Генератор для настройки резонанса катушек. Металлоискатель с низкой рабочей частотой. С накоплением фазы

Которая легко собирается за один день. Она обладала довольно высокой чувствительностью, однако не лишена недостатков.

Одним из недостатков являются ложные срабатывания при поиске металлов в неблагоприятных условиях.

Поэтому сегодня мы предлагаем вам схему металлоискателя с пониженной рабочей частотой. Она несколько сложнее, но все еще довольно проста.

Металлоискатель представляет собой надежное устройство, электронная схема которого обеспечивает хорошую чувствительность и стабильность работы.

Отличительной особенностью такого устройства является его низкая рабочая частота. Катушки индуктивности металлоискателя работают на частоте 3 кГц. Это обеспечивает, с одной стороны, слабую реакцию на нежелательные сигналы (например, сигналы, возникающие при наличии мокрого песка, мелких кусочков металла и т.д.), а с другой стороны, хорошую чувствительность при поиске скрытых водопроводных труб и трасс центрального отопления, монет и других металлических предметов.

Для реализации и настройки схемы требуется соответствующий навык и опыт, поэтому начинающему любителю-конструктору следует обратиться сначала к более простым схемам и устройствам.

Блок-схема металлоискателя приводится на рис.
Генератор металлоискателя возбуждает колебания в передающей катушке на частоте около 3 кГц, создавая в ней переменное магнитное поле.

Приемная катушка расположена перпендикулярно передающей катушке таким образом, что проходящие через нее магнитные силовые линии создадут малую ЭДС. На выходе приемной катушки сигнал либо отсутствует, либо очень мал.

Металлический предмет, попадая в поле катушки, изменяет значение индуктивности, и на выходе появляется электрический сигнал, который затем усиливается, выпрямляется и фильтруется.

Таким образом, на выходе системы имеем сигнал постоянного напряжения, значение которого слегка возрастает при приближении катушки к металлическому предмету. Этот сигнал поступает на один из входов схемы сравнения, где сравнивается с опорным напряжением, которое прикладывается к его второму входу.

Уровень опорного напряжения отрегулирован таким образом, что даже небольшое увеличение напряжения сигнала приводит к изменению состояния на выходе схемы сравнения. Это в свою очередь приводит в действие электронный переключатель, в результате чего на выходные усилительные каскады поступает звуковой сигнал, оповещающий оператора о присутствии металлического предмета.

Принципиальная электрическая схема металлоискателя представлена на рис. 2.

Передатчик, состоящий из транзистора VT1 и связанных с ним элементов, возбуждает колебания в катушке L1. Сигналы, поступающие на катушку L2, затем усиливаются микросхемой D1 и выпрямляются микросхемой D2, включенной по схеме амплитудного детектора.

Сигнал с детектора поступает на конденсатор C9 и сглаживается фильтром низких частот, который состоит из резисторов R14, R15 и конденсаторов C10 и C11. Затем сигнал поступает на вход схемы сравнения D3, где сравнивается с опорным напряжением, устанавливаемым переменными резисторами RP3 и RP4.

Переменный резистор RP4 служит для быстрой и грубой настройки, а RP3 обеспечивает точную регулировку опорного напряжения.

Генератор, собранный на транзисторе с одним переходом VT2, работает в непрерывном режиме, однако сигнал, вырабатываемый им, поступает на базу транзистора VT4 только тогда, когда закроется транзистор VT3, так как, находясь в открытом состоянии, этот транзистор шунтирует выход генератора.

При поступлении сигнала на вход микросхемы D3 напряжение на ее выходе уменьшается, закрывается транзистор VT3 и сигнал от транзистора VT2 через транзистор VT4 и регулятор громкости RP5 поступает на выходной каскад и громкоговоритель.

В схеме используется два источника питания, что устраняет возможность возникновения любой обратной связи выхода схемы к ее чувствительному входу. Основная схема питается от батареи напряжением 18 В, которое с помощью микросхемы D4 понижается до стабильного напряжения 12 В. При этом снижение напряжения батареи во время работы схемы не вызывает изменения настройки.

Выходные каскады питаются от отдельного источника питания напряжением 9 В.

Требования по потреблению мощности довольно низкие, поэтому для питания устройства можно использовать три аккумуляторные батареи. Батарея питания выходного каскада не требует специального выключателя, так как в отсутствие сигнала выходной каскад не потребляет тока.

Металлоискатель - все-таки довольно сложное устройство (несмотря на то, что мы говорили в самом начале), поэтому сборку схемы следует проводить покаскадно с тщательной проверкой каждого каскада.

Схему монтируют на плате, на которой имеются 24 медные полоски по 50 отверстий в каждой с шагом 2,5 мм. Прежде всего в полосках делают 64 разреза и высверливают три установочных отверстия. Затем на обратной стороне платы устанавливают 20 перемычек, штыри для внешних соединений, а также два штыря для конденсатора C5.

Затем устанавливают конденсаторы C16, C17 и микросхему D4. Эти элементы образуют источник питания с напряжением 12 В.

Проверка этого каскада осуществляется путем временного подключения батареи напряжением 18 В. При этом напряжение на конденсаторе C16 должно составлять 12 ±0,5 В. После этого проводится монтаж элементов выходного каскада: резисторов R23-R26, конденсаторов C14 и C15 и транзисторов VT4-VT6.

Внимание: корпус транзистора VT6 соединен с его коллектором, поэтому контакт корпуса с соседними элементами и перемычками недопустим.

Так как выходной каскад при отсутствии сигнала не потребляет тока, его проверяют временным подсоединением громкоговорителя, переменного резистора RP5 и батареи напряжением 9 В. Затем устанавливают резисторы R20-R22 и транзистор VT2, образующие генератор звуковых сигналов.

При подключении двух источников питания в динамике прослушивается звуковой фон, меняющийся с изменением положения ручки регулятора громкости.

После этого на плате монтируют резисторы R16-R19, конденсатор C12, транзистор VT3 и микросхему D3.

Работа схемы сравнения проверяется следующим образом.

К измерительному входу D3 подключают переменные резисторы RP3 и RP4. Этот вход образуется с помощью двух резисторов сопротивлением 10 кОм, один из которых подключается к положительной шине питания +12 В, а другой - к нулевой шине. Вторые выводы резисторов подсоединяют к выводу 2 микросхемы D3. Перемычка от этого вывода служит временной точкой соединения.

При грубой настройке (включены обе батареи), которая осуществляется переменным резистором RP4, в определенном его положении происходит срыв звукового сигнала, в то время как при точной настройке переменным резистором RP3 должно осуществляться плавное изменение сигнала вблизи этого положения.

Низкая рабочая частота металлоискателя снижает чувствительность по мелким целям, но зато позволяет осуществлять поиск на большей глубине.

При выполнении этих условий приступают к установке резисторов R6-R15, конденсаторов C6-C11, диода VD3 и микросхем D1 и D2. Включив источник питания, сначала проверяют наличие сигнала на выходе микросхемы D1 (вывод 6). Он не должен превышать половины значения источника питания (приблизительно 6 В).

Напряжение на конденсаторе C9 не должно отличаться от напряжения выходного сигнала этой микросхемы, хотя наводки от сети переменного тока могут вызвать небольшое увеличение этого напряжения. Касание пальцем входа микросхемы (основания конденсатора C6) вызывает увеличение напряжения из-за повышения уровня шумов.

Если регуляторы настройки находятся в положении, при котором звуковой сигнал отсутствует, касание пальцем конденсатора C6 приводит к появлению и исчезновению этого сигнала.

На этом предварительная проверка работоспособности каскадов заканчивается. Окончательная проверка и настройка металлоискателя проводятся после изготовления катушек индуктивности.

После предварительной проверки каскадов схемы на плате устанавливаются остальные элементы за исключением конденсатора C5. Переменный резистор RP2 временно устанавливается в среднее положение.

Плата крепится к L-образному алюминиевому шасси через пластмассовые шайбы (для устранения возможности короткого замыкания) с помощью трех винтов. Шасси закрепляется в корпусе пульта управления двумя болтами, удерживающими два зажима, предназначенные для крепления корпуса пульта к штанге искателя. Боковая сторона шасси обеспечивает фиксацию источников питания в корпусе.

При сборке пульта следует убедиться, что выводы переключателя на обратной стороне переменного резистора RP5 не касаются элементов платы. После высверливания прямоугольного отверстия приклеивается динамик.

Штанга и соединительные части, образующие держатель головки искателя изготавливаются из пластмассовых трубок диаметром 19 мм. Сама головка искателя представляет собой тарелку диаметром 25 см, изготовленную из прочной пластмассы, например, оргстекла. Внутренняя ее часть тщательно зачищается наждачной бумагой, что обеспечивает хорошее склеивание с эпоксидной смолой. Основные характеристики металлоискателя во многом зависят от применяемых катушек, поэтому их изготовление требует особого внимания.

Катушки, имеющие одинаковую форму и размеры, наматывают на D-образный контур, который образован из штырей, закрепленных на подходящем куске платы. Каждая катушка состоит из 180 витков эмалированного медного провода 0,27 мм с отводом от 90-го витка.

