Чувствительный металлоискатель своими руками

Содержание

  1. Малыш FM
  2. МИ ШАНС
  3. Clone PI

Если перед вами остро встал вопрос, как сделать металлоискатель своими руками в домашних условиях, то сейчас мы найдём на него ответ. Рассмотрим пошаговое создание трёх видов металлодетекторов со схемами, видео и пошаговыми фото.

Простой металлоискатель Малыш FM в домашних условиях — схема, монтаж

Малыш ФМ — это один из самых простых металлоискателей на сегодняшний день. Схема отлично подходит для создания пинпойнтера.

Работает Малыш ФМ по принципу частотомера (до этого его применяли в МИ Кощей ФМ). Схема металлоискателя простая, поисковую катушку также несложно сделать своими руками в домашних условиях. Именно по этой причине Малыш ФМ сыскал популярность сред радиолюбителей, несмотря на небольшие недостатки, о которых поговорим ниже.

Новая идея, которая возникла у создателей Кощея ФМ, имела и свои «подводные камни». Работа металлодетектора была нестабильна из-за постоянного дрейфа, а глубина поиска — сравнительно небольшая. Однако в Малыше ФМ эти проблемы попытались устранить программно и кое-что из этого получилось.

Схема металлоискателя Малыш ФМ

Все детали просты и доступны. Главное, использовать термостабильные конденсаторы, их можно взять из сгоревшего мультиметра или советские К71. А вот керамические конденсаторы не подходят.

Плата металлоискателя Малыш ФМ очень проста и выглядит вот так:

Для питания металлоискателя подойдут батарейки типа «Крона» или другой источник питания от 9 до 12 В. Сама плата металлоискателя потребляет всего 10 мА, а увеличение энергопотребления может вызвать только мощный динамик. По этой причине лучше использовать пьезодинамики или наушники.

Плату и прошивку для металлоискателя Малыш ФМ можно скачать ниже.

Изготовление катушки для металлоискателя МАЛЫШ ФМ

Катушка для металлоискателя Малыш ФМ также важна, как и качественные конденсаторы. Вместе с конденсаторами она образует колебательный контур с частотой 19 кГц.

Схему металлоискателя Малыш ФМ можно использовать в качестве пинпойнтера или пляжного металлодетектора.

Данные для намотки катушки: на обод диаметром 70 мм используется провод сечением 0.1–0.18 мм (95 витков).

На фото ниже пример серийно выпускаемых пинпойнтеров Малыш ФМ:

Для пляжника: на обод диаметром 180 мм используется провод ПЭТ 155 0.1–0.18 (55 витков).

Далее витки снимаются с обода и плотно сматываются между собой ниткой, затем на катушку наматывается алюминиевая фольга для экранирования катушки, в месте вывода концов катушки делается разрыв экрана (Промежуток без фольги). Затем на фольгу наматывается спиралькой луженая медная проволока, и ее кабелем соединяем с минусом на плате металлоискателя. Для подключения катушки к плате металлоискателя, хорошо подходит микрофонный провод (2 жилы в общем экране) провода подпаиваем к концам катушки, а «экран к экрану».

Видео, как работает металлоискатель Малыш ФМ:

Как сделать металлоискатель своими руками — схема МИ ШАНС, подробная инструкция

Представляем вашему вниманию схему импульсного металлоискателя с дискриминацией металлов ШАНС. По сравнению с другими подобными устройствами, он имеет огромное преимущество, связанное с относительной простотой изготовления поисковой катушки.

Собранный своими руками металлоискатель ШАНС с катушкой диаметром 25 сможет найти обручальное кольцо на расстоянии 18 см, а каску — 40–45 см. Максимальная глубина поиска — 1 метр.

Схема металлоискателя ШАНС

Также приводим схему кнопок управления металлоискателем:

Схема имеет средний уровень сложности. Для сборки металлоискателя своими руками в домашних условиях понадобится некоторый опыт.

Необходимые компоненты для сборки металлоискателя ШАНС своими руками

Схема МИ ШАНС содержит микроконтроллер, поэтому для его успешной сборки понадобится внутрисхемный программатор. Также в схеме имеется ряд достаточно дорогих компонентов: экран, процессор и АЦП.

По самой сборке прибор не сложнее, чем Tracker PI-2 и Clone PI-W, а по настройке — даже проще, поскольку в нём нет даже традиционного подстроечника для балансировки ОУ.

Особое внимание следует уделить именно АЦП MCP3201, только после его приобретения можно переходить к дальнейшей сборке прибора, поскольку найти его весьма непросто.

По схеме — МСР3201, но есть и аналоги — ADS7816, ADS7817, ADS7822, LTC1285, LTC1286, SP8528 (могут чем-то отличаться).

