Чувствительный металлоискатель своими руками подробная инструкция. Металлоискатель своими руками: подробная инструкция по сборке в домашних условиях. Расположение деталей на плате для микросхемы в корпусе DIP

Сегодня мы поговорим о том, как самостоятельно сделать высокочувствительный металлоискатель своими руками в домашних условиях из подручных материалов. Также рассмотрим методики сборки, наглядные фото, платы, схемы и чертежи самодельных металлоискателей и металлодетекторов с различным принципом действия

Работа металлоискателя основана на принципе магнитного притяжения. Благодаря этому, устройством через поисковую катушку создается магнитное поле, а затем направляется МП в землю. Вторая катушка металлоискателя принимает обратные сигналы и сообщает про находку при помощи тонального сигнализатора. В момент, когда катушкой проводят над землей и металлический объект обнаруживается рядом с магнитным полем, тон будет изменяться тональность. Это изменение в поле означает, что Вы находитесь рядом с объектом поиска.

Нужно учитывать тот факт, что чем больше катушка, тем чувствительнее становится металлоискатель, хотя в современных приборах зачастую нужно устанавливать небольшие поисковые головки, но оснащенные мощными схемами. Но как его сделать самостоятельно и бесплатно?

Существует четыре типа металлоискателей:

1. Сверхнизкочастотный (СНЧ) искатель: самый простой из домашних средств, сделать его не составляет особого труда. Имеет возможность отслеживать различные металлы (при специальной настройке). Наиболее широко используемый тип.

2. Металлоискатель импульса (ИД): глубинный прибор, способен обнаруживать объекты, находящиеся очень глубоко. Популярен среди профессиональных искателей золота, потому что в основном настроен на цветные металлы.

3. Детектор на биениях: может обнаружить любой металл или минерал в диапазоне своего импульса (на глубину до 1 метра), если его сделать своими руками, то можно различить металлы только определенной группы. Это самый дешевый и простой тип прибора.

4. Радиодетектор: может обнаружить металлы, спрятанные до 1 метра в земле. Его очень быстро делают, в течение нескольких минут, это оптимальный вариант для демонстрации принципа работы прибора или для презентации его на ярмарках детского творчества. Он не такой популярный.

Независимо от типа металлоискателя, который планируете сделать своими руками, большинство детекторов имеют схожую конструктивную сборку. Из чего и как можно сделать самый примитивный металлоискатель.

1. Коробка управления: состоит из платы, микродинамика, аккумуляторного блока и микропроцессора.

2. Держатель: соединяет командный блок и катушку. Часто доходит до величины человеческого роста.

3. Катушка намагничевания: это деталь, которая чувствует металл, а также источник МП. Также известна как «поисковая головка», «петля» или «антенна», состоит из дисков.

4. Стабилизатор (по желанию): нужен для контроля положения детектора.

Делаем высокочастотный металлоискатель

Высокочастотный металлоискатель от прочих моделей отличается тем, что в нем используется сразу две катушки:

· передаточная катушка: внешний контур катушки, в котором находятся провода. Электричество передается по этим кабелям, благодаря этому и создается магнитное поле.

· принимающая катушка: катушка с мотком проволоки. Эта деталь принимает, перерабатывает и усиливает частоты, поступающие из металла в земле, и, следовательно, сигнализирует про находку клада.

Пошаговая инструкция, фото и схемы для начинающих, как сделать высокочастотный металлоискатель:

1. Нужно собрать командный блок. Его можно сделать из компа, из ноутбука или радио.

2. Найдите самую высокую АМ частоту в радио. Проверьте, чтобы приемник не был настроен на радиостанцию.

3. Теперь собираем поисковую головку. Для этого вырезаем два круга из обычного тонкого фанерного листа. Один диаметром где-то 15 сантиметров, другой чуть меньше – 10-13. Это нужно для того, чтобы одно кольцо смогло войти в другое. Теперь необходимо вырезать маленькие деревянные палочки, для параллельного расположения колец относительно друг друга. .

4. От этих пластин отводим 10-15 витков из эмалированного медного провода сечением 0,25 мм от внешнего круга. Теперь нужно прикрепить сооружение к блоку.

5. Подключение к шесту. Установите головку на нижнем конце, радио детектор наверху.

6. Теперь нужно включить радиочастоту, Вы должны услышать слабый тональный звук. Возможно, нужно будет немного поработать с настройкой радио-приемника. При необходимости можно прикрепить к комплекту наушники, для лучшей слышимости.

Собираем импульсный детектор

Нужно собрать блок управления. Взломайте обычный радиоприемник транзисторного типа, чтобы найти части, которые можно использовать. Нам понадобится:

· Аккумуляторная батарея 9 вольт;

· Усилительный транзистор 250 +;

· Маленький динамик на 8 Ом будет делать.

Собираем поисковую катушку

Нужно вырезать 3 кольца из фанеры 3мм, диаметр одного 15 см и двух – 16см. Используйте столярный клей, чтобы сделать бутерброд, с кругом 15 см в центре.

По краю оснастите фанеру 10 витками провода, как и в способе выше.

Настраиваем радиостанцию. Убедитесь, что тональный сигнал звучит, и радиостанция находится вне зоны досягаемости.

Включите блок. Возможно, нужно будет его наклонять. Также перед тем, как сделать металлоискатель своими руками, нужно проверить настройки платы, возможно, он не будет искать металлы из-за настроек платы.

Прикрепите поисковую головку к валу. Проверьте свой металлоискатель на вилке или прочих металлических деталях. Важно: перед тем, как сделать мощный металлоискатель своими руками, нужно подобрать более высокочастотный приемник, в таком случае советуем купить специальный блок для детектора в радио-магазине либо взять за первооснову металлоискатель Терминатор.

В принципе, все достаточно просто, нужно только найти все необходимое и сделать металлоискатель в домашних условиях самостоятельно. Вот еще один способ:

1. Что бы сделать металлоискатель в домашних условиях, первоначально вам понадобиться найти пустую коробку от обычного компакт-диска.

2. Теперь необходимо найти радиоприемник и приклеить его заднюю стенку к первой створке коробки диска. Для этой цели можно использовать как двусторонний скотч или же специальную клейкую ленту.

4. Теперь, когда подобное устройство почти готово, стоит приступить к настройкам. Включите радио и убедитесь в том, что устройство работает, причем работа должна обеспечиваться в AM-диапазоне. При этом также необходимо позаботиться о том, чтобы на данной частоте не работали другие радиостанции. Теперь стоит сделать звук больше и удостовериться, что кроме шума из приемника вы больше ничего не слышите.

5. Теперь проверяем работоспособность созданного металлоискателя. Начинаем закрывать коробку. В определенный момент вы услышите сильный звук. Это значит что радио смогло уловить волны электромагнитные, которые излучались калькулятором.

6. Приоткрывая коробку такой шум будет пропадать. Теперь достаточно приоткрыть коробку так, чтобы шум был не сильно, но слышен. В таком положении преподнесите коробку к любому металлическому предмету. После этого можно будет слышать опять этот сильный шум. Громкий звук говорит о том, что модель металлоискателя работает. В этом случае можно с помощью него искать не только потерявшиеся в доме металлические вещи, но и направиться в лес или в другое место, для того чтобы найти что-нибудь интересное, а может быть и драгоценное. Но все же лучше такое приспособление использовать именно в домашних условиях

Даже самый простой металлоискатель, изготавливаемый своими руками, нуждается в индуктивной катушке. Она представляет собой кольцо диаметром от 6-8 см до 14-16 см в зависимости от размеров металлических предметов, которые предстоит искать. Для изготовления самодельной катушки берется заготовка подходящего диаметра, на которую наматывается медный эмалированный провод сечением 0,4-0,5 мм. Количество витков можно рассчитать по известной формуле, учитывающей диаметр катушки. После намотки катушку аккуратно снимают с заготовки и закрепляют с помощью изоляционной ленты. Она защитит ее от механических повреждений и попадания атмосферной влаги. После этого поверх катушки наматывают фольгу-экран с разрывом длиной примерно 10-15 мм.

Полученный экран не должен представлять собой короткозамкнутый виток. Поверх экрана необходимо намотать с шагом 1 см медный луженый провод, который подключается к оплетке коаксиального кабеля, ведущего к электронному блоку. Катушка подключается к схеме двухпроводным коаксиальным кабелем.

Рекомендуется изготовить несколько катушек с разными внутренними диаметрами, что позволит подключать их применительно к каждому конкретному случаю. В заключение остается оформить металлоискатель конструктивно: электронный блок помесить в герметичный корпус, защищенный от влаги и пыли, а индуктивную катушку установить на конец неметаллического шеста необходимой длины. В качестве источника звукового сигнала, формируемого электронной схемой, может быть использован небольшой динамик или наушники, если предстоит пользоваться устройством в зашумленных местах. Электропитание прибора осуществляется от автономного источника тока – батарейки или аккумулятора.

Любые металлодетекторы работают на основе принципов известных по школьной программе «токов Фуко». Не будем вдаваться в подробности экспериментов. При сближении поисковой катушки и металлического предмета в генераторе происходит изменение частоты, о чем прибор сообщает звуковым сигналом. Если в наушниках раздается писк, значит, под землей лежит что-то металлическое. Современные изобретатели работают над двумя задачами: увеличение поисковой глубины; улучшение идентификационных параметров приборов; снижение энергозатрат; удобные эксплуатационные характеристики.

