В статье представлена схема простого, но мощного металлоискателя на 1,5 вольт, очень прост в повторении. Генераторы собраны по схеме, которая обладает рядом полезных свойств, одно из которых — стабильность выходного напряжения (как постоянного, так и переменного) при изменении питающего напряжения. В колебательный контур поискового генератора на транзисторе VT1 входит катушка L1. Он работает на частоте около 100 кГц, что является оптимальным для данного типа металлоискателей. Его частоту в небольших пределах можно изменять переменным конденсатором C2. Второй генератор (на транзисторе VT2) является образцовым и работает на частоте около 300 кГц.
Сигналы генераторов через резисторы R2, R4 подаются на балансный смеситель, где происходит выделение разности частот (биений) третьей гармоники сигнала поискового генератора и первой гармоники образцового. Это сделано для повышения чувствительности — при изменении частоты поискового генератора на частоте 10 Герц частота биений изменяется на 30 Герц, что более заметно на слух.
Сигнал с выхода смесителя через конденсатор С8 поступает на вход УЗЧ и после усиления — на головные телефоны BF1, BF2. Конденсатор С7 подавляет сигналы с частотами генераторов.
При приближении катушки поискового генератора к металлическому предмету частота генерации изменяется, поэтому изменится и тон сигнала в головных телефонах. По характеру изменения тона можно судить о материале, из которого изготовлен этот предмет.
Большинство деталей монтируют на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита.
Можно применить транзисторы серий КТ312, КТ315, КТ3102 с любыми буквенными индексами. В балансном смесителе можно использовать только германиевые транзисторы серий ГТ309, ГТ313, ГТ322, ГТ346 или более ранние — П416, П422, П423 с любыми буквенными индексами. В УЗМЧ транзистор должен быть с возможно большим коэффициентом передачи по току, например, КТ3102БМ - КТ3102ЕМ, КТ342БМ, КТ342ВМ — от этого зависит громкость звукового сигнала. Выключатель питания — любой малогабаритный. Наушники подойдут с сопротивлением от 8 до 32 Ом, их соединяют последовательно. Для их подключения на корпусе металлоискателя можно установить гнездо. Питают устройство от гальванического элемента или аккумулятора типоразмера АА или AAA, максимальный потребляемый ток составляет около 12 мА.
Для намотки катушки L2 применен каркас от контура ПЧ (455 кГц) приемника зарубежного производства. Он состоит из ферритовой "гантели" (на которую наматывают 66 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,06...0,1 мм) и накрывающей ее ферритовой чашки, перемещением которой регулируется индуктивность катушки. Каркас заключен в металлический экран.
Чувствительность устройства к металлическим предметам разного размера зависит от размера самой поисковой катушки. Для поиска крупногабаритных предметов (лист металла размерами 80x80 см, крышка люка колодца канализации) более подходит катушка диаметром около 30 см. С ней достигается максимальная глубина обнаружения таких предметов до 60 см.
Для поиска мелких предметов лучше подходит катушка диаметром около 120 мм. Такая катушка содержит 56 витков провода ПЭЛ диаметром 0,2...0,5 мм.
Катушку ещё большего диаметра (например, 300 мм) более технологично изготовить из многожильного экранированного кабеля "витая пара", который используют для прокладки компьютерных локальных сетей. Кабель должен содержать четыре таких "пары", а катушка — четыре витка такого кабеля. Сначала наматывают два наружных витка и скрепляют их в четырех местах изоляционной лентой. Затем наматывают два внутренних и все также обматывают изоляционной лентой, желательно на матерчатой основе. Концы кабеля обрезают с таким расчетом, чтобы был "нахлест" 5 мм...10 мм, и с них на 15 мм снимают внешнюю изоляцию, а концы проводов зачищают на 5 мм и залуживают.
Все радиокомпоненты устройства отечественные и имеют зарубежные аналоги:
L1 - катушка
R1 - 1 кОм
R2 - 10 кОм
R3 - 1 кОм
R4 - 10 кОм
R5 - 1 кОм
R6 - 1 кОм
R7 - 100 кОм
C1 - 2200
C2 - 10...240
C3 - 4700
C4 - 0,047 мкФ
C5 - 2200
C6 - 4700
C7 - 0,047 мкФ
C8 - 2,2 мкФ х 16 вольт
VT1 - КТ315Б
VT2 - КТ315Б
VT3 - ГТ322Б
VT4 - ГТ322Б
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.
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
Для сборки такого металлоискателя необходимо в первую очередь подготовить набор необходимых деталей и инструментов.
