Оборудование и материалы
Чтобы собрать самодельный металлоискатель своими руками, понадобятся следующие комплектующие и инструменты:
- Микросхема. Подойдет как отечественная, типа КР1006РВИ1, так и ее аналог зарубежного производства (NE 555)
- Медный провод для наматывания катушки
- Транзисторы различного формата (BC 547, IRF 740, NPN и др.)
- Готовая печатная плата или материал для ее изготовления
- Пластиковая или металлическая трубка достаточной длины, для использования в качестве штанги
- Материал для всех элементов корпуса – прочный пластик
- Расходные материалы: любые подходящие крепежные элементы, изолента
- Оборудование: паяльник, отвертки
Это минимальный набор, которого будет достаточно, чтобы собрать простейший прибор. Такое устройство отлично подойдет для начинающих кладоискателей.
Сборка устройства
Чтобы собрать наиболее простой металлоискатель, нужно пройти несколько шагов.
Сборка печатной платы
Электроника по традиции является наиболее сложной частью любого прибора. Обойтись без микросхем в данном случае невозможно, поэтому начинать сборку будет логично с печатной платы.
Для простого металлодетектора есть два варианта печатных плат:
- Плата под микросхему NE 555 (или аналогичную отечественную
- Транзисторная
плата.
Даже при самостоятельной сборке, печатную плату все же лучше приобретать в готовом виде. Их можно найти в любом магазине радиоэлектроники. Дело в том, что даже если мастер решит собрать печатную плату самостоятельно, для ее изготовления понадобится покупать материалы, которые сделать самому вряд ли возможно, как например, гетинакс – плиты из прессованной бумаги.
Установка электроники на плату
Далее задача мастера – установить на плату все электронные элементы. Здесь главное условие – строго соблюдать принципиальную электрическую схему металлоискателя. От точности пайки зависит дальнейшая работа всего устройства.
Для повышения стабильности работы металлодетектора рекомендуется дополнительно установить на плату пленочные конденсаторы. Они имеют повышенные показатели термостабильности. Особенно актуально это для использования в холодную погоду, например, при частых поисках осенью.
Источник питания
Схема мощного самодельного металлоискателя обеспечивается любым источником питания, с суммарным напряжением от 9 до 12В. Но считается, что чувствительность прибора лучше при использовании источника питания 12В. Это может быть, как аккумулятор, так и несколько батареек. Можно даже использовать ненужные аккумуляторные батареи от ноутбуков.
Стоит отметить, что даже при простоте схемы, в итоге прибор получается достаточно мощный и потребляет значительное количество энергии. При длительных по времени поисках следует позаботиться о наличии запасных элементов питания, а лучше всего использовать заряжаемые аккумуляторы, что позволит избежать неприятностей с разрядкой батарей в самый неподходящий момент.
Сборка катушки
Так, как собираемый прибор относится к импульсным, то точность сборки катушки здесь важна в меньшей степени. Оптимальный вариант – использование оправы с диаметром около 200 мм. Намотать необходимо 25 витков медного кабеля. После завершения намотки, катушку необходимо дополнительно обмотать любой изолентой. Это обеспечит дополнительную защиту от попадания влаги.
Чтобы сделать катушку более чувствительной, можно увеличить диаметр рамки до 250 мм, при этом одновременно снизить количество витков кабеля до 21-22. После намотки и изоляции катушки, ее необходимо установить на жесткое основание. Крайне важно, чтобы оно было из неметаллического материала. Можно использовать ударопрочный пластик. Такая катушка станет более чувствительной на цветной металл, а с небольшими дополнительными доработками теоретически сможет выдавать сигналы и от драгоценных металлов, залегающих не слишком глубоко в почве.
Заключение катушки в прочный корпус очень важно, ведь она располагается в самом низу штанги и часто соприкасается с землей, низкорастущими растениями, травой, камнями и мусором. Таким образом катушка надежно защищена от ударов.
Выводы от катушки необходимо припаять к проводу, а лучше к витой паре.
Настройка прибора
Если сборка производилось согласно подробной инструкции, то в дополнительной настройке металлоискатель не нуждается, так как по умолчанию будет иметь максимально возможную чувствительность. Но если необходима более тонкая настройка, можно покрутить резистор R 13, добившись редких одиночных щелчков в динамике устройства.
Но если добиться такого эффекта удается только при крайнем положении, то резистор лучше сменить на R 12. Щелчки в динамике при нормальной работе должны возникать при средних положениях. При наличии осцилографа, этим устройством легко померять частоту и ускорить процесс настройки.
