Приборный поиск имеет просто огромную популярность. Ищут взрослые и дети, и любители и профессионалы. Ищут клады, монеты, потерянные вещи и закопанный металлолом. А главным орудием для поиска является металлоискатель.
Существует великое множество различных металлоискателей, на любой «вкус и цвет». Но для многих людей покупка готового фирменного металлоискателя просто финансово накладна. А кому то хочется собрать металлоискатель своими руками, а кто-то даже строит свой небольшой бизнес на их сборке.
Металлоискатель Н. Мартынюка
Металлоискатель по схеме Н. Мартынюка (рис. 1) выполнен на основе миниатюрного радиопередатчика, излучение которого модулировано звуковым сигналом [Рл 8/97-30]. Модулятор — низкочастотный генератор выполнен по хорошо известной схеме симметричного мультивибратора.
Сигнал с коллектора одного из транзисторов мультивибратора подается на базу транзистора высокочастотного генератора (VT3). Рабочая частота генератора располагается в области частот УКВ-ЧМ радиовещательного диапазона (64… 108 МГц). В качестве катушки индуктивности колебательного контура использован отрезок телевизионного кабеля в виде витка диаметром 15.. .25 см.
Рис. 1. Принципиальная схема металлоискателя Н. Мартынюка.
Если к катушке индуктивности колебательного контура приблизить металлический предмет, частота генерации заметно изменится. Чем ближе поднесен предмет к катушке, тем больше будет уход частоты. Для регистрации изменения частоты используется обычный ЧМ-радиоприемник, настроенный на частоту ВЧ генератора.
Систему автоподстройки частоты приемника следует отключить. В отсутствие металлического предмета из громкоговорителя приемника слышен громкий звуковой сигнал.
Если к катушке индуктивности поднести кусок металла, то частота генерации изменится, а громкость сигнала снизится. Недостатком устройства является его реакция не только на металлические, но и на любые другие токопроводящие предметы.
«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.
Металлоискатель на основе низкочастотного LC-генератора
На рис. 2 — 4 показана схема металлоискателя с другим принципом действия, основанным на использовании низкочастотного LC-генератора и мостового индикатора изменения частоты. Поисковая катушка металлоискателя выполнена в соответствии с рис. 2, 3 (с коррекцией числа витков).
Рис. 2. Поисковая катушка металлоискателя.
Рис. 3. Поисковая катушка металлоискателя.
Выходной сигнал с генератора поступает на мостовую измерительную схему. В качестве нуль-индикатора моста использован высокоомный телефонный капсюль ТОН-1 или ТОН-2, который можно заменить стрелочным или иным внешним измерительным прибором переменного тока. Генератор работает на частоте f1, например, 800 Гц.
Мост перед началом работы балансируют на нуль подстройкой конденсатора С* колебательного контура поисковой катушки. Частоту f2=f1, при которой мост будет сбалансирован, можно определить из выражения:
Изначально в телефонном капсюле звук отсутствует. При внесении в поле поисковой катушки L1 металлического предмета, частота генерации f1 изменится, произойдет разбалансировка моста, в телефонном капсюле будет слышен звуковой сигнал.
Рис. 4. Схема металлоискателя с принципом действия, основанным на использовании низкочастотного LC-генератора.
Основные параметры
Для определения подходящих критериев самодельной конструкции необходимо изучить базовые технические параметры.
Глубина обнаружения
Принцип работы металлоискателя
Эти данные не всегда приведены в сопроводительной документации. Даже при указании глубины в техническом паспорте не следует понимать это значение, как определенную величину. Дело в том, что для контрольных измерений пользуются равномерным составом почвы, поддерживают стабильность температуры и влажности. В реальной ситуации природные и другие внешние факторы значительно ухудшат результаты, полученные в идеальных условиях.
К сведению. Качественные фабричные металлоискатели способны обнаружить изделие из проводящего материала на глубине 1,5-3 м. «Глубинные» модификации действуют до 5-6,5 метра максимум.
Частота работы
Увеличить глубину поиска можно с применением сниженной частоты. В этом случае значительно ухудшается избирательность рабочего процесса. Однако длинные волны огибают мелкие предметы, что сопровождается ухудшением чувствительности.
К сведению. В профессиональных металлоискателях пользователь может выбирать из более, чем двух десятков разных частот. При таком оснащении упрощается выбор оптимального режима исследований в определенных условиях.
