close

 

 

          Надёжная схема простого импульсного металлоискателя

Схема простого металлоискателя представленного в этой статье была разработана ребятами с сайта radioskot. За свою простоту и надёжность детектор получил большую популярность у радиолюбителей и кладоискателей России и стран ближнего зарубежья. Очень низкая себестоимость, доступность элементарной базы и отличные технические характеристики делают его лидером в категории импульсных металлоискателей, несложную конструкцию которого сможет собрать и настроить даже начинающий радиолюбитель.

Технические характеристики :

Напряжение питания : 9-12 Вольт.
Потребляемый ток : 30-50 мА.
Чувствительность : Монета 25 мм — 20 см, крупные предметы — 150 см.

Принципиальная схема, рис.1

Рис.1

Принцип работы этого металлоискателя основан на изменении времени затухания импульса в поисковой катушке, которое увеличивается с приближением металлических предметов. Прибор состоит из передающего блока (генератор импульсов на таймере NE555, мощный ключ на полевом транзисторе) и приёмной части на операционном усилителе К157УД2 с выходным транзистором Т3. 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.

Печатная плата металлоискателя, рис.2

Рис.2

 

После сборки схемы наладить металлоискатель очень просто, включаем питание и ждём окончания переходных процессов в течении 15 секунд, подбором резистора R12 добиваемся того, чтобы при среднем положении переменного резистора R13 в динамике не было звука генератора и слышались только редкие щелчки, поисковая катушка при настройке должна находится вдали от металлических предметов. При приближении металла в динамике должен появляться звук с частотой работы таймера NE555. После проверки работы и чувствительности прибора, печатную плату можно поместить в небольшую пластиковую коробку и закрепить на штанге к которой крепится поисковая катушка.

 

В полевых условиях эта схема простого металлоискателя показала себя с лучшей стороны, работает с любым грунтом, штангу с поисковой катушкой можно погружать под воду, не реагирует на помехи от линий электропередач. Металлоискатель несмотря на простоту схемы с успехом конкурирует с дорогими импортными устройствами, если Вам не хочется тратить много денег, соберите этот аппарат и Вы не пожалеете. Желаем удачи !

С сайта radioskot

 

         Схема металлоискателя на биениях

 

        Схема металлоискателя приведена на рис.2.

Рис.2

        На элементах DD1.3, DD1.4 собран генератор с поисковой катушкой L1. Его частота зависит от ёмкости конденсатора С2 и индуктивности L1 (числа витков). Другой генератор, на элементах DD1.1, DD1.2 - перестраиваемый с помощью резисторов R1 и R2. Он настраивается на частоту генератора с поисковой катушкой для получения нулевых биений или плавной регулировки разностной частоты. Обычно в нём применяют катушку индуктивности и переменный конденсатор (LC-контур). В данном устройстве используется RC-цепочка, что ослабило взаимное влияние генераторов, повысило их устойчивость и упростило схему. Резистор R1 изменяет частоту грубо, a R2 - плавно. Сигналы обоих генераторов через переходные конденсаторы С3 и С4 поступают на активный смеситель-детектор, выполненный на транзисторе VT1, а с него - на усилитель ЗЧ (VT2), нагрузкой которого служат головные телефоны сопротивлением 100 Ом.

        Микросхему К561ЛА7 можно заменить на К176ЛА7. Чтобы меньше "плыла" частота, керамические конденсаторы в устройстве должны быть с малым ТКЕ. В этом плане хороши слюдяные конденсаторы типа "КСО" группы Г.

        Поисковых катушек лучше всего изготовить три. Одну - диаметром 150 мм, вторую - 200 мм, а третью - 260 мм. Они выполнены проводом примерно одинаковой длины (36 м) и имеют соответствующее число витков (76, 58 и 45). Провод - ПЭВ 0,51 мм (от контура размагничивания старого цветного телевизора). Все три катушки - бескаркасные. Их наматывают на любой подходящий предмет цилиндрической формы (кастрюлю, банку и т.д.), предварительно подложив прокладку из резины или бумаги. Готовую обмотку снимают и в нескольких местах скрепляют нитками, а затем обматывают изоляционной лентой или скотчем. При изготовлении катушек, рекомендуется экранировать их от статического электричества.