Прежде чем снять катушки со штырей, их в нескольких местах перевязывают. Затем каждая катушка обматывается прочной нитью, чтобы витки плотно прилегали друг к другу. На этом изготовление передающей катушки заканчивается.

Приемная же катушка должна быть снабжена экраном. Экранирование катушки обеспечивается следующим образом. Сначала она обматывается проволокой, а затем обертывается слоем алюминиевой фольги, которая снова обматывается проволокой. Такая двойная обмотка гарантирует хороший контакт с алюминиевой фольгой.

В обмотках проволоки и в фольге должен быть предусмотрен небольшой разрыв или зазор, как показано на рисунке, препятствующий образованию замкнутого витка по окружности катушки.

Изготовленные таким образом катушки закрепляются с помощью зажимов по краям пластмассовой тарелки и подсоединяются к блоку управления при помощи четырехжильного экранированного кабеля. Два центральных отвода и экран приемной катушки подсоединяются к нулевой шине через экранирующие провода.

Если включить устройство и радиоприемник, расположенный недалеко от катушки, можно услышать высокотональный свист (на частоте металлоискателя), обусловленный наводкой звукового сигнала в радиоприемнике. Это указывает на исправность генератора металлоискателя.

В данном случае неважно, на какой диапазон настроен радиоприемник, поэтому для проверки вместо него можно использовать любой кассетный магнитофон.

Место рабочего положения катушек определяется либо по выходному сигналу металлоискателя, который должен быть минимальным, либо по показаниям измерительного прибора (вольтметра), подключенного непосредственно к конденсатору C9.

Второй вариант подгонки катушек значительно проще.

Напряжение на конденсаторе должно составлять приблизительно 6 В. После этого внешние части катушек приклеиваются эпоксидной смолой, а внутренние, проходящие через центр, остаются незакрепленными, что позволяет провести окончательную настройку.

Окончательная настройка состоит в установке незакрепленных частей катушек в такое положение, при котором предметы из цветного металла, например монеты, вызывают быстрое увеличение выходного сигнала, а остальные предметы - его незначительное уменьшение.

Если требуемый результат не достигается, необходимо поменять местами концы одной из катушек.

Следует помнить, что окончательная настройка или подгонка катушек должна проводиться при отсутствии металлических предметов.

После установки и прочного закрепления катушки покрывают слоем эпоксидной смолы, затем на них накладывается стеклоткань и все это герметизируется эпоксидной смолой.

После изготовления головки искателя в схему встраивается конденсатор C5, переменный резистор RP1 устанавливается в среднее положение, а переменный резистор RP2 настраивается на минимум выходного сигнала. При этом по одну сторону среднего положения переменный резистор RP1 обеспечивает распознавание стальных предметов, а по другую сторону - предметов из цветного металла.

Следует иметь в виду, что при каждом изменении номинального значения сопротивления переменного резистора RP1 необходимо проводить повторную настройку устройства.

На практике металлоискатель представляет собой легкое, хорошо сбалансированное, чувствительное устройство. В течении первых нескольких минут после включения устройства может быть разбаланс нулевого уровня, однако через некоторое время он исчезает или становится незначительным.

Элементы металлоискателя

Резисторы:

R1, R6, R7, R8: 100 кОм
R2, R3, R22, R23: 100 Ом
R4, R5: 6,8 кОм
R9, R11, R21, R25: 10 кОм
R10: 220 кОм
R14: 15 кОм
R15, R19: 68 кОм
R16: 8,2 кОм
R17: 18 кОм
R18: 3,9 МОм
R12, R13: 47 кОм
R24: 4,7 кОм
R20: 33 кОм
R26: 1,8 кОм

Переменные резисторы:

RP1, RP4: 10 кОм (линейные)
RP2: 10 кОм (микроминиатюрный, с горизонтальной установкой)
RP3: 100 кОм (линейный)
RP5: 10 кОм (совмещенный с переключателем)

Конденсаторы:

C1: 100 мкФ, 16 В (электролитический)
C2, C5, C14: 0,01 мкФ
C3, C4: 0,22 мкФ
C6, C13: 0,1 мкФ
C7, C8, C12: 1 мкФ
C9: 47 мкФ, 16 В
C10: 2,2 мкФ, 35 В
C11: 0,47 мкФ, 35 В
C15, C16: 220 мкФ, 16 В (электролитический)
C17: 470 мкФ, 25 В (электролитический)

Транзисторы:

VT1, VT5: BC214L (КТ3107Б, КТ3107И)
VT2: TIS43 однопереходный (КТ117)
VT3, VT4: BC184L (КТ3102Д)
VT6: BFY51 (КТ630Д)

Диоды:

VD1, VD2, VD3: 1N914 (КД521А)

Микросхемы:

D1, D2, D3: CA3140 (К1109УД1)
F4: mA78L12AWC стабилизатор напряжения +12 В, 100 мА (К142ЕН1, К142ЕН2)

1080 878 Поиск с металлодетектором Garrett АСЕ 250 http://сайт/wp-content/uploads/2013/11/cda775a0bad3-1259x1024.jpg 01.11.2013 23.03.2018

Решил намотать катушку «на золото». По моим прикидкам, это должна быть небольшая DD-катушка, работающая на удвоенной частоте. Если родная катушка на АСЕ 250 дает примерно 6,5 кГц, то я попробую на «самоделке» развить 11-12 кГц.

Попробуем посмотреть, на какой частоте АСЕ 250 работает сейчас:

Сделал так. Намотал пробную катушку-зонд. Это громко сказано, потому что намотка заняла… секунд 10. Вот она:

В пробной катушке всего 5 витков (взял одну жилку от т.н. «витой пары»). На картинке также виден соединительный кабель («витая пара» длиной 2 м.) и разъем («джек» в зеленой изоленте) — он нужен для подключения пробной катушки к звуковой карте компьютера. В разъеме/джеке/штекере находятся два ограничительных диода КД103, включенных встречно-параллельно, они предназначены для защиты микрофонного входа звуковой карты от наводок и перенапряжения (по результатам первого применения, выяснилось, что диоды можно не ставить, см. ниже).

Далее мне понадобилось на время превратить свой компьютер в виртуальную лабораторию. Я зашел на этот сайт и забрал там осциллограф и частотомер — на сайте они стоят первыми, как выглядят, сейчас приведу ниже.

Включил АСЕ 250 с родной катушкой 6,5х9″ и положил катушку на пробную катушку-зонд, которую, в свою очередь, подключил к звуковой карте компьютера на микрофонный вход (т.е. выдернул кабель звука, идущий от вэбкамеры и воткнул свой). На экране виртуального осциллографа я увидел, что зонд, несмотря на его простоту, ловит сигнал, излучаемый АСЕй. Можно пересчитать по миллисекундам, какая именно частота генерируется катушкой АСИ, но лучше проинсталить вирт. частотомер и посмотреть на нем.

Виртуальный частотомер показал частоту 6700 Гц.

Выводы : пробная катушка-зонд — рабочая, виртуальные приборы тоже со своей задачей справились. Судя по форме сигнала на осциллографе, зонд имеет достаточную чувствительность, кроме того, можно сделать вывод, что защитные диоды (КД103) — не нужны: перегрузки по сигналу на осциллограмме не наблюдается, хотя зонд находился вплотную к излучающей катушке. Показанный зонд работает хоть с микрофонного входа звуковой карты, хоть с линейного (у меня интегрированная в мат.плату).

Приборы у нас есть. (Недавно заметил, что показанный виртуальный частотомер не смог работать с WINDOWS7 (x64), поэтому для измерения частоты советую пользоваться виртуальным спектроанализатором Simple Audio Spectrum Analyzer specan22 вот с этого сайта, программа работает также под WINDOWS-10). Теперь можно переходить к практической части, а именно: намотать небольшую катушку (одну половинку будущей DD-катушки) и подключив ее к генераторной части схемы АСИ, выйти на резонанс в 12 кГц.
Намотал эту катушку из проводов от «витой пары».

Здесь 9 витков этого кабеля, лишенного внешней оболочки, т.е. 9 х 8 = 72 витка, соответственно, распаянных «конец-начало». Подключаю выход катушки через предохранительный резистор 1,1 Ом к контактам 1,4 разъема (купил за 5 грн.). Для того, чтобы не возбуждался вход АСИ — на контакты 2,3 (к которым будет подключаться катушка Rx) временно припаиваю резистор 10 Ом. Вот схемка:

Подтыкаю разъем и включаю АСЕ 250 — она два раза пикнула и включилась как обычно, не заметив подмены. Осциллограф показал наличие генерации «новоявленной» катушки Тх (сигнал снимал пробной катушкой-зондом):

А частотомер показал ожидаемую частоту:

Немного капризничала звуковая карта — не хотела распознавать пробную катушку-зонд как микрофон, пришлось обмануть ее, подпаяв к катушке резистор на 10 кОм и конденсатор 0,47 мкФ, смотрите картинки:

Приемную катушку сделал на 11 х 8 = 88 витков (нашел «витую пару» чуть более тонкого диаметра, поэтому катушки кажутся одинаковыми, хотя на Rx витков больше на 22%).

Теперь у нас есть обе половинки DD-катушки, проверим возможность «сведения» катушек.

