Индукционный металлоискатель своими руками. Как сделать металлоискатель своими руками: принцип работы, схемы, пошаговая инструкция. Использование высокочастотного трансивера

По своей популярности металлопоиск сопоставим с рыбалкой или охотой, не уступая им в азарте с определенной долей меркантильности. Повышение технической культуры населения и широкий ассортимент рынка деталей электротехнического предназначения способствуют росту числа желающих изготовить собственный металлоискатель своими руками, чтобы попробовать себя в роли кладоискателя. На рис. ниже показан энтузиаст металлопоиска, использующий самодельный металлоискатель для обнаружения металлических изделий на морском берегу.

Принцип действия металлоискателя

Металлоискатель (далее по тексту МИ), называемый также металлодетектором, представляет собой электронный прибор, формирующий направленное электромагнитное поле (первичный сигнал) и улавливающий его изменения при контакте поля с металлическими предметами. В процессе распространения электромагнитных волн в неоднородной физической среде они взаимодействуют с металлами, создавая на их поверхности вихревые токи, генерирующие собственные электромагнитные поля. Приемная аппаратура МИ фиксирует эти поля (вторичный сигнал) и информирует поисковика об обнаруженной находке звуковым или визуальным способом.

Как работает металлодетектор

Техническая реализация принципа действия МИ основывается на применении двух базовых функциональных элементов модульного типа:

поисковых катушек для генерации первичного электромагнитного поля направленного характера и приема переотраженных вторичных радиосигналов;
блоков управления для обработки информации от поисковых катушек и выдачи оператору результата обработки.

В зависимости от предназначения МИ, поисковые катушки работают в следующих частотных диапазонах:

низкочастотном диапазоне в пределах 2,5-6,6 кГц – для выявления золота, серебра, меди и их сплавов на глубине до 4 метров;
в среднечастотном диапазоне – для поиска металлов любого типа;
в высокочастотном диапазоне – для поиска алюминия, никеля и обнаружения мелких мишеней на малой глубине.

Параметры магнитного поля, наведенного на поверхности металлической мишени, изменяются следующим образом:

амплитуда сигнала уменьшается по мере удаления от передатчика;
фаза наведенного поля определяется удельной электропроводностью металла.

По разнице амплитуды аппаратура МИ вычисляет расстояние до цели, по сдвигу фазы определяется тип металла.

На рис. ниже показана условная схема анализа информации МИ.

Металлоискатель – детектор или сканер

По своей сути МИ являются детекторными устройствами (от лат. detector – обнаружитель), указывающими на изменение параметров первичного направленного радиосигнала. Качество металлодетекции напрямую зависит от уровня сложности аппаратуры металлодетектора, обрабатывающей вторичный сигнал. На начальном этапе появления МИ оператора вполне устраивал писк в наушниках, возникающий при обнаружении металлической мишени. Развитие элементной базы для микроэлектроники существенно расширило возможности ручной металлодетекции. Профессиональные ручные металлодетекторы способны решать следующие задачи:

проведение идентификации «находки» по типу металла;
определение глубины ее нахождения;
оценка размеров и конфигурации обнаруженного предмета.

Используя новейшие программные разработки, ведущие производители запустили продажи МИ с возможностями построения изображения обнаруженной цели. Например, немецкая компания ОКМ разработала глубинный 3D-сканер (от англ. scan – рассматривать) модели ЕХР 6000, выводящий на экран конфигурацию металлического предмета.

На рис. ниже показан монитор МИ модели ЕХР 6000 с выведенным на экран изображением мишени.

Разновидности МИ по назначению

В соответствии с целевым предназначением, МИ подразделяют на следующие типы:

Грунтовые модели, предназначенные для изысканий под землей в верхних слоях почвы. Приборы этой категории наиболее распространены среди поисков металлов и кладоискателей, способных собрать металлоискатель своими руками в домашних условиях. Простейшая самоделка обладает низкой точностью и не всегда различает металлы разного вида. Профессиональные приборы могут выявить небольшие золотые крупинки, проигнорировав прочие металлы.
Глубинные модели, рассчитанные на обнаружение целей на глубине до 6 метров. Однако «увидеть» они могут только крупные предметы площадью свыше 400 кв. см. Глубинные приборы востребованы инженерными службами в качестве трассоискателей, геологами – как специализированные георадары для поисков самородного золота и т.п.
Подводные устройства металлопоиска, работающие под водой. К ним предъявляются повышенные требования к герметичности поисковой системы. Условия работы подводного МИ в морской и пресной воде значительно различаются. У подводных детекторов используется только звуковая индикация.

Обратите внимание! Подводные МИ можно применять на поверхности в режиме обычного грунтового металлоискателя. Поисковикам необходимо только подогнать длину штанги и положение упора, чтобы было удобнее пользоваться прибором.

Специальные металлодетекторы:

охранные устройства для обнаружения металлоизделий в багаже, в одежде либо на теле человека при досмотре;
промышленные металлодетекторы в составе конвейерных линий, сигнализирующие о наличии металлов в продукции;
армейские приборы, обобщенно называемые миноискателями;
детекторы, настроенные исключительно на золотые предметы.

На рис. ниже показан ручной досмотровый металлодетектор.

Мотивация выбора конструкции самодельного металлодетектора

Задолго до того, как собрать металлоискатель в домашних условиях, умельцу необходимо сопоставить многочисленные факторы, влияющие на работу МИ, и выбрать оптимальный вариант конструкции в полном соответствии своим запросам. При изготовлении металлодетектора своими руками учитываются следующие технико-эксплуатационные показатели:

общие параметры поискового прибора, определяющие его функциональные возможности;
рабочие частоты, в диапазоне которых предполагается работать;
метод поиска, определяющий схемотехническое построение прибора с заданием способа фиксации изменения реакции МИ при приближении его к металлическому объекту.

Общие параметры МИ

Для самодельной поисковой аппаратуры выделяют следующие параметры:

Проникающую способность, характеризующую максимальную глубину проникновения электромагнитного поля, глубже которой прибор уже не в состоянии выявить металлический объект.
Чувствительность, указывающую способность обнаруживать мелкие предметы.
Разрешающую способность, чаще называемую дискриминацией МИ, дающую информацию о конкретных свойствах объекта. Для металлодетектора необходима полноценная реализация трех составляющих дискриминации:

геометрической – для суждения о размерах и конфигурации найденной мишени;
пространственной – для информации о глубине залегания мишени и месте расположения в поисковой зоне;
по качеству – для предположений о виде материала объекта и его вероятных характеристиках.

Размеры зоны поиска, в пределах которой удается обнаружить металл.
Избирательность – повышенная реакция на находки заданного типа (золото, цветные металлы, военные артефакты и т.п.).
Помехоустойчивость – отсутствие реакции на электромагнитные поля посторонних источников.
Энергопотребление, определяющее, на сколько времени активной работы хватит мобильного источника питания прибора.

На рис. ниже в ироничной форме показан процесс металлодетекции (металлопоиска) с применением самодельного МИ:

поз. «А» – отсутствие металлических мишеней;
поз. «В» – обнаружены металлические предметы, представляющие определенную ценность (ради чего и затевался металлопоиск).

Красным цветом выделена зона поиска металлодетектора.

