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!
Глубинный металлоискатель по конструкции напоминает обычный, за исключением некоторых технических деталей. Отличием его также является повышенная чувствительность к металлическим предметам, что дает возможность обнаруживать их на большей глубине по сравнению с простым металлоискателем. Помимо этого, имеется функция избирательного поиска, то есть возможность находить предметы определенного размера, не реагируя на неподходящие по параметрам.
Схема глубинного металлоискателя
Она довольно проста, несмотря на кажущуюся сложность. Состоит металлодетектор из двух частей – принимающей и передающей. Основным устройством является генератор передатчика высокой частоты. Две рамочных антенны, одна из которых служит передатчиком сигнала, вторая приемником. Они должны располагаться строго под углом 90 градусов друг к другу для предотвращения улавливания сигналов генератора приемной антенной. При нахождении предмета из металла, магнитное поле, создаваемое генератором, подвергается искажению, и впоследствии улавливается принимающей антенной. В данном случае масса металлического предмета используется как источник излучения, отправляя производимую энергию на принимающую антенну.
Схема приемника металлодетектора
В передающее устройство входит тиристор мощностью от 0,25 до 1 Вт, генератор звука частотой 200 Гц. При нахождении металлического предмета оператор слышит звук частотой 200 Гц, сила которого зависит от величины найденного предмета и расстояния до него.
Детекторный приемник, контур колебаний которого реагирует на частоту 120 кГц, и состоящий из двух диодов. Усилителем может служить абсолютно любой генератор низких частот, которой можно найти в старом радиоприемнике. Достаточно усилителя на транзисторах в количестве 5-6 штук. Также используется транзистор в качестве усилителя тока для стрелочного прибора, позволяющий измерить уровень принимаемого сигнала. То есть, в составе прибора есть два вида индикаторов – визуальный и акустический. Частота работы настроена таким образом, чтобы не мешать работе приемника сигнала.
Схема передатчика
Необходимые детали и инструменты для сборки
Для сборки такого металлоискателя необходимо в первую очередь подготовить набор необходимых деталей и инструментов.
В случае с импульсным металлоискателем примерныйсписок деталей будет выглядеть так:
- Электролитные конденсаторы с напряжением минимум 16 В следующих емкостей: 2 конденсатора емкостью 10 мкФ, один емкостью 2200 мкФ, 2 шт – 1 мкФ.
- Конденсаторы из керамики: 1 шт емкостью 1 нф.
- Пленочные конденсаторы самого минимальное значения напряжения, к примеру, 63 В – 2 шт по 100 нф.
- Резисторы по 0, 125 Вт: 1 к — один, 1,6 к – один, 47 к – один, 62к – два, 100 к – один, 120 к – один, 470 к – один, 2 ом – один, 100 ом – один, 470 ом – один, 150 ом – один,
- Резисторы по 0,25 Вт: 10 ом – один.
- Резисторы по 0,5 Вт: 390 ом – один
- Резисторы 1 Вт: 220 ом – один.
- Резисторы переменные: 10 к –один, 100 к – один,
- Транзисторы: ВС 557 – один, ВС 547 – один, IRF 740 – один,
- Диоды: 1N4148 — два, 1N4007 – один.
- Микросхемы: К157 УД2, NE555.
- Панели для каждой из них.
Детали для металлоискателя
Из инструментов при выполнении работ понадобятся:
- Паяльник, олово, специальный припой, прочие принадлежности для пайки.
- Набор отверток, кусачки, плоскогубцы и другой слесарный инструмент.
- Материалы для производства печатной платы.
Этапы сборки металлоискателя
Процесс сборки глубинного металлоискателя своими руками включает в себя следующие этапы:
На первом этапе необходимо собрать электронную часть, а именно блок управления.
Пошагово процесс выглядит так:
- Вырезка текстолита необходимого размера.
- Подготовка рисунка печатной платы и его перенесение непосредственно на плату.
- Подготовка травильного раствора. В его состав входят соль поваренная, электролит и пероксид водорода.
- Травление платы и просверливание технологических отверстий.
- Лужение платы при помощи паяльника.
- Далее наступает самый важный этап в сборке блока управления. Это подбор, поиск и припаивание деталей непосредственно на плату.
- Наматывание пробной катушки. Существует несколько вариантов ее намотки. Наиболее простой вариант – использовать провод ПЭВ размером 0,5 и намотать его 25 витков на подходящей оправе с диаметром около 19-20 см.
Лучшим вариантом будет спаять все напрямую, а уже после окончания наладки подобрать необходимые разъемы и переходники. Скрутки лучше не делать, это оказывает отрицательное влияние на чувствительность прибора.
Вторым неплохим вариантом будет сделать такое кольцо из провода витой пары. Понадобится около 2,5 – 2,7 м провода.
Для достижения максимальной чувствительности необходимо выполнить следующие действия:
- Намотать 25 витков провода.
- Провести тест, отрезая небольшие куски провода и наблюдая за повышением чувствительности.
- Необходимо проделывать это до тех пор, пока чувствительность не начнет снижаться.
- Подсчитать число витков, намотать окончательный вариант катушки, добавив 1-2 витка. Таким образом, достигается максимальное значение чувствительности.
По окончании основных работ, блок управления, катушка и остальные детали закрепляются на своих местах на штанге. Металлоискатель можно включать и проверять.
Возможные проблемы при сборке
- Собранный прибор не дает реакцию на металлические предметы. Причиной может быть поломка диодов, либо транзистора. Требуется заменить неисправные детали.
- Чрезмерный нагрев транзистора. Следует установить резистор меньшего сопротивления, уменьшая его до прекращения нагрева.
Сборка такого типа металлоискателей не является слишком сложной, при четком соблюдении всех правил и инструкций.