        При поиске мелких предметов из металла (гвоздей, ключей и т.п.) включается катушка диаметром 150 мм. Для поиска более крупных предметов требуется катушка побольше (200 мм). Что-нибудь вроде канализационного люка или подземной трубы определяется самой большой катушкой с диаметром 260 мм.

        Для настройки, сначала, отпаяв один конец С3, настраивают генератор с поисковой катушкой на нужную частоту. Для этого вместо С2 временно ставят переменный трёхсекционный конденсатор (12...495пФ)х3 и ведут поиск сигнала на вещательный приёмник, включенный на длинноволновый диапазон. А найдя, "выводят" его на частоту 200 кГц. Впрочем, это не обязательно, можно оставить частоту 150 или, скажем, 250 кГц. Определив величину ёмкости, вместо переменного ставят постоянный конденсатор. Запаяв С3 на место, резистором R1 настраивают на ту же частоту перестраиваемый генератор. Настройку определяют по нулевым биениям в наушниках.

        После 10...15-минутного прогрева устройства, приближают поисковую катушку к земле на расстояние, на котором будет вестись поиск, и настраивают на нулевые биения. При поиске выдерживают одинаковое расстояние рамки от земли. Появление звука в телефонах говорит о наличии металлического предмета вблизи катушки. Чем он ближе, тем больше изменяется индуктивность поисковой катушки и, как следствие, тон звукового сигнала.

 

          Металлоискатель на микросхеме

 

        C помощью этого компактного и несложного прибора можно обнаружить рублевую монету на глубине до 10 см, а железное ведро или крышку люка на глубине до 0,5 метра. Прибор основан на принципе изменения частоты LC-генератора с объемной катушкой. Есть два генератора, - поисковый, частота которого задается индуктивностью объемной катушки и емкостью контурного конденсатора и опорный генератор с кварцевой стабилизацией частоты. Сигналы генераторов поступают на смеситель и с выхода смесителя на динамик. Перед началом работы переменным конденсатором настраивают контур поискового генератора на частоту, очень близкую к частоте опорного генератора. В процессе данной настройки в динамике сначала появляется звуковой сигнал высокого тона. Затем, продолжая настройку переменным конденсатором, добиваются нулевых пульсаций (очень низкочастотное звучание, напоминающее потрескивание). При приближении поисковой катушки к металлическому объекту её индуктивность изменяется. Соответственно изменяется и частота генерации поискового генератора. В результате этого тон звучания резко возрастает (сначала потрескивания становятся чаще, а потом переходят в свист).

         Принципиальная схема показана на рис.3.

Рис.3

         В основе - одна микросхема типа К561ЛА7 (четыре логических элемента 2И-НЕ). На элементе D1.1 выполнен опорный генератор. Частота определяется частотой резонанса кварцевого резонатора Q1. Здесь используется кварцевый (или керамический, точно не скажу) резонатор от пульта дистанционного управления типа RC-6. Там бывают резонаторы на 455 кГц, 465 кГц и 470 кГц. Подойдет любой резонатор в пределах частоты от 400 до 500 кГц, так что можно попробовать и резонаторы от связной аппаратуры на 500 кГц. В принципе, схему генератора опорной частоты можно сделать и на RC или LC компонентах, но стабильность будет низкой и металлоискатель будет требовать постоянной поднастройки во время работы.

        Резистор R1 является элементом отрицательной обратной связи и переводит элемент D1.1 в линейный режим усилителя, что необходимо для появления генерации. Через конденсатор СЗ импульсы, имеющие параболическую форму, поступают на смеситель, выполненный на элементе D1.2. Резисторы R2 и R3 образуют делитель напряжения, устанавливающий на выводе 5 элемента D1.2 напряжение равное половине напряжения питания. Это нужно потому что параболическое напряжение на выходе D1.1 имеет небольшую амплитуду, - ниже порогов логических уровней, а наличие делителя на входе D1.2 добавляет постоянную составляющую к этому напряжению.