Подключил катушку Тх к АСЕ 250 (см. в пред. сообщении схему запуска катушки Тх от генератора АСЕ 250), а на выход катушки Rx подключил мультиметр в режиме измерения переменного напряжения. Двигая одну катушку относительно другой легко можно получить на приемной катушке три нуля после запятой по переменному напряжению, т.е. «сведение» катушек делается без проблем. Обрисовал взаимное расположение на нижележащем листке бумаги, чтобы примерно перенести конфигурацию на будущую «постель».

Катушки получились «толстенькие» — когда они круглые, то от края до края имеют диаметр ровно 10 см., их легко можно превратить в овальные:

Красоты ради, ввел в кадр мультиметр, а с ним сведение не получается. Однако, если удалить измерительный прибор сантиметров на 30, то взаимным перемещением катушек можно легко добиться «нулей» на табло (т.е. разбаланс меньше 0,001 В).
Окончательно, DD-катушку буду делать на овальных катушках: чувствительность будет ниже, чем на круглых, но судя даже по этим снимкам, зона «просвечивания» земли с овальными катушками процентов на 50 больше.
Главные прикидки сделаны, скоро — монтаж.

Не надо думать, что я использую бросовые дешевые материалы, на самом деле, все наоборот — это лучшие материалы. Катушки выполнены проводом в толстой полиэтиленовой изоляции с повивом, что способствует снижению межвитковой емкости и, в итоге, дает высокую добротность Q, а значит — хорошо выраженный индуктивный эффект и большой циркуляционный ток в генераторной катушке Тх, высокая добротность также полезна и для приемной катушки Rx. Катушки «рыхлые», т.е. в проводе нет механической напряженности — это дает повышенную термостабильность. (При нагреве полиэтилен «подвинется», где наружу, где внутрь и общая площадь катушки останется неизменной, а значит L = const, R при нагреве изменится, от формул не уйдешь, но оно изменится меньше, чем у простых катушек, поскольку изначально отсутствует механическая напряженность). Есть и другие положительные эффекты (напр. отсутствие старения изоляции провода из-за магнитострикции — именно из-за нее изнашивается лак на обычных обмоточных проводах). Катушки намотаны без всяких ухищрений, за одну минуту, на обыкновенной банке из-под кофе. Немаловажно и то, что в собранной конструкции, помимо провода, не будет никаких радиокомпонентов (а вспомните целые платы с радиодеталями и подстроечными резисторами(!) в катушках от «брэндов»). Еще более высокие параметры можно получить, используя кабель «витая пара для компьютерных сетей», в котором каждая жилка выполнена из многожильного провода — но я не нашел такого в продаже, а этот просто был под рукой.
Очень скромные траты пришлось понести для изготовления соединительного кабеля (разъем — 5 грн., 4 отрезка многожильного бескислородного медного провода во фторопластовой изоляции и медном посеребренном экране — 4 х 2 м. х 1 грн. = 8 грн. Пятый провод, предназначенный для соединения статического экранирования катушки с «землей» блока АСИ — тоже во фторопластовой изоляции, многожильный МГТФ — 2 м. х 1 грн. = 2 грн. Термоусадочные трубки были только метровые — еще 4 грн.). В итоге, кабель вместе с разъемом обошелся в 19 грн.

Кабель получается лучшим из всех возможных (без преувеличений): каждая катушка будет соединена с блоком АСЕ 250 двумя экранированными кабелями, по экранам сигнал пускаться не будет, «земля», соединяющая «землю» блока АСЕ 250 со статическим экраном DD-катушки идет по отдельному проводу со шпильки 5 разъема (см. схему). Все провода соединительного кабеля — МГТФ. (Радиолюбитель сразу заметит, что «земля» разведена «пауком» — таким образом, все помехи, пришедшие из окружающей среды в разных фазах и амплитудах, взаимно вычтутся в точке 5 разъема).
(Для справки: вся разводка кабелей космического корабля делается только проводом МГТФ).

Вот и копаный графит пригодился))). Весит килограммов 20, по-видимому это от электролизной ванны, сверху есть 3 дырочки для подключения кабеля.

Здесь показаны обе катушки и «постель». Постель/стапель/подложка — это стеклотекстолит, толщиной 3 мм, монтаж катушек на ней означает, что никакой работы снизу будущей DD-катушки не будет — в самом деле: положим на постель катушки Rx, Tx, сведем, зафиксируем эпоксидкой со стеклотканью и ВСЁ.

С утра сходил в огород, отпилил от своей «суперзаначки» кусочек графита и сделал дальнейшие шаги по катушке.

Взял сверло на 10 мм, просверлил дырку и немного разогнал ее в кубике графита, а полученный порошок собрал. Обмотал х/б ниткой катушку Rx для улучшения адгезии с клеем ПВА. Размешал клей с порошком графита в пропорции 50 на 50 и покрыл этой смесью катушку Rx. Положил намазанную катушку на предназначенное для нее место на «постели» и поставил на просушку. Катушку Tx мазать антистатиком не буду вообще.

Катушка Rx, покрытая вчера «антистатикой» высохла. Проверил сопротивление графитового экрана:

Разрезал экран (там видно красную полоску от изоляционной ленты) и занялся соединительным кабелем.
После того, как сделал соединительный кабель (протянул 4 экранированных провода и один простой в термоусадочную трубку) и все распаял (обе катушки и провод экрана, см. схему выше), то подсоединив разъем к АСЕ 250 и убедившись что все работает (частота снизилась до 11 кГц), свел катушки до разбаланса 1 мВ и испытал на столе DD-катушку с золотой сережкой в сравнении с родной катушкой от АСЕ 250.
Итог. Для застегнутой золотой сережки стало 17 см, а было 13, для расстегнутой: стало 7 см, а было 5. Продольный размер «асиной» катушки 6,5х9″ — 22,5 см, а моей, размером 5х5,8″ — всего 12 см.
Интересно, что шкала дискриминации сдвинулась сильно в области черных металлов (расширилась), а начиная с пятака СССР, осталась прежней и на своем месте, 5 коп. СССР и 50 коп.укр. — откликаются «беллтоном», а вот пятак укр. из нержавейки перекочевал на одну ячейку правее (2 ячейка шкалы). Пинпойнт работает. Также заметил, что на 25 коп.укр., 50 коп.укр и пятак СССР чуйка, по-сравнению с родной катушкой — упала, а на золото — увеличилась, т.е. золото «выпятилось» на фоне ходячки, как и было задумано.

Если щелкнуть на левом кадрике — это первый шаг по заливке катушки эпоксидкой со стеклотканью — то можно увидеть отвод «земли» от экрана. Он представляет собой голый медный проводок, длиной 10 см, местами вплавленный паяльником в графитовый экран.

Между дел подремонтировал родную «асину» катушку, были забоинки, а оставшейся черной шпаклевкой (эпоксидка с порошком лазерного принтера САМСУНГ) приклеил пару стеклотканевых латочек на датчик. Мой малышок движется к финишу, скоро выведу его погулять, да морским воздухом подышать, правда что-то с эпоксидкой не угадал — сохнет медленно. Обратите внимание, что катушки Rx и Тх остались фактически не пропитанными эпоксидкой до проводов — так и задумано — это и экономия веса, но главное — сохранение высочайшей электрической добротности Q. Мы получаем броневой корпус из эпоксидной смолы со стеклотканью, но сами катушки — сухие, эпоксидка до них не добралась.

Ниже привожу сравнение основных параметров новой самодельной «катушки на золото» и маленькой родной катушки от АСИ (показываю два скрина программы specan22).

Катушка более-менее получилась, после проверки новой катушки, сделанной на ближнем пляжике (она показала 10 см на капсюль в песке, что очень порадовало меня), тут же захотелось проехаться на горпляж и пробежаться с ней по-настоящему.

На городском пляже Керчи появились первые отдыхающие, поэтому выбрал тихий уголок за его пределами. Это место было парой дней раньше обследовано двумя катушками (6,5х9″ и НЕЛ Торнадо), однако, моя самодельная малышка вдруг стала выдергивать копейки СССР и украинские пятаки. С украинскими пятаками из нержавейки было понятно — ранее, если выключить первый квадратик шкалы дискриминации, прибор их видел, но не озвучивал, потому что считал их черным металлом, а новая катушка, работающая на частоте 11 кГц «растянула» левую часть шкалы металлов (как у Ace 350 Euro) и стала пищать «цветом» на нержавейку. Зато копеечки СССР действительно стали индикатором качества моей катушки, потому что некоторые выскакивали с глубины 15 см и были явно пропущены мною ранее, когда я ходил с родной и «торнадовской» катушками. Несмотря на маленькие размеры, катушка показала довольно большой охват, схожий с привычным от родной асевской катушки 6,5х9″ (по центральной линии охват составил 18 см на лежащую на поверхности песка монетку в 10 коп.укр.), так что мне не пришлось уплотнять шагов при поиске.

Потом попалась ажурная серебряная цепочка. Я не уверен, что смог бы ее найти с родной асевской катушкой (надо будет проверить).