Как сделать металлоискатель в домашних условиях? Стоит немножко познакомиться с электроникой и почитать физику для 7-го класса средней школы. Будет полезен опыт работы с некоторыми инструментами и подручными средствами. Необходимо изучить и опробовать некоторое количество электросхем, чтобы выбрать из них ту, которая действительно будет работать

Материалы, которые понадобятся при работе:

маленький генератор (от старого магнитофона); кварцевый резонатор; пленочные конденсаторы и резисторы; виниловое или деревянное кольцо для поисковой катушки; пластиковая, бамбуковая или деревянная трость – держатель; алюминиевая фольга; провода для обмотки катушки; пьезоэлектрический излучатель; металлическая коробка – экран; наушники для приема звукового сигнала от прибора; две одинаковые трансформаторные катушки; 2 батарейки «Крона»; упорство и терпение.

Последовательность сборки поискового металлоискателя Из фанерного круга диаметром 15 см изготавливают поисковую катушку: провод витками (15-20) наматывают на шаблон. Зачищенные концы припаивают к соединительному кабелю. По периметру катушки поверх проволоки наматывают слой ниток для закрепления. Все детали схемы паяются на печатной плате из текстолита в следующем порядке: конденсаторы, система резисторов, кварцевый фильтр, усилитель сигнала, транзистор, диоды, поисковый генератор. В подготовленный корпус вкладывают спаянную плату, соединяют ее с поисковой катушкой и крепят на палке-держателе. Сигнал от поисковой катушки, отраженный металлическим предметом, повышает частотность генератора. Усиленный кварцевым фильтром, он преобразуется амплитудным детектором в постоянный импульс, который вырабатывает звук.

Принцип работы металлоискателя сводится к тому, что при приближении металлического предмета к катушке индуктивности генератора - основного узла прибора - частота генератора изменяется. Чем ближе предмет и чем он больше, тем сильнее его влияние на частоту генератора.

А теперь рассмотрим конструкцию простого металлоискателя собранного на двух транзисторах. Схема металлоискателя Генератор выполнен на транзисторе VT1 по схеме емкостей трехточки. Генерация образуется из-за положительной обратной связи между эмиттерной и базовой цепями транзистора. Частота генератора зависит от емкости конденсаторов С1-С3 и индуктивности катушки L1. При приближении катушки к металлическому предмету индуктивность ее изменяется- увеличивается, если металл ферромагнитный, например железо, и уменьшается, если металл цветной- медь, латунь.

Колебательный контур приемника индуктивно связан с контуром генератора, поэтому в коллекторной цепи транзистора VT2 протекают токи частотой обоих генераторов, а также ток разностной частоты, иначе говоря, частоты биения. Если, к примеру, частота основного генератора 460 кГц, а частота генератора приемника 459 кГц, то разностная составит 1кГц, т. е. 1000Гц. Этот сигнал и слышен в телефонах. Но стоит приблизить поисковую катушку L1 к металлу, как частота звука в телефонах изменится- в зависимости от вида металла она или понизится, или станет выше.

Вместо указанных на схеме подойдут П401, П402 и другие высокочастотные транзисторы. Головные телефоны- высокоомные ТОН-1 или ТОН-2, но их капсюли нужно включать параллельно, чтобы общее сопротивление составило 800...1200 Ом. Громкость звука в этом случае будет несколько выше. Резисторы- МЛТ-0,25, конденсаторы- КЛС-1 или БМ-2.
Катушка L1 представляет собой прямоугольную рамку размерами 175х230 мм, состоящую из 32 витков провода ПЭВ-2 0.35 (подойдет провод ПЭЛШО 0.37).

Конструкция катушки L2. В двух бумажных цилиндрических каркасах 6 размещены отрезки стержня диаметром 7 мм из феррита 400НН или 600НН: один (1) длинной 20...22мм, закрепленный постоянно, другой (2)-35...40мм (подвижный- для подстройки катушки). Каркасы обернуты бумажной лентой 3, поверх которой намотана катушка L2 (5)-55 витков провода ПЭЛШО (можно ПЭВ-1 или ПЭВ-2) диаметром 0,2мм. Выводы катушки закреплены резиновыми колечками 4.
Источники питания- батарея 3336, выключатель SA1- тумблер, разъем Х1- двухгнездая колодка.

Транзисторы, конденсаторы и резисторы смонтированы на плате из изоляционного материала. Плату соединяют с катушками, батареей питания, выключателем и разъемом, многожильным проводом в изоляции. Плату и остальные детали размещают в фанерном клееном футляре размерами 40х200х350 мм. Катушку L1 прикрепляют ко дну футляра, а внутри катушки на расстоянии 5...7 мм от ее витков размещают катушку L2. Рядом с этой катушкой крепят плату. Разъем и выключатель прикрепляют снаружи к боковой стенке футляра. Сверху к футляру крепят (желательно на клею) деревянную ручку примерно метровой длинны.

Налаживание металлоискателя начинают с измерения режимов работы транзисторов. Включив питание, измеряют напряжение на эмиттере первого транзистора (относительно общего провода- плюса питания)- оно должно быть 2.1В. Точнее это напряжение можно подобрать резистором R2. Затем измеряют напряжение на эмиттере второго транзистора - оно должно быть 1 в (устанавливают точнее подбором резистора R4). После этого медленным перемещением подстроечного сердечника катушки L2 добиваются появления в головных телефонах громкого чистого звука низкой частоты.

Приближая к поисковой катушке консервную банку, фиксируют начало изменения тона звучания. Как правило, это происходит на расстоянии 30...40 см. Более точной подстройкой частоты второго генератора добиваются наибольшей чувствительности прибора.

На элементах IC1.1 и IC1.2 собраны генераторы частот 160кГц и 161кГц соответственно. Где C1, L1- колебательный контур первого генератора, C4, L2- колебательный контур второго генератора. Индуктивность второго генератора L2 является поисковой катушкой. На элементе IC1.3 собран смеситель, на выходе которого получаем разность частот генераторов, равную 1000Гц. При появлении металлического предмета рядом с поисковой катушкой ее индуктивность меняется и меняет частоту генератора, что в свою очередь меняет частоту на выходе смесителя. Переменный резистор R5 является регулятором громкости. Элемент IC1.4 используется как буферный каскад-усилитель, отсекая лишние частоты и усиливая сигнал. На элементах VT1, VT2, VT3 собран двухтактный усилитель, рассчитанный на работу с наушниками сопротивлением 32-200 Ом.

Микросхема IC1 применена типа CD4030. Ее можно заменить любой другой микросхемой ИЛИ КМОП технологии. VT1, VT3- BC547, VT2- BC557. Все электролитические конденсаторы на напряжение 16В. Резисторы мощностью 0.125Вт. Напряжение питания- 6В.
Катушка L1- индуктивностью 100мГн.
Поисковая катушка L2- 140 витков провода диаметром 0.8мм, диаметр катушки- 150мм.

Настройка сводится к настройке генераторов на частоты около 160кГц с разностью в 1кГц.

При попадании в рабочую зону катушки металлического предмета между катушками меняется индуктивная связь. При этом на выводах катушки L2 появляется сигнал, ограниченный по амплитуде (если предмет большой) диодами VD1 и VD2, который впоследствии усиливается при воздействии операционного усилителя DA1.1.

На выходе фильтра, который построен на этом операционном усилителе, появляется постоянное напряжение, увеличивающееся по мере приближения катушек к цели из металла. Далее напряжение переходит на инвертирующий вход в компараторе DA2.1. Он сравнивает это напряжение с опорным, подаваемым ко второму его входу.

При срабатывании компаратора снижается его напряжение на выходе, это приводит к закрытию транзистора VT3, и активизируется звуковой генератор, сделанный на основе микросхемы DA2.2. Из звукового генератора сигнал переходит на усилитель, оттуда – на главный телефон от слухового аппарата. Регулировать громкость можно при помощи переменного резистора R38.
Для намотки катушки используется окружность диаметром 14 см. На каждую катушку положено сделать 200 витков медного провода с изоляцией. Провод должен иметь диаметр 0, 27 мм и отводить его нужно с середины катушки. Перед тем, как снять готовую катушку с оправы, ее нужно перевязать, после снятия – намотать на нее нить, чтобы витки плотнее прилегали друг к другу. Снятой катушке придают конфигурацию как на рисунке 2 и закрепляют ее нитками к пластиковой тарелке. Внизу должна находиться передающая катушка, а вверху – приемная.

На приемной катушке должен быть алюминиевый экран с отверстием, предназначенным для исключения короткозамкнутого витка. Необходимо выводы катушек подсоединить к устройству при помощи экранированного кабеля. Вертикальные витки катушек должны разделяться расстояниями в 25 мм. Последний этап – закрепление катушек клеем или герметиком.

Металлоискатель или металлодетектор предназначен для обнаружения предметов, по своим электрическим и/или магнитным свойствам отличающихся от среды, в которой они находятся. Попросту говоря, он позволяет находить металл в земле. Но не только металл, и не только в грунте. Металлодетекторами пользуются службы досмотра, криминалисты, военные, геологи, строители для поиска профилей под обшивкой, арматуры, сверки планов-схем подземных коммуникаций, и люди многих других специальностей.