Рабочие частоты самодельного МИ

Схема металлоискателя и ее сборка привязывают все параметры самодельного металлодетектора к диапазону частот, в котором оператор предполагает работать. Практика любительского металлопоиска показала ограниченную эффективность низкочастотных (vlf) и высокочастотных (hf) металлодетекторов, требующих компьютерной обработки сигналов, потребляющих много энергии и плохо работающих на минерализованных влажных грунтах. Большинство поисковиков, заинтересованных в том, как сделать металлоискатель многофункциональным к выявлению и распознаванию цветмета, чермета, при минимальной восприимчивости к особенностям грунта, ориентируются на низкочастотный и среднечастотный диапазоны в пределах от 30 кГц до 3 МГц. Работа в этом частотном диапазоне позволяет использование простого металлоискателя для обнаружения мишеней любого типа металлов.

Метод поиска

Методик нахождения металлических предметов при помощи направленного электромагнитного поля насчитывается более десятка, включая суперсовременную цифровую обработку на компьютере вторичного сигнала при профессиональном использовании МИ. При сборке самодельных металлодетекторов для металлопоиска на любительском уровне умельцы ориентируются на методики, позволяющие максимально упростить схемотехническое построение детектора и удешевить его комплектацию. Наиболее популярными при изготовлении самоделок являются следующие методы обнаружения металлов:

параметрический способ, для реализации которого приемник не нужен;
приемо-передающий способ – с использованием передатчика и приемника;
способ с накоплением фазы – «до щелчка»;
способ на биениях – «по писку».

Параметрический способ

Металлоискатели параметрического типа оснащены только одной катушкой, которая одновременно и передающая, и принимающая. При обнаружении металлической цели изменяются параметры генерирующей катушки: индуктивность, частота и амплитуда вырабатываемых колебаний, что фиксируется аппаратурой МИ. Основной проблемой при эксплуатации детектора без приемника считается выделение сравнительно слабого наведенного сигнала на фоне мощного первичного электромагнитного поля.

Приемо-передающий способ

В конструкции моделей, работающих по способу «прием-передача», предусмотрены две катушки:

передающая – для генерации электромагнитного поля;
приемная – для регистрации переизлученного от металлической мишени сигнала.

Важно! При сборке приемо-передающего МИ катушки необходимо располагать таким образом, чтобы минимизировать индуктивную связь между ними. Если оси обеих катушек будут взаимно перпендикулярны, сигнал передатчика не попадет напрямую в приемное устройство и прослушиваться не будет.

Металлодетекторы с накоплением фазы (до щелчка)

В работе фазочувствительных приборов используется процесс задерживания импульсов при переизлучении, что приводит к увеличению сдвига фаз. При достижении конкретного значения срабатывает дискриминатор, в наушниках раздается щелчок. При приближении к металлическому объекту щелчки становятся все чаще, сливаясь в звук определенной тональности. При соответствующей настойке звука непосредственно над объектом происходит срыв синхронизации, звук пропадает из-за перехода частоты движения щелчков в ультразвуковой диапазон.

Металлодетекторы на биениях (метод «по писку»)

Если делать металлодетектор на биениях, то в самодельной конструкции необходимо задействовать два генератора электромагнитного поля:

опорный генератор, частота которого стабилизирована и является эталонным частотным параметром;
рабочий (поисковый) генератор, частота которого зависит от наличия металла в поисковой зоне.

До начала поисковых работ поисковый генератор настраивается на нулевые биения (совпадение частот). При настройке добиваются невысокого звукового тона (писка), чтобы было удобно искать. По изменению тона судят о свойствах обнаруженного объекта и его расположении.

На рис. ниже показан самодельный МИ, изготовленный из подручных материалов.

Схемы самодельных МИ

Металлопоисковая аппаратура заводского изготовления представлена на рынке достаточно дорогими электронными системами профессионального уровня, поэтому энтузиасты постоянно обмениваются информацией, как сделать самодельный металлоискатель у себя дома с минимальными финансовыми затратами. Пошаговая инструкция по сборке и отладке устройства позволяет создать вполне работоспособный металлодетектор из доступных радиодеталей. Металлоискатели, в том числе и миноискатель своими руками, схема которого идентична с разработками для типовых МИ, выполняются на транзисторах и микросхемах. В комплектацию схем для самоделок входят также:

конденсаторы различных типов: керамические, пленочные, электролитические;
резисторы;
резонаторы;
контроллеры.

Дополнительная информация. Довольно часто в схемах любительской аппаратуры для металлопоиска используется микросхема NE 555, представляющая собой универсальный таймер, генерирующий одиночные и повторяющиеся импульсы стабильных временных характеристик.

Достойным конкурентом металлодетектору на микросхемах является металлоискатель на транзисторах, в котором генерирование сигналов происходит с использованием транзисторов КТ-361 и КТ-315 или аналогичных радиодеталей, производимых еще с советских времен.

Изготовление своими руками составных частей МИ

При конструировании самодельного металлодетектора мастера ориентируются на создание малогабаритного, конструктивно сбалансированного, сравнительно легкого изделия. Мобильное исполнение и продуманная эргономика должны свести к минимуму утомляемость оператора при многочасовых непрерывных поисковых работах, а качественная сборка самодельной конструкции обеспечит хорошую повторяемость результатов и высокие эксплуатационные характеристики.

МИ кустарного производства состоят из следующих составных частей:

блока управления;
рамки с поисковой катушкой;
штанги-держателя, на которой крепятся поисковая катушка и блок управления.

Блок управления

Для сборки блока управления необходимо подобрать пластиковый корпус коробчатого типа. В корпусе должны компактно разместиться:

печатная плата с электронной начинкой, собранной в соответствии со схемой;
элементы питания;
устройства для звукового и визуального оповещения о находке.

Основным элементом блока управления является печатная плата.

Изготовление своими руками печатной платы МИ

Печатная плата используется для компактного размещения радиодеталей, входящих в состав схемы МИ. Далее обобщенное описание этапов самостоятельного изготовления печатной платы с подробным изложением выполняемых операций:

Выбирается схема металлодетектора. В соответствии со схемой на бумаге прорисовывается от руки либо распечатывается на принтере эскиз платы.
Вырезается кусок листового текстолита под размеры платы.
Любым доступным способом рисунок переносится на текстолитовую заготовку.
На поверхности заготовки делается разметка мест креплений радиодеталей. Сверлятся отверстия диаметром 1,0-1,5 мм.
Перманентным маркером или кисточкой с лаком прорисовываются дорожки в соответствии с бумажным шаблоном.
Плата протравливается хлорным железом или медным купоросом.
После травления плата протирается и зачищается наждачной бумагой.
Проводится операция лужения оловом.

На рис. ниже показана печатная плата металлоискателя после лужения.

Рамка с катушкой

Поисковая рамка металлоискателя представляет собой плоский жесткий корпус с закрепленной на нем поисковой катушкой, предназначена для выполнения следующих задач:

жесткой фиксации поисковой катушки относительно штанги-держателя;
обеспечения постоянства геометрических размеров излучающей и приемной петель поисковой катушки;
предохранения проводов катушек от повреждений при передвижении оператора по пересеченной местности.

Корпус рамки МИ круглой или прямоугольной формы выполняется из пластиковых трубок без применения металлических элементов. Среди умельцев популярны трубки ПВХ диаметром условного прохода ½ дюйма (15 мм). Небольшие рамки делаются неразборными в виде кольца или квадрата. При изготовлении корпуса прямоугольной формы большого размера уместно использовать фитинги, чтобы не деформировать трубки на изгибах. Размер и форма корпуса должны соответствовать размерам и конфигурации катушки с учетом особенностей размещения в ней передающего и приемного контуров.