ЛУЧШИЙ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ
Почему именно Volksturm был назван лучшим металлоискателем? Главное - схема реально простая и реально рабочая. Из множества схем металлоискателей, которые я лично делал, именно здесь всё просто, глубинобойно и надёжно! Тем более при своей простоте, в металлодетекторе есть хорошая схема дискриминации - определение железо или цветной металл находится в земле. Сборка металлоискателя заключается в безошибочной пайке платы и настройке катушек в резонанс и в ноль на выходе входного каскада на LF353. Ничего тут суперсложного нет, было бы желание и мозги. Смотрим конструктивное исполнение металлоискателя и новую усовершенствованную схему Volksturm с описанием.
Так как по ходу сборки возникают вопросы, чтоб сэкономить ваше время и не заставлять перелистывать сотни страниц форума, здесь приведены ответы на 10 самых популярных вопросов. Статья в процессе написания, так что некоторые пункты будут дополнены позже.
1. Принцип работы и обнаружения целей этого металлоискателя?
2. Как проверить Работает ли плата металлоискателя?
3. Какой резонанс выбрать?
4. Какие конденсаторы лучше?
5. Как настроить резонанс?
6. Как сводить катушки в ноль?
7. Какой провод для катушек лучше?
8. Какие детали и чем можно заменить?
9. От чего зависит глубина поиска целей?
10. Питание металлоискателя Volksturm?
Принцип работы металлоискателя Volksturm
Постараюсь в двух словах о принципе работы: передача,прием и баланс индукции. В поисковом датчике металлоискателя устанавливают 2 катушки - передающую и приемную. Присутствие металла изменяет индуктивную связь между ними (в том числе и фазу), что влияет на принимаемый сигнал, который затем обрабатывается блоком индикации. Между первой и второй микросхемой стоит коммутатор управляемый импульсами генератора сдвинутого по фазе относительно передающего канала (т.е. когда передатчик работает, приемник отключен и наоборот если приемник включен передатчик отдыхает, а приемник спокойно ловит отраженный сигнал в этой паузе). Итак, вы включили металлоискатель и он пищит. Отлично, если пищит - значит многие узлы работают. Давай разберёмся почему именно он пищит. Генератор на у6Б постоянно генерирует тональный сигнал. Далее он поступает на усилитель на двух транзисторах, но унч не откроется (не пропустит тон) пока напряжение на выходе у2Б (7-й вывод) не разрешит ему этого. Данное напряжение выставляется изменением режима с помощью этого самого резистора трэш. Им надо выставить такое напряжение, чтоб унч почти открылся и пропустил сигнал с генератора. И входные пару милливольт с катушки металлоискателя пройдя усилительные каскады, превысят этот порог и он откроется окончательно и динамик запищит. Теперь проследим прохождение сигнала, точнее сигнала отклика. На первом каскаде (1-у1а) будет пару милливольт, можно до 50. На втором каскаде (7-у1Б) это отклонение увеличится, на третьем(1-у2А) будет уже пару вольт. Но без отклика везде на выходах по нулям.
Как проверить работает ли плата металлоискателя
Вообще усилитель и ключ (CD 4066) проверяется пальцем на входной контакт RX при максимальном сопротивлении сенс и максимальным фоном на динамике. Если изменение фона есть при нажатии пальцем на секунду, то ключ и операционники работают, далее подключаем катушки RX с конденсатором контура параллельно, конденсатор на катушке TX последовательно, ложим одну катушку на другую и начинаем сводить в 0 по минимальному показанию переменного тока на первой ноге усилителя U1A. Далее берем что-нибудь большое и железное и проверяем есть в динамике реакция на металл или нет. Проверим напряжение на у2Б (7-й вывод) оно должно регулятором трэш, меняться +-пару вольт. Если нет - проблема в данном каскаде ОУ. Для начала проверки платы отключаем катушки и включаем питание.
1. Должен идти звук при положении регулятора сенс на максимальное сопротивление, коснёмся пальцем на РХ - если есть реакция, все операционники работают, если нет - проверяем пальцем начиная с u2 и меняем (обследуем обвязку) нерабочего ОУ.
2. Работа генератора проверяется программой частотомер. Штекер от наушников припаять к 12 выводу CD4013 (561ТМ2) предусмотрительно выпаяв р23 (чтоб звуковую карту не спалить). В звуковой плате использовать In-lane. Смотрим частоту генерации, ее стабильность на 8192 гц. Если она сильно смещена, то надо выпаивать конденсатор с9, если и после она не четко выделена и/или много частотных всплесков рядом - заменяем кварц.
3. Проверили усилители и генератор. Если все исправно, но все равно не работает - меняем ключ (CD 4066).
Какой резонанс катушек выбрать
При подключении катушки в последовательный резонанс,увеличивается ток в катушке и общее потребление схемы. Увеличивается расстояние обнаружения цели, но это только на столе. На реальном грунте, земля будет чувствоваться тем сильнее, чем больше ток накачки в катушке. Лучше включение параллельного резонанса, а поднимать чутье входными каскадами. Да и батареек хватит намного дольше. Не смотря на то, что последовательный резонанс применяется во всех фирменных дорогих металодетекторах, в Штурме нужен именно параллельный. В импортных, дорогих приборах, хорошая схематика отстройки от земли, поэтому в этих приборах можно позволить последовательный.
Какие конденсаторы лучше установить в схему металлоискателя
Тип подключаемого к катушке конденсатора не при чём, а если экспериментально поменяли два и увидели что с одним из них резонанс лучше, то просто один из якобы 0,1 мкФ реально имеет 0,098 мкФ, а другой 0,11. Вот и разница между ними по резонансу получается. Я использовал советские К73-17 и зелёные импортные подушки.