Где-то здесь нашел серебряную цепочку.
Понравился резкий звук и острая реакция на цель, наверное, характерные для этого типа катушек.
Тучи стали сгущаться, задул холодный ветерок, и чтобы не попасть под ливень, я укатил домой.

Скромные находки, сделанные при тестировании. Золотой медальон был поднят двумя днями ранее при помощи родной АСЕвской катушки, показываю его, потому что тоже тестировал на нем свою «катушку на золото».

Приведена АЧХ катушки в сравнении с другими катушками (показаны практические скрины программы specan22 некоторых катушек для АСИ в сравнении с данной новодельной «катушкой на золото») .

Статью я начал в декабре 2013, а вот окончательную проверку реакции катушки на мелкое золото провел только в начале июня 2014 вдвоем с товарищем.

А можно увидеть эту катушку в сравнении с заводскими катушками для АСЕ 250.

И показана работа катушки на пляже в 2017 г.

— — — — — — — — — — — —

В марте 2015 года ко мне поступили вопросы. Ни в коей мере не считаю, что есть глупые вопросы, а считаю, что бывают глупыми ответы.

Начнем с первого вопроса.

1. Подключение разъема на наушники на какие контакты, или без разницы?

Ответ: без разницы. Припаяете «джек», воткнете его на вход в звуковую карту компьютера и зонд начнет принимать частоты, излучаемые катушками металлодетекторов, а компьютер, превращенный в анализатор, «разберется» и покажет частоту. приведена немножко другая схема зонда и подробности с работой в программе specan22 .

2. Как спаяны провода на катушках? 8 в один или по цветам друг с другом? Как 2 выхода получилось?

Ответ:

Это будущая излучающая катушка Тх (вторая катушка Rx будет сделана по тому же принципу).

В основном тексте (см. выше) я пишу: «Здесь 9 витков этого кабеля, лишенного внешней оболочки, т.е. 9 х 8 = 72 витка, соответственно, распаянных «конец-начало».

Опишем подробнее.

Сначала я намотал на банке из под кофе (диаметр, примерно как у литровой стеклянной банки) 9 витков кабеля, потом снял катушку, прихватил ее в четырех местах белой изолентой и начал распаивать. Т.е. до начала работы по превращении в единую катушку в 72 витка, у меня было 8 отдельных катушек по 9 витков в каждой (или 8 «начал» и 8 «концов», лежащих напротив друг-друга — я разделил их условной красной чертой), которые мне предстояло соединить в одиную катушку.

Разберемся теперь именно с этим конкретным снимком катушки, хотя он не очень удачен для демонстрации.

Берем первую попавшуюся жилку «начал» — у меня это зеленая жилка (она ныряет в катушку в верхней половинке всех «начал» и обозначена красной стрелкой), теперь находим эту зеленую жилку среди «концов» снизу катушки (т.е. наша зеленая жилка сделал 9 витков и наконец, вынырнула среди «концов» — я его отметил также красной стрелочкой) и этот ее «конец» и спаиваем с «началом» любой другой жилки (если щелкнуть на кадрике и присмотреться, то видно, что конец зеленой жилки спаян с началом какой-то следующей жилки и на счалку надета изолирующая трубочка со звездочкой). Потом отыскиваем конец второй жилки и соединяем с началом уже какой-то третьей жилки. Такие операции нам придется, под запись, сделать 7 раз, т.е. сделать 7 счалок жил кабеля, пока не останется единственный «конец», который уже некуда припаивать — на картинке это жилка белого цвета с зеленым прожилком.

В итоге получаем единую катушку в 72 витка, у которой «начало» — это зеленая жилка и «конец» — жилка белого цвета с зеленым прожилком.

Недавно увидел эту картинку и забрал ее себе на сайт — вот так нужно счаливать концы, чтобы получить единую катушку, понятно, что здесь другие цвета начала и конца катушки.

3. С катушки 2 выхода. Какой куда паять на разъёме? Или без разницы?

Ответ: На каждой катушке 2 выхода, чтобы опробовать будущую катушку Тх на генерацию частоты и измерить её, катушку нужно подбросить к шпилькам 1, 4 разъема, разъем воткнуть в АСЮ. У законченной катушки будет есс-но 4 выхода, распайка к разъему показана в тексте. Долгое время будет без разницы, как именно распаяны концы — уже и катушку полностью сделаете, уже на пляж пойдете испытывать (и делать финишную операцию сведения, как я рекомендую самым пытливым конструкторам) и только потом понадобится поперекидывать концы на разъеме и испытать пинпойнтер в работе с «цветными» целями. В литературе такая финишная операция называется «фазированием» катушек. У меня никаких приборов не требуется, оппоненты не могут обойтись без отдельного генератора, осциллографа и других приборов. Правильно сфазированный датчик не уводит пин в сторону от объекта, а четко показывает, что цель лежит в пересечении обмоток.

4. Остается ли резистор на ТХ катушке после проверки на компе и сборке на подложке?

Ответ: Нет, этот резистор 1,1 Ом я ставил единственно, чтобы оценить частоту и не сжечь случайно АСЕ 250. На рабочей катушке никаких резисторов, конденсаторов и вообще ничего нет, только сами катушки.

5. Как правильно проверить сопротивление на графитовом экране? И зачем резать графитовый экран?

Ответ:

На картинке видно, что я просто прижал щупы к графитовому экрану в противоположных точках катушки, прибор показал сопротивление между щупов чуть больше 1 кОм — это вполне нормальное сопротивление. Экран прекрасно будет работать и при сопротивлении 10 кОм. Он предназначен для того, чтобы по нему стекали на «землю» МД колоссальные статические заряды в десятки тысяч вольт, поэтому сопротивление экранирующей обмазки катушки Rx не имеет принципиального значения.

Кольцевой разрез нужен для того, чтобы не образовался замкнутый контур (виток) в виде графитового экрана. Несмотря на довольно большое сопротивление экрана, мне представляется, что такой разрез делать нужно. Разные авторы считают по-разному. Я добивался максимума от этой катушки на каждом шаге, поэтому сделал разрез в экране, чтобы экран ни в коем случае не был замкнутым ВИТКОМ на данной катушке.

6. Стоит ли покрывать графитовым экраном ТХ катушку?

Ответ: Я оставил передающую катушку Тх без экрана. Считаю, что экран хоть чуть-чуть, но уменьшит сигнал, который будет «закачиваться» в землю. Дальнейшие испытания показали нейтральную реакцию на статическое электричество — т.е. действительно достаточно экранировать лишь приемную катушку Rx.

7. Какие размеры у ушек крепления катушки? Из чего делали и на что клеили? Что за крестик на подложке и как его высчитали?

Ответ: Мне представлялось, что ушки должны были крепиться непосредственно к постели/подложке и не должны быть механически связаны с катушками. Я подготовил посадочные места на торцах постели и сперва приклеил эти 2 ушка на какой-то клей, а потом усилил эпоксидкой со стеклотканью в процессе формирования всей катушки. Ушки вырезаны из листа текстолита, толщиной 0,5 см. Расстояние между ними не стандартное для АСЕ 250. Ушки хорошо видно, если пощелкать по соответствующим кадрикам выше. Нижний узел колена штанги сделан из «Т»-образного разветвителя садового шланга и обрезан так, чтобы он с трением вставлялся между ушек. Крестик на подложке почти ничего не обозначает, просто он хорошо был виден сквозь бумажный лист, на котором я делал первоначальное сведение катушек и обрисовал их взаимное расположение.

8. По поводу кабеля: термоусадку феном усаживали? Чем и как крепили к катушке сам кабель? Ну и главный вопрос: КАК спаяли кабель? Просто соединили 4 выхода с катушек и припаяли к разъёму, а к чему на готовой катушке крепили 5 кабель?

Ответы: Термоусадочную трубку я грел над обычной электрической кухонной плиткой.

Кабель просто утонул в слоях эпоксидки со стеклотканью, так и закрепился на катушке.

Распайка кабеля у меня сделана лучше, чем в любой заводской или самодельной катушке. Сейчас постепенно объясню почему, хотя не буду описывать физику.

Во-первых, охарактеризую сам провод, легший в основу соединительного кабеля: у меня применены 4 одинаковых отрезка экранированного провода МГТФ и один отрезок неэкранированного провода МГТФ, все они имеют длину 1,5 м. Это самый лучший существующий многожильный провод (в моем 24 очень тонких медных жилки диаметром 0,08 мм, а его изоляция выдерживает температуру паяльника, поскольку сделана из фторопласта; его экранирующая оплетка (иногда я пишу просто «экран») — медная посеребренная, короче — это отличный «военный» провод).

И во-вторых, обратимся к распайке соединительного кабеля, который показан в голубой рамке. Можно видеть, что все экранированные провода подготовлены одинаково, как показано в красной рамке, а именно: левый конец не имеет вывода экрана (только сам провод), а правый конец имеет вывод экрана, и все такие выводы экранов четырех проводов собраны в одну точку, обозначенную кружочком. Для полной ясности восприятия добавлю, что цилиндрик в красной рамке — это экран провода, а сам сигнальный провод проходит внутри цилиндрика, так принято обозначать на большинстве схем в мире и есс-но, провод изолирован от экранирующей оплетки (экрана), изолятор — фторопластовая пленка.