Наиболее ответственным поисковым элементом МИ, определяющим его эксплуатационные характеристики, является поисковая катушка.

Катушки МИ

Функциональные свойства МИ определяются качеством изготовления поисковой катушки. Параметры катушки и общая схема металлодетектора нуждаются во взаимной подгонке, пока не будет достигнут оптимальный результат. На показатели работы катушки влияют различные факторы, из которых определяющими являются следующие:

размеры катушки;
конструктивное исполнение кольца катушки;
величина индуктивности катушки;
степень помехозащищенности;
способ намотки провода корзиночной катушки;
способ закрепления катушки.

Размеры катушки

Практика показала, что эффективность работы катушки напрямую зависит от ее размеров. Катушки больших размеров способны глубже просветить грунт и охватить более широкую зону поиска, чем их аналоги меньших диаметров. Принята следующая градация размеров поисковых катушек:

диаметр 20-90 мм оптимален для поиска чермета (арматура, профили);
диаметр 130-150 мм удобен для поиска так называемого «пляжного золота»;
диаметр 200-600 мм ориентирован на габаритные металлические объекты.

Конструктивное исполнение катушки

Классической конструкцией поисковой катушки является монопетля (одинарная петля), выполненная в виде одинарного плоского кольца из витков медного провода. Ширина и толщина кольца подбираются в 15-20 раз меньше, чем усредненный диаметр кольца. МИ с монопетлей рекомендуются для начинающих, чтобы приобрести первоначальный поисковый опыт.

Более «продвинутой» конструкцией, по сравнению с монопетлей, является ДД-катушка, представляющая собой двойной детектор (отсюда и название – от англ. Double Detector). Конструктивно DD-катушка выполнена из двух полукругов, сложенных с пересечением. ДД-катушки обладают высокой чувствительностью, однако на неоднородных грунтах могут выдать ложный сигнал.

Индуктивность катушки

При сборке МИ в домашних условиях очень важно добиться соответствия параметров собственноручно изготовленной поисковой катушки тем параметрам, которые заложены в выбранной схеме детектора. На величину индуктивности влияют геометрические размеры катушки, сечение провода, количество витков, плотность укладки и другие факторы. В сетях можно найти различные методы расчета индуктивности, несложные формулы и номограммы с пояснениями, как ими пользоваться. Несоблюдение этих рекомендаций может привести к тому, что собранная схема работать не будет.

Помехоустойчивость катушки

Поскольку монопетля устроена по аналогии с рамочной антенной, она чувствительна к многочисленным помехам. Для расширения помехоустойчивых способностей прибора используются несложные устройства типа:

экрана Фарадея, представляющего собой стальную трубку с оплеткой либо с обмоткой из фольги;
симметричных намоток бифиллярного или перекрестного типа.

Корзиночные катушки

На рис. ниже показана одна из модификаций корзиночной катушки МИ.

При всех своих достоинствах корзиночная катушка наделена двумя существенными недостатками:

сложность и трудоемкость выполнения качественной надежной намотки;
методики расчетов плоской и объемной корзинок существенно различаются и требуют применения соответствующих компьютерных программ.

Важно! При кустарной намотке катушки-корзинки оправка должна быть жесткой и прочной, поскольку суммарная сила натяжения всех витков достаточно велика, чтобы деформировать или сломать оправку.

Чтобы натягиваемые при намотке провода не прорезали каркас катушки, рекомендуется предварительно в прорези каркаса вклеить куски прочного пластика и лишь после этого начинать намотку.

Крепление катушки

Крепление провода катушки довольно часто выполняется на самодельных каркасах из фанеры, пластика и других подручных материалов, даже на компьютерных дисках. У фанеры много недостатков, в том числе:

Пластики на поликарбонатной основе этих недостатков лишены. Более того, два склеенных полимерных диска представляют собой герметичный корпус, расширяющий возможности использования МИ.

Самодельная штанга-держатель

Штанга-держатель является несущим элементом металлоискателя – на ней закрепляются поисковая катушка и блок управления. Основным требованием к штанге является прочность материала изготовления, поскольку на держатель в ходе поисковых работ действует постоянная весовая нагрузка от оператора. Повреждения несущей конструкции могут произойти в условиях пересеченной местности, в лесопосадках, в гористом районе. Поломка штанги может привести к вынужденному прекращению поисковых работ.

Обратите внимание! Определенных требований к штанге металлодетектора нет, каждый пользователь МИ вправе подогнать размеры и форму держателя под свой рост и вес.

При самостоятельном изготовлении металлодетектора для корпуса штанги-держателя в качестве исходного полуфабриката нередко используются костыли под локоть (канадки), в конструкции которых уже предусмотрены регулировка высоты стойки и подлокотный упор. Также популярны среди умельцев телескопические удочки и обычные металлопластиковые водопроводные трубы, из которых получаются полноценные держатели МИ.

Самодельный подводный металлоискатель

Процесс изготовления, сборки и наладки металлодетектора, предназначенного для металлодетекции под водой, идентичен работам по созданию обычного МИ. Однако необходимо указать на два существенных отличия, сопровождающих изготовление подводного МИ:

вся аппаратура должна размещаться в герметичном корпусе, не допускающем соприкосновения деталей с влагой;
для сообщения из-под воды о найденной находке желательно применять специальные световые индикаторы.

Этапы изготовления своими руками подводного МИ:

Выбор схемы для работы в речной и морской воде.
Изготовление печатной платы.
Подсоединение источника питания.
Размещение готовой платы с источником питания в герметичной емкости. Мастера рекомендуют в качестве корпуса применить тубу от герметика. Светодиодные лампочки-индикаторы выводятся на внешнюю поверхность тубы. Каждый стык дополнительно герметизируется силиконовым герметиком.
Изготовление штанги из тонкостенной нержавеющей трубы или обычной пластиковой водопроводной трубы. Довольно часто используют корпус удочки.

Важно! Штанга не должна быть излишне легкой, чтобы не всплывать, но и очень тяжелой, чтобы не уйти ко дну.

Закрепление собранного блока с печатной платой на штанге.
Намотка поисковой катушки. Корпус катушки – стандартная полипропиленовая труба. Намотанный провод заливается герметиком.
Пайка выводов катушки к многожильному проводу.
Визуальная оценка герметичности изделия. Любые щели и стыки, «не внушающие доверия» на предмет герметичности, заливаются/замазываются герметиком.
Проверка герметичности в воде.

Особенности глубинных МИ

В работе глубинных МИ используется RF-технология, эффективная в высокочастотном диапазоне. Передающая и приемная катушки взаимно перпендикулярны, могут работать на нескольких частотах одновременно. К мелким мишеням глубинные приборы нечувствительны, их объекты – крупные предметы, расположенные на местности с перепадами уровней грунта.

Если обратиться к многочисленным форумам любителей металлопоиска, которыми пестрят страницы Интернета, то обращает на себя внимание высокий уровень изготовления и наладки самодельных конструкций, о которых там рассказывается. Изготовленные своими руками металлодетекторы не уступают поисковой аппаратуре заводского исполнения, хотя обходятся во много раз дешевле. На рис. ниже показан самодельный «глубинник», рамка которого выполнена из прочных полимерных трубок.