Металлоискатели своими руками чаще всего делают любители: кладоискатели, краеведы, члены военно-исторических объединений. Им, начинающим, и предназначена в первую очередь данная статья; описанные в ней устройства позволяют найти монету с советский пятак на глубине до 20-30 см или железяку с канализационный люк примерно в 1-1,5 м под поверхностью. Однако этот самодельный приборчик может пригодиться и на хозяйстве при ремонте или на стройке. Наконец, обнаружив в земле центнер-другой брошенной трубы или металлоконструкций и сдав находку в металлолом, можно выручить приличную сумму. А подобных сокровищ в земле российской точно больше, чем пиратских сундуков с дублонами или боярско-разбойничьих кубышек с ефимками.

Примечание: если вы не сведущи в электротехнике с радиоэлектроникой, не пугайтесь схем, формул и специальной терминологии в тексте. Самая суть излагается попросту, и в конце будет описание прибора, который можно сделать за 5 мин на столе, не умея не то что паять, а проводки скрутить. Но он позволит «пощупать» особенности поиска металлов, а возникнет интерес – придут и знания с навыками.

Немного больше внимания по сравнению с остальными будет уделено металлоискателю «Пират», см. рис. Этот прибор достаточно прост для повторения начинающими, но по своим качественным показателям не уступает многим фирменным моделям ценой до $300-400. А главное – он показал отличную повторяемость, т.е. полную работоспособность при изготовлении по описаниям и спецификациям. Схемотехника и принцип действия «Пирата» вполне современны; по его настройке и методике использования имеется достаточно руководств.

Принцип действия

Металлоискатель действует по принципу электромагнитной индукции. В общем схема металлоискателя состоит из передатчика электромагнитных колебаний, передающей катушки, приемной катушки, приемника, схемы выделения полезного сигнала (дискриминатора) и устройства индикации. Отдельные функциональные узлы часто объединяют схемотехнически и конструктивно, напр., приемник и передатчик могут работать на одну катушку, приемная часть сразу выделяет полезный сигнал и т.п.

Катушка создает в среде электромагнитное поле (ЭМП) определенной структуры. Если в зоне его действия оказывается электропроводящий предмет, поз. А на рис., в нем наводятся вихревые токи или токи Фуко, которые создают его собственное ЭМП. В результате структура поля катушки искажается, поз. Б. Если же предмет не электропроводящий, но обладает ферромагнитными свойствами, то он искажает исходное поле за счет экранирования. В том и другом случае приемник улавливает отличие ЭМП от исходного и преобразует его в акустический и/или оптический сигнал.

Примечание: в принципе для металлоискателя не обязательно, чтобы предмет был электропроводящим, грунт – нет. Главное, чтобы их электрические и/или магнитные свойства отличались.

Детектор или сканер?

В коммерческих источниках дорогие высокочувствительные металлодетекторы, напр. Терра-Н, нередко называют геосканерами. Это неверно. Геосканеры действуют по принципу измерения электропроводности грунта по разным направлениям на разной глубине, эта процедура называется боковым каротажем. По данным каротажа компьютер строит на дисплее картинку всего, что в земле, включая различные по свойствам геологические слои.

Разновидности

Общие параметры

Принцип действия металлодетектора возможно воплотить технически разными способами соответственно назначению прибора. Металлоискатели для пляжного золотоискательства и строительно-ремонтного поиска внешне могут быть похожи, но существенно отличаться по схеме и техническим данным. Чтобы правильно сделать металлоискатель, нужно четко представлять себе, каким требованиям он должен удовлетворять для данного рода работы. Исходя из этого, можно выделить следующие параметры поисковых детекторов металла:

1. Проницание, или проникающая способность – максимальная глубина, на которую распространяется ЭМП катушки в грунте. Глубже прибор ничего не обнаружит при любом размере и свойствах объекта.
2. Величина и размеры зоны поиска – воображаемая область в земле, в которой объект будет обнаружен.
3. Чувствительность – способность обнаруживать более или менее мелкие предметы.
4. Избирательность – способность сильнее реагировать на желательные находки. Сладкая мечта пляжных старателей – детектор, который пищит только на драгоценные металлы.
5. Помехоустойчивость – способность не реагировать на ЭМП посторонних источников: радиостанций, грозовых разрядов, ЛЭП, электротранспорта и др. источников помех.
6. Мобильность и оперативность определяются энергопотреблением (на сколько батареек хватит), массогабаритами прибора и размерами зоны поиска (сколько можно «прощупать» за 1 проход).
7. Дискриминация, или разрешающая способность – дает оператору или управляющему микроконтроллеру возможность по реакции прибора судить о характере найденного объекта.

Дискриминация, в свою очередь, параметр составной, т.к. на выходе металлоискателя наличествует 1, максимум 2 сигнала, а величин, определяющих свойства и расположение находки, больше. Тем не менее, с учетом изменения реакции прибора во время приближения к объекту, в нем выделяются 3 составляющих:

• Пространственная – свидетельствует о расположении объекта в зоне поиска и глубине его залегания.
• Геометрическая – дает возможность судить о форме и размерах объекта.
• Качественная – позволяет строить предположения о свойствах материала объекта.

Рабочая частота

1. Сверхнизкочастотные (СНЧ) – до первых сотен Гц. Абсолютно не любительские приборы: энергопотребление от десятков Вт, без компьютерной обработки по сигналу ни о чем судить нельзя, для перемещения нужен автотранспорт.
2. Низкочастотные (НЧ) – от сотен Гц до нескольких кГц. Просты схемотехнически и конструктивно, помехоустойчивы, но мало чувствительны, дискриминация плохая. Проницание – до 4-5 м при энергопотреблении от 10 Вт (т. наз. глубинные металлодетекторы) или до 1-1,5 м при питании от батареек. Реагируют острее всего на ферромагнитные материалы (черный металл) или большие массы диамагнитных (бетонные и каменные строительные конструкции), поэтому иногда называются магнитодетекторами. К свойствам грунта мало чувствительны.
3. Повышенной частоты (ПЧ) – до нескольких десятков кГц. Сложнее НЧ, но требования к катушке невысоки. Проницание – до 1-1,5 м, помехоустойчивость на троечку, хорошая чувствительность, удовлетворительная дискриминация. Могут быть универсальными при использовании в импульсном режиме, см. ниже. На обводненных или минерализованных грунтах (с обломками или частицами скальных пород, экранирующих ЭМП) работают плохо или вовсе ничего не чуют.
4. Высокой, или радиочастоты (ВЧ или РЧ) – типичные металлоискатели «на золото»: отличная дискриминация на глубину до 50-80 см в сухих непроводящих и немагнитных грунтах (пляжный песок и т.п.) Энергопотребление – как в пред. п. Остальное – на грани «неуда». Эффективность прибора во многом зависит от конструкции и качества исполнения катушки (катушек).

Примечание: мобильность металлоискателей по пп. 2-4 хорошая: от одного комплекта солевых элементов («батареек») АА и без переутомления оператора можно работать до 12 час.

Особняком стоят импульсные металлоискатели. У них первичный ток в катушку поступает импульсами. Задав частоту следования импульсов в пределах НЧ, а их длительность, которая определяет спектральный состав сигнала, соответствующей диапазонам ПЧ-ВЧ, можно получить металлодетектор, совмещающий в себе положительные свойства НЧ, ПЧ и ВЧ или перестраиваемый.

Метод поиска

Насчитывается не менее 10 методов поиска предметов с помощью ЭМП. Но такие, как, скажем, метод непосредственной оцифровки ответного сигнала с компьютерной обработкой – удел профессионального применения.

Самодельный металлоискатель схемотехнически строят более всего следующими способами:

• Параметрическим.
• Приемо-передающим.
• С накоплением фазы.
• На биениях.

Без приемника

Параметрические металлоискатели в некотором роде выпадают из определения принципа действия: в них нет ни приемника, ни приемной катушки. Для детекции используется непосредственно влияние объекта на параметры катушки генератора – индуктивность и добротность, а структура ЭМП значения не имеет. Изменение параметров катушки ведет к изменению частоты и амплитуды вырабатываемых колебаний, что фиксируется разными способами: измерением частоты и амплитуды, по изменению тока потребления генератора, измерением напряжения в петле ФАПЧ (системы фазовой автоподстройки частоты, «подтягивающей» ее к заданному значению) и др.

Параметрические металлоискатели просты, дешевы и помехоустойчивы, но пользование ими требует определенных навыков, т.к. частота «плывет» под влиянием внешних условий. Чувствительность у них слабая; более всего используются как магнитодетекторы.

С приемником и передатчиком

Устройство приемопередающего металлоискателя показано на рис. в начале, к пояснению принципа действия; там же описан и принцип работы. Такие приборы позволяют добиться наилучшей эффективности в своем диапазоне частот, но сложны схемотехнически, требуют особо качественной системы катушек. Приемопередающие металлоискатели с одной катушкой называются индукционными. Их повторяемость лучше, т.к. проблема правильного расположения катушек относительно друг друга отпадает, но схемотехника сложнее – нужно выделить слабый вторичный сигнал на фоне сильного первичного.

