерализованном грунте, поскольку они способны одновременно игнорировать как проводящие соли, так и минерализацию.

Детекторы с импульсной индукцией способны обнаруживать объекты, закопанные глубоко под землей, но они чувствительны к железу и не способны различать различные типы металлов. Этот недостаток чрезвычайно затрудняет их использование на внутренних участках.

Пример схемы PI: принципиальная схема White’s Surfmaster PI

Генератор частоты биений (BFO) — это самый простой (и самый старый) тип технологии металлоискателей и хорошая отправная точка для изучения того, как работают металлоискатели.В базовом металлоискателе с частотой биений используются два радиочастотных генератора, настроенных примерно на одну и ту же частоту. Первый называется поисковым генератором , а второй — опорным генератором .

Выходы двух генераторов подаются в смеситель, который вырабатывает сигнал, содержащий компоненты суммарной и разностной частот. Этот сигнал подается на фильтр нижних частот , удаляющий гармоники.Пока два генератора настроены на одну и ту же частоту, на выходе не будет сигнала.

Когда металлический объект нарушает магнитное поле поисковой катушки, частота поискового генератора немного сдвигается, и детектор будет генерировать сигнал в диапазоне звуковых частот.

Хотя когда-то популярные, BFO больше не производятся профессиональными производителями металлоискателей. Они просты и недороги, но не обеспечивают точности и контроля современных детекторов PI или VLF.Были предприняты попытки добавить новые функции, такие как дискриминация, и более совершенные модели были произведены в 1970-х годах, но вскоре они были заменены новейшими, более сложными технологиями.

Конструкции BFO по-прежнему используются в дешевых портативных устройствах и в некачественных детекторах игрушечного типа. Старинный детектор BFO — это скорее диковинка и предмет коллекционирования, чем полезная часть оборудования.

Пример схемы BFO: Простая схема металлоискателя BFO

Цепь металлоискателя

с использованием разностного резонатора

Здесь описывается простая схема металлоискателя, которая может обнаруживать металлические проводники в непосредственной близости от нее на расстоянии от 25 до 30 миллиметров.С помощью этой схемы можно обнаруживать скрытые металлические предметы, такие как металлическая фольга, заключенная в пластиковую крышку, например тюбики зубной пасты, а также небольшие предметы, такие как наконечники для заправки, сделанные из магнитных материалов. Однако очень тонкая металлическая фольга может остаться незамеченной из-за большого сопротивления.

Схема металлоискателя

Схема основана на принципе разностного резонатора и состоит из инверторов, детекторных катушек, конденсаторов и транзисторов, как показано ниже.

Схема металлоискателя

Вы можете разработать модель с большим радиусом действия на аналогичных принципах, используя более высокую мощность и большие размеры катушек детектора.

Теория действия

Работа этой схемы металлоискателя основана на обнаружении магнитного поля, создаваемого вихревыми токами, возникающими в проводнике, когда он находится в переменном магнитном поле. Схема детектора образована катушками L1, L2 и L3. Катушки L1 и L2, каждая из которых имеет 200 витков эмалированного медного провода 44SWG (диаметр 0,08 мм), намотаны на стержень гелевой ручки. Два небольших ферритовых стержня вставляются в стержень гелевой ручки и фиксируются с обоих концов с помощью клея, как показано здесь.

Узел катушки детектора

Зафиксируйте сменный элемент на основании (опоре), например, на небольшой печатной плате общего назначения, с помощью клея. Закрепите печатную плату заправки гелевой ручки на одном конце бобины для припоя 50 г так, чтобы заправка находилась в центре шпульки.

Катушка L3, имеющая 200 витков эмалированной медной проволоки 25SWG (диаметром 0,5 мм), намотана на катушку для припоя. Изменяющееся магнитное поле, создаваемое в катушке L3, индуцирует ток в катушках L1 и L2. Катушки L1 и L2, соединенные последовательно, вместе с конденсатором C1 образуют разностный резонатор.Сама катушка L3 приводится в резонанс за счет возбуждения прямоугольного сигнала с частотой, приблизительно равной резонансной частоте контура L-C, образованного внешней катушкой L3 и конденсатором C2.