Частота для нормальной работы должна быть равна примерно 130-150 Гц.
Работа с металлоискателем
Сразу после включения, необходимо немного подождать (примерно 15 секунд), чтобы устройство стабилизировало свою работу. Настроив резистор R 13 до нужного состояния можно приступать непосредственно к поисковым операциям.
Сделать металлоискатель в домашних условиях
Не все знают, как сделать металлоискатель своими руками в домашних условиях. Основа работы любых металлодетекторов – передача и ответный прием электромагнитных волн. Ключевые элементы устройств такого типа: две катушки (иногда соединенные в одну). Первая катушка – передающая, вторая – ответственна за прием ответного сигнала, исходящего от обнаруженных предметов.
Металлоискатель работает по следующему принципу:
Исходящие от устройства силовые магнитные лучи проходят через металлические объекты, что создает дополнительное (вторичное) магнитное поле. Приемная катушка улавливает появления такого поля, отправляет сведения об этом в управляющий блок, который приводит в действие систему оповещения.
По принципу действия подобные устройства могут разделятся на:
· Простые. Самые дешевые приборы, ведущие свою работу по банальному, но эффективному принципу «передача-прием».
· Индукционные. Это как раз такие, в которых две катушки объединяются в одну общую.
· Импульсные. Работают на основе импульса, исходящего от передатчика. После выпуска импульса, он сразу же отключается и включается при необходимости генерирования нового импульса.
Есть и иная классификация устройств, основанная на их технических особенностях:
·Динамические . Простое в конструкции и работе устройство, непрерывно сканирующее зону действия созданного поля. Ключевой принцип работы с таким металлоискателем – необходимость постоянного нахождения в движении, иначе пропадает сигнал. Минус таких искателей – довольно низкий уровень чувствительности.
·Импульсные приборы . Имеют повышенную чувствительность, однако требуют наличия опыта и навыков дополнительной настройки. Иногда такое устройство оборудуется сразу несколькими катушками, каждая из которых применяется к различным типам металлов и почвы на местности, где проводятся работы. Среди металлодетекторов такого типа наиболее популярны электронные приборы, ведущие работу на низком частотном уровне – в районе 3 кГц.
·Электронные . Такие детекторы хороши для поиска крупных металлических предметов, имея хороший уровень чувствительности. Однако, с другой стороны, они могут пропускать мелкие артефакты, так как часто имеют настройку на игнорирование мелких сигналов, чаще всего исходящих от ненужных объектов, типа металлического мусора.
·Глубинный детектор предназначен для поиска объектов, залегающих на значительной глубине под землей. Такие устройства способны уловить сигнал даже на глубине до 6 метров, при том, что остальные чаще всего работают на глубине не более 3. Работает такой аппарат на основе двух катушек, как и другие. Но здесь изменено их положение относительно земной поверхности. Одна из них располагается параллельно земле, вторая – перпендикулярно.
· Еще один вариант, интересующий поисковиков в меньшей степени – стационарные металлодетекторы. Это ни что иное, как рамки, которые часто можно увидеть на особенно важных объектах: стадионах, станциях метро. Они способы вычислять наличие любых изделий из металла в сумках и внутренних людей, которые проходят через установленную рамку.
Самые простые из металлоискателей, которые основывают свою работу на принципе «передача-прием» также имеют несложную конструкцию и принцип сборки, поэтому именно такие устройства лучше всего подходят для изготовления собственными руками. Здесь важен лишь грамотный подбор деталей в соответствии с инструкцией, и наличие минимального опыта работы с радиоэлектроникой.
Как сделать металлоискатель своими руками
Изготовление металлоискателя из отечественных деталей для начинающих лучше всего рассматривать на основе модели «Пират». Этот вариант давно входит в топ самодельных металлоискателей. Он широко востребован среди любителей самостоятельной сборки, и в готовом виде является устройством с неплохими показателями глубины и точности поиска. Он позволяет обнаружить предметы на глубине до 1,5 метра, что для приборов с такой просто конструкцией можно назвать хорошим показателем.
Среди приборов такого уровня есть другая схема, основанная на биениях частоты. Но если сравнить характеристики «Пирата» с устройствами на этой схеме, сравнение окажется в пользу «Пирата». Кроме того, схема этого металлоискателя еще и проще в сборке, состоит из меньшего количества деталей и узлов.
Один из возможных недостатков данной модели – отсутствие функции дискриминации. Простая схема металлоискателя просто не может предоставить возможность подключения дискриминатора. Но с опытом, искатели учатся самостоятельно определять, какой именно металл выдает сигнал от колебания поля.