Мостовая схема металлоискателя
Мостовая схема металлоискателя с использованием поисковой катушки, изменяющей свою индуктивность при приближении металлических предметов, представлена на рис. 5. На мост подается сигнал звуковой частоты от низкочастотного генератора. Потенциометром R1 мост балансируют на отсутствие звукового сигнала в телефонном капсюле.
Рис. 5. Мостовая схема металлоискателя.
Для повышения чувствительности схемы и повышения амплитуды сигнала разбаланса моста к его диагонали может быть подключен усилитель низкой частоты. Индуктивность катушки L2 должна быть сопоставима с индуктивностью поисковой катушки L1.
Металоискатель на основе приемника с СВ диапазоном
Металлоискатель, работающий совместно с радиовещательным супергетеродинным радиоприемником средневолнового диапазона, можно собрать по схеме, показанной на рис. 6 [Р 10/69-48]. В качестве поисковой катушки может быть использована конструкция, изображенная на рис. 2.
Рис. 6. Металлоискатель, работающий совместно с супергетеродинным радиоприемником СВ-диапазона.
Устройство представляет собой обычный генератор высокой частоты, работающий на частоте 465 кГц (промежуточная частота любого АМ-радиовещательного приемника). В качестве генератора можно использовать схемы, представленные в главе 12.
В исходном состоянии частота генератора ВЧ, смешиваясь в близкорасположенном радиоприемнике с промежуточной частотой принимаемого приемником сигнала, приводит к образованию сигнала разностной частоты звукового диапазона. При изменении частоты генерации (при наличии в поле действия поисковой катушки металла), тональность звукового сигнала меняется пропорционально количеству (объему) металлического предмета, его удалению, природе металла (одни металлы повышают частоту генерации, другие, напротив, понижают).
Простой металлоискатель на двух транзисторах
Рис. 7. Схема простого металлоискателя на кремниевом и полевом транзисторах.
Схема простого металлоискателя представлена на рис. 7. В устройстве использован низкочастотный LC-генера-тор, частота которого зависит от индуктивности поисковой катушки L1. При наличии металлического предмета частота генерации изменяется, что можно услышать с помощью телефонного капсюля BF1. Чувствительность такой схемы невысока, т.к. на слух определять малые изменения частоты достаточно сложно.
Что находят любители металлопоиска
Обычно кладоискатели что ищут, то и находят. Как говорят сами копари, «ищем по войне» или «копаем монеты». Но, разумеется, металлоискатель не читает мысли хозяина, а реагирует на любой металл под катушкой, кроме исключённого пользователем.
Итак, есть определённая прослойка пользователей, которая живёт за счёт сдачи лома. Металлоискатель для них — инструмент заработка. С советских времён в полях, на месте деревень, машинно-тракторных станций, других объектов народного хозяйства остались просто залежи чёрного металла.
Канал Metal Digger наглядно показывает, как накопать полтонны металлолома. Смотрим.
Многие любители приборного поиска целенаправленно охотятся за монетами и антиквариатом. Сначала раскапывают архивы, определяют места бывших поселений, ярмарок и рынков, а потом раскапывают грунт на их месте. Возникает резонный вопрос: законно ли пользоваться металлоискателем а потом присваивать поднятые из земли реликвии. Ответ — в нашей статье Закон О Металлоискателях 2022 в России.
Вот, например, видео канала В поисках раритетов и кладов. Целая пригоршня монетосов — «уставшие» советы и вполне бодрая империя — и копейки Николая и денежки Александра и много ещё чего интересного.
Нелишним будет прочесть эту статью и любителям «копа по войне». Им же порекомендуем свежее видео камрада Гельмут Вайссвальд.
Если вас не смущает некоторая напыщенность речи и морализаторство ведущего — канал очень информативный, на нём просто тонны видео военных раскопок.
По каждому направлению приборного поиска в интернете есть масса полезной и бесполезной информации, видео, гайдов — копай не хочу. Главное помнить о правовых аспектах.
Схема индикатора металла
Иной метод индикации наличия металла использован в устройстве по схеме на рис.9. Устройство содержит высокочастотный генератор с поисковой катушкой индуктивности и работает на частоте f1. Для индикации величины сигнала использован простейший высокочастотный милливольтметр.
Рис. 9. Принципиальная схема индикатора металла.
Он выполнен на диоде VD1, транзисторе VT1, конденсаторе С1 и миллиамперметре (микроамперметре) РА1. Между выходом генератора и входом высокочастотного милливольтметра включен кварцевый резонатор. Если частота генерации f1 и частота кварцевого резонатора f2 совпадают, стрелка прибора будет на нуле. Стоит частоте генерации измениться в результате внесения металлического предмета в поле поисковой катушки, стрелка прибора отклонится.