Как настроить резонанс катушек металлоискателя
Катушка, как самый лучший вариант, получается из штукатурных терок, склеенных эпоксидной смолой с торцов до нужного вам размера. Причем, центральная ее часть с куском ручки этой самой терки, которая обрабатывается до одного широкого ушка. На штанге же, наоборот, вилка из двух ушек крепления. Такое решение позволяет решить проблему деформирования катушки, при затягивании пластикового болта. Пазы для обмоток делают обычным выжигателем, затем установка ноля и заливка. От холодного конца ТХ, оставим 50 см. провода, который изначально не заливать, а свить из него маленькую катушечку (диаметром 3 см.) и разместить ее внутри RX, перемещая и деформируя ее в небольших пределах, можно добиться точного ноля, но делать это лучше на улице, размещая катушку у земли (как при поиске) при отключенном GEBе, если он есть, затем окончательно залить смолой. Тогда отстройка от земли, работает более- менее сносно (исключение сильно минерализованный грунт). Такая катушка получается легкой, прочной, мало подверженной термодеформации, а обработанная и окрашенная очень симпатичная. И еще одно наблюдение: если металлоискатель собран с отстройкой от грунта (GEB) и при центральном расположении движка резистора выставить ноль очень маленькой шайбой, диапазон регулировки GEBа +- 80-100 мВ. Если установить ноль большим предметом- монета 10-50 коп. диапазон регулировки увеличивается до +- 500-600 мВ. За напряжением в процессе настройки резонанса не гонитесь - у меня при 12в питания около 40В при последовательном резонансе. Чтоб появилась дискриминация конденсаторы в катушках включаем параллельно (последовательное включение нужно только на этапе подбора кондеров для резонанса) - на черные металлы будет протяжный звук, цветные - короткий.
Или ещё проще. Подключаем катушки по очереди к передающему ТХ выходу. Настраиваем в резонанс одну, а настроив её - другую. Пошагово: Подключили, параллельно катушке ткнули мультиметром на пределе переменные вольты, так-же параллельно катушке припаяли конденсатор 0.07-0.08 мкф, смотрим показания. Допустим 4 В - очень слабо, не в резонансе с частотой. Ткнули параллельно первому конденсатору второй небольшой ёмкости - 0.01 мкф (0.07+0.01=0.08). Смотрим - уже показал вольтметр 7 В. Отлично, увеличим ещё ёмкость, подключим на 0.02 мкФ - смотрим на вольтметр, а там 20 В. Великолепно, едем дальше - ещё докинем пару тысяч пик ёмкости. Ага. Уже начало падать, откатим назад. И так добиться максимальных показаний вольтметра на катушке металлоискателя. Затем аналогично с другой (приёмной) катушкой. Настроить на максимум и подключить обратно к приёмному гнезду.
Как сводить катушки металлоискателя в ноль
Для настройки нуля подключаем тестер на первую ногу LF353 и понемногу начинаем сжимать, растягивать катушку. После залива из эпоксидки - нолик точно убежит. Поэтому надо заливать не всю катушку, а оставить места для регулировки, и после высыхания доводить до нуля и заливать окончательно. Взять кусок шпагата и половину катушки обвязать одним витком к середине (к центральной части,месту соединения двух катушек) вставить в петлю шпагата кусочек палочки после чего ее крутить (натягивать шпагат) - катушка будет сжиматься, поймав нолик шпагат пропитать клеем, после почти полного высыхания опять подправить нолик повернув палочку еще чуть-чуть и залить шпагат окончательно. Или проще: Передающая закреплена в пластмассе неподвижно, а приёмную накладываем на первую на 1 см, типа как свадебные кольца. На первом выводе U1A будет писк 8 кГц - можно контролировать вольтметром переменного тока, но лучше просто высокоомными наушниками. Так вот приёмную катушку металоискателя надо то надвигать, то сдвигать с передающей до тех пор, пока на выходе ОУ писк не стихнет до минимума (или показания вольтметра не упадут до нескольких милливольт). Всё, катушка сведена, фиксируем.
Какой провод для поисковых катушек лучше
Провод для намотки катушек не имеет значения. От 0.3 до 0.8 пойдёт любой, всё равно придётся немного подбирать ёмкость для настройки контуров в резонанс и на частоту 8.192 кГц. Конечно и более тонкий провод вполне подходит, просто чем он толще, тем добротность и, как следствие чутьё - лучше. Но если намотать 1 мм - будет довольно тяжеловато таскать. На листе бумаги рисуем прямоугольник 15 на 23 см. От левого верхнего и нижнего угла откладываем по 2,5 см, и соединяем их линией. С правым верхним и нижними углами проделываем тоже самое, но откладываем по 3 см. По средине нижней части ставим точку и по точке слева и справа на расстоянии 1 см. Берем фанеру, накладываем этот эскиз и вбиваем гвоздики во все точки указанные. Берем провод ПЭВ 0,3 и мотаем 80 витков провода. Но честно говоря без разницы сколько витков. Всё равно частоту 8 кГц будем выставлять в резонанс конденсатором. Сколько намотали - столько и намотали. Я мотал 80 витков и конденсатор 0.1 мкф, если намотаете допустим 50 - ёмкость соответственно где-то 0.13 мкф поставить придётся. Далее, не снимая с шаблона обматываем катушку толстой ниткой - типа как обматывают жгуты проводов. После покрываем катушку лаком. Когда высохнет, снимаем катушку с шаблона. Затем идёт обмотка катушки изоляцией - фум лента или изолента. Далее - обмотка приёмной катушки фольгой, можно взять ленту из электролитических конденсаторов. TX катушку можно не экранировать. Не забудьте оставить РАЗРЫВ в экране 10 мм, по середине катушки. Дальше идёт обмотка фольги луженым проводом. Этот провод вместе с начальным контактом катушки у нас будет массой. И наконец обмотка катушки изолентой. Индуктивность катушек около 3,5мГ. Емкость получается около 0,1мкф. Что касается заливки катушки эпоксидкой, то я не заливал её вообще. Просто туго замотал изолентой. И ничего, два сезона отходил с этим металлоискателем без ухода настроек. Обратите внимание на влагоизоляцию схемы и поисковых катушек, ведь придётся по мокрой траве косить. Всё должно быть герметично - иначе попадёт влага и настройка поплывёт. Ухудшится чувствительность.