Устройство металлоискателя «Пират»
Данный детектор относится к приборам импульсного типа. Чтобы понимать, как собрать такой аппарат самостоятельно, надо знать как устроен металлоискатель, и затем понадобится приобрести:
· Длинная пластиковая трубка для штанги. На нее будет крепиться все остальное оборудование. Хорошо в этом случае подходят водопроводные трубы из ПВХ.
· Материал для корпуса блока управления. Можно использовать любую подходящую по размерам емкость из прочного пластика.
· Динамик. Подойдет любой, например, из небольшого китайского портативного радио. Главное условие – уровень сопротивления от 8 до 50 Ом.
· Наушники с разъемом формата mini - jack (3,5 mm ). Подойдут любые наушники от телефона, mp 3-плеера или любого аналогичного устройства
· Медный кабель на катушку
· Изолента
· Транзисторы различных типов: BC 547, IRF 740 и BC 557
· Две микросхемы: К157УД2 и NE 555
· Конденсаторы. Лучше использовать керамические и пленочные.
· Электролитные конденсаторы, всего 5 штук.
· Резисторы различного уровня сопротивления
«Пират» - металлоискатель на двух микросхемах. Здесь используется чип NE 555 или его отечественный аналог.
Работа устройства начинается с компаратора. Один его выход присоединяется к генератору (создающему электромагнитное поле), другой – к принимающей катушке, а третий – к динамику для звуковой сигнализации.
При обнаружении в рамках созданного поля объектов из металла, сигнал об этом от принимающей катушки поступает на компаратор, а после – на динамик, издающий соответствующую звуковую сигнализацию.
Готовая собранная плата, с размещенными на ней элементами помещается в обычную распределительную коробку. Ее можно сделать самостоятельно из прочного пластика, а можно купить в любом магазине радиоприборов.
Если стандартного прибора оказывается недостаточно, то есть вариант изготовить более совершенную модель для золота. Мощности прибора, собранного по обычной схеме недостаточно, чтобы реагировать на золото и предметы из него, поэтому в сети легко найти усовершенствованную схему.
Можно ли использовать детали из радиоприемника?
Для создания сигнала в этой модели прекрасно подойдут транзисторы образцов КТ-361 и КТ-215. Это детали образца СССР и их можно найти в любом старом радиоприемнике, или в любой радиотехнике из тех времен.
Собрать печатную плату искателя «Пират»?
Печатную плату для такого устройства можно изготовить самостоятельно, однако сделать это из подручных материалов не получится. Для изготовления понадобится лист специального материала – гетинакса. Он представляет собой прессованные плиты из плотной бумаги, пропитанной эпоксидной смолой. Дополнительно его необходимо покрыть специальной медной фольгой, которая используется в электротехнике.
На такую плату нужно перенести все соединяющие элементы, разметить места для креплений и в них аккуратно просверлить отверстия. Все дорожки необходимо покрыть специальным защитным лаком, а как только он высохнет, плату нужно опустить в хлорный раствор. Это дает дополнительную защиту участкам, где защитный слой медной фольги наиболее тонок.
Сборка катушки
В качестве основания необходимо кольцо, из любого неметаллического материала, имеющее диаметр около 200 мм. Могут подойти даже деревянные пяльцы. На выбранное основание наматывается медная проволока, примерно в 30 витков. Для повышения чувствительности необходимо увеличить диаметр кольца до 250-260 мм, а количество витков – уменьшить до 20-22.
Наматывать удобно на заранее приготовленной доске или любой ровной поверхности. Расстояние между витками необходимо соблюдать примерно на уровне, равном диаметру основания. В нескольких местах для надежности необходимо дополнительно укрепить обмотку катушки изолентой.
Катушка готова, ее можно присоединять к детектору и тестировать работоспособность.
Также, катушку можно собрать из минимального набора подручных средств всего за несколько минут. Для этого кроме витой пары кабеля 2.5 мм понадобится минимальный набор инструментов: паяльник, мультитестер, острый нож и немного припоя.
Порядок действий в данном случае такой:
· Для начала провод нужно свернуть косичкой в два мотка, оставляя примерно по 10 см. с обеих сторон.
· Затем – зачистить обмотку, освободив жилы кабеля для соединения.
· Соединить жилы по схеме, для надежности спаять их паяльником с нанесением припоя.
· Протестировать наличие сигнала с помощью мультитестера, концы обмотки прикрепить паяльником к многожильному кабелю.
