Схема высокочувствительного металлоискателя своими руками

Металлоискатели

Универсальный металлоискатель способен обнаруживать как мелкие, так и крупные металлические предметы. Он снабжен несколькими сменными катушками диаметром от 25 до 250 мм. Это позволяет обнаруживать местоположение мелких предметов с точностью до миллиметров на расстоянии нескольких сантиметров, а крупные предметы — на расстоянии нескольких десятков сантиметров. Принципиальная схема приведена на рис. 3.23, а. Принцип ее работы.

При проведении строительных и ремонтных работ нелишней будет информация о наличии и месторасположении различных металлических предметов (гвоздей, труб, арматуры) в стене, полу и т. д. Поможет в этом устройство, описание которого приводится в этом разделе. Параметры по обнаружению: большие металлические предметы —10 см; труба диаметром 15 мм — 8 см; винт М5 х 25 — 4 см; гайка М5 — 3 см; винт М2,5 х 10.

Предствленный металлоискатель сравнительно прост в изготовлении, не содержит дефицитных элементов, но при этом обладает достаточно высокой чувствительностью. С его помощью можно обнаружить монету, закопанную в грунт на глубину 15—20 см. Поиск металлических предметов в грунте базируется в основном на двух физических явлениях. Одно из них — влияние магнитных свойств предмета на индуктивность катушки или на коэффициент связи между.

Малогабаритный металлоискатель может обнаруживать скрытые в стенах гвозди, шурупы, металлическую арматуру на расстоянии нескольких сантиметров. В металлоискателе использован традиционный метод обнаружения, основанный па работе двух генераторов, частота одного из которых изменяется при приближении прибора к металлическому предмету. Отличительная особенность конструкции — отсутствие самодельных намоточных деталей. В качестве катушки.

Данный металлоискатель является усовершенствованным вариантом металлоискателя, основанного на сравнении частот двух генераторов, один из которых опорный , а второй поисковый — изменяет частоту своих колебаний при приближении к металлическим предметам. Устройство может «различать» цветные и черные металлы. Опорный генератор собран на элементе DD1.1, а поисковый — на элементах DD2.1 и DD2.2. Частота колебаний опорного.

Этот оригинальный детектор реагирует на приближение металлических предметов к магнитной антенне WA1. Сама антенна входит в состав генератора высокой частоты, выполненного на транзисторе VT1. Частоту генератора можно изменять переменным конденсатором (использован конденсатор КПК-2 с изменением емкости от 25 до 150 пФ). Рис. 3.18. Принципиальная схема детектора металла. С выхода генератора высокочастотный сигнал поступает через.

В качестве передатчика использован мультивибратор, а в качестве приемника — усилитель звуковой частоты. К выходу первого из этих устройств и входу второго подключены одинаковые по размерам и намоточным данным катушки. Для того чтобы система из таких передатчика и приемника стала металлоискателем, необходимо расположить катушки так, чтобы в отсутствие посторонних металлических предметов связь между ними практически отсутствовала, т. е.

Схема металлоискателя показана на рис. Опорный генератор 32768 Гц собран на логическом элементе DD1.1 и кварцевом резонаторе ZQ1. Поисковый генератор выполнен на элементе DD2.1 и катушке L1, представляющей собой датчик металла. Кроме этого, в генератор входят цепи установки частоты — подстроечный конденсатор СЗ и узел электронной перестройки частоты на стабилитроне VD1, играющем роль варикапа. Элементы DD1.2 и DD2.2 —.

Металлоискатель построен на принципе изменений частоты биений двух генераторов. Схема его работы проста: сигналы от поискового и опорного генераторов поступают в смеситель, формирующий на выводе сигнал разностной частоты. При приближении металла к катушке поискового генератора изменяется его частота, а вследствие этого и разностная частота относительно опорного генератора, лежащая, как правило, в звуковом диапазоне. На первый взгляд кажется.

Принцип действия всех этих приборов основан на сравнении значений частоты колебаний двух генераторов – опорного и поискового, изменяющего частоту при воздействии на его колебательный контур металлического предмета. Известны и другие методы: мостовой, когда регистрируется разбаланс измерительного моста, в одно из плеч которого включена поисковая катушка; метод сдвига фаз, когда измеряется фазовый сдвиг колебаний опорного и.

Простой, но чувствительный металлодетектор!