Какие детали и чем можно заменить
Транзисторы
:
BC546 - 3шт или КТ315.
BC556 - 1шт или КТ361
Операционники
:
LF353 - 1шт или меняйте на более распространенную TL072.
LM358N - 2шт
Цифровые микросхемы
:
CD4011 - 1шт
CD4066 - 1шт
CD4013 - 1шт
Резисторы постоянные
, мощностью 0,125-0,25 Вт:
5,6К - 1шт
430К - 1шт
22К - 3шт
10К - 1шт
390К - 1шт
1К - 2шт
1,5К - 1шт
100К - 8шт
220К - 1шт
130К - 2шт
56К - 1шт
8,2К - 1шт
Резисторы переменные
:
100К - 1шт
330К - 1шт
Конденсаторы неполярные
:
1нФ - 1шт
22нФ - 3шт (22000пФ = 22нФ = 0.022мкФ)
220нФ - 1шт
1мкФ - 2шт
47нФ - 1шт
10нФ - 1шт
Конденсаторы электролитические
:
220мкФ на 16В - 2шт
Динамик миниатюрный.
Кварцевый резонатор на 32768 Гц.
Два сверхярких светодиода разного цвета.
Если вы не можете достать импортные микросхемы, вот отечественные аналоги: CD 4066 - К561КТ3, CD4013 - 561ТМ2, CD4011 - 561ЛА7, LM358N - КР1040УД1. У микросхемы LF353 - прямого аналога нет, но смело ставим LM358N или лучше TL072, TL062. Совсем не обязательно ставить операционный усилитель именно - LF353, я просто поднял усиление на U1A заменив резистор в цепи отрицательной обратной связи 390 кОм на 1 мОм - чувствительность значительно возросла на процентов 50, правда после этой замены ушёл ноль, пришлось на катушку в определённом месте приклеить скотчем кусочек алюминиевой пластинки. Советские три копейки чувствует по воздуху на расстоянии 25 сантиметров и это при питании 6 вольт, потребляемый ток без индикации - 10 мА. И не забудь про панельки - удобство и простота настройки значительно повысятся. Транзисторы КТ814, Кт815 - в передающую часть металлоискателя, КТ315 в УНЧ. Транзисторы - 816 и 817 желательно подобрать с одинаковым коэффициентом усиления. Заменимы на любые соответствующей структуры и мощности. В генераторе металлоискателя установлен специальный часовой кварц на частоту 32768 Гц. Это стандарт абсолютно для всех кварцевых резонаторов, которые стоят в любых электронных и электромеханических часах. В том числе и наручных и дешёвых китайских настенных/настольных. Архивы с печатной платой для варианта и для (вариант с ручной отстройкой от земли).
От чего зависит глубина поиска целей
Чем больше диаметр катушки металлоискателя, тем глубже чутьё. А вообще, глубина обнаружения цели данной катушкой, зависит прежде всего от размера самой цели. Но при увеличении диаметра катушки наблюдается уменьшение точности обнаружения объекта и даже иногда потеря мелких целей. Для объектов с монету, этот эффект наблюдается при увеличении размера катушки свыше 40 см. Итого: большая поисковая катушка, имеет большую глубину обнаружения и больший захват, но менее точно обнаруживает цель, чем маленькая. Большая катушка идеальна для поиска глубоких и больших целей, таких как клады и крупные объекты.
По форме катушки делятся на круглые и эллиптичные (прямоугольные). Эллиптичная катушка металлоискателя обладает лучшей избирательностью по сравнению с круглой, потому что ширина магнитного поля у нее меньше и в поле ее действия попадает меньше посторонних объектов. Но круглая имеет большую глубину обнаружения и лучшую чувствительность к цели. Особенно на слабо минерализованных грунтах. Круглая катушка наиболее часто используется при поиске с металлоискателем.
Катушки диаметром меньше 15 см называют маленькими, катушки диаметром 15-30 см называют средними и катушки свыше 30 см - большие. Большая катушка генерирует большее электромагнитное поле, поэтому она имеет большую глубину обнаружения, чем маленькая. Большие катушки генерируют большое электромагнитное поле и соответственно, имеют большую глубину обнаружения и покрытие при поиске. Такие катушки используются для просмотра больших площадей, но при их использовании, может возникнуть проблема на сильно замусоренных площадках потому, что в поле действия больших катушек может попасться сразу несколько целей и металлоискатель среагирует на более крупную цель.
Электромагнитное поле маленькой поисковой катушки тоже маленькое, поэтому с такой катушкой лучше всего искать на территориях сильно замусоренных всякими мелкими металлическими предметами. Маленькая катушка идеальна для обнаружения маленьких объектов, но имеет небольшую площадь покрытия и сравнительно небольшую глубину обнаружения.
Для универсального поиска хорошо подойдут средние катушки. Такой размер поисковой катушки сочетает в себе достаточную глубину поиска и чувствительность к целям с разными размерами. Я делал каждую катушку диаметром примерно 16 см и обе эти катушки укладывал в круглую подставку из-под старого монитора 15". В таком варианте глубина поиска этого металлоискателя будет такая: алюминиевая пластина 50x70 мм - 60 см, гайка М5-5 см, монетка - 30 см, ведро - около метра. Данные значения получены на воздухе, в земле будет на 30% меньше.
