Среди радиолюбительских конструкций особым интересом пользуются разработки, помогающие обнаруживать скрытые в земле металлические предметы. Особенно если последние - небольшие по величине, залегают на значительной глубине и являются к тому же неферромагнетиками.
Добротных электрических схем подобных устройств, называемых по аналогии с известными военными разработками металлоискателями, и описаний вполне работоспособных конструкций немало опубликовано в различных технических
Изданиях, но рассчитаны они зачастую на подготовленных, опытных самодельщиков, имеющих хорошую материальную базу, дефицитные детали.
А вот предлагаемую нами конструкцию вполне сможет повторить-изготовить даже новичок. Тем более что и детали нужные (включая кварцевый резонатор на 1 МГц) приобрести будет вполне по силам. Ну а чувствительность собранного металлоискателя... О ней можно судить хотя бы по тому факту, что с помощью предлагаемого устройства легко отыскивается, например, медная монета диаметром 20 мм и толщиной 1,5 мм на глубине 0,9 м.
Принцип действия
Он основан на сравнении двух частот. Одна из них эталонная, а другая - изменяющаяся. Причем отклонения ее зависят от появления в поле высокочувствительной поисковой катушки металлических предметов. У современных металлоискателей, к которым можно вполне обоснованно отнести и рассматриваемую конструкцию, эталонный генератор работает на частоте, на целый порядок отличающейся от той, что возникает в поле поисковой катушки. В нашем случае эталонный генератор (см. принципиальную электрическую схему) реализован на двух логических элементах ЗИ-НЕ интегральной DD2. Частота его стабилизирована и определяется кварцевым резонатором ZQ1 (1 МГц). Генератор же с изменяющейся частотой выполнен на первых двух элементах ИС DD1. Колебательный контур здесь образован поисковой катушкой L1, конденсаторами С2 и СЗ, а также варикапом VD1. А для настройки на частоту 100 кГц служит потенциометр R2, задающий требуемое напряжение варикапу VD1.
Рис.1. Принципиальная электрическая схема высокочувствительного самодельного металлоискателя.
В качестве буферных усилителей сигнала используются логические элементы DD1.3 и DD2.3, работающие на смеситель DD1.4. Индикатором является высокоомный телефонный капсюль BF1. А конденсатор С10 используется как шунт для высокочастотной составляющей, поступающей от смесителя.
Конфигурация печатной платы приведена на соответствующей иллюстрации. А схема расположения радиоэлементов на стороне, обратной печатным проводникам, дана здесь другим цветом.
Рис.2. Печатная плата самодельного металлоискателя, с указанием расположений элементов.
Металлоискатель питается от источника постоянного тока напряжением 9 В. А так как высокая стабилизация здесь не обязательна, используется батарея типа «Крона». В качестве фильтра успешно трудятся конденсаторы С8 и С9.
Поисковая катушка требует особой точности и внимания при изготовлении. Наматывается она на виниловой трубке с внешним диаметром 15 мм и внутренним - 10 мм, согнутой в форме окружности 0 200 мм. Катушка содержит 100 витков провода ПЭВ-0,27. Когда намотка будет выполнена, она обвивается алюминиевой фольгой для создания электростатического экрана (уменьшения влияния емкости между катушкой и землей). При этом важно не допустить электрического контакта между проводом намотки и острыми краями фольги. В частности, поможет здесь «обвивка наискось». А для защиты самого алюминиевого покрытия от механических повреждений катушку дополнительно обвивают изоляционной бандажной лентой.
Диаметр катушки может быть и другим. Но чем он меньше, тем чувствительность всего устройства становится выше, зато площадь поиска скрытых металлических предметов сужается. При увеличении же диаметра катушки эффект наблюдается обратный.
Работают с металлоискателем следующим образом. Расположив поисковую катушку в непосредственной близости от поверхности земли, настраивают генератор потенциометром R2. Причем так, чтобы в телефонном капсюле звук не прослушивался. При движении же катушки над поверхностью земли (почти вплотную к последней) и отыскивается заветное место - по появлению звука в телефонном капсюле.
При использовании рассмотренного выше устройства для отыскания скрытых в земле предметов, представляющих археологическую и национальную культурную ценность, требуется предварительное на то разрешение от соответствующих органов.
В наше время многие люди стараются не покупать металлоискатели, а собирать их своими руками. Как правило, считается, что вещь, сделанная своими руками намного хуже, чем фирменные экземпляры. Практика показала, что качественно выполненный продукт может конкурировать с металлоискателями, выполненными на производстве.