        Поисковый генератор выполнен на элементе D1.3. В линейный режим элемент переведен с помощью резистора R6, включенного между его входом и выходом. Частота генерации определяется контуром L1-C4-C5. Плавно её настраивать можно переменным конденсатором С5, а средняя частота (при среднем положении ротора конденсатора С5) должна быть равна 455 кГц, то есть частоте опорного генератора. Выходное напряжение тоже имеет параболическую форму и по уровню меньше логического уровня. Далее переменное напряжение с выхода поискового генератора поступает на усилитель на элементе D1.4, который в линейный усилительный режим переведен отрицательной обратной связью с помощью резистора R5, включенного между его входом и выходом. Далее напряжение с частотой поискового генератора поступает на другой вход смесителя на элементе D1.2. На выходе этого элемента будет разность частот этих переменных напряжений. В идеальном случае, если эти частоты абсолютно одинаковы, на выходе D1.2 будет либо логическая единица, либо логический ноль постоянно. Но частоты равными не будут, даже при точной настройке переменным конденсатором будет какое-то различие. Поэтому на выходе D1.2 при точной настройки будет переменное напряжение частотой в несколько герц. Динамик В1 при этом потрескивает. С приближением поисковой катушки L1 к металлическому предмету индуктивность L1 изменяется, что неизбежно приводит к изменению частоты генерации поискового генератора. Соответственно и разность между частотами поискового и опорного генератора увеличивается. Треск в динамике становится быстрее и переходит в тональное звучание и чем ближе

к металлическому предмету тем выше тон звука.

        Конструкция поисковой катушки может быть различной. Здесь использована была катушка намотанная на куске полиэтиленовой сантехнической трубы диаметром 50 мм. Отрезано колечко шириной 10 мм. Катушка содержит 70 витков провода ПЭВ 0,12. Можно сделать катушку большего диаметра с меньшим числом витков.

        Конденсатор С5 - переменный конденсатор от карманного супергетеродинного приемника с AM диапазонами. Обе его секции (по 9-270 пф) включены параллельно. Можно использовать и другой конденсатор аналогичного типа.

        В качестве динамика В2 используется миниатюрный динамик от телефонного аппарата. Можно использовать практически любой динамик небольшой мощности с сопротивлением катушки от 1000 до 8 Ом. Но следует учесть что при сопротивлении катушки ниже 25-30 Ом будет наблюдаться очень заметное снижение громкости звучания. Можно использовать и пьезоэлектрический звукоизлучатель, в этом случае ключ на VT1 нужно убрать, а «пъезодинамик» подключить непосредственно между выходом элемента D1.2 и плюсом или минусом питания (выбрать как будет лучше).

        На рис.4 показана печатная плата металлоискателя.

Рис.4

        В процессе налаживания сначала проверяют работу кварцевого генератора, а потом поискового. Вращая ротор С5 находят положение с писком, далее медленно поворачивают до снижения тона и до нулевых биений. Если не получается или нулевые биения у самого края перестройки конденсатора нужно подкорректировать число витков L1, емкость С4.

 

 

          Металлоискатель – приставка

 

        Приставка - металлоискатель к мультиметру типа DT-832 (или аналогичного), конструкция которого представляет собой высококачественный генератор с объёмным контуром. Его можно использовать в качестве достаточно чувствительного металлоискателя.

        Принципиальная схема приставки показана на рис.5.

Рис.5

        Его задача в преобразовании степени воздействия на контур L1-С2 металлического предмета в постоянное напряжение на конденсаторе C3. Это напряжение изменяется мультиметром и по его показаниям определяется наличие металлического предмета.

        Основа приставки ВЧ генератор на транзисторе VT1. Величина ПОС, приводящей к запуску генератора, зависит от сопротивления резистора R1 (это резистор подстороечный). При помощи регулировки этого резистора генератор устанавливается в такой режим, когда он очень сильно зависит от параметров окружающей контур среды. А это приводит к изменению глубины возбуждения генератора от изменения параметров окружающей контур среды, что, в свою очередь, приводит к изменению тока, потребляемого генератором. Что, по закону Ома, приводит к изменению напряжения на генераторе, которое изменяется мультиметром.