Питание металлоискателя
Отдельно схема металлоискателя тянет 15-20 мА, при подключенной катушке + 30-40 мА, итого вместе до 60 мА. Конечно в зависимости от типа применяемого динамика и светодиодов это значение может изменяться. Простейший случай - питание взял 3 (или даже две) последовательно подключенные литий ионные батарейки от мобил на 3,7В и при заряде разряженных аккумуляторов, когда подключаем любой блок питания на 12-13в, ток заряда начинается от 0,8А и падает до 50ма за час и тогда вообще не надо что-то добавлять, хотя ограничительный резистор конечно же не помешает. Как вообще самый простейший вариант - крона на 9В. Но учтите, что металлоискатель съест её за 2 часа. Но для настройки этот вариант питания самое оно. Крона при любых обстоятельствах не выдаст большой ток, который может спалить что-то в плате.
Самодельный металлоискатель
А теперь описание процесса сборки металлодетектора от одного из посетителей. Так как из приборов имею только мультиметр, скачал с инета виртуальную лабораторию Записных О.Л. Собрал адаптер, простенький генератор и прогнал в холостую осциллограф. Вроде показывает какую-то картинку. Далее занялся поиском радиодеталей. Так как печатки в основном выкладывают в формате «lay», скачал «Sprint-Layout50». Выяснил, что такое лазерно-утюжная технология изготовления печатных плат и как их травить. Вытравил плату. К этому времени все микросхемы были найдены. Что не нашел у себя в сарайчике, пришлось покупать. Приступил к пайке перемычек, резисторов, сокетов микросхем, и кварца из китайского будильника на плату. Периодически проверяя сопротивление на шинах питания чтобы не было соплей. Решил для начала собрать цифровую часть прибора, как наиболее легкую. То-есть генератор, делитель и коммутатор. Собрал. Поставил микросхему генератора (К561ЛА7) и делитель (К561ТМ2). Микросхемы б/ушные, выдрал из каких-то плат, обнаруженных в сарайчике. Подал питание 12В контролируя ток потребления по амерметру, 561ТМ2 стала теплой. Заменил 561ТМ2, подал питание - ноль эмоций. Меряю напряжение на ногах генератора - на 1 и 2 ногах 12В. Меняю 561ЛА7. Включаю - на выходе делителя, на 13 ноге есть генерация (наблюдаю на виртуальном осциллографе)! Картинка правда не ахти какая, но за неимением нормального осциллографа - пойдет. Но на 1, 2 и 12 ногах ничего нет. Значит генератор работает, нужно менять ТМ2. Установил третью микросхему делителя - красота на всех выходах есть генерация! Для себя сделал вывод, что выпаивать микросхемы нужно как можно аккуратнее! На этом первый шаг постройки сделан.
Теперь настраиваем плату металлоискателя. Не работал регулятор "SENS" - чувствительность, пришлось выкинуть конденсатор C3 после этого регулировка чувствительности заработала как надо. Не нравился звук возникающий в крайнем левом положении регулятора "THRESH" - порог, избавился от этого заменив резистор R9 цепочкой из последовательно соединённых резистор на 5,6 кОм + конденсатор на 47,0 мкФ (отрицательный вывод конденсатора со стороны транзистора). Пока нет микросхемы LF353 вместо неё поставил LM358, с ней советские три копейки чувствует по воздуху на расстоянии 15 сантиметров.
Поисковую катушку на передачу я включил как последовательный колебательный контур, а на приём как параллельный колебательный контур. Настраивал первой передающую катушку, подключил собранную конструкцию датчика к металлоискателю, осциллограф параллельно катушке и по максимальной амплитуде подобрал конденсаторы. После этого осциллограф подключил на приёмную катушку и по максимальной амплитуде подобрал конденсаторы на RX. Настройка контуров в резонанс занимает, при наличии осциллографа, несколько минут. Обмотки TX и RX у меня содержат по 100 витков провода диаметром 0,4. Начинаем сведение на столе, без корпуса. Просто чтоб было два обруча с проводами. А чтоб убедиться в работоспособности и возможности сведения вообще - разведём катушки друг от дрга на полметра. Тогда ноль будет точно. Затем наложив катушки внахлёст примерно 1см (как свадебные кольца) сдвигать - раздвигать. Точка нуля может быть довольно точная и поймать её сразу нелегко. Но она есть.
Когда, я поднял усиление в RX тракте МД, он начал работать неустойчиво на максимальной чувствительности, это проявлялось в том что после прохождения над целью и её обнаружении выдавался сигнал, но он продолжался и после того когда цели перед поисковой катушкой ни какой уже небыло, это проявлялось в виде прерывистых и колеблющихся звуковых сигналов. При помощи осциллографа была обнаружена и причина этого: при работе динамика и незначительной просадке питающего напряжения уходит "ноль" и схема МД переходит в автоколебательный режим, выйти из которого можно только загрубив порог срабатывания звукового сигнала. Это меня не устраивало поэтому я поставил по питанию КР142ЕН5А + сверх яркий белый светодиод чтобы поднять напряжение на выходе интегрального стабилизатора, стабилизатора на более высокое напряжение у меня небыло. Такой светодиод можно использовать даже для подсветки поисковой катушки. Динамик подключил до стабилизатора, МД после этого стал сразу очень послушный всё начало работать как надо. Думаю Volksturm действительно лучший самодельный металлоискатель!
Недавно была предложенна данная схема доработки, что позволит превратить Volksturm S в Volksturm SS + GEB. Теперь прибор станет обладать хорошим дискриминатором а также селективностью металлов и отстройкой от грунта, прибор паяется на отдельной плате и подключается вместо конденсаторов с5 и с4. Схема доработки и в архиве. Отдельная благодарность за информацию по сборке и настройке металлоискателя всем, кто принимал участие в обсуждении и модернизации схемы, особенно помогли в подготовке материала Электродыч, феска, xxx, slavake, ew2bw, redkii и другие коллеги радиолюбители.