Сборка металлоискателя «Пират» из готовых деталей
Как только все элементы конструкции готовы, можно начинать полную сборку. Все детали крепятся на достаточно длинную штангу. Сверху прикрепляется удобная рукоять из резины, чуть ниже – управляющий блок, заключенный в пластиковый корпус, в самом низу – катушка. Если все сделано правильно, при сборке элементов не было допущено ошибок – прибор готов к работе, дополнительных манипуляций совершать не придется.
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.
Металлоискатель своими руками - как это следует из самого названия, такие устройства изготавливаются самостоятельно и предназначены для поиска металлических предметов, используются по достаточно узкому назначению. Однако способы их реализации достаточно разнообразны и составляют целое направление в радиоэлектронике.
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.
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.
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).
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.
Металлоискатель малых количеств магнитного материала
Металлоискатель малых количеств магнитного материала может быть выполнен по схеме на рис. 8. В качестве датчика такого устройства использована универсальная головка от магнитофона. Для усиления слабых сигналов, снимаемых с датчика, необходимо использовать высокочувствительный усилитель низкой частоты, выходной сигнал которого поступает на телефонный капсюль.
Рис. 8. Схема металлоискателя малых количеств магнитного материала.
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.
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.
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 . 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 заводом «Радиоприбор» (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
Поиск артефактов под землей - довольно популярное занятие. Для кого-то, это профессия, кто-то просто увлекается археологией. Существуют многочисленные группы кладоискателей: как романтиков, так и прагматичных добывателей ценностей. Всех этих людей объединяет одна страсть: поиск металлических предметов, спрятанных на различной глубине.
Если у вас есть точная карта с указанием места захоронения клада, либо планы проведения боев во время войны, это не гарантирует успех. Можно перелопатить тонны грунта, а искомый предмет будет спокойно лежать в паре метров от места активного поиска.
Для поиска золота, и менее ценных металлов, вам потребуется металлоискатель, который можно сделать своими руками.
Важная информация: Применение подобных приборов не запрещено Законом. Однако существуют наказания за последствия такого поиска, касающиеся раскопок, а также извлечения обнаруженных предметов.
Не будем вдаваться в тонкости, это тема другой статьи. Проще говоря: если вы нашли золотое кольцо на пляже, либо горсть советских монет в лесу - проблем, связанных с применением электронных средств поиска не будет.
А вот за извлеченные бронзовые ложки возрастом от 100 лет и старше, можно получить реальный срок или крупный штраф.
Тем не менее приборы для поиска металлических предметов в толще земли свободно продаются, а желающие сэкономить могут сделать металлоискатель своими руками в домашних условиях.
Принцип работы устройства
В отличие от детекторов грунта, работающих с использованием волн различной частоты или ультразвука, металлоискатель (фабричный, или созданный своими руками), работает с индуктивностью.
Катушка излучает электромагнитное поле, которое затем анализируется приемником. Если в зоне действия оказывается любой предмет, который проводит электроток, либо имеет ферромагнитные свойства - формат поля искажается. Точнее сказать, под действием активного поля катушки, объект формирует собственное. Это событие фиксируется приемником, и генерируется оповещение: перемещается стрелка прибора, звучит тональный сигнал, загораются световые индикаторы.
Зная методику работы, можно рассчитать электрическую схему, и создать мощный металлоискатель своими руками. Сложность конструкции зависит только от наличия элементной базы и вашего желания. Рассмотрим несколько популярных вариантов, как собрать самодельный металлоискатель:
Так называемая «бабочка»
Такое прозвище получено из-за характерной формы площадки, на которой расположены катушки индуктивности.
Расположение элементов связано с принципом работы. Схема выполнена в виде двух генераторов, работающих на одной частоте. При подключении к ним одинаковых катушек, создается индукционный баланс. Стоит попасть в электромагнитное поле постороннему предмету, обладающему электропроводимостью, как баланс поля разрушается.
Генераторы реализуются на микросхемах NE555. На иллюстрации изображена типовая схема такого прибора.
Катушка для металлоискателя (их две, на схеме: L1 и L2) делается своими руками из провода сечением 0.5–0.7 мм². Идеальный вариант - трансформаторная обмоточная медная жила в лаковой изоляции (извлекается из любого ненужного трансформатора). Характеристики не обязательно выдерживать с ювелирной точностью, при одном условии: катушки должны быть одинаковыми.
Примерные параметры: диаметр 190 мм, в каждой катушке ровно 30 витков. Собранное изделие должно быть монолитным. Для этого витки прихватываются монтажной нитью, и заливаются трансформаторным лаком. Если этого не сделать, вибрация витков будет сбивать схему с настроенного баланса.