Примечание: в импульсных приемопередающих металлоискателях от проблемы выделения также удается избавиться. Объясняется это тем, что в качестве вторичного сигнала «ловят» т. наз. «хвост» переизлученного объектом импульса. Первичный импульс вследствие дисперсии при переизлучении расплывается, и часть вторичного импульса оказывается в промежутке между первичными, откуда ее несложно выделить.

До щелчка

Металлоискатели с накоплением фазы, или фазочувствительные, бывают либо однокатушечными импульсными, либо с 2-мя генераторами, работающими каждый на свою катушку. В первом случае используется тот факт, что импульсы при переизлучении не только расплываются, но и задерживаются. Во времени сдвиг фаз нарастает; когда он достигает определенной величины, дискриминатор срабатывает и в наушниках раздается щелчок. По мере приближения к объекту щелчки становятся чаще и сливаются в звук все более высокого тона. Именно на этом принципе построен «Пират».

Во втором случае техника поиска та же, но работают 2 строго симметричных электрически и геометрически генератора, каждый на свою катушку. При этом вследствие взаимодействия их ЭМП происходит взаимная синхронизация: генераторы работают в такт. При искажении общего ЭМП начинаются срывы синхронизации, слышимые как те же щелчки, а затем тон. Двухкатушечные металлоискатели со срывом синхронизации проще импульсных, но менее чувствительны: проницание их в 1,5-2 раза меньше. Дискриминация в обоих случаях близка к отличной.

Фазочувствительные металлодетекторы – любимые инструменты курортных старателей. Асы поиска настраивают свои приборы так, что точно над объектом звук снова пропадает: частота следования щелчков переходит в ультразвуковую область. Таким способом на ракушечном пляже удается находить золотые серьги размером с ноготь на глубине до 40 см. Однако на грунте с мелкими неоднородностями, обводненном и минерализованном, металлоискатели с накоплением фазы уступают прочим, кроме параметрических.

По писку

Биения 2-х электросигналов – сигнал с частотой, равной сумме или разности основных частот исходных сигналов или кратных им – гармоник. Так, напр., если на входы специального устройства – смесителя – подать сигналы с частотами 1 МГц и 1 000 500 Гц или 1,0005 МГц, а к выходу смесителя подключить наушники или динамик, то услышим чистый тон 500 Гц. А если 2-й сигнал будет 200 100 Гц или 200,1 кГц, случится то же самое, т.к. 200 100 х 5 = 1 000 500; мы «поймали» 5-ю гармонику.

В металлоискателе на биениях действуют 2 генератора: опорный и рабочий. Катушка колебательного контура опорного маленькая, защищенная от посторонних влияний, или его частота стабилизирована кварцевым резонатором (попросту – кварцем). Контурная катушка рабочего (поискового) генератора – поисковая, и его частота зависит от наличия предметов в зоне поиска. Перед поиском рабочий генератор настраивают на нулевые биения, т.е. до совпадения частот. Полного нуля звука как правило не добиваются, а настраивают до очень низкого тона или хрипа, так удобнее искать. По изменению тона биений судят о наличии, величине, свойствах и расположении объекта.

Примечание: чаще всего частоту поискового генератора берут в несколько раз ниже опорной и работают на гармониках. Это позволяет, во-первых, избежать вредного в данном случае взаимного влияния генераторов; во-вторых, точнее настроить прибор, в-третьих, вести поиск на оптимальной в данном случае частоте.

Металлоискатели на гармониках в общем сложнее импульсных, однако работают на любом грунте. Правильно изготовленные и настроенные, они не уступают импульсным. Об этом можно судить хотя бы по тому, что золотоискатели-пляжники никак не сойдутся во мнениях, что же лучше: импульсник или на биениях?

Катушка и прочее

Самое распространенное заблуждение начинающих радиолюбителей – абсолютизация схемотехники. Мол, если схема «крутая», то все будет тип-топ. Относительно металлоискателей это вдвойне неверно, т.к. их эксплуатационные достоинства сильнейшим образом зависят от конструкции и качества изготовления поисковой катушки. Как выразился некий курортный старатель: «Находимость детектора должна тянуть карман, а не ноги».

При разработке прибора его схему и параметры катушки подгоняют друг к другу до получения оптимума. Определенная схема с «чужой» катушкой если и заработает, то до заявленных параметров не дотянет. Поэтому, выбирая прототип для повторения, смотрите прежде всего описание катушки. Если оно неполное или неточное – лучше строить другой прибор.

О размерах катушки

Большая (широкая) катушка эффективнее излучает ЭМП и глубже «просветит» грунт. Ее зона поиска шире, что позволяет уменьшить «находимость ногами». Однако, если в зоне поиска окажется крупный ненужный предмет, его сигнал «забьет» слабый от искомой мелочи. Поэтому желательно брать или делать металлодетектор, рассчитанный на работу с катушками разного размера.

Примечание: типичные диаметры катушек 20-90 мм для поиска арматуры и профилей, 130-150 мм «на пляжное золото» и 200-600 мм «на большое железо».

Монопетля

Традиционный тип катушки детектора металла т. наз. тонкая катушка или Mono Loop (одинарная петля): кольцо из многих витков эмалированного медного провода шириной и толщиной раз в 15-20 меньше среднего диаметра кольца. Достоинства катушки-монопетли – слабая зависимость параметров от типа грунта, сужающаяся книзу зона поиска, что позволяет, двигая детектор, точнее определять глубину и расположение находки, и конструктивная простота. Недостатки – малая добротность, отчего в процессе поиска «плывет» настройка, подверженность помехам и расплывчатая реакция на объект: работа с монопетлей требует значительного опыта пользования данным конкретным экземпляром прибора. Самодельные металлоискатели начинающим рекомендуется делать с монопетлей, чтобы без особых проблем получить работоспособную конструкцию и приобрести с ней поисковый опыт.

Индуктивность

При выборе схемы, чтобы убедиться в достоверности обещаний автора, и тем более при самостоятельном конструировании или доработке, нужно знать индуктивность катушки и уметь ее рассчитывать. Даже если вы делаете металлоискатель из покупного набора, индуктивность все равно нужно проверить измерениями или расчетом, чтобы не ломать потом голову: почему, все вот вроде исправно, а не пищит.

Калькуляторы для расчета индуктивности катушек имеются в интернете, но компьютерная программа все случаи практики предусмотреть не может. Поэтому на рис. дана старая, десятилетиями проверенная номограмма для расчета многослойных катушек; тонкая катушка – частный случай многослойной.

Для расчета поисковой монопетли номограммой пользуются следующим образом:

• Берем величину индуктивности L из описания прибора и размеры петли D, l и t оттуда же или по своему выбору; типичные значения: L = 10 мГн, D = 20 см, l = t = 1 см.
• По номограмме определяем количество витков w.
• Задаемся коэффициентом укладки k = 0,5, по размерам l (высота катушки) и t (ширина ее) определяем площадь сечения петли и находим площадь чистой меди в ней как S = klt.
• Поделив S на w, получим сечение обмоточного провода, а по нему – диаметр провода d.
• Если получилось d = (0,5…0,8) мм, все ОК. В противном случае увеличиваем l и t при d>0,8 мм или уменьшаем при d<0,5 мм.

Помехоустойчивость

Монопетля хорошо «ловит» помехи, т.к. устроена точно так же, как рамочная антенна. Увеличить ее помехоустойчивость можно, во-первых, поместив обмотку в т. наз. экран Фарадея (Faraday shield): металлическую трубку, оплетку или обмотку из фольги с разрывом, чтобы не образовался короткозамкнутый виток, который «съест» все ЭМП катушки, см. рис. справа. Если на исходной схеме возле обозначения поисковой катушки есть пунктирная линия (см. схемы далее), то это значит, что катушка данного прибора обязательно должна быть помещена в экран Фарадея.

Также обязательно экран соединяется с общим проводом схемы. Тут таится подвох для новичков: заземляющий проводник нужно подключать к экрану строго симметрично разрезу (см. тот же рис.) и подводить его к схеме также симметрично относительно сигнальных проводов, иначе помехи все-таки «пролезут» в катушку.

Экран поглощает и некоторую долю поискового ЭМП, что снижает чувствительность прибора. Особенно этот эффект заметен в импульсных металлоискателях; их катушки вообще нельзя экранировать. В таком случае увеличения помехозащищенности можно добиться, симметрируя обмотку. Суть в том, что для удаленного источника ЭМП катушка – точечный объект, и э.д.с. помех в ее половинах подавят друг друга. Симметричная катушка может понадобиться и схемно, если генератор двухтактный или индуктивная трехточка.

Однако симметрировать катушку привычным радиолюбителям бифиллярным способом (см. рис.) в данном случае нельзя: при нахождении в поле бифиллярной катушки проводящих и/или ферромагнитных предметов ее симметрия нарушается. Т.е., помехоустойчивость металлоискателя пропадет как раз тогда, когда она больше всего нужна. Поэтому симметрировать катушку-монопетлю нужно перекрестной намоткой, см. тот же рис. Ее симметрия не нарушается ни при каких обстоятельствах, но мотать тонкую катушку с большим количеством витков перекрестным способом – адский труд, и тогда лучше сделать корзиночную катушку.

Корзинка

Корзиночные катушки имеют все достоинства монопетель в еще большей степени. Вдобавок, катушки-корзинки стабильнее, их добротность выше, а то, что катушка плоская – двойной плюс: чувствительность и дискриминация возрастут. К помехам корзиночные катушки менее восприимчивы: вредные э.д.с. в перекрещивающихся проводах гасят друг друга. Единственный минус – для катушек-корзинок нужна точно сделанная жесткая и прочная оправка: общая сила натяжения многих витков достигает больших величин.