Видео

Оборудование и материалы

Чтобы собрать самодельный металлоискатель своими руками, понадобятся следующие комплектующие и инструменты:

Микросхема. Подойдет как отечественная, типа КР1006РВИ1, так и ее аналог зарубежного производства (NE 555)

Медный провод для наматывания катушки

Транзисторы различного формата (BC 547, IRF 740, NPN и др.)

Готовая печатная плата или материал для ее изготовления

Пластиковая или металлическая трубка достаточной длины, для использования в качестве штанги

Материал для всех элементов корпуса – прочный пластик

Расходные материалы: любые подходящие крепежные элементы, изолента

Оборудование: паяльник, отвертки

Это минимальный набор, которого будет достаточно, чтобы собрать простейший прибор. Такое устройство отлично подойдет для начинающих кладоискателей.

Сборка устройства

Чтобы собрать наиболее простой металлоискатель, нужно пройти несколько шагов.

Сборка печатной платы

Электроника по традиции является наиболее сложной частью любого прибора. Обойтись без микросхем в данном случае невозможно, поэтому начинать сборку будет логично с печатной платы.

Для простого металлодетектора есть два варианта печатных плат:

Плата под микросхему NE 555 (или аналогичную отечественную

Транзисторная плата.

Даже при самостоятельной сборке, печатную плату все же лучше приобретать в готовом виде. Их можно найти в любом магазине радиоэлектроники. Дело в том, что даже если мастер решит собрать печатную плату самостоятельно, для ее изготовления понадобится покупать материалы, которые сделать самому вряд ли возможно, как например, гетинакс – плиты из прессованной бумаги.

Установка электроники на плату

Далее задача мастера – установить на плату все электронные элементы. Здесь главное условие – строго соблюдать принципиальную электрическую схему металлоискателя. От точности пайки зависит дальнейшая работа всего устройства.

Для повышения стабильности работы металлодетектора рекомендуется дополнительно установить на плату пленочные конденсаторы. Они имеют повышенные показатели термостабильности. Особенно актуально это для использования в холодную погоду, например, при частых поисках осенью.

Источник питания

Схема мощного самодельного металлоискателя обеспечивается любым источником питания, с суммарным напряжением от 9 до 12В. Но считается, что чувствительность прибора лучше при использовании источника питания 12В. Это может быть, как аккумулятор, так и несколько батареек. Можно даже использовать ненужные аккумуляторные батареи от ноутбуков.

Стоит отметить, что даже при простоте схемы, в итоге прибор получается достаточно мощный и потребляет значительное количество энергии. При длительных по времени поисках следует позаботиться о наличии запасных элементов питания, а лучше всего использовать заряжаемые аккумуляторы, что позволит избежать неприятностей с разрядкой батарей в самый неподходящий момент.

Сборка катушки

Так, как собираемый прибор относится к импульсным, то точность сборки катушки здесь важна в меньшей степени. Оптимальный вариант – использование оправы с диаметром около 200 мм. Намотать необходимо 25 витков медного кабеля. После завершения намотки, катушку необходимо дополнительно обмотать любой изолентой. Это обеспечит дополнительную защиту от попадания влаги.

Чтобы сделать катушку более чувствительной, можно увеличить диаметр рамки до 250 мм, при этом одновременно снизить количество витков кабеля до 21-22. После намотки и изоляции катушки, ее необходимо установить на жесткое основание. Крайне важно, чтобы оно было из неметаллического материала. Можно использовать ударопрочный пластик. Такая катушка станет более чувствительной на цветной металл, а с небольшими дополнительными доработками теоретически сможет выдавать сигналы и от драгоценных металлов, залегающих не слишком глубоко в почве.

Заключение катушки в прочный корпус очень важно, ведь она располагается в самом низу штанги и часто соприкасается с землей, низкорастущими растениями, травой, камнями и мусором. Таким образом катушка надежно защищена от ударов.

Выводы от катушки необходимо припаять к проводу, а лучше к витой паре.

Настройка прибора

Если сборка производилось согласно подробной инструкции, то в дополнительной настройке металлоискатель не нуждается, так как по умолчанию будет иметь максимально возможную чувствительность. Но если необходима более тонкая настройка, можно покрутить резистор R 13, добившись редких одиночных щелчков в динамике устройства.

Но если добиться такого эффекта удается только при крайнем положении, то резистор лучше сменить на R 12. Щелчки в динамике при нормальной работе должны возникать при средних положениях. При наличии осцилографа, этим устройством легко померять частоту и ускорить процесс настройки.

Частота для нормальной работы должна быть равна примерно 130-150 Гц.

Работа с металлоискателем

Сразу после включения, необходимо немного подождать (примерно 15 секунд), чтобы устройство стабилизировало свою работу. Настроив резистор R 13 до нужного состояния можно приступать непосредственно к поисковым операциям.

Сделать металлоискатель в домашних условиях

Не все знают, как сделать металлоискатель своими руками в домашних условиях. Основа работы любых металлодетекторов – передача и ответный прием электромагнитных волн. Ключевые элементы устройств такого типа: две катушки (иногда соединенные в одну). Первая катушка – передающая, вторая – ответственна за прием ответного сигнала, исходящего от обнаруженных предметов.

Металлоискатель работает по следующему принципу:

Исходящие от устройства силовые магнитные лучи проходят через металлические объекты, что создает дополнительное (вторичное) магнитное поле. Приемная катушка улавливает появления такого поля, отправляет сведения об этом в управляющий блок, который приводит в действие систему оповещения.

По принципу действия подобные устройства могут разделятся на:

· Простые. Самые дешевые приборы, ведущие свою работу по банальному, но эффективному принципу «передача-прием».

· Индукционные. Это как раз такие, в которых две катушки объединяются в одну общую.

· Импульсные. Работают на основе импульса, исходящего от передатчика. После выпуска импульса, он сразу же отключается и включается при необходимости генерирования нового импульса.

Есть и иная классификация устройств, основанная на их технических особенностях:

·Динамические . Простое в конструкции и работе устройство, непрерывно сканирующее зону действия созданного поля. Ключевой принцип работы с таким металлоискателем – необходимость постоянного нахождения в движении, иначе пропадает сигнал. Минус таких искателей – довольно низкий уровень чувствительности.

·Импульсные приборы . Имеют повышенную чувствительность, однако требуют наличия опыта и навыков дополнительной настройки. Иногда такое устройство оборудуется сразу несколькими катушками, каждая из которых применяется к различным типам металлов и почвы на местности, где проводятся работы. Среди металлодетекторов такого типа наиболее популярны электронные приборы, ведущие работу на низком частотном уровне – в районе 3 кГц.

·Электронные . Такие детекторы хороши для поиска крупных металлических предметов, имея хороший уровень чувствительности. Однако, с другой стороны, они могут пропускать мелкие артефакты, так как часто имеют настройку на игнорирование мелких сигналов, чаще всего исходящих от ненужных объектов, типа металлического мусора.

·Глубинный детектор предназначен для поиска объектов, залегающих на значительной глубине под землей. Такие устройства способны уловить сигнал даже на глубине до 6 метров, при том, что остальные чаще всего работают на глубине не более 3. Работает такой аппарат на основе двух катушек, как и другие. Но здесь изменено их положение относительно земной поверхности. Одна из них располагается параллельно земле, вторая – перпендикулярно.

· Еще один вариант, интересующий поисковиков в меньшей степени – стационарные металлодетекторы. Это ни что иное, как рамки, которые часто можно увидеть на особенно важных объектах: стадионах, станциях метро. Они способы вычислять наличие любых изделий из металла в сумках и внутренних людей, которые проходят через установленную рамку.