После этого, следующим важным пунктом идёт ЖКИ-индикатор, как самая дорогая деталь, его цена — около 10 долларов. Подходят любые индикаторы на встроенном контроллере HD44780 (почти все именно такие), их выпускают многие фирмы, поэтому давать конкретную маркировку очень сложно. Лучше всего просто выбрать ЖКИ-индикатор со встроенным контроллером на две строки по 16 символов. Будет он с поддержкой кириллицы или нет — не важно. Будет у него подсветка или нет — тоже не важно, если не планируется использование в тёмное время суток или в подвалах/катакомбах. Но в любой маркировке нужного индикатора будет иметь место «1602» — обозначающее, что это знакосинтезирующий индикатор с двумя строками по 16 символов.

Если вы такой индикатор держите в руках впервые, с ним лучше сразу «ближе познакомиться». Хорошо, если найти на него даташит, но можно обойтись и без него, если внимательно осмотреть. Подключаем от внешнего источника +5 В на вывод 2 индикатора, а землю — на выводы 1 и 5. Обычно, отверстия и экран самого индикатора сидят на массе, а печатные проводники питания шире, чем сигнальные — это тоже поможет лучше и правильнее разобраться.

Вывод 3 индикатора через подстроечный резистор 22 кОм садим на массу (как на схеме прибора). Включаем и вращением этого подстроечника добиваемся красивого отображения всей верхней строки индикатора. Желательно разобраться и с подсветкой — она выведена на противоположную сторону индикатора двумя отдельными выводами, может быть продублирована и на выводы 15 и 16 (обычно). Находим, где «плюс», где «минус», пробуем запитать от +5 В, желательно через резистор 200 Ом (как на схеме). Вот теперь с индикатором вы хорошо знакомы, настроили контрастность и можно быть уверенными, что из-за него у вас уже проблем не будет.

Теперь, что касается остальное комплектации, из ОУ (по схеме он ОР37) пока что рабочей оказалась только NE5534P, которая намного дешевле указанной ОР37 и более распространённая. Преобразователь положительного напряжения с +12 В в отрицательное -12 В можно применить без буквы S в названии. Вместо полевичка КП505 идёт КП501А.

Подробная инструкция по сборке металлоискателя ШАНС своими руками

Процесс сборки металлодетектора ШАНС нужно начать с изготовления печатной платы. Скачать рисунок печатной платы и другие материалы для сборки металлоискателя ШАНС своими руками от можно ниже.

Собранная плата металлоискателя ШАНС выглядит так:

После изготовления и спайки платы, необходимо прошить микроконтроллер. Последняя версия прошивки 1.2.1.

Все версии прошивок для скачивания: proshivki-dlya-mi-shans.rar

Для прошивки микроконтроллера биты конфигурации расставляем как на рисунке ниже:

После этого, к металлоискателю подключаем питание, и он должен заработать. Правда пока металл он видеть не будит. Нужно еще изготовить катушку.

А вот так выглядит уже собранный блок:

Металлоискатель ШАНС своими руками — изготовление катушки

Шанс может работать с катушками от любых импульсных металлоискателей, но для хорошей дискриминации металлов подойдут только катушки с низкой паразитной емкостью. Поэтому лучше этот элемент изготовить по приведенной ниже схеме:

Для намотки катушки можно использовать обмоточный провод сечением 0,67–0,85 мм.

После подключения катушки, вы уже можете полностью проверить металлоискатель. Но для полноценной работы с металлоискателем, его стоит засунуть в корпус и изготовить для него штангу.

Читайте также:  Усилитель для антенны харченко своими руками

Ложные срабатывания у металлоискателя ШАНС отсутствуют, если поблизости нет включенных электроприборов. Чувствительность хорошая, как для селективных МД. Селективность и дискриминация своё дело делают. Все нюансы, которые сопутствуют работе даже очень приличных и дорогих фирменных приборов, аналогично отрабатывают и здесь — например, плоские железные предметы «бьют в цветняк», так как в них проводимость тоже неслабая. Ждать здесь чудес особо не приходится — природу не обманешь, но с опытом по индикатору и звуку отличить железки от латуни и бронзы можно.

В работе ШАНС показал себя, как простой и надежный металлоискатель, но с дискриминацией все не очень радужно. Реально прибор отсеивает только мелкий железный мусор и небольшие гвозди, а вот пивные пробки уже вызывают трудности. Также прибор, как и другие импульсные металлоискатели, плохо видит золотые цепочки.

Металлоискатель Шанс себя хорошо зарекомендовал и имеет хорошие отзывы. А некоторые радиолюбители даже наладили его мелкосерийное производство.

Видео с запуском МИ ШАНС на столе:

Металлоискатель Clone PI в домашних условиях — схема и подробная инструкция

Clone PI это импульсный металлоискатель без определения типа металлов, который может работать с катушками различных размеров. При использовании кольца диаметром 20 см, МИ Клон может находить монету на глубине до 25 см, а крупный металл — до 1 метра.

За основу Клона взята схема металлоискателя Tracker PI-2 с внесением в нее некоторых изменений.

Металлоискатель Clone PI имеет следующие отличия от оригинала (Металлоискателя Tracker PI-2):

  • Использование микроконтроллера AVR вместо PIC-контроллера.
  • Использование ЖКИ экран без светодиодов для индикации.
  • Наличие быстрой и медленной автоподстройки.
  • Все управление металлоискателем кнопочное (без переменных резисторов).