Само собой, что такой аппарат, может быть, будет выглядеть немного хуже по своим эстетическим показателям, но касательно технических данных, он будет конкурентоспособным.
Общие сведения по металлоискателям
Перед тем как начать собирать собственный металлоискатель , нужно узнать принципы его работы и на какие виды может подразделяться подобная техника.
Конструкция
В основном металлоискатели подразделяют на пять типов. Они отличаются по глубине поиска и типу металла. Имеют разнообразные функции, которые упрощают работу, но всё-таки даже при таких отличиях можно выделить некоторые схожие особенности.
Принцип работы
Структура системы металлоискателя только на первый взгляд может показаться сложной. На самом деле, весь процесс - это просто притяжение металлических изделий с помощью намагниченной катушки. В то время как катушка начинает притягивать металлические детали, через неё проходят магнитные волны, а уже после этого раздаётся сигнал.
Стоит отметить, что катушки работают на низких или высоких частотах. Если аппаратура работает на низких частотах, то металлические изделия в основном будут найдены только на глубине четырёх метров . Кроме того, металлоискатель, который работает на низких частотах, может обнаружить только большие по величине образцы, в то время как маленькие металлические детали на поверхности останутся незамеченными. Металлодетектор, который реагирует на высоких частотах, наоборот, находит только мелкие детали на поверхности, при этом не может работать на глубине больше двух метров и искать большие по размеру предметы.
Типовые разновидности
Металлоискатели можно разделить на 5 типов, учитывая устройство, которое отвечает за передачу и получение сигнала.
Как сделать металлоискатель своими руками?
Сделать собственный самодельный металлоискатель не слишком сложно, даже если нет определённых навыков в электрике и в самой системе. На сегодняшний день существует достаточно большое количество металлоискателей, которые можно собрать в домашних условиях. Они отличаются по схемам, которые приходится использовать для создания блока управления, материалами и сложностью сборки.
Как правило, самый сложный металлоискатель собирается по схеме, где необходимо установить в структуру системы сразу два генератора. Это достаточно сложно для новичка. Есть и более простой вид металлоискателя, который можно спокойно сделать в домашних условиях, при этом использовать только подручные материалы.
Корпус
Сборку самодельного металлоискателя нужно начинать с разработки корпуса. Он должен собой представлять простую штангу, которая может быть сварена или соединена крепежами
. Фактически определённых рамок корпуса нет. Тут каждый человек может сделать штангу под себя, но важно помнить о некоторых факторах.
В первую очередь, материал, который подбирается для изготовления корпуса, должен быть достаточно прочным, чтобы долгое время выдерживать вес взрослого человека. Кроме того, нельзя забывать и о размерах такой штанги, ведь если неправильно подобрать длину под свой рост, при каждом поиске металлических объектов придётся по несколько минут стоять в согнутом состоянии.
Многие люди упрощают себе задачу по созданию корпуса используя простой костыль, который к тому же имеет сразу и подлокотник. Костыль можно легко подобрать под свой рост, и стоит он не слишком дорого.
Поисковая катушка
Сделать самодельную катушку для поиска достаточно сложно, но можно. Первым делом необходимо приступить к созданию устройства для наматывания катушки. Для начала нужно взять простую доску размером 18 на 18, гвозди и кембрик.
После этого на доске нужно нарисовать ровный круг и вбить по его диаметру не меньше 16 гвоздей , так чтобы они немного выпирали примерно на 2 см. После этого на гвозди устанавливаются кембрики, которые прочно обматываются медной проволокой. В конце работы весь медный круг закрепляется прочно нитками, которые нужно намотать по всему диаметру и обработать эпоксидной смолой.
Надо оставить длиной 4 см вывод, затянуть катушку изолентой и экранировать с помощью фольги. Медный провод нужно облужить длиной 1,25 см и после этого опять намотать его на катушку. Дальше действие повторяется, а, точнее говоря, катушка обматывается изолентой. К выводу катушки ещё нужно будет припаять контактную площадку.
Блок управления
Для создания блока управления потребуется:
Все необходимые детали можно найти в старом приёмнике транзисторного типа. Для сборки блока управления необходимо будет найти подходящий корпус и монтировать все детали.
Схема и катушка соединяются вместе при помощи экранированного провода . Кабельный экран припаивается к выводу катушки, устанавливается изоляция, а кабель фиксируется к корпусу при помощи изоленты.
Заключение
Сделать металлоискатель начального уровня достаточно просто в домашних условиях при помощи подручных средств. Всё что нужно делать, это следовать инструкциям и схемам сборки аппаратуры. В итоге получается модель, которую можно использовать для поиска мелких металлических объектов на глубине до 1 м.
