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.
Конструкция и принцип работы прибора
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:
- простота конструкции;
- большие возможности для обнаружения металлических материалов.
В тоже время, металлоискатели этого класса обладают определенными недостатками:
- металлоискатели могут быть чувствительными к составу грунта, в котором производят поиск металлических предметов.
- технологические сложности при производстве изделия.
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.
Типовая конструкция
В состав металлоискателя входят следующие составные части:
- Катушка – это конструкция коробчатого типа, в ней располагают приемник и передатчик сигнала. Чаще всего катушка имеет эллиптическую форму и для ее изготовления применяют полимеры. К ней подведен провод, соединяющий ее с блоком управления. Это провод передает сигнал от приемника к блоку управления. Передатчик формирует сигнал при обнаружении металла, который транслируется на приемник. Катушку устанавливают на нижнюю штангу.
- Металлическую часть, на которой фиксируется катушка и настраивается угол ее наклона, называют нижней штангой. Благодаря такому решению происходит более тщательное исследование поверхности. Существуют модели, в которых нижняя часть может регулировать высоту металлоискателя и обеспечивает телескопическое соединение со штангой, которую называют средней.
- Средняя штанга – это узел, расположенный между нижней и верхней штангами. На ней закрепляют приспособления, позволяющие регулировать размеры устройства. на рынке можно встретить модели, которые состоят из двух штанг.
- Верхняя штанга, как правило, имеет изогнутый вид. Она напоминает, букву S. Такая форма считается оптимальной для закрепления ее на руке. На ней устанавливают подлокотник, блок управления и рукояткой. Подлокотник и рукоятку изготавливают из полимерных материалов.
- Блок управления металлодетектором необходим для обработки получаемых от катушки данных. После того, как сигнал преобразован он направляется на наушники или другие средства индикации. Кроме того, блок управления предназначен для регулировки режима работы устройства. Провод от катушки присоединяется с помощью быстросъемного устройства.
Все устройства входящие в состав металлоискателя выполняют во влагозащищенном исполнении.
Вот такая относительная простота конструкция и позволяет изготовлять металлоискатели своими руками.
Разновидности металлодетекторов
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.
Частота работы
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.
Как собрать самодельный металлоискатель своими руками
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:
- контроллер;
- резонатор;
- конденсаторы разных типов, в том числе и пленочные;
- резисторы;
- излучатель звука;
- стабилизатор напряжения.
Металлоискатель простейший своими руками
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.
Металлоискатель без микросхем
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:
- конденсаторы разного типа – пленочные, керамические и пр.;
- резисторы разного номинала;
- полупроводники – транзисторы и диоды.
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.
Немного о смартфонах
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.
Если Вы потеряли кольцо, ключ, отвёртку… и знаете приблизительное место потери, то не стоит отчаиваться! Вы можете собрать металлоискатель своими руками или попросить знакомого радиолюбителя собрать несложный металлоискатель своими руками . Ниже представлена схема простого в изготовлении и проверенного годами металлоискателя, который (при определённых навыках) можно сделать за один день. Простота описываемого металлоискателя в том, что он собран всего на одной весьма распространённой микросхеме К561ЛА7 (CD4011BE) . Настройка тоже проста и не требует дорогих измерительных приборов. Для настройки генераторов достаточно осциллографа или частотомера. Если всё сделано без ошибок и из исправных элементов, то и эти приборы не понадобятся.
Чувствительность данного металлоискателя:
металлическую крышку от банки «видит» до 20 см, сотовый телефон до 15 см, батарейка «крона» до 10 см, 5 руб монета до 8 см .
На этом расстоянии едва меняется тон генератора в наушниках, при более близком расстоянии тон увеличивается. Чем больше площадь металла, тем больше расстояние обнаружения. Различает диамагнетики и ферромагнетики.
Для изготовления металлоискателя нам понадобятся:
- Микросхема К561ЛА7 (или К561ЛЕ5, аналог CD4011);
- Транзистор — маломощный низкочастотный, например — КТ315, КТ312, КТ3102, аналоги: ВС546, ВС945, 2SC639, 2SC1815 и т.п.);
- Диод — любой маломощный, например — кд522Б, кд105, кд106, аналоги: in4148, in4001 и т.п.;
- Переменный резистор — 3 шт (1 кОм, 5 кОм, 20 кОм с выключателем или выключатель отдельно);
- Постоянный резистор — 5 шт (22 Ом, 4,7 кОм, 1,0 кОм, 10 кОм, 470 кОм);
- Керамических, а ещё лучше слюдяных конденсаторов — 5 шт: 1000 пф -3шт, 22 нФ -2шт, 300 пф);
- Электролитический конденсатор (100,0 мкф х 16В) — 1шт;
- Провод ПЭЛ, ПЭВ, ПЭТВ и т.д., диаметром 0,4-0,7 мм;
- Низкоомные наушники (от плеера);
- Батарея 9В.