Самые простые из металлоискателей, которые основывают свою работу на принципе «передача-прием» также имеют несложную конструкцию и принцип сборки, поэтому именно такие устройства лучше всего подходят для изготовления собственными руками. Здесь важен лишь грамотный подбор деталей в соответствии с инструкцией, и наличие минимального опыта работы с радиоэлектроникой.

Как сделать металлоискатель своими руками

Изготовление металлоискателя из отечественных деталей для начинающих лучше всего рассматривать на основе модели «Пират». Этот вариант давно входит в топ самодельных металлоискателей. Он широко востребован среди любителей самостоятельной сборки, и в готовом виде является устройством с неплохими показателями глубины и точности поиска. Он позволяет обнаружить предметы на глубине до 1,5 метра, что для приборов с такой просто конструкцией можно назвать хорошим показателем.

Среди приборов такого уровня есть другая схема, основанная на биениях частоты. Но если сравнить характеристики «Пирата» с устройствами на этой схеме, сравнение окажется в пользу «Пирата». Кроме того, схема этого металлоискателя еще и проще в сборке, состоит из меньшего количества деталей и узлов.

Один из возможных недостатков данной модели – отсутствие функции дискриминации. Простая схема металлоискателя просто не может предоставить возможность подключения дискриминатора. Но с опытом, искатели учатся самостоятельно определять, какой именно металл выдает сигнал от колебания поля.

Устройство металлоискателя «Пират»

Данный детектор относится к приборам импульсного типа. Чтобы понимать, как собрать такой аппарат самостоятельно, надо знать как устроен металлоискатель, и затем понадобится приобрести:

· Длинная пластиковая трубка для штанги. На нее будет крепиться все остальное оборудование. Хорошо в этом случае подходят водопроводные трубы из ПВХ.

· Материал для корпуса блока управления. Можно использовать любую подходящую по размерам емкость из прочного пластика.

· Динамик. Подойдет любой, например, из небольшого китайского портативного радио. Главное условие – уровень сопротивления от 8 до 50 Ом.

· Наушники с разъемом формата mini - jack (3,5 mm ). Подойдут любые наушники от телефона, mp 3-плеера или любого аналогичного устройства

· Медный кабель на катушку

· Изолента

· Транзисторы различных типов: BC 547, IRF 740 и BC 557

· Две микросхемы: К157УД2 и NE 555

· Конденсаторы. Лучше использовать керамические и пленочные.

· Электролитные конденсаторы, всего 5 штук.

· Резисторы различного уровня сопротивления

«Пират» - металлоискатель на двух микросхемах. Здесь используется чип NE 555 или его отечественный аналог.

Работа устройства начинается с компаратора. Один его выход присоединяется к генератору (создающему электромагнитное поле), другой – к принимающей катушке, а третий – к динамику для звуковой сигнализации.

При обнаружении в рамках созданного поля объектов из металла, сигнал об этом от принимающей катушки поступает на компаратор, а после – на динамик, издающий соответствующую звуковую сигнализацию.

Готовая собранная плата, с размещенными на ней элементами помещается в обычную распределительную коробку. Ее можно сделать самостоятельно из прочного пластика, а можно купить в любом магазине радиоприборов.

Если стандартного прибора оказывается недостаточно, то есть вариант изготовить более совершенную модель для золота. Мощности прибора, собранного по обычной схеме недостаточно, чтобы реагировать на золото и предметы из него, поэтому в сети легко найти усовершенствованную схему.

Можно ли использовать детали из радиоприемника?

Для создания сигнала в этой модели прекрасно подойдут транзисторы образцов КТ-361 и КТ-215. Это детали образца СССР и их можно найти в любом старом радиоприемнике, или в любой радиотехнике из тех времен.

Собрать печатную плату искателя «Пират»?

Печатную плату для такого устройства можно изготовить самостоятельно, однако сделать это из подручных материалов не получится. Для изготовления понадобится лист специального материала – гетинакса. Он представляет собой прессованные плиты из плотной бумаги, пропитанной эпоксидной смолой. Дополнительно его необходимо покрыть специальной медной фольгой, которая используется в электротехнике.

На такую плату нужно перенести все соединяющие элементы, разметить места для креплений и в них аккуратно просверлить отверстия. Все дорожки необходимо покрыть специальным защитным лаком, а как только он высохнет, плату нужно опустить в хлорный раствор. Это дает дополнительную защиту участкам, где защитный слой медной фольги наиболее тонок.

Сборка катушки

В качестве основания необходимо кольцо, из любого неметаллического материала, имеющее диаметр около 200 мм. Могут подойти даже деревянные пяльцы. На выбранное основание наматывается медная проволока, примерно в 30 витков. Для повышения чувствительности необходимо увеличить диаметр кольца до 250-260 мм, а количество витков – уменьшить до 20-22.

Наматывать удобно на заранее приготовленной доске или любой ровной поверхности. Расстояние между витками необходимо соблюдать примерно на уровне, равном диаметру основания. В нескольких местах для надежности необходимо дополнительно укрепить обмотку катушки изолентой.

Катушка готова, ее можно присоединять к детектору и тестировать работоспособность.

Также, катушку можно собрать из минимального набора подручных средств всего за несколько минут. Для этого кроме витой пары кабеля 2.5 мм понадобится минимальный набор инструментов: паяльник, мультитестер, острый нож и немного припоя.

Порядок действий в данном случае такой:

· Для начала провод нужно свернуть косичкой в два мотка, оставляя примерно по 10 см. с обеих сторон.

· Затем – зачистить обмотку, освободив жилы кабеля для соединения.

· Соединить жилы по схеме, для надежности спаять их паяльником с нанесением припоя.

· Протестировать наличие сигнала с помощью мультитестера, концы обмотки прикрепить паяльником к многожильному кабелю.

Сборка металлоискателя «Пират» из готовых деталей

Как только все элементы конструкции готовы, можно начинать полную сборку. Все детали крепятся на достаточно длинную штангу. Сверху прикрепляется удобная рукоять из резины, чуть ниже – управляющий блок, заключенный в пластиковый корпус, в самом низу – катушка. Если все сделано правильно, при сборке элементов не было допущено ошибок – прибор готов к работе, дополнительных манипуляций совершать не придется.

Среди радиолюбительских конструкций особым интересом пользуются разработки, помогающие обнаруживать скрытые в земле металлические предметы. Особенно если последние - небольшие по величине, залегают на значительной глубине и являются к тому же неферромагнетиками.

Добротных электрических схем подобных устройств, называемых по аналогии с известными военными разработками металлоискателями, и описаний вполне работоспособных конструкций немало опубликовано в различных технических
Изданиях, но рассчитаны они зачастую на подготовленных, опытных самодельщиков, имеющих хорошую материальную базу, дефицитные детали.

А вот предлагаемую нами конструкцию вполне сможет повторить-изготовить даже новичок. Тем более что и детали нужные (включая кварцевый резонатор на 1 МГц) приобрести будет вполне по силам. Ну а чувствительность собранного металлоискателя... О ней можно судить хотя бы по тому факту, что с помощью предлагаемого устройства легко отыскивается, например, медная монета диаметром 20 мм и толщиной 1,5 мм на глубине 0,9 м.