Предлагаю для повторения лично собранный недавно и успешно заработавший простой металлоискатель. Этот металлоискатель работает по принципу "передача-прием". В качестве передатчика использован мультивибратор, а в качестве приемника - усилитель звуковой частоты. Принципиальная схема была опубликована в журнале Радио.
Схема приёмника МД - второй вариант
Параметры металлоискателя
Рабочая частота - около 2 кГц;
- глубина обнаружения монеты диаметром 25 мм - 9 см;
- железной закаточной крышки от банки - 25 см;
- алюминиевого листа размерами 200x300 мм - 45 см;
- канализационного люка - 60 см.
Подключенные к нему поисковые катушки должны быть абсолютно одинакавые по размеру и намотачным даным. Их необходимо расположить так, чтобы в отсутствие посторонних металлических предметов связь между ними практически отсутствовала, примеры катушек приведены на рисунке.
Если катушки передатчика и приемника расположить именно так, то сигнал передатчика в приемнике прослушиваться не будет. При появлении поблизости от этой сбалансированной системы металлического предмета, в ней под действием переменного магнитного поля передающей катушки возникают так называемые вихревые токи и как следствие, собственное магнитное поле, которое наводит в приемной катушке переменную ЭДС.
Сигнал, принятый приемником, преобразуется телефонами в звук. Схема металлоискателя действительно очень проста, но несмотря на это, довольно хорошо работает, да и чувствительность не плохая. Мультивибратор передащего блока можно собрать и на других транзисторах аналогичной структуры.
Катушки металлоискателя имеют размер 200х100 мм и содержат около 80 витков проводом 0.6-0.8мм. Для проверки работы передатчика вместо катушки L1 подключают наушники и убеждаются в том, что при включении питания в них слышен звук. Затем, подключив на место катушку, контролируют ток, потребляемый передатчиком - 5...8 мА.
Приемник настраивают при замкнутом входе. Подбором резистора R1 в первом каскаде и R3 во втором устанавливают на коллекторах соответственно транзисторов напряжение, равное примерно половине напряжения питания. Затем подбором резистора R5 добиваются того, чтобы ток коллектора транзистора VT3 стал равным 5...8 мА. После этого, разомкнув вход, подключают к нему катушку приемника L1 и, принимая сигнал передатчика на расстоянии примерно 1 м, убеждаются в работоспособности устройства.
Можно купить примерно за 100-300 долларов. Цена на металлодетекторы сильно взаимосвязана с их глубиной обнаружения, далек не каждый металлоискатель может "видеть" монеты на глубине в 15 см. Помимо этого на стоимости металлодететкора еще сильно сказывается наличие распознавателя типа металлов ну и типа интерфейса, модные металлоискатели порой оснащают дисплеем для удобной работы.
В этой статье будет рассмотрен пример сборки своими руками мощного металлоискателя под названием Pirat. Прибор способен улавливать под землей монеты на глубине в 20 см. Что же касается крупных предметов, то здесь вполне реальна работа на глубине и во все 150 см.
Видео работы с металлоискателем:
Такое название этот металлоискатель получил из-за того, что он является импульсным, это обозначение двух первых его букв (PI-импульс). Ну а RA-T созвучно со словом radioskot - это название сайта разработчиков, где была и выложена самоделка . По словам автора, собирается Пират очень просто и быстро, для этого хватит даже начальных навыков в работе с электроникой.
Недостатком такого устройства является то, что оно не имеет дискриминатора, то есть не умеет распознавать цветные металлы. Так что поработать с ним на загрязненных различного рода металлами участках не получится.
Материалы и инструменты для сборки:
- микросхема КР1006ВИ1 (или ее зарубежный аналог NE555) - на ней строится передающий узел;
- транзистор IRF740;
- микросхема К157УД2 и транзистор ВС547 (на них собирается приемный узел);
- провод ПЭВ 0.5 (для наматывания катушки);
- транзисторы типа NPN;
- материалы для создания корпуса и так далее;
- изолента;
- паяльник, провода, прочий инструмент.
Остальные радиокомпоненты можно увидеть на схеме.
Еще нужно найти подходящую пластиковую коробочку для монтажа электронной схемы. Еще будет нужна пластиковая труба для создания штанги, на которую крепится катушка.