Корзиночные катушки конструктивно бывают плоскими и объемными, но электрически объемная «корзинка» эквивалентна плоской, т.е. создает такое же ЭМП. Объемная корзиночная катушка еще менее чувствительна к помехам и, что важно для импульсных металлоискателей, дисперсия импульса в ней минимальна, т.е. легче поймать дисперсию, вызванную объектом. Преимущества оригинального металлоискателя «Пират» во многом обусловлены тем, что его «родная» катушка – объемная корзинка (см. рис.), однако ее намотка сложна и трудоемка.

Новичку самостоятельно лучше мотать плоскую корзинку, см. рис. ниже. Для металлоискателей «на золото» или, скажем, для описанных далее металлоискателя-«бабочки» и простого приемопередающего 2-катушечного хорошей оправкой будут негодные компьютерные диски. Их металлизация не повредит: она очень тонкая и никелевая. Непременное условие: нечетное, и никак иначе, число прорезей. Номограмма для расчета плоской корзинки не требуется; расчет ведут таким образом:

• Задаются диаметром D2, равным внешнему диаметру оправки минус 2-3 мм, и берут D1 = 0,5D2, это оптимальное соотношение для поисковых катушек.
• По формуле (2) на рис. вычисляют количество витков.
• По разности D2 – D1 с учетом коэффициента плоской укладки 0,85 вычисляют диаметр провода в изоляции.

Как не надо и надо мотать корзинки

Некоторые любители берутся самостоятельно мотать объемные корзинки способом, показанным на рис. ниже: делают оправку из изолированных гвоздей (поз. 1) или саморезов, мотают по схеме, поз. 2 (в данном случае, поз. 3, для количества витков, кратного 8; через каждые 8 витков «узор» повторяется), затем запенивают, поз. 4, оправку вытаскивают, а лишнюю пену обрезают. Но вскоре оказывается, что натянутые витки порезали пену и вся работа пошла всмятку. Т.е., чтобы намотать надежно, нужно отрезки прочного пластика вклеить в отверстия основы, и только тогда мотать. И помните: самостоятельный расчет объемной корзиночной катушки без соответствующих компьютерных программ невозможен; методика для плоской корзинки в данном случае неприменима.

ДД катушки

ДД в данном случае значит не дальнодействие, а двойной или дифферециальный детектор; в оригинале – DD (Double Detector). Это катушка из 2-х одинаковых половин (плеч), сложенных с некоторым пересечением. При точном электрическом и геометрическом балансе плеч ДД поисковое ЭМП стягивается в зону пересечения, справа на рис; слева – катушка-монопетля и ее поле. Малейшая неоднородность пространства в зоне поиска вызывает разбаланс, и появляется резкий сильный сигнал. ДД-катушка позволяет неопытному искателю обнаружить мелкий глубокий хорошо проводящий предмет, когда рядом с ним и выше залегла ржавая банка.

Катушки ДД четко ориентированы «на золото»; все металлоискатели с маркировкой GOLD комплектуются ими. Однако на мелко-неоднородных и/или проводящих грунтах они или вовсе отказывают, или часто дают ложные сигналы. Чувствительность ДД катушки очень высока, но дискриминация близка к нулевой: сигнал или предельный, или его вовсе нет. Поэтому металлодетекторы с ДД катушками предпочитают искатели, которых интересует только «находимость на карман».

Примечание: подробнее о ДД катушках можно будет узнать далее в описании соответствующего металлоискателя. Мотают плечи ДД или внавал, как монопетлю, на специальной оправке, см. далее, или корзинками.

Как крепить катушку

Готовые каркасы и оправки для поисковых катушек продаются в широком ассортименте, но с накрутками продавцы не стесняются. Поэтому многие любители делают основу катушки из фанеры, слева на рис.:

Несколько конструкций

Параметрические

Самый простой металлоискатель для поиска арматуры, проводки, профилей и коммуникаций в стенах и перекрытиях можно собрать по рис. Древний транзистор МП40 безо всякого меняется на КТ361 или его аналоги; чтобы применить транзисторы pnp, нужно поменять полярность батарейки.

Этот металлоискатель – магнитодетектор параметрического типа, работающий на НЧ. Тон звука в наушниках можно менять, подбирая емкость С1. Под влиянием объекта тон понижается, в отличие от всех прочих типов, поэтому изначально нужно добиваться «комариного писка», а не хрипа или ворчания. Прибор отличает проводку под током от «пустой», на тон накладывается гул 50 Гц.

Схема – импульсный генератор с индуктивной обратной связью и стабилизацией частоты LC-контуром. Контурная катушка – выходной трансформатор от старого транзисторного приемника или маломощный «базарно-китайский» низковольтный силовой. Очень хорошо подходит трансформатор от негодного источника питания польской антенны, в его же корпусе, срезав сетевую вилку, можно собрать и все устройство, тогда запитать его лучше от литиевой батарейки-таблетки на 3 В. Обмотка II на рис. – первичная или сетевая; I – вторичная или понижающая на 12 В. Именно так, генератор работает с насыщением транзистора, что обеспечивает ничтожное энергопотребление и широкий спектр импульсов, облегчающий поиск.

Чтобы превратить трансформатор в датчик, его магнитопровод нужно разомкнуть: снять каркас с обмотками, убрать прямые перемычки сердечника – ярма – а Ш-образные пластины сложить в одну сторону, как справа на рис., затем надеть обмотки обратно. При исправных деталях прибор начинает работать сразу; если нет – нужно поменять местами концы любой из обмоток.

Параметрическая схема посложнее – на рис. справа. L с конденсаторами С4, С5 и С6 настраивается на 5, 12,5 и 50 кГц, а кварц пропускает на измеритель амплитуды 10-ю, 4-ю гармоники и основной тон соответственно. Схемка более на любителя попаять на столе: возни с настройкой много, а «чутье», как говорят, никакое. Приводится только для примера.

Приемопередающий

Гораздо чувствительнее приемопередающий металлоискатель с ДД катушкой, который можно без особого труда сделать в домашних условиях, см. рис. Слева – передатчик; справа – приемник. Там же описаны свойства разных типов ДД.

Этот металлоискатель – НЧ; поисковая частота около 2 кГц. Глубина обнаружения: советский пятак – 9 см, консервная жестянка – 25 см, канализационный люк – 0,6 м. Параметры «троечные», но можно освоить методику работы с ДД, прежде чем переходить к более сложным конструкциям.

Катушки содержат по 80 витков провода ПЭ 0,6-0,8 мм, намотанных внавал на оправку толщиной 12 мм, чертеж которой показан на рис. слева. Вообще прибор к параметрам катушек не критичен, были бы точно одинаковы и расположены строго симметрично. В целом, хороший и дешевый тренажер для тех, кто хочет освоить любую технику поиска, в т.ч. «на золото». Хотя чувствительность этого металлоискателя и невысока, но дискриминация очень хорошая несмотря на использование ДД.

Для налаживания прибора сначала вместо L1 передатчика включают наушники и по тону в них убеждаются, что генератор работает. Затем закорачивают L1 приемника и подбором R1 и R3 устанавливают на коллекторах VT1 и VT2 соответственно напряжение, равное примерно половине напряжения питания. Далее R5 выставляют ток коллектора VT3 в пределах 5..8 мА, размыкают L1 приемника и все, можно искать.

С накоплением фазы

Конструкции в этом разделе показывают все преимущества метода накопления фазы. Первый металлоискатель преимущественно строительного назначения обойдется очень недорого, т.к. его самые трудоемкие части сделаны… из картона, см. рис.:

Наладки прибор не требует; интегральный таймер 555 – аналог отечественной ИМС (интегральной микросхемы) К1006ВИ1. Все преобразования сигнала происходят в ней; способ поиска – импульсный. Единственное условие – динамик нужен пьезоэлектрический (кристаллический), обычный динамик или наушники перегрузят ИМС и она скоро выйдет из строя.

Индуктивность катушки – около 10 мГн; рабочая частота – в пределах 100-200 кГц. При толщине оправки в 4 мм (1 слой картона) катушка диаметром 90 мм содержит 250 витков провода ПЭ 0,25, а 70-мм – 290 витков.

Металлоискатель «Бабочка», см. рис. справа, по своим параметрам уже близок к профессиональным приборам: советский пятак находит на глубине 15-22 см в зависимости от грунта; канализационный люк – на глубине до 1 м. Действует на срывах синхронизации; схема, плата и вид монтажа – на рис. ниже. Учтите, здесь 2 отдельные катушки диаметром 120-150 мм, а не ДД! Пересекаться они не должны! Оба динамика – пьезоэлектрические, как и в пред. случае. Конденсаторы – термостабильные, слюдяные или высокочастотные керамические.

Свойства «Бабочки» улучшатся, а настроить ее будет проще, если, во-первых, намотать катушки плоскими корзинками; индуктивность определяется по заданной рабочей частоте (до 200 кГц) и емкостям контурных конденсаторов (по 10 000 пФ на схеме). Диаметр провода – от 0,1 до 1 мм, чем больше, тем лучше. Отвод в каждой катушке делается от трети витков считая от холодного (нижнего по схеме) конца. Во-вторых, если отдельные транзисторы заменить 2-х транзисторной сборкой для схем дифусилителей К159НТ1 или ее аналогами; выращенная на одном кристалле пара транзисторов имеет совершенно одинаковые параметры, что важно для схем со срывом синхронизации.