Принцип действия

Он основан на сравнении двух частот. Одна из них эталонная, а другая - изменяющаяся. 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, эталонный генератор работает на частоте, на целый порядок отличающейся от той, что возникает в поле поисковой катушки. В нашем случае эталонный генератор (см. принципиальную электрическую схему) реализован на двух логических элементах ЗИ-НЕ интегральной DD2. Частота его стабилизирована и определяется кварцевым резонатором ZQ1 (1 МГц). Генератор же с изменяющейся частотой выполнен на первых двух элементах ИС DD1. Колебательный контур здесь образован поисковой катушкой L1, конденсаторами С2 и СЗ, а также варикапом VD1. А для настройки на частоту 100 кГц служит потенциометр R2, задающий требуемое напряжение варикапу VD1.

Рис.1. Принципиальная электрическая схема высокочувствительного самодельного металлоискателя.

В качестве буферных усилителей сигнала используются логические элементы DD1.3 и DD2.3, работающие на смеситель DD1.4. Индикатором является высокоомный телефонный капсюль BF1. А конденсатор С10 используется как шунт для высокочастотной составляющей, поступающей от смесителя.

Конфигурация печатной платы приведена на соответствующей иллюстрации. А схема расположения радиоэлементов на стороне, обратной печатным проводникам, дана здесь другим цветом.

Рис.2. Печатная плата самодельного металлоискателя, с указанием расположений элементов.

Металлоискатель питается от источника постоянного тока напряжением 9 В. А так как высокая стабилизация здесь не обязательна, используется батарея типа «Крона». В качестве фильтра успешно трудятся конденсаторы С8 и С9.

Поисковая катушка требует особой точности и внимания при изготовлении. Наматывается она на виниловой трубке с внешним диаметром 15 мм и внутренним - 10 мм, согнутой в форме окружности 0 200 мм. Катушка содержит 100 витков провода ПЭВ-0,27. Когда намотка будет выполнена, она обвивается алюминиевой фольгой для создания электростатического экрана (уменьшения влияния емкости между катушкой и землей). При этом важно не допустить электрического контакта между проводом намотки и острыми краями фольги. В частности, поможет здесь «обвивка наискось». А для защиты самого алюминиевого покрытия от механических повреждений катушку дополнительно обвивают изоляционной бандажной лентой.

Диаметр катушки может быть и другим. Но чем он меньше, тем чувствительность всего устройства становится выше, зато площадь поиска скрытых металлических предметов сужается. При увеличении же диаметра катушки эффект наблюдается обратный.

Работают с металлоискателем следующим образом. Расположив поисковую катушку в непосредственной близости от поверхности земли, настраивают 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 заветное место - по появлению звука в телефонном капсюле.

При использовании рассмотренного выше устройства для отыскания скрытых в земле предметов, представляющих археологическую и национальную культурную ценность, требуется предварительное на то разрешение от соответствующих органов.

Внимание!!! Информация, содержащаяся на данной странице, добавлена из непроверенных источников, может быть устаревшей и содержать ошибки. Поэтому приводиться исключительно в ознакомительных целях.

Н. Кочетов, по материалам «Млад Конструктор»

Металлодетектор используют при поиске предметов с определенными электромагнитными характеристиками, а именно металлов. В профессиональной деятельности данный прибор используется службами, проводящими досмотр, археологами, геологами и профессиональными кладоискателями. Помимо этого, прибор, обнаруживающий металлы, часто применяют в строительстве, например, для обнаружения арматуры, проводки и профилей в стенах.

Профессиональное оборудование имеет очень существенный недостаток — очень высокую стоимость , которая варьируется в зависимости от глубины обнаружения, типа интерфейса и функции распознавания металла.

Потребность в наличии металлоискателя возникает и у обычных людей. Зачастую это те, кто решил попробовать себя в роли кладоискателя. В отличие от профессионалов, которым оборудование или предоставляется организацией, начинающие любители не всегда хотят приобретать дорогой прибор. Это обуславливается тем, что такая покупка не будет использоваться для профессионального применения и вряд ли себя реализует.

Для любителя, который только начинает работу с данными аппаратами, может подойти собранный самостоятельно металлоискатель. Самодельные приборы относительно простые в изготовлении, в интернете есть много подробных инструкций. Металлоискатель своими руками может собрать любой человек при наличии желания и требуемых в сборке компонентов; и их сборка под силу даже тем, кто слабо разбирается в радиомонтаже. Самодельные приборы могут обладать как относительно слабыми характеристиками, так и не уступать фирменным дорогим товарам. Перед тем как собирать прибор, нужно знать его устройство и разновидности.

Для того чтобы понимать, какой именно металлодетектор нужно собирать, необходимо определиться с перечнем проводимых работ, а также тем, какие именно металлы будут целью поиска. Внешне похожие приборы для поиска золота и проведения строительных работ отличаются по конструктиву и техническим характеристикам. Существуют следующие общие параметры поисковых устройств:

Дискриминация поиска может происходить по трем вариантам:

Пространственная, которая указывает на размещение найденного объекта в зоне электромагнитного поля, а также его глубине нахождения.
Геометрическая, показывающая размеры и форму найденного объекта.
Качественная, определяющая то, какими свойствами обладает найденный материал.

Диапазон рабочих частот

Металлоискатели работают в определенном диапазоне частот:

Сверхнизко частотные, до нескольких сотен Гц. Мощные металлоискатели, требующие высокого напряжения, внушительные габариты, и компьютерная расшифровка сигнала делают денные приборы непригодными для любительского применения.
Низкочастотные, до нескольких кГц. Достаточно простые схемы и конструкция, хорошая помехоустойчивость и малочувствительны к грунту. Обладают проницанием в зависимости от подаваемого вольтажа, вплоть до 5 метров. Острее всего реагируют на черные металлы и железобетонные конструкции.
Повышенной частоты, до десятков кГц. Обладают более сложными схемами, но менее требовательны к катушкам. Относительная помехоустойчивость и глубина обнаружения до полутора метров. Очень плохо работают во влажных и минеральных грунтах.
Радиочастотные, применяются для поиска цветных металлов, например, золота. Глубина обнаружения меньше метра в сухих почвах, очень критичны к конструкции и качеству применяемых катушек.

Классификация по виду поиска

Существует много методов поиска, но многие из них применимы только в профессиональной деятельности, и нереализуемы в самодельных устройствах. К более применимым в домашних условиях можно отнести:

Без приемника (параметрический).
На биениях.
Накопление фазы.
Приемо-передающий.

Параметрический металлоискатель

В данных приборах нет приемной катушки и приемника, и обнаружение объекта происходит за счет его влияния на катушку генератора, изменение ее параметров, таких как частота и амплитуда вырабатываемых колебаний, фиксируется разными возможными способами. Достаточно просты в сборке и обладают относительно высокой помехоустойчивостью. Чаще используются как магнитодетекторы ввиду слабой чувствительности.

Приемо-передающее устройство

Прибор состоит из передающей и принимающей катушек, передатчика ЭМ колебаний, а также может оснащаться дискриминатором, который будет обнаруживать только определенные металлы.

Катушка создает электромагнитное поле ; если в ее зоне окажутся материалы, обладающие отличным электромагнитным полем, то приемник улавливает их, и подает звуковой сигнал об обнаружении. Если обнаруживается объект не обладающий электропроводными свойствами, но имеющий ферромагнитные характеристики, то он исказит электромагнитное поле за счет экранирования.

Данные приборы добиваются лучшей производительности в своем рабочем частотном диапазоне, но их самостоятельное изготовление требует качественной системы катушек, которые должны идеально располагаться относительно друг друга.