Схема данного металлодетектора простая, из активных элементов одна микросхема, транзистор и несколько диодов. Несмотря на простоту схемы металлодетектор, способен среагировать на приближение медной монеты (диаметром 2,5 см) к катушке на расстоянии около 10 см, а крупные предметы из цветных металлов, на расстоянии более 1 метра!

Из за малого количества деталей у прибора очень малое потребление энергии (около 5 мА от батарейки 9В «Крона»), простоту настройки и отсутствие проблем с какими-либо наводками.

Принципиальная схема простого металлодетектора

Его чувствительным элементом является колебательный контур генератора, собранного по классической схеме на транзисторе VТ1. При этом с помощью резистора R1, от которого зависит глубина обратной связи, генератор установлен в особый режим, очень чувствительный к добротности колебательного контура. Последняя, в свою очередь, зависит от среды, в которой находится контур.

Глубина возбуждения генератора определяет постоянное напряжение в точке «А».

Поскольку это напряжение зависит не от частоты, а лишь от глубины возбуждения генератора, это, к сожалению, не дает возможности дифференцировать обнаруживаемые металлы по их магнитным свойствам, но благодаря этому к катушке не предъявляется высоких требований по жесткости и другим параметрам для достижения требуемой чувствительности.

Постоянное напряжение, снимаемое с точки «А», через экранированный провод (любой марки) поступает на двухкаскадный усилитель, собранный на двух ОУ, входящих в состав микросхемы DA1.

Конденсатор С4 желательно подключить не к общему проводу, а именно так, как показано на схеме — к плюсу питания для исключения положительной обратной связи.

Диоды VD1 и VD2 — кремниевые, с малым обратным током. Они необходимы для быстрого восстановления режимов усилителя при обнаружении больших металлических предметов.

На ОУ DA1.3 собран генератор звуковой частоты, возбуждение которого происходит при уменьшении разности потенциалов на инвертирующем и неинвертирующем входах.

С помощью диодов VD3 и VD4 напряжение на входах ограничивается, и достигается эффект управления частотой. Это весьма полезное свойство, т. к. при наличии некоторого навыка изменение частоты помогает не только определить местонахождение предмета, но и оценить его величину. Диоды VD3 и VD4 должны иметь минимальное падение напряжения в прямом включении (например, можно использовать КД419).

На элементе DA1.4 собран инвертор, служащий для увеличения громкости звучания пьезоизлучателя.

Настройка генератора

Настройка генератора производится следующим образом. Вместо постоянного резистора R1 устанавливается переменный резистор сопротивлением 10 кОм, и движок его выводится в положение, соответствующее максимальному сопротивлению.

При уменьшении его сопротивления напряжение в точке «А» тоже будет уменьшаться, как показано на рис. слева. В какой-то момент оно прекратит уменьшаться и начнет увеличиваться. Необходимо зафиксировать момент, когда напряжение в точке «А» станет минимальным, измерить соответствующее ему сопротивление переменного резистора и обязательно заменить его на постоянный с тем же сопротивлением.

Генератор располагается на отдельной маленькой плате в непосредственной близости с катушкой. Все детали генератора должны быть прецизионными.

Транзистор может быть практически любым структуры p–n–p, даже германиевым с малым усилением.

Конденсатор С1 желательно будет подобрать с емкостью в пределах 5–20 нФ (502 — 203) по максимальной чувствительности контура. Иногда хороший результат бывает при подключении С1 не к обмотке II, которая является базовой, а к общему проводу. Конденсаторы С1 и С2 желательно пленочные с малым ТКЕ.

Катушка контура имеет диаметр 14–16 см, на ней намотано 260 витков провода диаметром 0,2–0,5 мм в лаковой изоляции с отводом от сто шестидесятого витка. Если катушка собрана добросовестно, то чувствительность прибора окажется заметно выше (до 15–20 см для монеты).

Очень простым и достаточно жестким получается каркас катушки изготовленный из трех кружков гофрированного картона. Средний кружок должен быть несколько меньшего диаметра, чем крайние. Кроме жесткости, гофрированный картон обладает неплохими теплоизоляционными свойствами, что можно использовать для повышения стабильности работы устройства.

Так, если генератор собран на чип-элементах (смд), его можно легко разместить между слоями картона, что резко снизит воздействие на него перепадов и изменений температуры. Экранировать или теплоизолировать остальную часть устройства не обязательно.

Устройство должно питаться от стабилизированного источника. Один из вариант стабилизатора приведен на рис. выше. В качестве стабилизатора можно использовать импортную микросхему L7808 со стабилизацией на 8 В или отечественный аналог.