Схема металлоискателя
Внешний вид платы металлоискателя
В корпусе от старого карманного радиоприёмника (можно использовать корпус от мыльницы, из под губки для чистки обуви или в корпусе от электрической соединительной коробки.
Внимание! Для исключения помех и влияния рук человека при касании к регуляторам — корпуса переменных резисторов необходимо соединить с минусом платы.
При правильно спаянной схеме металлоискателя, исправности и правильного значения элементов, правильно сделанной поисковой катушки устройство работает без проблем. Если при первом включении в наушниках не слышно писка и изменения частоты при регулировке регулятора «ЧАСТОТА» — значит надо подобрать резистор (10 кОм), стоящий последовательно с регулятором и/или конденсатор в этом генераторе (300 пф). Тем самым мы делаем одинаковыми частоты образцового и поискового генераторов.
При возбуждении генератора, появления свиста, шипения, искажений припаять конденсатор 1000 пф (1Н0 он же 102) с выв. 6 микросхемы на корпус.
Осциллографом или частотомером посмотреть частоты сигналов на выводах 5 и 6 К561ЛА7. Добиться их равенства вышеописанным методом настройки. Сама рабочая частота генераторов может колебаться от 80 до 200 кГц.
Защитный диод (любой маломощный) нужен для исключения повреждения микросхемы при ошибочном включении батареи питания (что часто бывает:).
Изготовление катушки металлоискателя
Катушки наматываются на оправке диаметром 15-25 см (например, ведро или на челноке из толстой проволоки или фанеры — чем меньше диаметр, тем меньше чувствительность, но больше избирательность мелких металлов). Выбирайте для каких целей он Вам нужен.
Используется провод в лаковой изоляции ПЭЛ, ПЭВ, ПЭТВ…, диаметром — 0,4 — 0,7 мм (хорошо подходит от старых цветных телевизоров с петли размагничивания кинескопа или отклоняющей системы) и содержит около 100 витков (можно наматывать от 80 до 120 витков). Поверх провода обматываем плотно изолентой.
Затем катушку поверх изоленты обматываем полоской фольги, оставив 2-3 см не обмотанным участок. Фольгу можно взять с некоторых видов кабелей или на крайний случай — порезать на полоски шириной 2 см фольгу от шоколадки 🙂
Всё ещё раз плотно заматываем изолентой.
Фото готовой катушки. Осталось сверху обмотать изолентой.
Полученную готовую катушку крепим на диэлектрик (например, не фольгированный текстолит или гетинакс). Далее его прикрепляем к держаку.
Катушку со схемой соединяем двойным экранированным проводом (экран на корпус). Провод можно взять от старых шнуров для перезаписи с магнитофона на магнитофон или шнур НЧ (аудио-видео) для соединения телевизора с DVD и т.д.
Правильная работа металлоискателя: при включении регулятором «частота» в наушниках устанавливаем низкочастотный гул, при приближении к металлу изменяется частота.
Можно второй вариант, чтоб гул в ушах «не стоял», установить нулевые биения, т.е. совместить две частоты. В наушниках тогда будет тишина, но как только катушку подносим к металлу — частота поискового генератора изменяется и в наушниках появляется писк. Чем ближе к металлу — тем выше частота в наушниках. Но чувствительность при этом способе не велика. Прибор среагирует только при сильной расстройке генераторов, например при поднесении к крышке от банки.
Расположение деталей на плате для микросхемы в корпусе DIP
Расположение деталей на плате для микросхемы в корпусе SMD
Зотов А., Сергей В., Волгоградская обл.
Эту схему металлоискателя можно обсудить на нашем
Вы хотите сделать этот металлоискатель?
Но у Вас нет деталей и платы?
Несколько вариантов металлоискателя из набора
Вы можете заказать их
Набор для изготовления металлоискателя
(в наборе все необходимые детали и печатная плата )
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
Решили разобраться с схемой создания металлоискателя и попробовать сделать свой экспериментальный аппарат для ознакомлением с принципом работы и для пробы собственных сил, но не знаете с чего начать? Давайте разберемся вместе, ведь воссоздавать простые электронные схемы, в том числе металлоискатели своими руками не так уж и трудно.