Многие люди необоснованно считают, что самодельные металлоискатели по многим параметрам уступают фирменным образцам, произведенным на заводе.
Но по факту, правильно собранные своими руками конструкции, порой, оказываются не только лучше, но и дешевле «заводских» конкурентов.
Стоит знать: большинство кладоискателей и краеведов, чтобы сэкономить денежные средства, стараются выбрать наиболее дешевые варианты. В результате они либо сами собирают металлоискатели, либо приобретают самодельные кастомные устройства.
Новичков, а также людей, не разбирающихся в электронике, на первых порах пугает обилие не только специальной терминологии, но и различных формул и схем. Однако если немного вникнуть, то все сразу становится понятно, даже имея знания, полученные на школьных уроках по физике.
Поэтому стоит, прежде всего, разобрать принцип действия металлоискателя, что он собой представляет и как его можно самостоятельно собрать в домашних условиях.
Как работает
Принцип функционирования данного устройства заключается в использовании электромагнитного поля. Оно создается катушкой передатчика и после столкновения с предметом, который проводит ток (а это большинство металлов), создаются вихревые токи, которые вносят искажение в ЭПМ катушки.
В тех случаях, когда предмет не является электропроводящим, однако обладает своим магнитным полем, создающиеся им помехи будут также уловлены за счет экранирования.
После этого изменения электромагнитного поля поступают непосредственно на блок управления, который для оповещения о находке человека издает специальный звуковой сигнал, а в более дорогих моделях выводит данные на дисплей.
Стоит разобрать, как происходит создание подобных устройств по примеру металлоискателя типа «Пират».
Металлоискатель «Пират»
Делаем печатную плату своими руками
Сначала необходимо создать печатную плату, где в дальнейшем будут находиться все узлы металлоискателя. Лучше всего подходит метод лазерно-утюжной технологии или просто ЛУТ.
Для этого будет необходимо выполнить этапы изготовления в следующей последовательности:
- В начале необходимо, используя исключительно лазерный принтер, напечатать соответствующую схему, созданную через программу Sprint-Layout. Лучше всего использовать для этого фотобумагу маленькой плотности.
- Проводим подготовку заготовки из текстолита, сначала ошкуриваем, после чего проводим очистку раствором. Она должна иметь размеры 84х31.
- Теперь на заготовку сверху кладем фотобумагу со схемой лицевой стороной, на которой она была напечатана. Накрываем листом А4 и начинаем проглаживать горячим утюгом, для того, чтобы перенести на текстолит схему разметки.
- После закрепления схемы из тонера помещаем все это в воду, где аккуратно пальцами убираем бумагу.
- Далее при наличии размазанных участков исправляем их с помощью обычной иголки.
- Теперь плату нужно положить на несколько часов в раствор медного купороса (можно также хлорного железа).
- Тонер удаляется без проблемы любым растворителем, например, ацетоном.
- Сверлим отверстия для размещения в дальнейшем конструктивных элементов (сверло должно быть очень тонким).
- Последний этап заключается в луде дорожек платы. Для этого на поверхность намазывается специальный раствор «ЛТИ-120», который нужно размазать припой паяльника.
Установка элементов на плату
Данный этап создания металлоискателя заключается в монтаже всех элементов на созданную плату:
- Главной микросхемой является отечественная КР1006ВИ1 или её иностранный аналог NE555. Учтите, до монтажа под ней нужно запаять перемычку.
- Дальше устанавливается двухканальный усилитель К157УД2. Его можно купить или взять из советских магнитофонов.
- После этого монтируют 2 SMD-конденсатора, а также один резистор типа МЛТ С2-23.
- Теперь нужно произвести пайку двух транзисторов. Один должен быть NPN-структуры, а другой PNP. Желательно использовать ВС557 и ВС547. Однако подойдут и аналоги. В качестве полевого транзистора рекомендуется брать IRF-740 или иные варианты, имеющие схожие характеристики.
- Последними устанавливаются конденсаторы. Их стоит брать с минимальным показателем ТКЕ, что увеличит термостабильность всей конструкции.
Примите к сведению: тяжелее всего будет достать из этой схемы усилитель К157УД2. Причина в том, что это уже старая микросхема. Именно поэтому можно попробовать найти аналогичные современные варианты со схожими параметрами.
Создание самодельной катушки производится на оправе диаметром в 20 см. Общее количество витков должно составлять примерно 25 шт. Данный показатель исходит из того, что используется проволока ПЭВ, которая имеет диаметр в 0,5 мм.
Однако есть определенная особенность. Общее количество витков можно изменить в большую или меньшую сторону. Чтобы найти наиболее оптимальный вариант, нужно взяв монетку проверить, в каком случае будет самое большое расстояние её «улавливания».
Иные элементы
Сигнальный динамик можно использовать, взятый от портативного радио. Важно, чтобы он имел сопротивление 8 Ом (возможно использование китайских вариантов).
Для проведения настройки понадобятся две разные по мощности модели потенциометра: первый на 10 кОм, а второй уже на 100 кОм. Для минимизации влияния помех (исключить их полностью буде тяжело), рекомендуется использовать экранированный провод, который будет соединять схему и катушку. Источник питания металлоискателя должен составлять минимум 12 В.