Электрическая схема
Есть два варианта изготовления:
- учитывая малое количество элементов, можно собрать ее на макетной плате, соединив ножки деталей с помощью проводников;
- для аккуратности и надежности, лучше вытравить плату по предложенному чертежу.
Любая пайка «на соплях» может подвести в полевых условиях, и вам будет обидно за потраченное впустую время.
Так же, как и металлоискатель на транзисторах, прибор на NE555 нуждается в точной настройке перед использованием. На схеме видно три переменных резистора:
- R1 предназначен для настройки частоты генератора и достижения того самого баланса;
- R2 грубо настраивает чувствительность;
- с помощью резистора R3 можно выставить чувствительность с точностью до 1 см.
Информация: Подобная схема не может дискриминировать металлы. Искатель лишь дает понять, что объект существует. А по тональности сигнала (исходя из вашего опыта) можно определить приблизительный объем и глубину залегания.
Питание достаточно универсальное: 9–12 вольт. Можно подобрать АКБ от источника бесперебойного питания, или собрать блок питания из аккумуляторов формата ААА. Неплохой вариант - батареи 18650 (их еще используют для вейпа).
Настройка «бабочки»
Принцип работы описан выше, поэтому просто разберем технологию. Выставляем все резисторы в среднее положение, и обеспечиваем срыв синхронизации генераторов. Для этого складываем катушки «восьмеркой», и перемещаем их друг относительно друга, пока писк не перерастет в потрескивание. Это и есть срыв синхронизации.
Фиксируем кольца, и вращаем резистор R1 до появления устойчивого потрескивания с ровными интервалами.
Поднося к месту перехлеста катушек (это и есть очка поиска) металлические предметы, добейтесь устойчивого писка. Чувствительность регулируем резистором R2.
Остается подстройка резистором R3, который используется скорее для корректировки падения напряжения в источнике питания.
Механическая часть
Штанга для металлоискателя своими руками делается из легкой пластиковой трубы, либо из дерева. Использование алюминия нежелательно, поскольку он будет мешать работе. Схему и органы управления можно спрятать в герметичный корпус (например, распаечная коробка для проводки).
Искатель «бабочка» готов к работе.
Пират
Еще одна популярная импульсная модель для начинающих кладоискателей - металлоискатель «Пират» Его также легко сделать своими руками, подробная инструкция в двух вариантах:
Питание желательно приблизить к 12 вольтам, поскольку качество работы зависит от напряжения. Печатные платы уже опробованы, оба варианта на иллюстрации.
Катушка (в данном случае одна) изготавливается из той же трансформаторной проволоки 0.5 мм. Оптимальный диаметр 20 мм, количество витков 25. Поскольку мы делаем металлоискатель «Пират» своими руками, внешний дизайн отходит на второй план. Подойдут любы материалы, которые вы готовы были выбросить.
Рукоятку лучше выполнить разъемной, для удобства транспортировки. Помним, что использование металлов недопустимо.
Чувствительность регулируется двумя переменными резисторами в реальном времени, при проведении поиска. Никакая точная подстройка генератора не требуется.
А если вам удастся качественно загерметизировать корпус, можно заняться поиском «сокровищ» в пляжной полосе прибоя, и даже на дне водоема.
Подводный металлоискатель своими руками сделать сложнее, но он даст неоспоримое преимущество перед конкурентами.
Улучшение характеристик
Глубинный металлоискатель своими руками без дополнительных затрат можно сделать из готового «Пирата». Для этого можно пойти двумя способами:
- Увеличение диаметра катушки индуктивности. При этом существенно повышается проницаемость вниз, но снижается чувствительность к небольшим предметам.
- Снижение числа витков катушки с одновременной подстройкой схемы. Для этого придется пожертвовать одной катушкой для экспериментов. Снимаем (и отрезаем) виток за витком, пока не увидим, что чувствительность начала снижаться. Запоминаем количество витков при максимальных параметрах, и делаем новую катушку для этой схемы. Затем меняем резистор R7 на переменный, с аналогичными параметрами мощности. Проведя несколько экспериментов с чувствительностью, фиксируем сопротивление, меняем переменник на постоянный резистор.
Металлоискатель «Пират» можно собрать на популярном контроллере «Ардуино».
Пользоваться таким прибором удобнее, но дискриминации металлов по-прежнему не будет.
Разобравшись, как сделать металлоискатель своими руками для любительских задач, кратко разберем несколько серьезных моделей.