Осталось только разобраться с пятым проводом, не имеющим экрана (но имеющим изоляцию). Его левый конец показан такой «куриной лапкой» — в этом месте провод имеет контакт с графитовым покрытием катушки Rх — провод там оголен и приклеен (точнее, вплавлен жалом паяльника) в нескольких точках к графитовому экрану. Как бы не было заманчиво пустить этот контакт через любой из экранов четырех проводов (а многие заводские катушки грешат этим для экономии меди), я делаю это отдельным проводом (и тоже самого высокого качества).

Что мы имеем в результате распайки соединительного кабеля? — все концы всех катушек пущены по экранированным проводам, каждый по своему проводу, все экранирующие оплетки проводов и провод, идущий от экранирующей оболочки приемной катушки Rx спаяны в одной точке (и потом соединены через 5 шпильку разъема с главной «землей» на плате МД).

Получившийся самодельный кабель обмотан изолентой по всей длине и потом протянут через термоусадочную трубку.

Теоретически, параметры соединительного кабеля еще можно улучшить, если использовать не просто экранированные провода, а каждый из них дополнительно заизолировать по всей длине (мои провода имели голую экранирующую оплетку).

9. Не могли бы Вы поподробней рассказать про сведение катушек? Интересует, как подключить тестер, если штекер и катушки припаяны к кабелю?

Ответ: Вам нужно замерить (и свести к нулю) переменное напряжение на выходе приемной катушки Rx и желательно это сделать в полевых условиях. Но сначала все нужно опробовать на столе, чтобы сделать рисунок взаимного расположения катушек, а по рисунку сделать постель/подложку.
Выводы разъема 1, 4 у вас сейчас идут в блок АСИ и от него запускается в генерацию катушка Тх. Напряжение индукции наводится в приемной катушке Rx и при настройке/сведении катушек должно будет сведено к минимуму (ко всем нулям на тестере). Практически сделайте так: выводы 1, 4 не трогайте, а выводы катушки Rx совсем отпаяйте от шпилек 2, 3 разъема и к этим проводкам подключите (подпаяйте щупы) тестер в режиме измерения переменного напряжения. После получения «нуля» напряжения на выходе катушки Rx, зарисуйте взаимное расположение катушек и на основании рисунка выпилите постель/подложку. Затем приклейте к ней катушку Rx (она должна быть уже в графитовом экране, а экран соединен проводом со шпилькой 5 разъема), теперь можно ехать на пляж, чтобы максимально точно выставить «ноль», с учетом влияния земли. (В АСЕ 250 отсутствует отстройка от грунта, она выставляется единственный раз «по среднему» на заводе, поэтому сделав катушку с заранее компенсированным влиянием грунта, Вы значительно улучшите заложенные заводом параметры МД. «Рев грунта», кстати, в десятки раз превышает полезный сигнал).
В полевых условиях Вам нужно сначала найти абс. чистое от металломусора место (здесь вам поможет родная катушка), затем положить на песок новую катушку и провести «сведение», как у себя дома, на столе, т.е. подключить катушку по вышеописанной методике, провести «сведение» до четырех нулей по прибору, и после «сведения катушек» зафиксировать клеем их положение на подложке. Тестер нужно держать подальше от катушки. Клей для фиксации конечного положения катушек нужно использовать не пластичный (он может «поплысть» при эксплуатации катушки в жару), а лучше всего типа «капелька», который продается в маленьких тюбиках. По приезду домой можно будет уже накладывать первый слой эпоксидки со стеклотканью.

Нижнее колено штанги было изготовлено из подходящей полиэтиленовой трубки. Это колено с трением надевается на алюминиевую штангу и никаких других элементов крепления не имеет. Концы колена усилены эпоксидкой со стеклотканью.

И последнее. Если бы я сейчас начал делать эту катушку, то дал бы гораздо больший припуск на «постель». Что плохого в том, что именно она бы встречала всякие преграды на пути движения катушки? — тогда катушкой (выпирающим краем постели/подложки) можно было бы буквально копать песок.

Все картинки «кликабельные».

Надёжная схема простого импульсного металлоискателя

Схема простого металлоискателя представленного в этой статье была разработана ребятами с сайта radioskot. За свою простоту и надёжность детектор получил большую популярность у радиолюбителей и кладоискателей России и стран ближнего зарубежья. Очень низкая себестоимость, доступность элементарной базы и отличные технические характеристики делают его лидером в категории импульсных металлоискателей, несложную конструкцию которого сможет собрать и настроить даже начинающий радиолюбитель.

Технические характеристики:

Напряжение питания: 9-12 Вольт.
Потребляемый ток: 30-50 мА.
Чувствительность: Монета 25 мм — 20 см, крупные предметы — 150 см.

Принципиальная схема, рис.1

Рис.1

Принцип работы этого металлоискателя основан на изменении времени затухания импульса в поисковой катушке, которое увеличивается с приближением металлических предметов. Прибор состоит из передающего блока (генератор импульсов на таймере NE555, мощный ключ на полевом транзисторе) и приёмной части на операционном усилителе К157УД2 с выходным транзистором Т3. Поисковая катушка L1 намотана на оправку 180-200 мм и содержит 25-30 витков эмалированного провода диаметром 0.5-0.8 мм, экранировать катушку не нужно. Оптимальные параметры работы генератора на NE555: частота 125-150 Гц, длительность импульса 125-150 мкс, при соблюдении этих параметров аппарат потребляет минимальный ток и имеет максимальную чувствительность.

Печатная плата металлоискателя, рис.2

Рис.2

После сборки схемы наладить металлоискатель очень просто, включаем питание и ждём окончания переходных процессов в течении 15 секунд, подбором резистора R12 добиваемся того, чтобы при среднем положении переменного резистора R13 в динамике не было звука генератора и слышались только редкие щелчки, поисковая катушка при настройке должна находится вдали от металлических предметов. При приближении металла в динамике должен появляться звук с частотой работы таймера NE555. После проверки работы и чувствительности прибора, печатную плату можно поместить в небольшую пластиковую коробку и закрепить на штанге к которой крепится поисковая катушка.

В полевых условиях эта схема простого металлоискателя показала себя с лучшей стороны, работает с любым грунтом, штангу с поисковой катушкой можно погружать под воду, не реагирует на помехи от линий электропередач. Металлоискатель несмотря на простоту схемы с успехом конкурирует с дорогими импортными устройствами, если Вам не хочется тратить много денег, соберите этот аппарат и Вы не пожалеете. Желаем удачи!

С сайта radioskot

Схема металлоискателя на биениях

Схема металлоискателя приведена на рис.2.

Рис.2

На элементах DD1.3, DD1.4 собран генератор с поисковой катушкой L1. Его частота зависит от ёмкости конденсатора С2 и индуктивности L1 (числа витков). Другой генератор, на элементах DD1.1, DD1.2 - перестраиваемый с помощью резисторов R1 и R2. Он настраивается на частоту генератора с поисковой катушкой для получения нулевых биений или плавной регулировки разностной частоты. Обычно в нём применяют катушку индуктивности и переменный конденсатор (LC-контур). В данном устройстве используется RC-цепочка, что ослабило взаимное влияние генераторов, повысило их устойчивость и упростило схему. Резистор R1 изменяет частоту грубо , a R2 - плавно . Сигналы обоих генераторов через переходные конденсаторы С3 и С4 поступают на активный смеситель-детектор, выполненный на транзисторе VT1, а с него - на усилитель ЗЧ (VT2), нагрузкой которого служат головные телефоны сопротивлением 100 Ом.

Микросхему К561ЛА7 можно заменить на К176ЛА7. Чтобы меньше "плыла" частота, керамические конденсаторы в устройстве должны быть с малым ТКЕ. В этом плане хороши слюдяные конденсаторы типа "КСО" группы Г.

Поисковых катушек лучше всего изготовить три. Одну - диаметром 150 мм, вторую - 200 мм, а третью - 260 мм. Они выполнены проводом примерно одинаковой длины (36 м) и имеют соответствующее число витков (76, 58 и 45). Провод - ПЭВ 0,51 мм (от контура размагничивания старого цветного телевизора). Все три катушки - бескаркасные. Их наматывают на любой подходящий предмет цилиндрической формы (кастрюлю, банку и т.д.), предварительно подложив прокладку из резины или бумаги. Готовую обмотку снимают и в нескольких местах скрепляют нитками, а затем обматывают изоляционной лентой или скотчем. При изготовлении катушек, рекомендуется экранировать их от статического электричества.

При поиске мелких предметов из металла (гвоздей, ключей и т.п.) включается катушка диаметром 150 мм. Для поиска более крупных предметов требуется катушка побольше (200 мм). Что-нибудь вроде канализационного люка или подземной трубы определяется самой большой катушкой с диаметром 260 мм.

Для настройки, сначала, отпаяв один конец С3, настраивают генератор с поисковой катушкой на нужную частоту. Для этого вместо С2 временно ставят переменный трёхсекционный конденсатор (12...495пФ)х3 и ведут поиск сигнала на вещательный приёмник, включенный на длинноволновый диапазон. А найдя, "выводят" его на частоту 200 кГц. Впрочем, это не обязательно, можно оставить частоту 150 или, скажем, 250 кГц. Определив величину ёмкости, вместо переменного ставят постоянный конденсатор. Запаяв С3 на место, резистором R1 настраивают на ту же частоту перестраиваемый генератор. Настройку определяют по нулевым биениям в наушниках.