Приемо-передающий металлодетектор с одной катушкой называют индуктивным. Его создание проще за счет того, что не нужно подбирать катушки, но требуется разделять вторичный слабый сигнал относительно излучаемого первичного.

Фазочувствительный прибор

Данные металлодетекторы представлены импульсными с одной катушкой или приборами с двумя катушками, на каждую из которых воздействует отдельный генератор.

В случае с импульсным фазочувствительным металлоискателем, излучаемые импульсы при столкновении с искомым металлом задерживаются, и во время нарастающего сдвига фаз дискриминатор срабатывает и подает сигнал. Чем ближе прибор к объекту, тем чаще становятся сигналы. На этом принципе работает популярный самодельный металлоискатель «Пират» с дискриминацией металлов.

Принцип работы прибора с двумя катушками основан на том, что электромагнитные поля двух катушек синхронизируются и работают в такт; а при искажении поля происходит рассинхронизация, и дискриминатор начинает издавать сигналы. Этот вид прибора проще изготовить, чем одно катушечный, но глубина возможного обнаружения снижается.

На принципе гармоники

В данном приборе конструктивно находятся две катушки: рабочая и опорная. Опорная колебательная катушка маленькая, защищенная от посторонних наводок, или стабилизирована резонатором. Частота рабочей поисковой катушки зависит от наличия искомых предметов в зоне излучения.

Перед началом поисков они настраиваются на совпадение частот и, как следствие, однотонного звука. Изменение тональности означает попадание металлических предметов в зону электромагнитного поля, и от уровня изменения определяют размер и глубину предмета.

Катушки металлоискателя

Главным требованием к качеству самодельных приборов является грамотное изготовление катушки и ее надежное экранирование .

При создании прибора, схему прибора подгоняют под катушку до получения оптимальных значений. С неправильно подобранной катушкой металлоискатель если и будет работать, то с очень плохими характеристиками. В связи с этим при выборе варианта для изготовления нужно внимательно смотреть на описание катушки. Если оно недостаточно полное, лучше изготовить другой прибор.

Размер катушки также важен. Широкие глубже прозванивают грунт, но в случае обнаружения крупных предметов, их сигнал забьет потенциально нужные мелкие предметы. Также, чтобы увеличить глубину обнаружения, нужно иметь более широкую катушку.

Общепринято использовать катушки диаметром до 90 мм при поисках профилей и арматуры, до 150 мм на мелочевку, а диаметры до 600 мм для поиска крупногабаритного железа.

Будет идеально, если металлоискатель рассчитан на работу с катушками разных габаритов.

Помехоустойчивость

Катушки хорошо ловят различного вида наводки, и существует 2 распространенных способа повысить помехоустойчивость:

Корзинки

Данные катушки представлены плоским и объемным вариантами, они стабильны, менее чувствительны к наводкам, обладают высокой дискриминацией. Для новичка проще наматывать плоскую катушку.

В качестве ее оправки могут выступать компьютерные диски, тарелки и блюдца, а рассчитать обмотку можно самостоятельно. Объемный же вариант намотать без расчёта с применением компьютерных программ невозможно.

Простой металлоискатель своими руками

Данный вариант самодельного металлоискателя состоит из дешифратора сигналов, сигнального устройства и катушки. Для его сборки потребуются:

Микросхема PIC12F675 или ее аналоги и программатор для прошивки.
Резонатор на 20 мГц.
Стабилизатор напряжения AMS1117.
Конденсаторы на 15 пФ и 100 нФ керамические, электролитический на 10 мкФ и пленочный на 100 нФ.
Резисторы 470 Ом, 10 кОм.
Звуковой излучатель.

Пайка производится навесным или монтажным способом, для питания схемы требуется напряжение 9−12 В. Стабилизатор контролирует выходные 3,3 В.

Катушка наматывается на оправку 10 см проводом сечения 0,3 мм. Требуется плотно намотать 90 витков, и полученную конструкцию плотно обмотать скотчем и поместить в экран Фарадея.

Получается достаточно мощный металлоискатель для глубинного поиска, которому можно задать дискриминацию: при обнаружении черных и цветных металлов будет издаваться звук разной частоты.

Профессиональные металлодетекторы зачастую довольно дорогие и не по карману любителям. В интернете существуют схемы металлоискателей, некоторые из них можно собрать своими руками, не имея особых навыков радиомонтажа и профессионального оборудования. При желании можно собрать даже подводный металлодетектор, который будет одинаково работать как на суше, так и в воде.

Для того чтобы самостоятельно собранный прибор идеально выполнял все возможные требования, необходимо разбираться в конструкции металлоискателя, определиться с видом поисковых работ, которые будут проводиться с прибором после его сборки. Это поможет подобрать именно тот вариант исполнения металлодетектора, который необходим начинающему кладоискателю.

ЛУЧШИЙ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ

Почему именно Volksturm был назван лучшим металлоискателем? Главное - схема реально простая и реально рабочая. Из множества схем металлоискателей, которые я лично делал, именно здесь всё просто, глубинобойно и надёжно! Тем более при своей простоте, в металлодетекторе есть хорошая схема дискриминации - определение железо или цветной металл находится в земле. Сборка металлоискателя заключается в безошибочной пайке платы и настройке катушек в резонанс и в ноль на выходе входного каскада на LF353. Ничего тут суперсложного нет, было бы желание и мозги. Смотрим конструктивное исполнение металлоискателя и новую усовершенствованную схему Volksturm с описанием.

Так как по ходу сборки возникают вопросы, чтоб сэкономить ваше время и не заставлять перелистывать сотни страниц форума, здесь приведены ответы на 10 самых популярных вопросов. Статья в процессе написания, так что некоторые пункты будут дополнены позже.

1. Принцип работы и обнаружения целей этого металлоискателя?
2. Как проверить Работает ли плата металлоискателя?
3. Какой резонанс выбрать?
4. Какие конденсаторы лучше?
5. Как настроить резонанс?
6. Как сводить катушки в ноль?
7. Какой провод для катушек лучше?
8. Какие детали и чем можно заменить?
9. От чего зависит глубина поиска целей?
10. Питание металлоискателя Volksturm?

Принцип работы металлоискателя Volksturm

Постараюсь в двух словах о принципе работы: передача,прием и баланс индукции. В поисковом датчике металлоискателя устанавливают 2 катушки - передающую и приемную. Присутствие металла изменяет индуктивную связь между ними (в том числе и фазу), что влияет на принимаемый сигнал, который затем обрабатывается блоком индикации. Между первой и второй микросхемой стоит коммутатор управляемый импульсами генератора сдвинутого по фазе относительно передающего канала (т.е. когда передатчик работает, приемник отключен и наоборот если приемник включен передатчик отдыхает, а приемник спокойно ловит отраженный сигнал в этой паузе). Итак, вы включили металлоискатель и он пищит. Отлично, если пищит - значит многие узлы работают. Давай разберёмся почему именно он пищит. Генератор на у6Б постоянно генерирует тональный сигнал. Далее он поступает на усилитель на двух транзисторах, но унч не откроется (не пропустит тон) пока напряжение на выходе у2Б (7-й вывод) не разрешит ему этого. Данное напряжение выставляется изменением режима с помощью этого самого резистора трэш. Им надо выставить такое напряжение, чтоб унч почти открылся и пропустил сигнал с генератора. И входные пару милливольт с катушки металлоискателя пройдя усилительные каскады, превысят этот порог и он откроется окончательно и динамик запищит. Теперь проследим прохождение сигнала, точнее сигнала отклика. На первом каскаде (1-у1а) будет пару милливольт, можно до 50. На втором каскаде (7-у1Б) это отклонение увеличится, на третьем(1-у2А) будет уже пару вольт. Но без отклика везде на выходах по нулям.