Металлодетектор позволяет находить предметы, имеющие определенные электрические и электромагнитные свойства, которые отличают их от окружающей среды. К таким предметам относятся, к примеру, различные металлы в земле. Металлоискатели используются службами досмотра, военными, геологами, строителями и специалистами ряда других профессий для нахождения металла в почве и не только.
Сейчас металлоискатель зачастую используется и обычными людьми для поиска металлолома черной металлургии и нахождения цветных металлов, из которых состоят различные монеты, ювелирные украшения и военная атрибутика: гильзы, жетоны и многое другое. Также металлодетектор может помочь при поиске утерянных по неосторожности предметов, жизненно необходимых или имеющих материальную или моральную ценность (части механизмов, ключи, кольца, украшения и т.д).
Чувствительность данного прибора зависит от диаметра поисковой катушки. Чем больше ее диаметр (от 30 см), тем меньше чувствительность к маленьким предметам, но усиливается к крупным, глубинного залегания. И наоборот, чем меньше ее диаметр, тем лучше реакция на более мелкие предметы. В промышленных образцах имеются подробные инструкции о чувствительности и применению различных катушек.
Сигнал металлоискателя на большую и маленькую монету
В самодельном устройстве зависимость его чувствительности от диаметра катушки также сохраняется. Но нужно помнить, что самодельный прибор по своим качествам будет далек от профессионального оборудования в силу различных нюансов происходящих физических процессов. Одной фразой принцип работы металлоискателя можно описать так — катушка посылает электромагнитные волны и одновременно реагирует на индукционно наведенные в металле токи, которые генерируют свое магнитное поле под влиянием катушечной обмотки.
В действительности физические процессы намного сложнее, и сам поиск кладов профессиональным оборудованием (с избирательностью и сепарацией) далеко не так прост, как может показаться, а изобилие мусора в почве может начисто отбить охоту копать, когда качественный прибор пищит каждый раз. Поэтому приведенное ниже устройство не может гарантировать счастливых находок невообразимых кладов, но поможет на собственном опыте понять сам принцип взаимодействия металла и поисковой катушки металлоискателя.
Создание устройства такого типа не представляет больших трудностей, нужно только уметь разбираться в схемах и пользоваться паяльником. В данном случае будет описана простая схема с использованием, главным образом, 555 микросхемы (универсальный таймер).
Для ознакомления с работой подобного таймера рекомендуется прочитать соответствующий лист с параметрами данной микросхемы (datasheet).
Необходимые материалы и инструменты:
- 555 микросхема (универсальный таймер);
- 2 конденсатора по 2.2 мкФ;
- резистор=47 кОм;
- батарейки=9 В, провода для соединений, кабель для аккумуляторной батареи, переключатель;
- плата схемы;
- медный провод=100 м (d=0,2 мм);
- зуммер для подачи звуковых сигналов (его можно заменить динамиком с сопротивлением= 8 Ом и конденсатором=10 мкФ);
- древесный клей и изолента;
- картон;
- плоскогубцы, с помощью которых можно сделать отверстие, пинцет;
- припой в виде проволоки и паяльник;
- линейка, острый нож, циркуль, карандаш;
- клей, используемый для горячего склеивания;
- провода и макетная плата.
Материалы для изготовления простого металлоискателя
Схема металлоискателя
Вашему вниманию могут попадаться различные самодельные металлоискатели. Они находятся в свободном доступе, стоит только ввести в поисковой строке «металлоискатели схемы». Данная взята таким же образом с просторов Интернета , но в нее добавлен зуммер вместо динамика и переключатель (для батареи).
Изготовление катушки
Для удобства вычисления Вы можете воспользоваться калькулятором-онлайн для воздушной катушки. С его помощью можно рассчитать, что для катушки диаметром 9 см необходимо 250 оборотов (витков) лакированной медной проволоки d=0,2 мм. Индуктивность данной катушки получится приблизительно 10 МГн .
Чем меньше ее d (диаметр), тем больше оборотов понадобится (на катушку с диаметром 7 см необходимо 290 оборотов).
Экран металлоискателя
Купить готовую не составит труда. Если Вы все же решили собирать ее своими руками, то перед тем, как спаять два конца проволоки их необходимо почистить с использованием наждачной бумаги. Нужно стараться все соединения делать очень аккуратно, чтобы исключить влияние некачественного монтажа на самодельный прибор, который и так будет реагировать на множество помех.
В собранном виде экран металлоискателя
Тестирование катушки и создание печатной платы
Для того, чтобы не испортить рабочую плату лучше данную схему протестировать на макетной доске.