Металлоискатель Clone PI W своими руками
По сути, это удешевленный вариант профессионального искателя Clone PI-AVR, только вместо ЖК дисплея применяется линейка светодиодов. Это не так удобно, но по-прежнему позволяет контролировать глубину залегания артефактов.
Оптимальный по цене вариант - на микросхеме CD4066 и микроконтроллере ATmega8.
Разумеется, под это решение есть и макет печатной платы, только кнопки управления выносятся на отдельную панель.
Программирование ATmega8 - это тема отдельной статьи, если вы работали с такими контроллерами, никаких сложностей не возникнет.
Мощный металлоискатель Clone PI W, сделанный своими руками, позволяет находить металл не глубине более метра, правда без дискриминации.
Искатель «Шанс»
Похожая схема на контроллере ATmega8 называется «Шанс». Принцип работы аналогичный, только появилась возможность отсеивания (частичной дискриминации) черных металлов.
Также проработан рисунок печатной платы, который можно с успехом заменить классической «макеткой» для Ардуино
«Терминатор 3» своими руками
Если вам нужен самодельный металлоискатель с дискриминацией металлов, обратите внимание на эту модель. Схема достаточно сложная, но ваши труды окупаются найденными монетами, которые могут оказаться золотыми.
Особенность «Терминатора» состоит в разнесении приемной и передающей катушек. Для испускания сигнала изготавливается кольцо 200 мм. Для него укладывается 30 витков провода, затем он разрезается, в итоге мы получаем 2 полу-катушки общей емкостью 60 витков (смотреть схему).
Приемная катушка располагается внутри, 48 витков диаметром 100 мм.
Настройка производится с помощью осциллографа, после достижения оптимальных результатов по амплитуде, обмотки фиксируются в корпусе с помощью заливки эпоксидной смолой.
Затем производится опытная практическая настройка переключателя дискриминации. Для этого используются реальные объекты из различных металлов, а на переключателе режимов наносится их тип (после проверки).
Радиолюбителями прорабатывается усовершенствованный вариант «Терминатор 4», но практического экземпляра еще нет.
Простые детекторы металла из готовых электроприборов
Итог
Вне зависимости от сложности схемы, изготовление самодельного металлоискателя потребует от вас достаточно времени и сил. Поэтому из любопытства, такие приборы не делают. А вот для профессионального использования - это отличная альтернатива фабричным экземплярам.
Видео по теме
Наверное, для чего предназначено это электронное устройство, рассказывать не нужно. Все всем понятно. Эти устройства используются саперами, в аэропортах, в спецслужбах, в различных учреждениях, так или иначе связанных с безопасностью. Но это еще не все.
Металлоискатель в 90-х
Данные устройства в 90-х годах ХХ века помогали людям не умереть с голоду. В то тяжелое время часто можно было увидеть молодых людей и не только, которые ходили по улицам с металлоискателями. Прибор использовался для поиска металлов и сплавов. В частности, в городах, рядом с которыми располагались крупные производства, можно было при помощи него откопать настоящие богатства.
В основном такие парни делали металлоискатели своими руками и искали отходы металлургических заводов или самородные металлы, которые остались в недрах земли. Последние использовали при строительстве трасс. Ведь множество асфальтовых, да и грунтовых, дорог засыпали шлаком, а часто в составе его можно было найти металл и сплав железа с марганцем - ферромарганец. В конце 90-х он уже достаточно подорожал. За один день такой работы по городским и проселочным дорогам можно было заработать столько, сколько рабочий на заводе зарабатывал за неделю. Так как многие люди сидели без работы, данное занятие стало особенно популярным. Ведь этот сплав является одним из компонентов для создания на все тех же металлургических производствах сталей различных марок.
Металлоискатели сегодня
На сегодняшний день тема искательства при помощи электронных устройств развита не настолько массово. Однако эти приборы все еще популярны среди определенных групп людей. Они бродят по местам былой славы доблестных советских воинов, пытаясь откопать что-то ценное из предметов истории. Например, можно отыскать монеты времен Отечественной войны, немецкие естественно. А кое-кто умудряется выкапывать действительно ценные штуки. Просто нужно знать, где искать.
Что реально можно найти?
Если вы сами не возьмете прибор в руки и не пройдетесь по дорогам города или по памятным и историческим местам, вы вряд ли поверите в то, насколько много интересных предметов хранит земля. А для этого стоит соорудить металлоискатель своими руками.