После 10...15-минутного прогрева устройства, приближают поисковую катушку к земле на расстояние, на котором будет вестись поиск, и настраивают на нулевые биения. При поиске выдерживают одинаковое расстояние рамки от земли. Появление звука в телефонах говорит о наличии металлического предмета вблизи катушки. Чем он ближе, тем больше изменяется индуктивность поисковой катушки и, как следствие, тон звукового сигнала.

Металлоискатель на микросхеме

C помощью этого компактного и несложного прибора можно обнаружить рублевую монету на глубине до 10 см, а железное ведро или крышку люка на глубине до 0,5 метра. Прибор основан на принципе изменения частоты LC-генератора с объемной катушкой. Есть два генератора, - поисковый, частота которого задается индуктивностью объемной катушки и емкостью контурного конденсатора и опорный генератор с кварцевой стабилизацией частоты. Сигналы генераторов поступают на смеситель и с выхода смесителя на динамик. Перед началом работы переменным конденсатором настраивают контур поискового генератора на частоту, очень близкую к частоте опорного генератора. В процессе данной настройки в динамике сначала появляется звуковой сигнал высокого тона. Затем, продолжая настройку переменным конденсатором, добиваются нулевых пульсаций (очень низкочастотное звучание, напоминающее потрескивание). При приближении поисковой катушки к металлическому объекту её индуктивность изменяется. Соответственно изменяется и частота генерации поискового генератора. В результате этого тон звучания резко возрастает (сначала потрескивания становятся чаще, а потом переходят в свист).

Принципиальная схема показана на рис.3.

Рис.3

В основе - одна микросхема типа К561ЛА7 (четыре логических элемента 2И-НЕ). На элементе D1.1 выполнен опорный генератор. Частота определяется частотой резонанса кварцевого резонатора Q1. Здесь используется кварцевый (или керамический, точно не скажу) резонатор от пульта дистанционного управления типа RC-6. Там бывают резонаторы на 455 кГц, 465 кГц и 470 кГц. Подойдет любой резонатор в пределах частоты от 400 до 500 кГц, так что можно попробовать и резонаторы от связной аппаратуры на 500 кГц. В принципе, схему генератора опорной частоты можно сделать и на RC или LC компонентах, но стабильность будет низкой и металлоискатель будет требовать постоянной поднастройки во время работы.

Резистор R1 является элементом отрицательной обратной связи и переводит элемент D1.1 в линейный режим усилителя, что необходимо для появления генерации. Через конденсатор СЗ импульсы, имеющие параболическую форму, поступают на смеситель, выполненный на элементе D1.2. Резисторы R2 и R3 образуют делитель напряжения, устанавливающий на выводе 5 элемента D1.2 напряжение равное половине напряжения питания. Это нужно потому что параболическое напряжение на выходе D1.1 имеет небольшую амплитуду, - ниже порогов логических уровней, а наличие делителя на входе D1.2 добавляет постоянную составляющую к этому напряжению.

Поисковый генератор выполнен на элементе D1.3. В линейный режим элемент переведен с помощью резистора R6, включенного между его входом и выходом. Частота генерации определяется контуром L1-C4-C5. Плавно её настраивать можно переменным конденсатором С5, а средняя частота (при среднем положении ротора конденсатора С5) должна быть равна 455 кГц, то есть частоте опорного генератора. Выходное напряжение тоже имеет параболическую форму и по уровню меньше логического уровня. Далее переменное напряжение с выхода поискового генератора поступает на усилитель на элементе D1.4, который в линейный усилительный режим переведен отрицательной обратной связью с помощью резистора R5, включенного между его входом и выходом. Далее напряжение с частотой поискового генератора поступает на другой вход смесителя на элементе D1.2. На выходе этого элемента будет разность частот этих переменных напряжений. В идеальном случае, если эти частоты абсолютно одинаковы, на выходе D1.2 будет либо логическая единица, либо логический ноль постоянно. Но частоты равными не будут, даже при точной настройке переменным конденсатором будет какое-то различие. Поэтому на выходе D1.2 при точной настройки будет переменное напряжение частотой в несколько герц. Динамик В1 при этом потрескивает. С приближением поисковой катушки L1 к металлическому предмету индуктивность L1 изменяется, что неизбежно приводит к изменению частоты генерации поискового генератора. Соответственно и разность между частотами поискового и опорного генератора увеличивается. Треск в динамике становится быстрее и переходит в тональное звучание и чем ближе

к металлическому предмету тем выше тон звука.

Конструкция поисковой катушки может быть различной. Здесь использована была катушка намотанная на куске полиэтиленовой сантехнической трубы диаметром 50 мм. Отрезано колечко шириной 10 мм. Катушка содержит 70 витков провода ПЭВ 0,12. Можно сделать катушку большего диаметра с меньшим числом витков.

Конденсатор С5 - переменный конденсатор от карманного супергетеродинного приемника с AM диапазонами. Обе его секции (по 9-270 пф) включены параллельно. Можно использовать и другой конденсатор аналогичного типа.

В качестве динамика В2 используется миниатюрный динамик от телефонного аппарата. Можно использовать практически любой динамик небольшой мощности с сопротивлением катушки от 1000 до 8 Ом. Но следует учесть что при сопротивлении катушки ниже 25-30 Ом будет наблюдаться очень заметное снижение громкости звучания. Можно использовать и пьезоэлектрический звукоизлучатель, в этом случае ключ на VT1 нужно убрать, а «пъезодинамик» подключить непосредственно между выходом элемента D1.2 и плюсом или минусом питания (выбрать как будет лучше).

На рис.4 показана печатная плата металлоискателя.

Рис.4

В процессе налаживания сначала проверяют работу кварцевого генератора, а потом поискового. Вращая ротор С5 находят положение с писком, далее медленно поворачивают до снижения тона и до нулевых биений. Если не получается или нулевые биения у самого края перестройки конденсатора нужно подкорректировать число витков L1, емкость С4.

Металлоискатель - приставка

Приставка - металлоискатель к мультиметру типа DT-832 (или аналогичного), конструкция которого представляет собой высококачественный генератор с объёмным контуром. Его можно использовать в качестве достаточно чувствительного металлоискателя.

Принципиальная схема приставки показана на рис.5.

Рис.5

Его задача в преобразовании степени воздействия на контур L1-С2 металлического предмета в постоянное напряжение на конденсаторе C3. Это напряжение изменяется мультиметром и по его показаниям определяется наличие металлического предмета.

Основа приставки ВЧ генератор на транзисторе VT1. Величина ПОС, приводящей к запуску генератора, зависит от сопротивления резистора R1 (это резистор подстороечный). При помощи регулировки этого резистора генератор устанавливается в такой режим, когда он очень сильно зависит от параметров окружающей контур среды. А это приводит к изменению глубины возбуждения генератора от изменения параметров окружающей контур среды, что, в свою очередь, приводит к изменению тока, потребляемого генератором. Что, по закону Ома, приводит к изменению напряжения на генераторе, которое изменяется мультиметром.

К сожалению, такой способ не позволяет различать цветные и чёрные металлы.

Питается приставка от того же источника, что и мультиметр (для её подключения нужно припаять к колодки батареи два проводника разного цвета, которые выводить через щель между корпусом мультиметра и крышкой, либо установить на корпусе малогабаритный трехпроходной разъём). Измеряемое напряжение подается с точки соединения резисторов R1 и R2 на вход для измерения постоянного напряжения.

Контурная катушка имеет диаметр около 120 мм. Каркасом катушки служит круглый бокс для десяти компакт-дисков. Обмотка состоит из 250 витков провода диаметром около 0.23 мм, с отводом от 150-го (считая от коллектора VT1). Обмотку нужно уложить виток к витку, а затем, закрепить при помощи скотч - ленты. Катушка закреплена посредине на круглом корпусе, роль которого выполняет круглый пластмассовый пенал для карандашей. В этом пенале расположены все детали генератора. С мультиметром приставка связана трехпроходным экранированным кабелем.

Для обеспечения стабильности работы построечный резистор R1 желательно должен быть многооборотным. Конденсаторы должны быть как можно более стабильными, использовать электролитические на месте C3 и C4 не рекомендуется из-за их нестабильности. Транзистор, желательно выбрать с коэффициентом передачи не ниже 100. Транзистор может быть любой кремниевый общего применения, но удовлетворяющий этому требованию.

Налаживание состоит в следующем. Установите R1 в положение максимального сопротивления. Затем уменьшайте медленно сопротивление резистора и следите за показаниями прибора (имеются в виду абсолютные показания, а не по модулю, поскольку мультиметр будет показывать как отрицательные, так и положительные значения напряжения). Напряжение должно постепенно увеличиваться, а затем начать падать. С этого момента внимательно! Продолжая уменьшать сопротивление R1, найдите момент, когда показания прибора снова начнут расти. Затем, при дальнейшем уменьшении R1 они опять начнут падать. Теперь, вернитесь назад и установите R1 примерно в среднее положение между моментом, с которого показания растут, и с которого они начинают падать. Это и будет точка максимальной чувствительности прибора.