Проверка работоспособности на макетной плате
Следующим шагом необходимо сделать схемную плату. Если Вы не умеете, то лучше найти описание в Интернете с видео уроками.
Схемная плата в собранном виде
Тестирование
Основа для конструкции
Основа для Вашего простого металлоискателя может быть выполнена из любых удобных для Вас материалов (дерево, пластик и т.д). В данном случае основой послужил картон. Он более прост в использовании.
Вначале необходимо сделать эскиз ручки (3 детали), можно даже без вычислений. В этой ручке должны будут уместиться батарейка, плата, переключатель и катушка.
Ручка для металлоискателя сделанная из картона
Вырезаем отверстия для переключателя и батарейки. Склеиваем детали из картона используя древесный клей и оставляем сохнуть на ночь (приблизительно 12 часов).
Вырезаем отверстия для батарейки и проводов
склеиваем эти части между собой
После высыхания клея нужно проделать в ручке рядом с переключателем отверстие для свободного прохождения через него проводов. И наконец приклеиваем к картонной ручке катушку, используя термоклей.
Располагаем батарейку и другие части на ручке
Сборка частей и заключение
Когда по отдельности все части уже выполнены остается только их собрать. Вначале необходимо приклеить с помощью термоклея переключатель к ручке, вставить батарейку и затем приклеить схемную плату.
Теперь настало время подключить все компоненты между собой и протестировать созданное Вами устройство. Новичку будет не легко разобраться в данном руководстве, но если Вы не впервые беретесь за изготовление металлоискателя, то быстро разберетесь.
Металлоискатель в собранном виде
Такой собранный металлоискатель довольно мощный для нахождения мелких предметов на недалеком расстоянии и желательно внутри помещения, во избежание неполадок. Но следует помнить, что данная самоделка будет очень сильно уступать по чувствительности, качеству обнаружения, сепарации и избирательности, устойчивости к помехам промышленному оборудованию, и повторять ее стоит скорее ради спортивного интереса и ознакомления с принципом работы металлоискателя.
Что получилось в итоге:
Вы в детстве хотели себе иметь прибор, которым можно было бы находить металлические предметы и даже клад? Большинство детей желают иметь такой агрегат. К счастью, он существует. Это обычный металлодетектор, позволяющий обнаруживать различные металлы под слоем грунта и в других местах. Принцип в том, что он находит материал, который отличается своими магнитными или электрическими свойствами от среды нахождения. Примечательно, что находить можно не только металлические предметы и не только в грунте.
Металлоискатель используют геологи, службы досмотра, военные, криминалисты и строители. Это весьма полезная в хозяйстве вещь. А можно ли сделать металлоискатель своими руками? Да, и эта статья поможет вам в этом.
Как работает металлоискатель и из чего он состоит
Для того чтобы сделать такой прибор в домашних условиях собственными руками, нужно разобраться в принципе его работы. Как он способен обнаруживать металл и сигнализировать об этом? Все дело в электромагнитной индукции. Металлоискатели имеют свою схему, состоящую из:
- Передатчика колебаний электромагнитных волн.
- Приемника.
- Специальной передающей сигнал катушки.
- Катушки, принимающей сигнал.
- Устройства индикации.
- Дискриминатора (схема выделения полезного сигнала).
Некоторые работающие узлы могут быть объединены схематически и конструктивно. К примеру как приемник, так и передатчик смогут действовать на одну катушку. Часть приемника сразу будет выделять положительный сигнал и так далее.
Теперь детальней о принципе работы металлоискателя. Благодаря катушке, в среде начинает создаваться ЭМП (электромагнитное поле) некой структуры. В том случае, когда в радиусе действия этого поля находится предмет, проводящий электричество, в нем появляются токи Фуко или вихревые.Они создают собственное ЭМП предмета. Теперь изначальная структура катушки начинает искажаться. А когда предмет, находящийся в грунте, не проводит электричество, но имеет ферромагнитные свойства, то за счет экранирования структура катушки тоже искажается. Как в первом, так и во втором случае, металлоискатель улавливает электромагнитное поле от предмета и преобразует его в сигнал (акустический или оптический). Вы слышите определенный звук и можете видеть сигнал на экране.
Обратите внимание! В целом для работы металлоискателя необязательно, чтобы тело проводило ток, грунт - нет. Важно чтобы магнитные и электрические свойства тел отличались.
Вот так и работает система металлоискателя. Принцип простой и действенный. Теперь, давайте подробнее рассмотрим, как сделать металлоискатель собственными руками. Первое что вам нужно - подготовить все инструменты и материалы.