Монеты
Часто можно выкопать именно их. Во времена Древней Руси для торговли применяли монеты арабского Востока. Затем использовали монеты византийского и татарского производства. В виде денег сейчас находят серебро в слитках.
Сегодня в Крыму (а именно там можно найти хорошо сохранившиеся предметы) можно увидеть людей с этими устройствами.
Кресты, иконы, змеевики
Крест в Древней Руси носил каждый уважающий себя христианин. Все кресты были между собой различны, в зависимости от типа и его назначения. Часто можно найти так называемые тельники.
Пряжки, пуговицы, различные предметы быта
Эта группа предметов очень многочисленна. Большинство из них использовали со времен бронзового века и применяют до сегодняшних дней. Часто предметы были из бронзы, медными или же железными.
Эхо войны
Это самая популярная группа предметов, которые ищут целенаправленно. Особенно они популярны среди коллекционеров. Энтузиасты занимаются поиском, достают, реставрируют. Что-то попадает в музеи, что-то оседает на руках.
Как сделать металлоискатель своими руками
В эпоху популярности ферромарганца и больших цен на него чумазая молодежь не чуралась покопаться в земле, чтобы заработать немного деньжат. Чаще приобретали устройства для поиска своей добычи на многочисленных рынках или у различных специалистов, которые по воле случая были уволены с радиозаводов или ателье по ремонту телевизоров. Так или иначе, металлоискатель своими руками собирали эти профессионалы из оставшихся в магазинах радиодеталей по различным схемам и технологиям. Парни частенько спорили, у кого прибор лучше и технологичней. Ведь тогда это был фактически рабочий инструмент, а не устройство для хобби, как в нынешнее время.
Самостоятельно металлоискатель своими руками также делали те, кто хоть немного разбирался в электронике. Но эти парни не интересовались выкапыванием из земли металлургического ингредиента. Но, похоже, мы отклонились от темы.
Принцип работы
Прежде чем перейти к сборке различных схем, нужно посмотреть принцип работы этих приборов.
Работа металлодетектора основывается на принципах магнитного притяжения. Прибор через одну катушку создает магнитное поле. Вторая принимает обратные сигналы. Затем, в случае находки, посылает обратный сигнал через звуковой сигнализатор. Можно сделать даже специальный металлоискатель цветных металлов своими руками.
Чем больших размеров катушка, тем большей чувствительностью будет обладать прибор. Хотя в современных устройствах, а особенно в промышленных моделях, катушка небольшая. Но есть усилители на микросхемах.
Типы
Сверхнизкочастотный искатель - это простейшее устройство. О том, как сделать металлоискатель своими руками по сверхнизкочастотной схеме, знает каждый школьник. Но это не значит, что такой искатель неэффективен. Как раз наоборот. При грамотной настройке можно добиться хороших результатов.
Импульсный искатель - это более глубинный аппарат. С его помощью можно легко найти драгоценности, монеты и другие мелочи на больших глубинах. Такие схемы популярны среди профессиональных кладоискателей.
Устройство, работающее на биениях, позволяет обнаружить в недрах земли совершенно любой предмет из металла или минерал на глубине до метра. Он рассчитан на определенные виды сплавов. Это дешевый в сборке аппарат.
Радиодетектор способен находить металлы на глубине до метра. Сделать его просто. Это подходящее устройство для новичков, но не является популярным среди копателей.
Примитивный металлоискатель на одном транзисторе
Если у вас дома еще остался длинноволновой радиоприемник в рабочем состоянии, то если даже вы слабо разбираетесь в электронике, вы сможете собрать для этого приемника приставку-металлоискатель.
Чтобы сделать металлоискатель своими руками, схема рисуется без особого труда. Принципиальная схема представляет собой самый обычный генератор LC, рассчитанный на частоты в районе 140 КГц. Катушка для прибора, которая используется в качестве колебательного контура, должна содержать 16 витков самого простого изолированного провода до 0,5 мм в диаметре. Витки необходимо уложить на фанере подходящих размеров. Фиксируют полученный контур к основанию при помощи клея. Так обычно изготавливается катушка для металлоискателя своими руками.
Необходимые детали
Резисторы и конденсаторы для этого прибора можно использовать совершенно любые. В качестве транзистора достаточно будет маломощного высокочастотного с обратной проводимостью. Это может быть популярный и легко доступный КТ315. Или же КТ3102 с любым буквенным индексом.
Чтобы собрать этот простой металлоискатель своими руками, схема собирается либо навесным монтажом, либо на предварительно подготовленной плате из гетинакса или текстолита.