Процесс сборки металлоискателя:
Шаг первый. Создаем печатную плату
Самой сложной частью устройства является, конечно же, электроника, поэтому с нее и целесообразно начать. В первую очередь нужно сделать печатную плату. Всего есть несколько вариантов плат, в зависимости от используемых радиоэлементов. Есть плата для NE555, а есть плата на транзисторах. Все необходимые файлы для создания платы есть к статье. Также в интернете можно найти и другие варианты плат.
Шаг второй. Устанавливаем электронные элементы на плату
Теперь плату нужно спаять, все электронные элементы устанавливаются в точности, как на схеме. На картинке слева можно увидеть конденсаторы. Эти конденсаторы являются пленочными и имеют высокую термостабильность. Благодаря этому металлоискатель будет работать более стабильно. Особенно это актуально, если пользоваться металлоискателем осенью, когда на улице временами уже достаточно холодно.
Шаг третий. Источник питания для металлоискателя
Для питания устройства нужен источник от 9 до 12 В. Важно отметить, что прибор в плане потребления энергии довольно прожорлив, и это логично, ведь он и мощный. Одной батарейки крона тут надолго не хватит, рекомендуется применять сразу 2-3 батареи, которые соединяют параллельно. Еще можно использовать один мощный аккумулятор (лучше всего заряжаемый).
Шаг четвертый. Собираем катушку для металлоискателя
В связи с тем, что это импульсный металлоискатель, здесь точность сборки катушки не так важна. Оптимальным диаметром является оправка 1900-200 мм, всего нужно намотать 25 витков. После того, как катушка будет намотана, ее нужно хорошенько обмотать сверху изолентой для изоляции. Чтобы увеличить глубину обнаружения катушки, нужно намотать ее на оправку диаметром порядка 260-270 мм, а количество витков снизить до 21-22. Провод при этом используется диаметром 0.5 мм.
После того, как катушка будет намотана, ее нужно установить на жестком корпусе, на нем не должно быть металла. Здесь нужно немного подумать и поискать любой подходящий по размерам корпус. Он нужен для того, чтобы защитить катушку от ударов во время работы с устройством.
Выводы от катушки припаиваются к многожильному проводу, диаметром около 0.5-0.75 мм. Лучше всего, если это будут два, свитые между собой провода.
Шаг пятый. Настраиваем металлоискатель
При сборке точно по схеме настраивать металлоискатель не требуется, он и так имеет максимальную чувствительность. Для более тонкой настройки металлоискателя нужно покрутить переменный резистор R13, нужно добиться редких щелчков в динамике. Если достичь этого получается только в крайних положения резистора, то необходимо сменить номинал резистора R12. Переменный резистор должен настраивать устройство на нормальную работу в средних положениях.
Я без сомнения могу сказать, что это самый простой металлоискатель из всех что я видел. В основе которого лежит всего одна микросхема TDA0161. Вам не нужно будет ничего программировать – просто собрать и все. Еще, его огромное отличие в том, что он при работе не издает никаких звуков, в отличии от металлоискателя на микросхеме NE555, который изначально неприятно пищит и о найденном металле нужно догадываться по тональности.
В этой схеме зуммер начинает пищать только тогда, когда обнаружит металл. Микросхема TDA0161 это специализированный промышленный вариант для индукционных датчиков. И на ней в основном строят металлодетекторы для производства, дающие сигнал при приближении металла к индукционному датчику.
Приобрести такую микросхемку можно на -
Стоит она не дорого и вполне доступна каждому.
Вот схема простого металлоискателя
Характеристики металлоискателя
- Напряжение питание микросхемы: от 3,5 до 15В
- Частота генератора: 8-10 кГц
- Потребляемый ток: 8-12 мА в режиме сигнализации. В состоянии поиска примерно 1 мА.
- Рабочая температура: от -55 до +100 градусов Цельсия
Для питания хорошо подойдет аккумулятор от старого сотового телефона.
Катушка: 140-150 витков. Диаметр катушки 5-6 см. Можно переделать на катушку большего диаметра.
Чувствительность будет зависеть напрямую от размеров поисковой катушки.
В схеме я использую и световую сигнализацию и звуковую. Можно выбрать что-нибудь одно, если хотите. Зуммер с внутренним генератором.
Благодаря такой несложной схеме можно сделать карманный металлодетектор или большой металлоискатель, в зависимости от того что вам больше необходимо.
Металлоискатель после сборки работает сразу и в настройки не нуждается, за исключением выставлением порога срабатывания переменным резистором. Ну это стандартная процедура для металлоискателя.
Так что друзья, собирайте вещь нужная и, как говориться, в хозяйстве сгодиться. К примеру, для поиска электропроводки в стене, хоть гвоздей в бревне…