В процессе эксплуатации эту калибровку нужно периодически повторять, так как она будет сбиваться от понижения напряжения источника питания от его разряда.

Получить значительно большую чувствительность и стабильность можно, если питать приставку от отдельного стабилизированного источника постоянного тока напряжением 6-7 В (от отдельной аналогичной батареи, но через стабилизатор). Использовать для питания приставки сетевой источник нежелательно, так как через него проникают различные сетевые помехи и наводки, которые, в общем, снижают чувствительность.

Если поэкспериментировать с числом витков катушки, положением отвода и ёмкостями конденсаторов C1 и C2, можно достигнуть значительной чувствительности. Параметры этих настроек сильно зависят от параметров используемого транзистора. Налаживая прибор, держитесь подальше от различных металлических предметов, типа батарей, водопроводных труб, выключите приборы, могущие создавать помехи (персональный компьютер, например).

Схема металлоискателя на основе сравнении разности частот

Металлоискатель, схема которого представлена на рис.6, работает по принципу BFO (Beat Frequency Oscillation) и основан на сравнении разности частот между образцовым и поисковым LC генератором.

Рис.6

Измеряемым параметром является частота LC-генератора, включающего катушку поисковой головки. В зависимости от того, объект из какого металла (черный / цветной) находится возле поисковой головки - частота поискового контура понижается или соответственно повышается. Частота сравнивается с эталонной частотой опорного генератора и полученная разностная частота биений выводится на звуковую индикацию.

Катушка L1 диаметром около 170 мм и содержит 40 витков провода ПЭЛ-0,4. Экран катушки намотан из фольги. Начало и конец экрана не должны касаться друг друга, поэтому между ними оставляют зазор в несколько миллиметров. Экран катушки припаян к общему проводу схемы. Для настройки металлоискателя используются переменные сопротивления, где:

RP1 - тонкая настройка,

RP2 - грубая настройка.

Курагин П.

ПРОСТОЙ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ

Особенности металлоискателя

Этот металлоискатель вполне сможет изготовить даже радиолюбитель-новичок. При этом металлоискатель обладает достаточно высокой чувствительностью.
С помощью предлагаемого устройства можно обнаружить медную монету диаметром 20 мм и толщиной 1,5 мм на! глубине до 9 см.

Принцип действия

Принцип действия металлоискателя прост, он основан на сравнении двух частот. Одна из них эталонная (от опорного генератора), а другая - изменяющаяся (от поискового генератора). Причем отклонения ее зависят от появления в поле высокочувствительной поисковой катушки металлических предметов.
У современных металлоискателей, к которым можно вполне обоснованно отнести и рассматриваемую конструкцию, опорный генератор работает на частоте, на порядок отличающейся от той, что возникает в поле поисковой катушки.

Принципиальная схема

Принципиальная схема металлоискателя представлена на рис.
Опорный генератор реализован на двух логических элементах ЗИ-НЕ микросхемы DD2. Частота его стабилизирована и определяется кварцевым резонатором ZQ1 (1 МГц).
Поисковый генератор выполнен на первых двух элементах микросхемы DD1. Колебательный контур здесь образован поисковой катушкой L1, конденсаторами С2 и СЗ, а также варикапом VD1. Для настройки на частоту 100 кГц служит потенциометр R2, задающий требуемое напряжение варикапу VD1.
В качестве буферных усилителей сигнала используются логические элементы DD1.3 и DD2.3, работающие на смеситель DD1.4. Индикатором является высокоомный телефонный капсюль BF1, конденсатор СЮ используется как шунт для высокочастотной составляющей, поступающей от смесителя.

Печатная плата

Конфигурация печатной платы приведена на рис.

Металлоискатель питается от источника постоянного тока напряжением 9 В, используется батарея типа «Крона». В качестве фильтра успешно трудятся конденсаторы С8 и С9.

Изготовление поисковой катушки

Наматывать катушку желательно на виниловой трубке с внешним диаметром 15 мм и внутренним - 10 мм, согнутой в форме окружности диаметром 200 мм.
Катушка содержит 100 витков провода ПЭВ-0,27. Когда намотка будет выполнена, катушка обвивается алюминиевой фольгой для создания электростатического экрана (уменьшения влияния емкости между катушкой и землей).

Для защиты самого алюминиевого покрытия от механических повреждений катушку металлоискателя дополнительно следует обвить изоляционной бандажной лентой.
Диаметр катушки может быть и другим. Но действует следущее правило.

Работа с металлоискателем

Работать с металлоискателем нужно следующим образом. Расположив поисковую катушку в непосредственной близости от поверхности земли, настроить генератор потенциометром R2, причем так, чтобы в телефонном капсюле звук не прослушивался.
При движении же катушки над поверхностью земли (почти вплотную к последней) и отыскивается металлический предмет - по появлению звука в телефонном капсюле.

Образцовый генератор создан на инверторе DD1.1, а перестраиваемый – на инверторах DD2.1 и DD2.2. Частота образцового генератора задается параметрами колебательного контура L1, С1, С2, при приведенных на схеме номиналах равна 100 кГц (рис. 1).
Частота перестраиваемого (поискового) генератора, колебательный контур которого состоит из выносной катушки L2 и емкостей С3 … С5, примерно равна частоте образцового генератора. Частоту перестраиваемого генератора регулируют переменным конденсатором С3 в диапазоне 1 … 2-х килогерц.
Инвертор DD1.2 исполняет роль каскада, предназначенного для развязки между образцовым и перестраиваемым генераторами.
Цифровые микросхемы DD1 и DD2 прибора запитываются от батареи GB1 через фильтры R6CS и R7C9.
Инвертор DD3.1 – компаратор сигналов двух генераторов. Он формирует сигнал разностной частоты генераторов и их гармоник. Для фильтрации гармоник использован фильтр R3C6.
Данное конструктивное решение позволяет выделить разностный сигнал генераторов частотой порядка единиц герц.
Для того чтобы услышать сигналы таких низких частот на наушники, применено формирование из синусоидального (треугольного) сигнала коротких импульсов с увеличенной частотой.
Добиваются этого при помощи компаратора, сделанного на инверторах DD3.2 – DD3.4. нагрузкой которого выступают наушники подсоединенные через разъем Х2. Громкость сигнала изменяется резистором R8.

Конструкция прибора
Элементы металлоискателя размещаются на двусторонней печатной плате из фольгированного текстолита (показана на рис. 2).
С одной сторона платы припаиваются вывода деталей, вторая сторона выполняет роль экрана, фольгу с этой стороны необходимо соединить по краям с экраном.

По штриховыми линиям показанным на рис. 2 и краям печатной платы, необходимо вертикально припаять полоски из фольги.

Элементы
Микросхемы DD1 … DD3 заменяются на K176ЛE5, К561ЛА7, К176ЛА7. Конденсатор переменной емкости С3 – КП-180 или иной. Электролиты С8 … С10 – типов К50-6 или К52, К53, остальные неполярные конденсаторы – КМ, КЛС.
Переменный резистор R8 – СП3-3в, оставщиеся – ВС, МЛТ.

Рис. 2. Печатная плата прибора

Изготовление катушек
Катушка L1 мотается на каркасе от контура промежуточной частоты приемника «Альпинист-407», содержит 300 витков эмалированного провода диаметром 0,08 мм.
Поисковую катушку L2 перестраиваемого генератора (рис. 3) наматываем на каркасе диаметром 240 … 250 мм она содержит 30 витков изолированного провода диаметром 0,6 мм. По завершению намотки катушки она пропитывается эпоксидным клеем. После засыхания клея она обматывается изолентой. Катушку нужно экранировать тонкой фольгой (в экране необходимо оставить небольшой зазор 5 … 10 мм, как это показано на рис 3).
Настройку прибора нужно начинать с установки частоты образцового генератора и контроля работы компаратора. С этой целью движок конденсатора С3 нужно установить в среднее положение, и сердечником катушки L1 регулировать частоту образцового генератора до возникновения в наушниках сигнала звуковой частоты.
После этого сердечником катушки L1 нужно достигнуть «нулевых биений» или «щелчков» в наушниках.
Наладка компаратора сводится к подбору резистора R9. Его сопротивление лежит в диапазоне от 300 кОм до 1 МОм.

Катушки металлоискателя

С чего начать намотку датчика металлоискателя, задумаетесь вы, все намного проще чем вы думаете. Первый этап к изготовлению катушки состоит в поиске провода – подойдет любой медный провод диаметр сечения которого состоит от 0,5 – 0,8 мм. Тоньше брать не рекомендуется а толще увеличит вес катушки (я для своего металлоискателя провод взял от старого стабилизатора напряжения 0.7 мм.). Дальше определяем тип датчика который нам нужно сделать – я вам рекомендую сначала попробовать сделать самый обычный датчик. Провод у нас есть, нам остается только найти ведро (без выступов внизу) дно которого составит 17 -20 см. в диаметре.