Для налаживания «Бабочки» нужно точно подогнать индуктивности катушек. Автор конструкции рекомендует раздвигать-сдвигать витки или подстраивать катушки ферритом, но с точки зрения электромагнитной и геометрической симметрии лучше будет подключить параллельно емкостям по 10 000 пФ подстроечные конденсаторы на 100-150 пФ и крутить их при настройке в разные стороны.

Собственно налаживание несложно: только что собранный прибор пищит. Поочередно подносим к катушкам алюминиевую кастрюльку или пивную банку. К одной – писк становится выше и громче; к другой – ниже и тише или вовсе замолкает. Здесь чуть-чуть добавляем емкости подстроечника, а в противоположном плече убираем. За 3-4 цикла можно добиться полной тишины в динамиках – прибор готов к поиску.

Еще о «Пирате»

Вернемся к прославленному «Пирату»; он импульсный приемопередающий с накоплением фазы. Схема (см. рис.) очень прозрачна и может считаться классикой для данного случая.

Передатчик состоит из задающего генератора (ЗГ) на том же 555-м таймере и мощного ключа на Т1 и Т2. Слева – вариант ЗГ без ИМС; в нем придется выставить по осциллографу частоту следования импульсов 120-150 Гц R1 и длительность импульса 130-150 мкс R2. Катушка L – общая. Ограничитель на диодах D1 и D2 на ток от 0,5 А спасает усилитель приемника QP1 от перегрузки. На QP2 собран дискриминатор; вместе они составляют сдвоенный операционный усилитель К157УД2. Собственно «хвостики» переизлученных импульсов накапливаются в емкости С5; когда «резервуар переполняется», на выходе QP2 проскакивает импульс, который усиливается Т3 и дает щелчок в динамике. Резистором R13 регулируется скорость заполнения «резервуара» и, следовательно, чувствительность прибора. Еще о «Пирате» можно узнать из видео:

Видео: металлоискатель “Пират”

а об особенностях его настройки – из следующего ролика:

Видео: настройка порога металлоискателя “Пират”

На биениях

Желающие ощутить все прелести процесса поиска на биениях со сменными катушками могут собрать металлоискатель по схеме на рис. Его особенность, во-первых, экономичность: вся схема собрана на КМОП-логике и в отсутствие объекта потребляет очень маленький ток. Второе – прибор работает на гармониках. Опорный генератор на DD2.1-DD2.3 стабилизирован кварцем ZQ1 на 1 МГц, а поисковый на DD1.1-DD1.3 работает на частоте около 200 кГц. При настройке прибора перед поиском нужную гармонику «ловят» варикапом VD1. Смешение рабочего и опорного сигналов происходит в DD1.4. Третье – этот металлоискатель пригоден для работы со сменными катушками.

ИМС 176-й серии лучше заменить на такие же 561-й, ток потребления уменьшится, а чувствительность прибора возрастет. Заменять старые советские высокоомные наушники ТОН-1 (лучше ТОН-2) на низкоомные от плеера просто так нельзя: они перегрузят DD1.4. Нужно либо поставить усилитель вроде «пиратского» (C7, R16, R17, T3 и динамик на схеме «Пирата»), либо использовать пьезодинамик.

Настройки после сборки этот металлоискатель не требует. Катушки – монопетли. Их данные на оправке толщиной 10 мм:

• Диаметр 25 мм – 150 витков ПЭВ-1 0,1 мм.
• Диаметр 75 мм – 80 витков ПЭВ-1 0,2 мм.
• Диаметр 200 мм – 50 витков ПЭВ-1 0,3 мм.

Проще не бывает

Теперь выполним данное вначале обещание: расскажем, как сделать, ничегошеньки не смысля в радиотехнике, металлодетектор, который ищет. Металлоискатель «проще простого» собирается из радиоприемника, калькулятора, картонной или пластиковой коробки с откидной крышкой и отрезков двухстороннего скотча.

Металлоискатель «из радио» импульсный, однако для обнаружения объектов используется не дисперсия и не запаздывание с накоплением фазы, а поворот магнитного вектора ЭМП при переизлучении. На форумах об этом устройстве пишут разное, от «супер» до «отстой», «разводка» и слов, которые на письме употреблять не принято. Так вот, чтобы получилось если не «супер», но хотя бы вполне работоспособное устройство, его составные части – приемник и калькулятор – должны удовлетворять определенным требованиям.

Калькулятор нужен самый раздрянной и дешевый, «альтернативный». Делают такие в оффшорных подвальчиках. О нормах на электромагнитную совместимость бытовой техники там понятия не имеют, а если о чем-то таком и слыхали, то чхать хотели от души и свысока. Поэтому тамошние изделия являются довольно мощными источниками импульсных радиопомех; их дает тактовый генератор калькулятора. В данном случае его строб-импульсы в эфире используются для зондирования пространства.

Приемник нужен тоже дешевый, от подобных производителей, без всяких средств повышения помехоустойчивости. В нем должен быть АМ диапазон и, что абсолютно необходимо, магнитная антенна. Поскольку приемники с приемом коротких волн (КВ, SW) на магнитную антенну редко продаются и стоят дорого, придется ограничиться средними волнами (СВ, MW), но зато это облегчит настройку.

1. Разворачиваем коробку с крышкой в книжку.
2. На тыльные стороны калькулятора и радио наклеиваем полоски скотча и закрепляем оба устройства в коробке, см. рис. справа. Приемник – желательно в крышке, чтобы был доступ к органам управления.
3. Включаем приемник, ищем настройкой на максимальной громкости вверху АМ диапазона (диапазонов) участок, свободный от радиостанций и как можно более чистый от эфирных шумов. Для СВ это будет в районе 200 м или 1500 кГц (1,5 МГц).
4. Включаем калькулятор: приемник должен загудеть, захрипеть, зарычать; в общем, дать тон. Громкость не убираем!
5. Если тона нет, осторожно и плавно подстраиваемся, пока не появится; это мы поймали какую-то из гармоник строб-генератора калькулятора.
6. Потихоньку складываем «книжку», пока тон не ослабеет, не станет более музыкальным или вовсе не пропадет. Скорее всего это случится при развороте крышки около 90 градусов. Таким образом мы нашли положение, в котором магнитный вектор первичных импульсов ориентирован перпендикулярно оси ферритового стержня магнитной антенны и она их не принимает.
7. Фиксируем крышку в найденном положении пенопластовым вкладышем и резинкой или подпорками.

Примечание: в зависимости от конструкции приемника возможен обратный вариант – для настройки на гармонику приемник кладут на включенный калькулятор, а затем, раскладывая «книжечку», добиваются смягчения или пропадания тона. В таком случае приемник будет ловить отраженные от объекта импульсы.

А что же дальше? Если вблизи раскрыва «книжки» окажется электропроводящий или ферромагнитный предмет, он станет переизлучать зондирующие импульсы, но их магнитный вектор повернется. Магнитная антенна их «почует», приемник опять даст тон. Т.е., мы уже что-то нашли.

Нечто странное напоследок

Есть сообщения еще об одном металлоискателе «для полных чайников» с калькулятором, только вместо радио нужны якобы 2 компьютерных диска, CD и DVD. Еще – пьезонаушники (именно пьезо, по уверениям авторов) и батарейка «Крона». Откровенно говоря, выглядит данное творение техномифом, вроде приснопамятной ртутной антенны. Но – чем черт не шутит. Вот вам видео:

попробуйте, если желаете, авось что-то там и отыщется, и в предметном и в научно-техническом смысле. Удачи!

В качестве приложения

Схем и конструкций металлоискателей насчитываются сотни, если не тысячи. Поэтому в приложение к материалу даем еще список моделей, кроме упомянутых в тесте, имеющих, как говорится, хождение в РФ, не чрезмерно дорогих и доступных для повторения или самосборки:

• Клон.
8 оценок, среднее: 4,88 из 5)

Металлоискатели или металлодетекторы – это разнообразное семейство измерительных приборов, действие которых основано на отличиях в электромагнитном излучении предметов.

Использование металлоискателя

Профессиональные высокочувствительные металлодетекторы используются в повседневной работе различных пунктов досмотра, с их помощью ведутся поисковые и дознавательные действия полицейских и спасательных служб.

Огромная армия любителей-кладоискателей по всему миру практикует долгие и неспешные походы с металлоискателями. Иногда такое развлечение приносит доход и даже известность.

В наше время уже налажена индустрия детекторных (распознающих) приборов на все случаи жизни, отличающихся не только по принципам работы, но и широким диапазоном цен и технических характеристик.

Простые магнитные детекторы

Принцип работы простейшего металлоискателя основан на электромагнитной индукции – в приборе находится электромагнитная катушка, которая за счет колебаний и искажений своего поля фиксирует находящиеся поблизости электропроводящие и железо-магнитные материалы, создавая при этом звуковой или визуальный сигнал.

Первый опыт сборки металлоискателя в домашних условиях может стать началом серьезного увлечения: новые конструкторские решения и даже изобретения в этой сфере прикладной радиоэлектроники не исключены даже на любительском уровне.