В случае с импульсным металлоискателем примерныйсписок деталей будет выглядеть так:
Детали для металлоискателя
Из инструментов при выполнении работ понадобятся:
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:
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:
По окончании основных работ, блок управления, катушка и остальные детали закрепляются на своих местах на штанге. Металлоискатель можно включать и проверять.
Сборка такого типа металлоискателей не является слишком сложной, при четком соблюдении всех правил и инструкций.
Устройство позволяющее отыскивать металлические предметы, расположенные в нейтральной среде, например, грунте, за счет их проводимости называют металлодетектором (металлоискателем). Это прибор позволяет находить металлические предметы в различных средах, в том числе и в организме человека.
Во многом благодаря развитию микроэлектроники металлодетекторы, которые выпускают множество предприятий по всему свету, обладают высокой надежностью и небольшими габаритно-весовыми характеристиками.
Еще не так давно, такие приборы можно было чаще всего увидеть у саперов, то теперь, ими пользуются спасатели, кладоискатели, работники коммунальных служб при поиске труб, кабелей и пр. Более того, многие «кладоискатели» применяют металлодетекторы, которые они собирают своими руками.
Металлодетекторы, предлагаемые на рынке, работают на разных принципах. Многие считают, что они используют принцип импульсной эхо- или радиолокации. Их отличие от локаторов заключается в том, передаваемый и принимаемый сигналы, действуют постоянно и одновременно, ко всему прочему они работают на совпадающих частотах.
Приборы, работающие по принципу «прием-передача», регистрируют отраженный (переизлученный) от металлического предмета сигнал. Этот сигнал появляется из-за воздействия на металлический предмет переменным магнитным полем, которое генерируют катушки металлоискателя. То есть в конструкции устройств этого типа предусмотрено наличие двух катушек, первая – передающая, вторая – приемная.
Приборы этого класса обладают следующими достоинства:
В тоже время, металлоискатели этого класса обладают определенными недостатками:
Другими словами, устройства этого типа перед работой необходимо настраивать своими руками.
Другие устройства иногда называют металлоискатель на биениях. Это название пришло из далекого прошлого, точнее со времен, когда широко эксплуатировались супергетеродинных приемников. Биения – это явление, которое становится заметно при суммировании двух сигналов с близкими частотами и равными амплитудами. Биение заключается в пульсировании амплитуды просуммированного сигнала.
Частота пульсирования сигнала равняется разностью частот суммируемых сигналов. Пропуская такой сигнал через выпрямитель, его еще называют детектором, выделяют, так называемую разностную частоту.
Такая схема долго применялось, но в наши дни, ее не применяют. Их сменили синхронные детекторы, но термин остался в применении.
Металлодетектор на биении работает, используя следующий принцип – он регистрирует разность частот от двух генераторных катушек. Одна частота стабильна, вторая содержит в себе катушку индуктивности.
Устройство настраивают своими руками так, чтобы генерируемые частоты совпадали или по крайней мере были близки. Как только, в зону действия попадает металл, происходит изменение заданных параметров и частота изменяется. Разность частот может быть зарегистрирована разными способами, начиная от наушников и заканчивая цифровыми методами.
Устройства этого класса отличаются простой конструкцией датчика, слабой чувствительностью к к минеральному составу почвы.
Но кроме этого, при их эксплуатации необходимо учитывать и то, что у них высокое энергопотребление.
В состав металлоискателя входят следующие составные части:
Все устройства входящие в состав металлоискателя выполняют во влагозащищенном исполнении.
Вот такая относительная простота конструкция и позволяет изготовлять металлоискатели своими руками.
На рынке представлена широкая номенклатура металлодетекторов, применяемых во многих сферах. Ниже приведен список, в котором указаны некоторые разновидности этих устройств:
Большая часть современных металлоискателей может найти металлические объекты на глубине до 2,5 м, специальные глубинные изделия могут обнаружить изделие на глубине до 6 метров.
Второй параметр – это частота работы. Все дело в том, что низкие частоты позволяют металлоискателю видеть на довольно большую глубину, но мелкие детали они увидеть не в состоянии. Высокие частоты позволяют заметить мелкие объекты, но не допускает просмотра грунта на большую глубину.
Самые простые (бюджетные) модели работают на одной частоте, модели которые относят к среднему ценовому уровню используют в работе 2 и более частоты. Существуют модели, которые при поиске применяют 28 частот.
Современные металлодетекторы оснащаются такой функцией, как дискриминация металла. Она позволяет различать тип материала находящегося на глубине. При этом при обнаружении черного металла в наушниках поисковика будет звучать один звук, а при обнаружении цветного другой.
Такие устройства относят к ипульсно – балансным. Они используют в своей работе частоты от 8 до 15 кГц. В качестве источника применяют батареи в 9 – 12 В.