После намотки катушки аккуратно стягиваем провод с ведра, берем капроновые нитки и связываем в 5 – 10 местах (как вам угодно) чтобы провод держался кучи. Дальше аккуратно изолируем изолентой нашу катушку и припаиваем ёё выходы к проводу на металлоискатель.

В наборах продается также корпус под сделанную нами катушку для металлоискателя, но можно обойтись и без нее.

Второй датчик, который мы можем намотать - корзиночный датчик. Для этого нам понадобится тот же провод, доска (чтобы поместилась окружность 18 см) либо ДСП. 42 гвоздя 40-70 мм. Также надо натянуть на эти гвозди изоляцию, чтобы не повредить провод при намотке, отлично подойдет изоляция от сетевого кабеля (витая пара), преимущества в том что легко освобождается от проводов (нам понадобится примерно метра два). Дальше чертим 2 окружности диаметр первой окружности 11см, диаметр второй 18см.(одну в нутрии второй) и разбиваем их 21 гвоздями, гвоздь наружной окружности напротив гвоздя внутренней. Дальше начинаем намотку как показано на рисунку. 32 витка.

Потом все аккуратно залить пеной и когда она засохнет извлечь гвозди и обрезать лишнюю пену.

Сопротивление катушки примерно 2 Ома, 32 витка делим на 8 и получается, по 4 на каждую фигуру.

По материалам сайта http://vash-klad.ru

ВНИМАНИЕ! При настройке и эксплуатации металлодетектора следует соблюдать меры электробезопасности, так как в приборе имеется высокое, потенциально опасное для жизни напряжение – на коллекторе ключевого транзистора и на поисковой катушке.

ВНИМАНИЕ! Изучите законодательство Вашей страны, связанное с возможными последствиями поисковых действий с металлоискателем, и соблюдайте эти требования!

Вся информация на сайте представлена исключительно в образовательных целях.
Администратор сайта не несет ответственности за возможные последствия использования представленной информации.

Типы металлодетекторов

Существует три основных типа металлодетекторов:

Импульсный (англ. Pulse Induction, PI ) металлодетектор (металлоискатель) (англ. Pulse Induction Metal Detector ) представляет собой одну из многочисленных разновидностей этих полезных и занимательных устройств. Импульсные металлодетекторы известны с начала 1960-х годов. Большой вклад в их разработку внес английский инженер Эрик Фостер (Eric Foster) .

Теоретические основы работы импульсного металлодетектора

В процессе его работы с помощью мощного транзисторного ключа поисковая катушка-излучатель периодически на короткое время подключается к источнику питания, что вызывает протекание через катушку тока экспоненциально нарастающего тока силой до нескольких ампер и более (первая часть кривой a ).
Напряженность магнитного поля $H$, создаваемого током $I$ в круглой катушке из $w$ витков радиусом $R$, на оси катушки расстоянии $z$ от центра катушки определяется выражением: $H = { {2 w I {R^2}} \over { {({R^2} + {z^2})}^{3 \over 2} } }$.
При резком прерывании этого тока (вторая часть кривой a ) на катушке возникает импульс напряжения самоиндукции (кривая b ) величиной до сотен вольт. Подобный процесс происходит и в катушке зажигания автомобиля.
При расположении вблизи катушки токопроводящего объекта - мишени (англ. target ) резко изменяющееся при прерывании тока первичное магнитное поле катушки пронизывает этот объект и создает в нем вихревые токи (англ. eddy currents ) (кривая c ). Эти вихревые токи всегда оказывают противодействие вызвавшему их изменению магнитного поля, создавая вторичное магнитное поле. Это переменное магнитное поле достигает витков поисковой катушки и наводит в ней переменное напряжение, которое накладывается на напряжение самоиндукции и приводит к удлинению заднего фронта импульса напряжения на катушке (кривая d ).
Для детектирования факта удлинения фронта импульса сигнал (напряжение на поисковой катушке) стробируется с помощью электронного ключа (кривая e ). При этом отсекается сигнал от передаваемого импульса и всплеск напряжения самоиндукции сразу после его окончания. Короткая задержка стробирования выбирается таким образом, чтобы за это время успели завершиться переходные процессы, вызванные прерыванием тока в катушке (кривая b ).
Таким образом происходит разделение передаваемого и принимаемого сигналов, а единственная катушка используется как для передачи, так и для приема сигнала (TR ).

Схема импульсного металлодетектора

В импульсном металлодетекторе можно выделить генератор импульсов, транзисторный ключ, узел поисковой катушки, схему детектирования и схему индикации.
Генератор импульсов
Две основные разновидности - генератор на интегральном таймере NE555 и генератор на двух транзисторах.

Транзисторный ключ
В качестве ключевого элемента используется мощный MOSFET с предварительным каскадом на биполярном транзисторе.
Во многих конструкциях в качестве ключевого транзистора применяется IRF740 (400 В, 0,55 Ом, 10 А).
Узел поисковой катушки
Катушка намотана "внавал" медным проводом диаметром 1,4 мм. Сопротивление катушки составляет ~ 0,3 Ом.

изготовление поисковой катушки

собранная катушка
Нижеприведенная схема применяется в металлодетекторах PIRAT , BM8042 - КОЩЕЙ-5И, White"s Surfmaster PI .

Параллельно поисковой катушке L включен резистор R7 для гашения импульса напряжения самоиндукции, а два включенных встречно-параллельно диода VD1 и VD2 совместно с резистором R8 ограничивают величину импульса, поступающего на вход схемы детектирования.
Диоды VD1 , VD2 - 1N4148.
Резистор R7 - 220...390 Ом.
Резистор R8 - 390...1000 Ом.
Схема детектирования
Схема детектирования состоит из двух операционных усилителей, один из которых работает в режиме усилителя, а второй в режиме компаратора.
Схема индикации
В простейшем случае схема звуковой индикации представляет собой усилитель звуковой частоты на биполярном транзисторе, нагруженный на динамик.

Моделирование металлодетектора

Изучить особенности работы и настройки рассматриваемого устройства можно с помощью схемотехнического моделирования металлодетектора. Предлагаю Вашему вниманию разработанную мной модель импульсного металлодетектора PIRAT (сокращение от PI - импульсный, RA-T - radioskot - сайт разработчиков) для популярного симулятора LTspice :
щелкните мышкой по рисунку для просмотра в крупном масштабе

Снимок окна программы LTspice с открытой моделью

Для изучения возможностей программы LTspice и основ работы с ней можете воспользоваться моим пособием:
Воронин А.В. Компьютерное моделирование переходных процессов в линейных электрических цепях: учеб.-метод. пособие. - Гомель: БелГУТ, 2014. - 94 с.
(скачать - PDF, 1,98 МБ)

Модель металлодетектора содержит генератор на таймере NE555 , узел поисковой катушки и схему детектирования (без схемы индикации).
Файл модели:
Для запуска также потребуются файлы модели операционного усилителя TL072 :
и .
Файл TL072.asy скопировать в директорию \lib\sub директории LTspice .
Файл TL072.sub скопировать в директорию \lib\sym\Opamps директории LTspice

Вы можете изменять при моделировании:
напряжение питания - параметр U ;
сопротивления резисторов настройки - параметры R12 и R13 ;
индуктивность и сопротивление поисковой катушки - параметры L и R ;
индуктивность мишени и коэффициент связи с ней - параметры Lt и Km соответственно,
а также номиналы других элементов цепи.

Результаты моделирования позволяют анализировать электромагнитные процессы в металлодетекторе:

импульсы на выходе таймера NE555

Генератор на базе таймера NE555 вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов с большой скважностью.
В моем металлоискателе длина импульса составляет 0,17 мс, период повторения - 15,6 мс (частота повторения 64 Гц), причем расчетные значения совпадают с полученными при моделировании.

Резистор R7 предназначен для создания пути для тока при размыкании цепи посредством выключения MOSFET а (в модели обозначен M1 ). Энергия магнитного поля, накопленная в катушке, рассеивается в этом резисторе. Я выполнил моделирование при различных значения сопротивления шунтирующего катушку резистора (напряжение питания 9 вольт) и представил зависимость максимального напряжения на MOSFET е от сопротивления резистора в виде графика:

Как видно из графика, при увеличении сопротивления резистора пиковое значение напряжения возрастает (теоретически стремится к бесконечности). Если это напряжение превысит предельно допустимое напряжение для транзистора, то это может вызвать его пробой.

Также на максимальное значение импульса напряжения на катушке оказывает сильное влияние величина напряжения питания. Результаты моделирования приведены для сопротивления шунтирующего резистора R7 , равного 300 Ом:

На вышеприведенном графике видна линейная зависимость пика импульса напряжения на катушке от напряжения питания.

токи в катушке и мишени

щелкните мышкой по рисунку для просмотра в крупном масштабе

ток в катушке и напряжения в детектирующей части схемы

Увеличение сопротивления переменных резисторов R12+R13 смещает вниз напряжение на прямом входе ОУ2, и оно перестает превышать напряжение на инверсном входе ОУ2, при этом импульсы на выходе ОУ2 отсутствуют. При повышении напряжения питания требуется увеличивать сопротивление переменных резисторов до исчезновения импульсов на выходе ОУ2.

импульс напряжения на катушке