Прямоугольная волна генерируется генератором, образованным вентилями N1 и N2 (IC CD4069). Вентили с N3 по N6 действуют как буферы для управления внешней катушкой L3. Это создает синусоидальный ток в катушке L3, создавая синусоидальное магнитное поле, взаимно связывающее две внутренние катушки.

Схема работы

Когда металл (проводник) подносится к одной из внутренних катушек, скажем L1, вихревые токи в проводнике уменьшают магнитный поток в катушке L1, уменьшая наведенную электродвижущую силу (ЭДС).Это означает, что две катушки создают разностный сигнал из-за присутствия проводящего объекта (металла) рядом с катушкой L1, как показано на схеме. Катушки L1 и L2 соединены таким образом, что разность наведенных ЭДС подается на транзистор T1 через конденсатор C4. Транзистор Т1 выполнен в виде усилителя слабого сигнала.

Усилитель смещен с помощью большого базового резистора в 1 МОм. Сигнал разности переменного тока непосредственно появляется на переходе база-эмиттер транзистора T1, вызывая изменения в токе эмиттера.Это приводит к изменению напряжения на коллекторе T1, которое заставляет транзистор T2 светиться LED1.

Слабый сигнал, создаваемый магнитным полем вихревых токов в небольшом куске металла, таком как винт или гайка, достаточен для срабатывания T2 через T1.

Обычно ферритовые стержни в катушках L1 и L2 регулируются так, чтобы разностный сигнал от них был минимальным. В этой конкретной конструкции можно настроить сигнал на напряжение синусоиды всего 5 мВ.Транзистор T2 играет роль электронного переключателя для управления светодиодом LED1, который действует как визуальный индикатор всякий раз, когда обнаруживается металл.

Таким образом, когда узел детектора приближается к проводнику, светодиод LED1 светится. Вы можете заменить конденсаторы C1 и C2 методом проб и ошибок и установить значение максимальной чувствительности, чтобы выбрать резонансную частоту и управлять генератором (N1 и N2) на этой частоте. Здесь выбрана частота 55 кГц.

Примечание:

Убедитесь, что два резонатора (один образован последовательно соединенными L1 и L2, а другой L3) имеют примерно одинаковую частоту резонанса.

Частота резонанса L-C цепи определяется выражением:

Частота генератора R-C, использующего вентили, определяется по формуле:

Вы можете изменять значения R5 и C3, используя переменные резисторы и конденсаторы для точной настройки частоты.

Строительство и испытания

Соберите схему металлоискателя на печатной плате общего назначения и поместите в подходящий небольшой шкаф. Подключите все четыре клеммы катушек к основанию печатной платы для подключения катушек к главной цепи.Сменный стержень для гелевой ручки должен быть достаточно прочным. Надежно закрепите его внутри шпульки, используя немагнитные непроводящие материалы. Ферритовые стержни также должны быть надежно закреплены на своих местах с помощью синтетической эмали. Даже небольшое непреднамеренное смещение может резко нарушить баланс резонатора. Поэтому рекомендуется использовать ферритовый стержень винтового типа.

Авторский прототип

Для сборки катушки детектора сначала вставьте один из ферритовых стержней в передний конец детектора так, чтобы он находился прямо внутри трубки для заправки геля.Теперь вставьте второй ферритовый стержень в другой конец трубки. В этот момент светодиод LED1 должен ярко светиться. Очень медленно протолкните ферритовый стержень внутрь трубки, наблюдая за индикатором LED1. Как только LED1 погаснет, прекратите толкать стержень, отметьте положение стержня и закрепите его в трубке с помощью клея. Теперь детектор хорошо настроен и готов к работе.

Проект был впервые опубликован в октябре 2011 года и недавно был обновлен.

Схема металлоискателя с индуктивным датчиком приближения

Gadgetronicx> Электроника> Принципиальные и электрические схемы> Схемы датчиков> Схема металлоискателя с индуктивным датчиком приближения