Приборы этого класса способны обнаружить золотой предмет на глубине в несколько десятков сантиметров, а изделия из черных металлов на глубине порядка 1 и более метра.
Но, разумеется, эти параметры зависят от модели устройства.
На рынке существует множество моделей приборов для поиска металла в грунте, стенах и пр. Несмотря на его внешнюю сложность, изготовить металлоискатель своими руками не так и сложно и это может сделать практически любой человек. Как уже отмечалось выше, любой металлоискатель состоит из следующих ключевых компонентов – катушки, дешифратора и сигнализирующего устройства блока питания.
Для сборки своими руками такого металлоискателя необходим следующий набор элементов:
Схема металлоискателя не отличается сложностью, а найти ее можно или на просторах мировой сети, или в специализированной литературе. Выше приведен перечень радиоэлементов, которые пригодятся для сборки металлоискателя своими руками в домашних условиях. Простой металлоискатель можно собирать своими руками, используя паяльник или другой доступный способом. Главное при этом, детали не должны касаться корпуса прибора. Для обеспечения работы собранного металлоискателя применяют источники питания в 9 – 12 вольт.
Для намотки катушки применяют провод с диаметром сечения в пределах 0,3 мм, разумеется, это будет зависеть от выбранной схемы. Кстати, намотанную катушку необходимо защитить от воздействия постороннего излучения. Для этого ее экранируют своими руками при помощи обыкновенной пищевой фольги.
Для прошивки контроллера применяют специальные программы, которые также можно найти на просторах интернет.
Если у начинающего «кладоискателя» нет желания связываться с микросхемами, существуют схемы и без них.
Существуют более простые схемы, основанные на использовании традиционных транзисторов. Такой прибор может найти металл на глубине в несколько десятков сантиметров.
Глубинные металлодетекторы используют для поиска металлов на больших глубинах. Но стоит отметить, что стоят они недешево и поэтому вполне возможно его собрать его своими руками. Но перед тем, как приступить к его изготовлению надо понять как работает типовая схема.
Схема глубинного металлоискателя не самая простая и существует несколько вариантов его исполнения. Перед его сборкой необходимо подготовить следующий набор деталей и элементов:
Номинальные параметры, количество зависят от выбранной принципиальной схемы прибора. Для сборки приведенных элементов потребуется паяльник, набор инструмента (отвертка, плоскогубцы, кусачки пр.), материал для изготовления платы.
Процесс сборки глубинного металлодетектора выглядит примерно следующим образом. Сначала собирают блок управления, основу которого составляет печатная плата. Ее изготавливают из текстолита. Затем схему сборки переносят непосредственно на поверхность готовой платы. После того, как рисунок перенесен, плату необходимо протравить. Для этого применяют раствор, в который входят перекись водорода, соль, электролит.
После того, как выполнено травление платы, в ней необходимо выполнить отверстия для установки компонентов схемы. После того, как выполнено лужение платы. Наступает самый важный этап. Установка и пайка своими руками деталей на подготовленную плату.
Для намотки катушки своими руками применяют провод марки ПЭВ с диаметром 0,5 мм. Количество витков и диаметр катушки зависят от выбранной схемы глубинного металлоискателя.
Существует мнение о том, что вполне возможно изготовить металлоискатель из смартфона. Это не так! Да, есть приложения, которые устанавливают под ОС Android.
Но по факту, после установки такого приложения он действительно сможет находить металлические предметы, но только предварительно намагниченные. Искать и тем более дискриминировать металлы он не сможет.
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.
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:
Необходимые материалы:
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.
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.
Самая точная настройка – отсутствие в наушниках щелчков, и наличие еле слышимого высокочастотного писка.
Осуществляется регулировка тремя способами:
При хорошем слухе и опыте можно использовать изготовленный металлодетектор как простой металлоискатель с дискриминацией, то есть с распознаванием типов металла.
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.
Металлоискатель своими руками - как это следует из самого названия, такие устройства изготавливаются самостоятельно и предназначены для поиска металлических предметов, используются по достаточно узкому назначению. Однако способы их реализации достаточно разнообразны и составляют целое направление в радиоэлектронике.
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.
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.
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.
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).
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.
Металлоискатель малых количеств магнитного материала может быть выполнен по схеме на рис. 8. В качестве датчика такого устройства использована универсальная головка от магнитофона. Для усиления слабых сигналов, снимаемых с датчика, необходимо использовать высокочувствительный усилитель низкой частоты, выходной сигнал которого поступает на телефонный капсюль.
Рис. 8. Схема металлоискателя малых количеств магнитного материала.
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.
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 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.
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 . 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.
Бытовой искатель металла (БИМ) (рис. 15), выпускавшийся ранее заводом «Радиоприбор» (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