        К сожалению, такой способ не позволяет различать цветные и чёрные металлы.

        Питается приставка от того же источника, что и мультиметр (для её подключения нужно припаять к колодки батареи два проводника разного цвета, которые выводить через щель между корпусом мультиметра и крышкой, либо установить на корпусе малогабаритный трехпроходной разъём). Измеряемое напряжение подается с точки соединения резисторов R1 и R2 на вход для измерения постоянного напряжения.

        Контурная катушка имеет диаметр около 120 мм. Каркасом катушки служит круглый бокс для десяти компакт-дисков. Обмотка состоит из 250 витков провода диаметром около 0.23 мм, с отводом от 150-го (считая от коллектора VT1). Обмотку нужно уложить виток к витку, а затем, закрепить при помощи скотч - ленты. Катушка закреплена посредине на круглом корпусе, роль которого выполняет круглый пластмассовый пенал для карандашей. В этом пенале расположены все детали генератора. С мультиметром приставка связана трехпроходным экранированным кабелем.

        Для обеспечения стабильности работы построечный резистор R1 желательно должен быть многооборотным. Конденсаторы должны быть как можно более стабильными, использовать электролитические на месте C3 и C4 не рекомендуется из-за их нестабильности. Транзистор, желательно выбрать с коэффициентом передачи не ниже 100. Транзистор может быть любой кремниевый общего применения, но удовлетворяющий этому требованию.

        Налаживание состоит в следующем. Установите R1 в положение максимального сопротивления. Затем уменьшайте медленно сопротивление резистора и следите за показаниями прибора (имеются в виду абсолютные показания, а не по модулю, поскольку мультиметр будет показывать как отрицательные, так и положительные значения напряжения). Напряжение должно постепенно увеличиваться, а затем начать падать. С этого момента внимательно! Продолжая уменьшать сопротивление R1, найдите момент, когда показания прибора снова начнут расти. Затем, при дальнейшем уменьшении R1 они опять начнут падать. Теперь, вернитесь назад и установите R1 примерно в среднее положение между моментом, с которого показания растут, и  с которого они начинают падать. Это и будет точка максимальной чувствительности прибора.

        В процессе эксплуатации эту калибровку нужно периодически повторять, так как она будет сбиваться от понижения напряжения источника питания от его разряда.

        Получить значительно большую чувствительность и стабильность можно, если питать приставку от отдельного стабилизированного источника постоянного тока напряжением 6-7 В (от отдельной аналогичной батареи, но через стабилизатор ). Использовать для питания приставки сетевой источник нежелательно, так как через него проникают различные сетевые помехи и наводки, которые, в общем, снижают чувствительность.

        Если поэкспериментировать с числом витков катушки, положением отвода и ёмкостями конденсаторов C1 и C2, можно достигнуть значительной чувствительности. Параметры этих настроек сильно зависят от параметров используемого транзистора. Налаживая прибор, держитесь подальше от различных металлических предметов, типа батарей, водопроводных труб, выключите приборы, могущие создавать помехи (персональный компьютер, например).

 

 

        Схема металлоискателя на основе сравнении разности частот

 

        Металлоискатель, схема которого представлена на рис.6,  работает по принципу BFO (Beat Frequency Oscillation) и основан на сравнении разности частот между образцовым и поисковым LC генератором.

Рис.6

        Измеряемым параметром является частота LC-генератора, включающего катушку поисковой головки. В зависимости от того, объект из какого металла (черный / цветной) находится возле поисковой головки - частота поискового контура понижается или соответственно повышается. Частота сравнивается с эталонной частотой опорного генератора и полученная разностная частота биений выводится на звуковую индикацию.

           Катушка L1 диаметром около 170 мм и содержит 40 витков провода ПЭЛ-0,4. Экран катушки намотан из фольги. Начало и конец экрана не должны касаться друг друга, поэтому между ними оставляют зазор в несколько миллиметров. Экран катушки припаян к общему проводу схемы. Для настройки металлоискателя используются переменные сопротивления, где:

RP1 - тонкая настройка,

RP2 - грубая настройка.

 

Курагин П.