Настройка простого металлоискателя
После того как деталь будет готова, нужно расположить ее рядом с нашей катушкой. Прибор должен обладать удобной ручкой. Радиоприемник нужно закрепить на ручке искателя, а затем настроить его на частоту в районе 140 кГц. Вы услышите писк либо скрип. Если приблизить катушку к предмету из металла, звук в наушниках будет менять свою тональность.
Несмотря на то что по конструкции и схеме это простейшие металлоискатели, своими руками их сделать элементарно просто, чувствительность таких аппаратов дает возможность работать на глубинах до 200 мм.
Высокочастотный искатель
Эта схема сборки немного сложней предыдущей. Но и гораздо эффективней. Отличие ее в том, что здесь две катушки.
Первая - внешний контур. В этой катушке создается непосредственно магнитное поле. Вторая - принимающий контур. Эта деталь призвана принимать, обрабатывать, усиливать сигналы, которые поступают из земли.
Делаем глубинный металлоискатель своими руками
Для начала нужно собрать так называемый командный блок. Для его создания подойдет старый компьютер, такой же старый ноутбук или радиоприемник. Затем нужно отыскать самую высокую частоту в диапазоне AM. Нужно убедиться, чтобы на частоте не было радиостанции.
Поисковая головка
Для сборки поисковой головки нужно вырезать два круга из тонкой фанеры. Один из них должен иметь диаметр около 15 см, второй нужно сделать чуть поменьше. Так делается для того, чтобы кольца можно было вставить друг в друга. Затем нужно вырезать небольшие детали из дерева, чтобы наши кольца головки расположились параллельно.
После этого следует отвести от пластин 10-15 витков эмалированного провода сечением в 0,25 мм от внешнего круга. Также нужно закрепить полученную конструкцию. Чтобы все заработало, необходимо подключить головку снизу, а детектор - сверху.
Пора включать нашу частоту. При этом будет слышен слабый тональный звук. Лучше использовать наушники.
Металлоискатель «Пират»
Собрать аппарат совсем нетрудно. В схеме устройства не содержится программируемых микросхем, просто изготовить и настроить этот металлоискатель своими руками. Подробная инструкция в этом поможет. Также эта схема не содержит дорогих или дефицитных деталей. «Пират» по своим параметрам может превосходить зарубежные, достаточно дорогие промышленные аналоги.
Параметры
Для питания понадобится от 9 до 12 В. Ток, который потребляет устройство, - до 40 мА. Чувствительность составит до 150 см при условии крупных металлических предметов.
Как делается элементная база на металлоискатель?
Схема типа «Пирата» представляет собой два узла. Это передающий контур, который состоит из импульсного генератора на КР1006ВИ1 и ключа из транзистора IRF740. Приемник изготовлен на базе микросхемы К157УД2 и транзистора ВС547.
Катушка должна иметь 190 мм в диаметре. Количество витков на проводе ПЭВ 0,5 - 25. Транзистор в схеме можно вытянуть из обычной лампочки-экономки или любого зарядного для мобильных. Правильно собранный металлоискатель «Пират» своими руками практически не нужно настраивать.
«Терминатор»
Устройство обладает неплохими возможностями. Например, монету номиналом в 5 российских рублей прибор обнаружит с 25 см. Военную немецкую каску искатель распознает с 80 см. Эти величины даны при условии катушки диаметром в 240 мм. «Терминатор» может распознавать металлы даже на предельной глубине работы.
Стоит сказать, что новички собрать металлоискатель своими руками «Терминатор» вряд ли сумеют. Прибор требует тщательной настройки. Даже опытные мастера иногда ошибаются при сборке этой схемы. Здесь главное - не спешить.
Для того чтобы собрать «Терминатор», нужен будет мультиметр, а также осцилограф и LC-метр. Они не доступны каждому человеку. Однако можно попытаться создать специальный программно-аппаратный комплекс на базе обычного домашнего персонального компьютера.
Описание
Терминатор - это однотональное устройство, которое работает от импульсных биений. Искатель отлично подходит для поиска монет. Также, если внести небольшие доработки, можно искать золото на пляжах, при этом полностью игнорируя любые другие металлы. «Терминатор» подходит и для поиска любых других предметов из любых сплавов.
В завершение
Итак, мы выяснили, как сделать металлоискатель «Пират» своими руками, также рассмотрели «Терминатор». Как видите, уделив сборке минимальное количество свободного времени и усилий, можно получить довольно интересный, а главное - работоспособный инструмент, при помощи которого можно находить древние предметы, а возможно, и дорогостоящие монеты.