На схеме показано строение простейшего низкочастотного магнитного детектора.

В производстве металлодетекторов используются сотни различных разработок. Для того чтобы претворить в жизнь одну из них самостоятельно, нужно будет изготовить печатную плату своими руками, закупить необходимые катушки, транзисторы, резисторы, конденсаторы и т.п., и осуществить сборку прибора.

Металлоискатель из подручных средств

Другой вариант – сборка металлоискателя из подручных средств, больше подходит гуманитариям и начинающим технарям со страстью к поиску кладов и затерянных артефактов.

Во время работы такого самодельного прибора электромагнитные волны излучаемые калькулятором ловятся на АМ-диапазоне приемника.

Индикатором нахождения объекта в этом устройстве служит поворот электромагнитного поля при переизлучении, который изменяет параметры звукового сигнала. Фото такого металлоискателя, сделанного своими руками, можно найти на просторах сети и в конце нашего материала.

Для применения такого сборного варианта нужна не подробная схема или инструкция по сборке, а соблюдение определенных требований предъявляемых к двум основным составным частям самодельного детектора, а именно — исправно работающим калькулятору и радиоприемнику.

Оба устройства должны быть из разряда самых дешевых, в приемнике должен быть АМ-диапазон и магнитная антенна, а калькулятор должен при работе излучать импульсные радиопомехи.

Для работы над моделью понадобиться также подходящая по размеру пластмассовая коробка с открывающейся крышкой, наподобие книжки, которая станет корпусом искателя.

Для этих целей идеально подойдет старая коробка от СD дисков. Для крепления деталей понадобится двухсторонний скотч.

Сборка металлоискателя

• Закрепление приборов внутри корпуса: на тыльную сторону приборов крепится полоска скотча, затем калькулятор размещается в основании коробки, приемник на внутренней стороне крышки.
• Настройка приемника: нужно включить приемник на максимальном звуке и выбрать верхнюю позицию АМ-диапазона, свободную от вещания радиостанций и помех.
• Подстраивание калькулятора: на включение калькулятора приемник должен отреагировать резким шумом гулом или хрипом, если этого нет, нужно скорректировать диапазон.
• Фиксация положения: начинаем плавно закрывать коробку до того положения пока звук не пропадет или не станет более однородным и фиксируем створки коробки в этом положении, используя при этом кубик пенопласта, резинки и т.п.
• Металлодетектор готов. Если поблизости окажется изделие с электромагнитным излучением, приемник подаст звуковой сигнал.

Совместив элементы других радиоприборов в простейшем детекторе, можно будет понаблюдать в действии за принципом работы металлоискателей и получить удовольствие от своей первой поисковой экспедиции.

Обратите внимание!

Такой детектор, собранный в домашних условиях, можно будет апробировать на поиске лежащих в поверхностном слое земли монет или металлического строительного мусора практически в любой местности, на любом открытом грунте.

Фото металлоискателей своими руками

Обратите внимание!

Обратите внимание!

Устройства способные обнаруживать металлические предметы в слабопроводящих средах называют металлоискателями, или металлодетекторами. Их можно использовать для поиска черных и цветных металлов. Самодельный металлоискатель для монет способен обнаруживать мелочь на расстоянии от 10 до 50 см, а более объемные металлы от 0,5 до 3 м.

Применение металлодетекторов известно еще с древних времен, а большой рост их производства приходится на конец 60-х годов. Благодаря прогрессу и множеству схем, любой начинающий радиолюбитель может изготовить своими руками металлоискатель, не прибегая к обширным знаниям в электронике. Главное преимущество самодельных металлоискателей – маленькие затраты.

Соберем простейший металлоискатель, работающий на двух генераторах частоты – металлоискатель на биениях. При одинаковой частоте генераторы синхронизированы, но при попадании в поле одной из катушек металла происходит изменение частоты в одном из генераторов. В результате схема воспроизводит в динамике звук разности частот двух генераторов.

Инструменты и материалы для устройства

Чтобы сделать самодельный металлоискатель, нужно разделить процесс на три этапа – создание конструкции, реализация схемы, сборка в единое целое. Опишем приблизительный перечень инструментов и материалов, которые могут понадобиться для этих целей. Далее по статье будет более подробно поясняться: из чего можно собрать металлоискатель для золота, и какой именно материал лучше использовать. Начнем с подготовки инструмента для начинающих копателей. Для работы понадобятся:

1. Кусачки для работы с проводами и деталями;
2. Ножик;
3. Пила для пластика. На крайний случай можно воспользоваться ножом или обычной пилой;
4. Паяльник;
5. Набор отверток.

Необходимые материалы:

1. Изолента;
2. Набор для пайки. Можно использовать просто канифоль и припой;
3. Клей;
4. Детали и плата для схемы;
5. Провод для катушки;
6. Кусок пластика и пластиковая труба;
7. Крепежные изделия.

Подготовка деталей

Здесь описана подробная инструкция о выборе и поиске деталей.

Вначале необходимо определиться с материалом и креплением составных частей металлоискателя и найти необходимые комплектующие.

В качестве штанги можно использовать костыль с подлокотником, удочку, трубу из сшитого полиэтилена или поливинилхлорида (рис. 2).

Катушки и схема будут размещаться внизу на подставке, прикрепленной к штанге. Так что важно учесть жесткость штанги и ее материал. Предпочтение лучше отдать диэлектрикам, т.е. не проводящим электрический ток – пластик, дерево и другое. Необходимо сделать ручку, чтобы было комфортно держать изготавливаемый металлоискатель. В случае с костылем, она не нужна, но в другом случае можно прикрепить как руль от велосипеда, так и другую самодельную конструкцию.

Подставку для схемы и катушек можно сделать из обычного пластика. Его легко обрезать, и он мало весит. Понадобится один нижний лист, так как для регулировки устройства нужен доступ к катушкам. Для уменьшения вибрации схемы с катушками желательно выбрать пластик попрочнее.

После подготовки штанги и подставки необходимо их соединить. Можно воспользоваться крепежными изделиями, но не стоит забывать, что для правильной работы схемы не стоит подносить металлические изделия ближе, чем на 30 см. Поэтому используем хороший клей, например, жидкие гвозди. Можно использовать и другие материалы – все зависит от ваших способностей в слесарных и столярных работах.

Провод для катушек должен быть изолирован. Подойдет эмалированный медный провод диаметром 0,5 – 0,7 мм марки ПЭВ или ПЭЛ. Длина провода около 100 метров. Лак для фиксации деталей подойдет масляный.

Монтаж деталей можно осуществить навесным способом на текстолите или на картоне. Для начинающих радиолюбителей в специализированных магазинах можно купить обработанный текстолит c завода или материал с отверстиями для деталей. Так же можно самому сделать плату из цельного необработанного текстолита. Для этого нужно пометить размещение контактов радиодеталей на схеме, затем разделить участки текстолита ножиком и выполнить залуживание площадок и дорожек (рис. 3). Лишнюю часть текстолита обрезаем пилой для пластика.

Для сборки рабочего металлоискателя радиодетали можно найти дома в старой радиоаппаратуре, но желательно приобрести в магазине. Одинаковые детали должны быть полностью идентичные и желательно из одной партии. В таблице 1 приведен перечень необходимых деталей и комментарии, выполнение которых приведет вас к сборке качественного металлоискателя.

После нахождения всех необходимых деталей можно без проблем собрать металлоискатель в домашних условиях.

Сборка устройства

Рассмотрев перечень необходимых материалов и деталей, ответим подробно как же из них собрать металлоискатель своими руками.

Для намотки катушек используем любой круглый предмет диаметром 20 – 25 см. Количество витков равно 30-ти. Выводим один конец провода и наматываем 10 витков, после чего, не разрывая, выводим второй конец. Продолжаем намотку еще 20 витков и выводим третий конец. Выводы провода делаем с запасом от 10 до 20 см. Снимаем полученную обмотку с предмета и плотно обматываем изолентой, оставляя три вывода провода (рис. 5).

Вторую катушку выполняем аналогичным способом. Для наибольшего успеха выполняем катушки максимально одинаково, с зеркальным отражением.

Приступаем к сборке радиодеталей. Выставляем детали на плате и осуществляем пайку согласно схеме на рисунке 4. При использовании картона или материала с отверстиями, соединение деталей производим изолированными проводами с любым сечением. При использовании подготовленного текстолита, выполняем пайку к готовым дорожкам. Схему можно поместить в деревянную или пластмассовую коробочку.

Припаиваем выводы катушек, согласно схеме. Припаиваем и выводим два провода с разъемом для батарейки.

Подготавливаем подставку для схемы и катушек. Размеры подбираем с учетом того, что расстояние между катушками должно быть не менее 10 см, так как между ними должны, соответственно, вместиться схема и прикрепленная штанга.

Чтобы правильно закрепить катушки, временно подкидываем наушники к схеме и вставляем батарею. Небольшими передвижениями катушек добиваемся тишины в наушниках с единичными щелчками или максимально высокого, еле слышного звука. Пробуем поднести металл к одной из катушек, если слышим значительные изменения, это говорит о работоспособности металлоискателя. Фиксируем в таком положении катушки и плату. При возможности их лучше сразу же приклеить, а затем замазать масляным лаком.