Схема металлоискателя Clone PI

Клон ПИ — это импульсный металлоискатель средней сложности, для новичка он будет сложен в изготовлении. Однако человек, имеющий небольшой опыт в сборке металлоискателей или другой электроники, сможет с ним справиться.

Схема металлоискателя Клон содержит несколько дорогостоящих элементов: ЖКИ экран, АЦП MCP3201 и микроконтроллер. Перед началом изготовления металлоискателя, обязательно приобретите АЦП, так как с его покупкой могут возникнуть трудности!

Также схема металлоискателя, содержит программируемый микроконтроллер, поэтому для его изготовления вам понадобится программатор с поддержкой программирования микроконтроллеров — PIC18F252 и умение им пользоваться.

На экране, металлоискатель Клон Пи выводит следующую информацию:

  1. Уровень отклика («быстрый» и «медленный» слайдеры).
  2. Напряжение питания.
  3. Порог (величина, обратная чувствительности).
  4. Громкость.
  5. Признак активности автоподстройки (отклик превышает порог в любую сторону).
  6. Признак медленной автоподстройки (отклонение отклика в положительную сторону), совпадает со звуковой сигнализацией.
  7. Индикатор включённой подсветки дисплея.

В работе металлоискатель Клон показал себя весьма неплохо. При качественной сборке Клон практически не отличается по поисковым характеристикам от Tracker PI и других импульсных металлоискателей.

Сборка металлоискателя Clone PI своими руками

Сборку металлоискателя Clone PI, как уже сказано выше, следует начать с поиска и покупки деталей, для изготовления печатной платы. После этого можно переходить к непосредственному процессу изготовления и сборки.

Первым делом, необходимо вытравить печатную плату:

После изготовления печатной платы в нее необходимо впаять все радиодетали. Микросхемы лучше установить на панельки. Также к плате подключаем кнопки управления, экран, динамик и разъемы для катушки и питания металлоискателя. После окончания пайки плату необходимо промыть спиртом и хорошо просушить.

Затем внимательно осматриваем плату, чтобы выявить непропаенные места и «залипухи». Если все хорошо, можно приступать к программированию микроконтроллера.

Прошивки, рисунки печатной платы и прочие материалы, которые могут понадобиться при создании металлоискателя Клон Пи своими руками в домашних условиях, вы можете скачать ниже.

Файлы для скачивания: klon-pi.rar

После программирования, микроконтроллер устанавливаем на плату, и уже можно увидеть первые плоды своего труда.

Если металлоискатель включился, на экране все показывает, подает звук и реагирует на кнопки управления, то можно переходить к изготовлению поисковой катушки. Если что-то не работает, то возвращаемся к этапу визуального осмотра, проверке платы по схеме и выявлению дефектов сборки!

Изготовление поисковой катушки для металлоискателя Клон ПИ

Простую поисковую катушку для металлоискателя Clone PI своими руками можно изготовить из обмоточного эмаль провода диаметром 0,6–0,8 мм, намотав 25 витков на оправку диаметром 25–27 см. В качестве оправки можно использовать кастрюльку или другой подходящий круглый предмет.

Затем витки катушки туго уматываем изолентой или скотчем. К концам катушки подпаиваем свитый многожильный провод сечением 0,75 мм и длиной 1–1,3 метра. Для удобства работы, защиты катушки от ударов и придания ей эстетического вида, можно ее засунуть в такой корпус:

К концу катушки подпаиваем разъём и подсоединяем ее к металлоискателю. Включаем его и проверяем наличие реакции на металл. Если реакция есть и у вас хорошая чувствительность, то можно произвести подстройку металлоискателя и приступать к окончательной сборке металлоискателя в корпус. На фото ниже приведен пример расположения элементов металлоискателя внутри корпуса.

После сборки металлоискателя и катушки в корпус остается изготовить к нему штангу и приступать к поискам!

  • Смотрите также, как сделать металлоискатель ПИРАТ своими руками

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

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

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

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

Процесс изготовления металлоискателя:

Шаг первый. Изготавливаем печатную плату

Первым делом нужно будет скачать дизайн платы:

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




Шаг третий. Полиэфирные конденсаторы и резисторы

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

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





Шаг пятый. Собираем катушки

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

Читайте также:  Цепная пила по металлу



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

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

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

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

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

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

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

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

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

Принцип действия

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

Принцип действия металлоискателя

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

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

Детектор или сканер?

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

Разновидности

Общие параметры

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

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

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

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

Рабочая частота

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

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

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

Читайте также:  Что такое контактная точечная сварка

Метод поиска

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

Самодельный металлоискатель схемотехнически строят более всего следующими способами:

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

Без приемника

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

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

С приемником и передатчиком

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

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

До щелчка

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

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

По писку

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

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

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

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

Катушка и прочее

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

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

О размерах катушки

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

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

Монопетля

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

Индуктивность

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

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

Номограмма для расчета многослойных катушек

Для расчета поисковой монопетли номограммой пользуются следующим образом:

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