Когда вся конструкция будет проверена на работоспособность, необходимо сделать каркас для будущего металлоискателя. Однако здесь можно дать лишь некоторые рекомендации, ведь каждый будет его создавать из имеющихся под руками предметов:
- чтобы сделать штангу удобней, стоит приобрести метров 5 обычной трубы из ПВХ (которые применяются в водопроводе), а также несколько перемычек. На её верхнем конце стоит установить специальную подставку для рук, чтобы более удобно было держать. Для платы можно найти любую коробку соответствующего размера, которую нужно закрепить на штанге;
- чтобы запитать систему, можно использовать аккумулятор от обычного шуруповерта. Его преимущества заключается в малом весе и большой емкости;
- при создании корпуса и конструкции учтите, что в них не должно присутствовать никаких лишних металлических элементов. Причина в том, что они значительным образом искажают получаемое электромагнитное поле будущего прибора.
Проверка металлоискателя
Прежде всего, необходимо настроить чувствительность, используя потенциометры. Порогом будет равномерное, при этом не очень частое, потрескивание.
Так, пятирублёвую монету он должен будет «находить» с расстояния приблизительно 30 см, а вот если монета имеет размеры как советский рубль, то уже где-то с 40 см. Металл больших и объемных размеров он «увидит» с расстояния более метра.
Такой прибор не сможет искать на значительной глубине мелкие предметы. К тому же он не будет способен различать размеры и тип найденного металла. Именно поэтому, занимаясь поиском монет, можно будет натыкаться и на обычные гвозди.
Такая модель самодельного металлоискателя подойдет для людей, которые только начинают осваивать азы кладоискания или не имеют нужных средств для приобретения дорогостоящего прибора.
Их этого видео
Вы узнаете, как сделать самодельный металлоискатель:
Поиск артефактов под землей - довольно популярное занятие. Для кого-то, это профессия, кто-то просто увлекается археологией. Существуют многочисленные группы кладоискателей: как романтиков, так и прагматичных добывателей ценностей. Всех этих людей объединяет одна страсть: поиск металлических предметов, спрятанных на различной глубине.
Если у вас есть точная карта с указанием места захоронения клада, либо планы проведения боев во время войны, это не гарантирует успех. Можно перелопатить тонны грунта, а искомый предмет будет спокойно лежать в паре метров от места активного поиска.
Для поиска золота, и менее ценных металлов, вам потребуется металлоискатель, который можно сделать своими руками.
Важная информация: Применение подобных приборов не запрещено Законом. Однако существуют наказания за последствия такого поиска, касающиеся раскопок, а также извлечения обнаруженных предметов.
Не будем вдаваться в тонкости, это тема другой статьи. Проще говоря: если вы нашли золотое кольцо на пляже, либо горсть советских монет в лесу - проблем, связанных с применением электронных средств поиска не будет.
А вот за извлеченные бронзовые ложки возрастом от 100 лет и старше, можно получить реальный срок или крупный штраф.
Тем не менее приборы для поиска металлических предметов в толще земли свободно продаются, а желающие сэкономить могут сделать металлоискатель своими руками в домашних условиях.
Принцип работы устройства
В отличие от детекторов грунта, работающих с использованием волн различной частоты или ультразвука, металлоискатель (фабричный, или созданный своими руками), работает с индуктивностью.
Катушка излучает электромагнитное поле, которое затем анализируется приемником. Если в зоне действия оказывается любой предмет, который проводит электроток, либо имеет ферромагнитные свойства - формат поля искажается. Точнее сказать, под действием активного поля катушки, объект формирует собственное. Это событие фиксируется приемником, и генерируется оповещение: перемещается стрелка прибора, звучит тональный сигнал, загораются световые индикаторы.
Зная методику работы, можно рассчитать электрическую схему, и создать мощный металлоискатель своими руками. Сложность конструкции зависит только от наличия элементной базы и вашего желания. Рассмотрим несколько популярных вариантов, как собрать самодельный металлоискатель:
Так называемая «бабочка»
Такое прозвище получено из-за характерной формы площадки, на которой расположены катушки индуктивности.
Расположение элементов связано с принципом работы. Схема выполнена в виде двух генераторов, работающих на одной частоте. При подключении к ним одинаковых катушек, создается индукционный баланс. Стоит попасть в электромагнитное поле постороннему предмету, обладающему электропроводимостью, как баланс поля разрушается.
Генераторы реализуются на микросхемах NE555. На иллюстрации изображена типовая схема такого прибора.
Катушка для металлоискателя (их две, на схеме: L1 и L2) делается своими руками из провода сечением 0.5–0.7 мм². Идеальный вариант - трансформаторная обмоточная медная жила в лаковой изоляции (извлекается из любого ненужного трансформатора). Характеристики не обязательно выдерживать с ювелирной точностью, при одном условии: катушки должны быть одинаковыми.
Примерные параметры: диаметр 190 мм, в каждой катушке ровно 30 витков. Собранное изделие должно быть монолитным. Для этого витки прихватываются монтажной нитью, и заливаются трансформаторным лаком. Если этого не сделать, вибрация витков будет сбивать схему с настроенного баланса.
Электрическая схема
Есть два варианта изготовления:
- учитывая малое количество элементов, можно собрать ее на макетной плате, соединив ножки деталей с помощью проводников;
- для аккуратности и надежности, лучше вытравить плату по предложенному чертежу.
Любая пайка «на соплях» может подвести в полевых условиях, и вам будет обидно за потраченное впустую время.
Так же, как и металлоискатель на транзисторах, прибор на NE555 нуждается в точной настройке перед использованием. На схеме видно три переменных резистора:
- R1 предназначен для настройки частоты генератора и достижения того самого баланса;
- R2 грубо настраивает чувствительность;
- с помощью резистора R3 можно выставить чувствительность с точностью до 1 см.
Информация: Подобная схема не может дискриминировать металлы. Искатель лишь дает понять, что объект существует. А по тональности сигнала (исходя из вашего опыта) можно определить приблизительный объем и глубину залегания.
Питание достаточно универсальное: 9–12 вольт. Можно подобрать АКБ от источника бесперебойного питания, или собрать блок питания из аккумуляторов формата ААА. Неплохой вариант - батареи 18650 (их еще используют для вейпа).