Для наушников проделываем в штанге два отверстия – снизу и сверху. С помощью кусачек, изоленты и паяльника наращиваем провод наушников до необходимой длины – от схемы до области ушей человека. Сразу надо учесть рост. Протягиваем провод внутри штанги и припаиваем к схеме.

Обрезаем излишки подставки и прикрепляем к ней штангу удобным для вас способом.

Регулировка

Самая точная настройка – отсутствие в наушниках щелчков, и наличие еле слышимого высокочастотного писка.

Осуществляется регулировка тремя способами:

1. Подносим металл поочередно к катушкам. На той катушке, где прекратился шум, выводим последний виток внутрь кольца катушки.
2. Можно использовать маленькие кусочки алюминия. Подносим их к катушкам и добиваемся тишины или единичных щелчков. Закрепляем клеем.
3. Закрепляем на катушке трубочку и просовываем через нее ферритовый стержень. Добившись нужного результата, закрепляем стержень в таком положении. Посмотрите видео ниже, на котором продемонстрировано как сделать самодельный регулятор для настройки данным способом.

При хорошем слухе и опыте можно использовать изготовленный металлодетектор как простой металлоискатель с дискриминацией, то есть с распознаванием типов металла.

Модернизация

Если разобрались как сделать самый простой металлоискатель своими руками, можно приступить к небольшой модернизации без микросхем на рисунке 9. Перечень деталей собран в таблице 2.

В новой схеме добавлен RC-контур, состоящий из резистора и конденсатора. Он позволит добиться повышенной чувствительности.

Добавлены переменные резисторы, чтобы регулировать схему, не трогая катушки. Это позволит запечатать чувствительный блок металлоискателя в прочную коробку, защищающую от ударов.

Вместо наушников можно использовать динамик с конденсатором для небольшого увеличения громкости.

В данной схеме катушки размещаются одна на одной, как показано на рисунке 10. Перед закреплением катушек осуществляем регулировку их перемещением.

При включении выставляем переменные резисторы в одинаковое положение и вращением добиваемся точной настройки. После чего остается только взять металлодетектор и отправиться на поиски самородков или металлов. Проверено на практике — если искать на любом русском пляже, то можно найти золото и серебро.

Представляю вам схему и конструкцию простого металлоискателя для изготовления своими руками

Рис.1. Принципиальная схема металлоискателя

Схема основана на двух микросхемах NE555. Здесь присутствует передающая (Tx) и приемная (Rx) катушки, поэтому схему можно условно разделить на две части. Левая часть представляет собой генератор прямоугольных импульсов. Времязадающие компоненты R1, R2, C1 подобраны так, что частота на выходе составляет около 700 Гц. Это частота слышимого диапазона. Импульсы передаются через токоограничивающий резистор R3.

Обе катушки располагаются в пространстве таким образом, что они совместно образуют некую зону перекрытия и система находится в индукционном балансе. При этом в принимающей катушке нулевое напряжение и правая часть схемы никак не реагирует. Если поблизости появляется металлический предмет, то происходит дисбаланс и появляется звуковой сигнал.
Сигнал от приемной катушки усиливается транзистором VT1 и поступает на вход второй микросхемы. В качестве биполярного транзистора VT1 использован КТ3102ЕМ, его можно заменить на любой аналогичный с большим коэффициентом усиления. С помощью четырех резисторов R5 - R8 образован делитель напряжения. Переменные резисторы служат для настройки металлоискателя. R6 является подстроечным и настраивается после взаимного размещения катушек. А R7 и R8 служат для грубой и точной настройки, их следует установить на корпусе прибора (обеспечьте к ним легкий доступ).
Звуковой сигнал создается благодаря пьезоизлучателю BA1, который можно взять от ненужного мультиметра. Но при тестировании схемы мне понравилось звучание пьезоизлучателя со встроенным генератором. Несмотря на то, что на выходе DD2 формируется импульсный сигнал он не только будет хорошо сигнализировать, но и позволит уловить малейшие изменения звука при обнаружении металлического объекта.

Создание катушек

Для намотки катушек металлоискателя потребуется эмалированный обмоточный провод, диаметром от 0,3 мм. В моем случае использован максимально допустимый диаметр 0,7 мм.
Оптимальный диаметр намотки катушки составляет примерно 15-16 см. Следует подобрать какой нибудь круглый предмет (например ведерко), чтобы вокруг него наматывать катушку. Но можно воспользоваться приспособлением. Для этого на чистую деревянную поверхность нужно забить гвозди по заранее начерченному кругу.

Внутренний диаметр в моем случае 15,5 см. Я намотал 25 полных витков. Количество витков можно и даже нужно делать больше чем у меня, к примеру около 50 витков. Сам обмоточный провод можно взять от ненужных электродвигателей или силовых трансформаторов.
Когда катушка будет намотана, аккуратно достаем ее из приспособления и обматываем бумажным скотчем. В итоге необходимо сделать две абсолютно одинаковые катушки. Далее ножом соскабливаем лак и после очистки эти концы нужно залудить.

Обмотки имеют свойство изгибаться и терять правильную геометрию, поэтому катушки нужно полностью обмотать, например бумажным скотчем. После этого их нужно немного приплюснуть там где они перекрывают друг друга. Часто их делают похожими на букву "D" как показано на рисунке ниже.

В качестве основания для поисковых катушек удобно использовать сэндвич-панель, которая используется для откосов пластиковых окон.

Плата будет находиться на некотором расстоянии от поисковых катушек и не рекомендуется использовать обычные провода. Для соединения катушек с платой я использовал экранированный провод, если не ошибаюсь от микрофона.

Экранированный провод для соединения катушек с платой.

Центральный провод нужно припаять к началу катушки, а другой к минусу питания как показано выше.
Для обеих катушек, естественно, провода будут отдельные, чтобы не было помех.

Расположение и настройка катушек

Настройка системы начинается до приклеивания катушек к основанию.

Подстроечный резистор R6 устанавливаем примерно на 90 кОм, а регулировочные резисторы R7 и R8 ставим в среднее положение. Теперь нужно подвигать катушки. Прибор будет издавать звук в двух положениях. При широком и узком перекрытии. Я советую зафиксировать катушки при их узком перекрытии как показано на рисунке ниже (положение 2). По моим наблюдениям в положении 2 чувствительность лучше и происходит более точное позиционирование.

После этого нужно хорошенько приклеить к основанию. Я это сделал с помощью термоклея. Но если есть желание можно в основании проделать углубления для катушек и залить их эпоксидкой.

После того как клей застыл нужно снова подкорректировать настройки. R7 и R8 мы пока не трогаем, они установлены в среднее положение и резистором R6 нужно добиться такого положения, при котором звуковой излучатель немного потрескивает и так сказать находится в пограничном положении между молчанием и пищанием (на грани срыва). В дальнейшем при использовании металлоискателя потребуется только корректировать положение R7 и R8. Это обусловлено тем, что прибор не идеальный, катушки не экранированы, а также настройки будут портиться при потере напряжения батарейки.

Вариант доработки

По желанию можно произвести дополнительную доработку катушек - экранирование от внешних электромагнитных полей ("щит Фарадея"). Это делается после первоначального покрытия обмоток, который был описан ранее (бумажным скотчем или изолентой). Затем нужно взять длинные полоски алюминиевой фольги и обмотать катушки. Это делается не полностью, а оставляется зазор около 1-2 см в месте вывода проводов. Фольга соединяется с концом катушки и подключается к минусу питания. После этого катушка покрывается изолентой.

Я не стал этого делать, так как боялся потери чувствительности.

Конструкция металлоискателя

После пайки компонентов, с поверхности платы желательно удалить остатки флюса и канифоли, т.к. они могут плохо влиять на работу схемы.
Разместить плату я решил в металлической коробочке, и чтобы не было замыкания с паянными соединениями, дно корпуса было покрыто изолентой. Позже я скорее всего, подберу пластмассовый корпус.

Всегда обращайте внимание на жесткость закрепления кабелей, т.к. будет обидно если в процессе использования что нибудь отпаяется.
Схема будет питаться от батарейки типа "кроны". Схема имеет низкое энергопотребление, но все таки лучше поставить алкалиновую батарейку, она обеспечит работу устройства на несколько "копов".

Рукоятка была сделана из металлопластиковой водопроводной трубы, а ближе к основанию она продолжена пластмассовыми трубками, чтобы катушки не реагировали на саму рукоятку из металлопласта. Конструкция получилась довольно легкая. Укладку экранированных проводов произвел изолентой. Коробочку с платой металлоискателя установил повыше, чтобы регулировочный резистор был под рукой.

Совет

Каждый раз перед использованием металлоискателя, следует переменным резистором добиться быстрого потрескивания излучателя. Чем быстрее треск, тем больше чувствительность.

Первая находка

Эксперимент: монету диаметром 2,5 см я закопал в земле на глубине 25 см. При сканировании, катушки находились на расстоянии 5 см от земли. При этом металлоискатель издавал отчетливый сигнал. Предполагаю, что крупные металлические предметы будут "прозваниваться" глубже.

В любом случае мне требуется определенное время, чтобы привыкнуть к металлоискателю и после некоторых поисков, подвести окончательные результаты его способностей.

К этой статье имеется видеоролик, в котором показан процесс создания металлоискателя и его тест.

Список радиоэлементов