Компоненты для металлоискателя
Итак, если вы хотите изготовить прибор, то без специальных приспособлений не обойтись. Это все-таки электронный прибор, который нужно собрать из разных комплектующих. Что же потребуется? Набор следующий:
Прочие компоненты вы можете увидеть на схеме ниже.
Кроме того, вам понадобится пластиковая коробка, чтобы смонтировать электронную схему. А также подготовьте пластиковую трубу, чтобы создать штангу с закрепленной на ней катушкой. Теперь можно приступать к работе.
Собираем металлоискатель собственными руками: создание печатной платы
Самый сложный этап работ - это электроника. Здесь все тонко и сложно. Поэтому рационально начать именно с создания рабочей печатной платы. Существует лишь несколько вариантов различных плат. Все зависит от радиоэлементов, используемых для создания. Различают плату, работающую на микросхеме NE555, и на транзисторах. Ниже видно, как выглядят эти платы.
Собираем металлоискатель собственными руками: установка электронных элементов на плату
Дальше работа тоже будет не из легких. Все электронные элементы металлоискателя придется спаять и установить их так, как показывает схема. На фото вы можете видеть конденсаторы. Они пленочные и обладают высокой термостабильностью. За счет них работа металлоискателя будет значительно стабильней. Такой показатель очень кстати, особенно в осенний период пользования прибором. Ведь тогда на улице бывает достаточно прохладно.
Остается выполнить пайку. Сам процесс мы описывать не будем, так как технология пайки должна быть известна всем. Чтобы наглядно понять, как выполнить все работы по электронной части металлоискателя, предлагаем вам дополнительно ознакомиться с этим видео:
Собираем металлоискатель собственными руками: питание
Чтобы устройство получало ток, нужно обеспечить источник питания на 9-12 В. Стоит заметить, что металлоискатель довольно прожорливо потребляет электроэнергию. Это не удивительно, так как прибор довольно мощный. Если вы думаете что одной «Кроны» (батарейки) будет достаточно, то это не так. Долго он не проработает. Потребуется две или даже три батарейки, соединенные параллельно. Как вариант использование одного мощного аккумулятора. Это будет дешевле, так как его можно долго разряжать и заряжать.
Собираем металлоискатель собственными руками: катушка
Так как мы делаем импульсный металлодетектор, то аккуратность и точнейшая сборка катушки не требуется. Нормальный диаметр катушки будет составлять 19-20 см. Для этого придется мотать 25 витков. Когда вы сделаете катушку, хорошо обмотайте ее сверху изоляционной лентой. Для увеличения глубины обнаружения катушкой предметов, намотайте диаметр на отправку около 26-27 см. При этом нужно уменьшить количество витков до 21-23. В таком случае используется провод Ø 0,5 мм.
Когда вы намотали катушку, ее потребуется смонтировать на жесткий корпус металлоискателя. Важно, чтобы на корпусе отсутствовал металл. Подумайте и поищите любой корпус, который будет подходить по размерам. Корпус будет выполнять защитную функцию. Катушка будет защищена от ударов о грунт во время поисков.
Чтобы сделать отвод от катушки, припаяйте к ней два провода Ø 0,5-0,75 мм. Рекомендуется использовать 2 свитых друг с другом провода.
Собираем металлоискатель собственными руками: настройка прибора
Собирая металлоискатель по схеме, настраивать его не нужно. Он уже обладает максимальной чувствительностью. Чтобы еще тоньше настроить металлоискатель, отрегулируйте переменный резистор R13, немного покрутив его. Делайте это до тех пор, пока не услышите редкие щелчки. В том случае, когда это достигается на крайнем положении нахождения резистора, смените номинал прибора R12. Такой переменный резистор должен настроить металлоискатель на оптимальную работу на среднем положении.
Существует специальный осциллограф, благодаря которому вы можете измерять частоту затвора резистора Т2. Протяжность импульса должна составлять 130-150 мкс, а оптимальная рабочая частота - 120-150 Гц.
Чтобы начать процесс поиска металлоискателем, нужно включить его и подождать примерно 20 сек. Тогда он стабилизируется. Теперь крутите резистор R13 чтобы настроить его. Вот и все, вы можете начинать свой поиск при помощи простого металлоискателя.
Подведем итоги
Такая подробная инструкция поможет вам узнать, как самому можно сделать металлоискатель своими руками. Он простой, но полностью способен находить металлические предметы. Более сложные модели металлоискателей требуют больших усилий и времени.