Простой и чувствительный металлоискатель на двух осцилляторах

Рассмотрим, как можно сделать простой и довольно мощный металлоискатель на основе двух взаимосвязанных осцилляторов. Один осциллятор в такой схеме будет являться фиксированным, а другой будет от него зависим и его частота будет меняться в зависимости от того, есть поблизости металлические предметы или нет. В связи с тем, что частота биений осцилляторов составляет менее 100 кГц, эти биения можно услышать в наушниках или динамике. Соответственно если под катушкой будет металлический предмет, звук будет меняться.

Все типы металлов по разному меняют частоту, они могут ее поднимать или опускать.

Материалы и инструменты для самоделки:
– односторонняя медная многослойная печатная плата размерами 114,3 мм х 155,6 мм;
– пять конденсаторов 0.1μF;
– пять конденсаторов 0.01μF;
– два электролитических конденсатора 220μF;
– провод типа ПЭЛ диаметром 0.4 мм;
– разъем под наушники и наушники;
– батарея на 9В;
– разъем для установки батареи;
– переключатель;
– шесть транзисторов типа NPN, 2N3904;
– провод типа 22 AWG или сечением — 0,3250 мм 2 для подключения датчика;
– проводной динамик;
– небольшой динамик 8 Ом;
– резьбовая ПВХ труба диаметром 1/2;
– деревянный дюбель размером 1/4;
– деревянный дюбель 3/4′;
– деревянный дюбель 1/2′;
– эпоксидка;
– фанера 1/4′;
– столярный клей.

Из инструментов:
– сверло размера 3/4″ для резки отверстий;
– дрель со сверлами;
– электрический утюг;
– ножовка;
– лазерный принтер;
– осциллограф или мультиметер с частотомером;
– наждачка и другое.

Процесс изготовления металлоискателя:

Шаг первый. Изготавливаем печатную плату

Первым делом нужно будет скачать дизайн платы:

Далее плату нужно распечатать и протравить на медной плате. Автор для таких целей использовал лазерный принтер, где затем тонер переводится на плату с помощью утюга. В итоге тонер при травлении работает как маска, защищая дорожки металла.

Шаг третий. Полиэфирные конденсаторы и резисторы
На следующем шаге идет установка резисторов и полиэфирных конденсаторов. Всего нужно впаять пять полиэфирных конденсаторов емкостью 0.1μF в местах, указанных на картинке. Потом можно впаять еще 5 конденсаторов емкостью 0.01μF. В связи с тем, что полиэфирные конденсаторы не имеют полярности, их можно впаивать как угодно.

Ну и в заключении этого шага нужно впаять шесть резисторов по 10 кОм. Такой резистор имеет цветовую маркировку – коричневый, черный, оранжевый, золотой.

Шаг пятый. Собираем катушки

Передающая
Всего катушки в металлоискателе две, начать сборку нужно с эталонной катушки. Для этих целей понадобится провод толщиной 0.4 мм. Для основы понадобится кусок дюбеля около 13 мм в диаметре и 50 мм в длину. В дюбеле нужно будет проделать три отверстия, одно во всю длину, а два другие по краям поперек. Через эти отверстия будет проходить провод.

Теперь можно наматывать провод. Его нужно намотать столько, сколько влезет на дюбель в один слой. На каждом конце нужно оставить запас древесины по 3-4 мм. По мнению автора, правильно намотать провод, оборачивая его вокруг дюбеля, не выйдет. Нужно держать провод в руке, а дюбель вращать, так провод максимально ровно ляжет на дюбель.

Каждый провод нужно будет протянуть через перпендикулярное отверстие, а затем один из концов через внутреннее продольное. Когда катушка будет полностью намотана, обмотку нужно зафиксировать изолентой.

Также важно не забыть, что провод покрыт лаком и это покрытие нужно снять перед дальнейшей сборкой. Его можно обжечь или счистить наждачкой.

Приемная
Для поисковой катушки будет нужна фанера толщиной 6-7 мм, из такой фанеры делается основа, корпус для будущей катушки. Изготовив основу, нужно намотать в паз 10 витков провода сечением 0.4 мм. У автора диаметр катушки составляет 152 мм.

Рукоятку к держателю нужно крепить деревом или другими материалами не из металла, иначе металодетектор будет все время показывать наличие металла.

Высокочувствительный металлоискатель цветных металлов – схема

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.

Н. Кочетов, по материалам «Млад Конструктор»