Рабочие частоты таких металлоискателей обычно находятся в диапазоне 0,1…2 МГц. Для начальной установки частоты генерации этого и других приборов подобного назначения используют конденсатор переменной емкости или подстроечный конденсатор, подключенный параллельно поисковой катушке индуктивности.
Типовый металлоискатель с двумя генераторами
На рис. 10 приведена типовая схема самого распространенного металлоискателя. Его принцип действия основан на биениях частот эталонного и поискового генераторов.
Рис. 10. Схема металоискателя с двумя генераторами.
Рис. 11. Принципиальная схема блока-генератора для металлоискателя.
Однотипный узел, общий для обоих генераторов, показан на рис. 11. Генератор выполнен по общеизвестной схеме «емкостной трехточки». На рис. 10 показана полная схема устройства. В качестве поисковой катушки L1 применяется конструкция, представленная на рис. 2 и 3.
Начальные частоты генераторов должны быть одинаковы. Выходные сигналы с генераторов через конденсаторы С2, СЗ (рис. 10) подаются на смеситель, выделяющий разностную частоту. Выделенный звуковой сигнал через усилительный каскад на транзисторе VT1 поступает на телефонный капсюль BF1.
Металлоискатель на принципе срыва частоты генерации
Металлоискатель может работать и на принципе срыва частоты генерации. Схема такого устройства изображена на рис.12. При выполнении определенных условий (частота кварцевого резонатора равна резонансной частоте колебательного LC-контура с поисковой катушкой) ток в цепи эмиттера транзистора VT1 минимален.
Если резонансная частота LC-контура заметно изменится, то генерация сорвется, а показания прибора значительно возрастут. Параллельно измерительному прибору рекомендуется подключить конденсатор емкостью 1 …100 нФ.
Рис. 12. Схема металлоискателя что работает на принципе срыва частоты генерации.
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 Volksturm SMD варианта и для Volksturm+GEB (вариант с ручной отстройкой от земли).
Металлодетекторы для поиска мелких предметов
Искатели металла, предназначенные для поиска небольших металлических предметов в быту, могут быть собраны по представленным на рис. 13 — 15 схемам.
Такие металлоискатели работают также на принципе срыва генерации: генератор, в состав которого входит поисковая катушка индуктивности, работает в «критическом» режиме.
Режим работы генератора установлен подстроенными элементами (потенциометрами) так, что малейшее изменение условий его работы, например, изменение индуктивности поисковой катушки, приведет к срыву колебаний. Для индикации наличия/отсутствия генерации использованы светодиодные индикаторы уровня (наличия) переменного напряжения.
Катушки индуктивности L1 и L2 в схеме на рис. 13 содержат, соответственно, 50 и 80 витков провода диаметром 0,7…0,75 мм [Fs 8/75]. Катушки намотаны на ферритовом сердечнике 600НН диаметром 10 мм и длиной 100… 140 мм. Рабочая частота генератора около 150 кГц.
Рис. 13. Схема простого металлоискателя на трех транзисторах.
Рис. 14. Схема простого металлоискателя на четырех транзисторах со световой индикацией.
Катушки индуктивности L1 и L2 другой схемы (рис. 14), выполненной в соответствии с патентом ФРГ(№ 2027408, 1974 г.), имеют 120 и 45 витков, соответственно, при диаметре провода 0,3 мм [Р 7/80-61]. Использован ферритовый сердечник 400НН или 600НН диаметром 8 мм и длиной 120 мм.
Пират
Еще одна популярная импульсная модель для начинающих кладоискателей — металлоискатель «Пират» Его также легко сделать своими руками, подробная инструкция в двух вариантах:
- На той же микросхеме NE555. Это классический генератор, который начинает работать при появлении металла в зоне действия катушки. Никаких подстроек не требуется, просто в динамике раздастся писк.
- Металлоискатель, собранный на транзисторах, работает по такому же принципу. Собственно и схема аналогичная, только NE555 заменена транзисторным генератором на КТ315.
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.
Бытовой искатель металла
Бытовой искатель металла (БИМ) (рис. 15), выпускавшийся ранее (г. Москва), позволяет обнаружить мелкие металлические предметы на удалении до 45 мм. Намоточные данные его катушек индуктивности неизвестны, однако при повторении схемы можно ориентироваться на данные, приводимые для приборов аналогичного назначения (рис. 13 и 14).
Рис. 15. Схема бытового искателя металла.
Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год