Настройка «бабочки»
Принцип работы описан выше, поэтому просто разберем технологию. Выставляем все резисторы в среднее положение, и обеспечиваем срыв синхронизации генераторов. Для этого складываем катушки «восьмеркой», и перемещаем их друг относительно друга, пока писк не перерастет в потрескивание. Это и есть срыв синхронизации.
Фиксируем кольца, и вращаем резистор R1 до появления устойчивого потрескивания с ровными интервалами.
Поднося к месту перехлеста катушек (это и есть очка поиска) металлические предметы, добейтесь устойчивого писка. Чувствительность регулируем резистором R2.
Остается подстройка резистором R3, который используется скорее для корректировки падения напряжения в источнике питания.
Механическая часть
Штанга для металлоискателя своими руками делается из легкой пластиковой трубы, либо из дерева. Использование алюминия нежелательно, поскольку он будет мешать работе. Схему и органы управления можно спрятать в герметичный корпус (например, распаечная коробка для проводки).
Искатель «бабочка» готов к работе.
Пират
Еще одна популярная импульсная модель для начинающих кладоискателей - металлоискатель «Пират» Его также легко сделать своими руками, подробная инструкция в двух вариантах:
Питание желательно приблизить к 12 вольтам, поскольку качество работы зависит от напряжения. Печатные платы уже опробованы, оба варианта на иллюстрации.
Катушка (в данном случае одна) изготавливается из той же трансформаторной проволоки 0.5 мм. Оптимальный диаметр 20 мм, количество витков 25. Поскольку мы делаем металлоискатель «Пират» своими руками, внешний дизайн отходит на второй план. Подойдут любы материалы, которые вы готовы были выбросить.
Рукоятку лучше выполнить разъемной, для удобства транспортировки. Помним, что использование металлов недопустимо.
Чувствительность регулируется двумя переменными резисторами в реальном времени, при проведении поиска. Никакая точная подстройка генератора не требуется.
А если вам удастся качественно загерметизировать корпус, можно заняться поиском «сокровищ» в пляжной полосе прибоя, и даже на дне водоема.
Подводный металлоискатель своими руками сделать сложнее, но он даст неоспоримое преимущество перед конкурентами.
Улучшение характеристик
Глубинный металлоискатель своими руками без дополнительных затрат можно сделать из готового «Пирата». Для этого можно пойти двумя способами:
- Увеличение диаметра катушки индуктивности. При этом существенно повышается проницаемость вниз, но снижается чувствительность к небольшим предметам.
- Снижение числа витков катушки с одновременной подстройкой схемы. Для этого придется пожертвовать одной катушкой для экспериментов. Снимаем (и отрезаем) виток за витком, пока не увидим, что чувствительность начала снижаться. Запоминаем количество витков при максимальных параметрах, и делаем новую катушку для этой схемы. Затем меняем резистор R7 на переменный, с аналогичными параметрами мощности. Проведя несколько экспериментов с чувствительностью, фиксируем сопротивление, меняем переменник на постоянный резистор.
Металлоискатель «Пират» можно собрать на популярном контроллере «Ардуино».
Пользоваться таким прибором удобнее, но дискриминации металлов по-прежнему не будет.
Разобравшись, как сделать металлоискатель своими руками для любительских задач, кратко разберем несколько серьезных моделей.
Металлоискатель Clone PI W своими руками
По сути, это удешевленный вариант профессионального искателя Clone PI-AVR, только вместо ЖК дисплея применяется линейка светодиодов. Это не так удобно, но по-прежнему позволяет контролировать глубину залегания артефактов.
Оптимальный по цене вариант - на микросхеме CD4066 и микроконтроллере ATmega8.
Разумеется, под это решение есть и макет печатной платы, только кнопки управления выносятся на отдельную панель.
Программирование ATmega8 - это тема отдельной статьи, если вы работали с такими контроллерами, никаких сложностей не возникнет.
Мощный металлоискатель Clone PI W, сделанный своими руками, позволяет находить металл не глубине более метра, правда без дискриминации.
Искатель «Шанс»
Похожая схема на контроллере ATmega8 называется «Шанс». Принцип работы аналогичный, только появилась возможность отсеивания (частичной дискриминации) черных металлов.
Также проработан рисунок печатной платы, который можно с успехом заменить классической «макеткой» для Ардуино
«Терминатор 3» своими руками
Если вам нужен самодельный металлоискатель с дискриминацией металлов, обратите внимание на эту модель. Схема достаточно сложная, но ваши труды окупаются найденными монетами, которые могут оказаться золотыми.
Особенность «Терминатора» состоит в разнесении приемной и передающей катушек. Для испускания сигнала изготавливается кольцо 200 мм. Для него укладывается 30 витков провода, затем он разрезается, в итоге мы получаем 2 полу-катушки общей емкостью 60 витков (смотреть схему).
Приемная катушка располагается внутри, 48 витков диаметром 100 мм.
Настройка производится с помощью осциллографа, после достижения оптимальных результатов по амплитуде, обмотки фиксируются в корпусе с помощью заливки эпоксидной смолой.
Затем производится опытная практическая настройка переключателя дискриминации. Для этого используются реальные объекты из различных металлов, а на переключателе режимов наносится их тип (после проверки).
Радиолюбителями прорабатывается усовершенствованный вариант «Терминатор 4», но практического экземпляра еще нет.
Простые детекторы металла из готовых электроприборов
Итог
Вне зависимости от сложности схемы, изготовление самодельного металлоискателя потребует от вас достаточно времени и сил. Поэтому из любопытства, такие приборы не делают. А вот для профессионального использования - это отличная альтернатива фабричным экземплярам.
Видео по теме