Как проверить работает ли плата металлоискателя

Вообще усилитель и ключ (CD 4066) проверяется пальцем на входной контакт RX при максимальном сопротивлении сенс и максимальным фоном на динамике. Если изменение фона есть при нажатии пальцем на секунду, то ключ и операционники работают, далее подключаем катушки RX с конденсатором контура параллельно, конденсатор на катушке TX последовательно, ложим одну катушку на другую и начинаем сводить в 0 по минимальному показанию переменного тока на первой ноге усилителя U1A. Далее берем что-нибудь большое и железное и проверяем есть в динамике реакция на металл или нет. Проверим напряжение на у2Б (7-й вывод) оно должно регулятором трэш, меняться +-пару вольт. Если нет - проблема в данном каскаде ОУ. Для начала проверки платы отключаем катушки и включаем питание.

1. Должен идти звук при положении регулятора сенс на максимальное сопротивление, коснёмся пальцем на РХ - если есть реакция, все операционники работают, если нет - проверяем пальцем начиная с u2 и меняем (обследуем обвязку) нерабочего ОУ.

2. Работа генератора проверяется программой частотомер. Штекер от наушников припаять к 12 выводу CD4013 (561ТМ2) предусмотрительно выпаяв р23 (чтоб звуковую карту не спалить). В звуковой плате использовать In-lane. Смотрим частоту генерации, ее стабильность на 8192 гц. Если она сильно смещена, то надо выпаивать конденсатор с9, если и после она не четко выделена и/или много частотных всплесков рядом - заменяем кварц.

3. Проверили усилители и генератор. Если все исправно, но все равно не работает - меняем ключ (CD 4066).

Какой резонанс катушек выбрать

При подключении катушки в последовательный резонанс,увеличивается ток в катушке и общее потребление схемы. Увеличивается расстояние обнаружения цели, но это только на столе. На реальном грунте, земля будет чувствоваться тем сильнее, чем больше ток накачки в катушке. Лучше включение параллельного резонанса, а поднимать чутье входными каскадами. Да и батареек хватит намного дольше. Не смотря на то, что последовательный резонанс применяется во всех фирменных дорогих металодетекторах, в Штурме нужен именно параллельный. В импортных, дорогих приборах, хорошая схематика отстройки от земли, поэтому в этих приборах можно позволить последовательный.

Какие конденсаторы лучше установить в схему металлоискателя

Тип подключаемого к катушке конденсатора не при чём, а если экспериментально поменяли два и увидели что с одним из них резонанс лучше, то просто один из якобы 0,1 мкФ реально имеет 0,098 мкФ, а другой 0,11. Вот и разница между ними по резонансу получается. Я использовал советские К73-17 и зелёные импортные подушки.

Как настроить резонанс катушек металлоискателя

Катушка, как самый лучший вариант, получается из штукатурных терок, склеенных эпоксидной смолой с торцов до нужного вам размера. Причем, центральная ее часть с куском ручки этой самой терки, которая обрабатывается до одного широкого ушка. На штанге же, наоборот, вилка из двух ушек крепления. Такое решение позволяет решить проблему деформирования катушки, при затягивании пластикового болта. Пазы для обмоток делают обычным выжигателем, затем установка ноля и заливка. От холодного конца ТХ, оставим 50 см. провода, который изначально не заливать, а свить из него маленькую катушечку (диаметром 3 см.) и разместить ее внутри RX, перемещая и деформируя ее в небольших пределах, можно добиться точного ноля, но делать это лучше на улице, размещая катушку у земли (как при поиске) при отключенном GEBе, если он есть, затем окончательно залить смолой. Тогда отстройка от земли, работает более- менее сносно (исключение сильно минерализованный грунт). Такая катушка получается легкой, прочной, мало подверженной термодеформации, а обработанная и окрашенная очень симпатичная. И еще одно наблюдение: если металлоискатель собран с отстройкой от грунта (GEB) и при центральном расположении движка резистора выставить ноль очень маленькой шайбой, диапазон регулировки GEBа +- 80-100 мВ. Если установить ноль большим предметом- монета 10-50 коп. диапазон регулировки увеличивается до +- 500-600 мВ. За напряжением в процессе настройки резонанса не гонитесь - у меня при 12в питания около 40В при последовательном резонансе. Чтоб появилась дискриминация конденсаторы в катушках включаем параллельно (последовательное включение нужно только на этапе подбора кондеров для резонанса) - на черные металлы будет протяжный звук, цветные - короткий.

Или ещё проще. Подключаем катушки по очереди к передающему ТХ выходу. Настраиваем в резонанс одну, а настроив её - другую. Пошагово: Подключили, параллельно катушке ткнули мультиметром на пределе переменные вольты, так-же параллельно катушке припаяли конденсатор 0.07-0.08 мкф, смотрим показания. Допустим 4 В - очень слабо, не в резонансе с частотой. Ткнули параллельно первому конденсатору второй небольшой ёмкости - 0.01 мкф (0.07+0.01=0.08). Смотрим - уже показал вольтметр 7 В. Отлично, увеличим ещё ёмкость, подключим на 0.02 мкФ - смотрим на вольтметр, а там 20 В. Великолепно, едем дальше - ещё докинем пару тысяч пик ёмкости. Ага. Уже начало падать, откатим назад. И так добиться максимальных показаний вольтметра на катушке металлоискателя. Затем аналогично с другой (приёмной) катушкой. Настроить на максимум и подключить обратно к приёмному гнезду.

Как сводить катушки металлоискателя в ноль

Для настройки нуля подключаем тестер на первую ногу LF353 и понемногу начинаем сжимать, растягивать катушку. После залива из эпоксидки - нолик точно убежит. Поэтому надо заливать не всю катушку, а оставить места для регулировки, и после высыхания доводить до нуля и заливать окончательно. Взять кусок шпагата и половину катушки обвязать одним витком к середине (к центральной части,месту соединения двух катушек) вставить в петлю шпагата кусочек палочки после чего ее крутить (натягивать шпагат) - катушка будет сжиматься, поймав нолик шпагат пропитать клеем, после почти полного высыхания опять подправить нолик повернув палочку еще чуть-чуть и залить шпагат окончательно. Или проще: Передающая закреплена в пластмассе неподвижно, а приёмную накладываем на первую на 1 см, типа как свадебные кольца. На первом выводе U1A будет писк 8 кГц - можно контролировать вольтметром переменного тока, но лучше просто высокоомными наушниками. Так вот приёмную катушку металоискателя надо то надвигать, то сдвигать с передающей до тех пор, пока на выходе ОУ писк не стихнет до минимума (или показания вольтметра не упадут до нескольких милливольт). Всё, катушка сведена, фиксируем.

Какой провод для поисковых катушек лучше

Провод для намотки катушек не имеет значения. От 0.3 до 0.8 пойдёт любой, всё равно придётся немного подбирать ёмкость для настройки контуров в резонанс и на частоту 8.192 кГц. Конечно и более тонкий провод вполне подходит, просто чем он толще, тем добротность и, как следствие чутьё - лучше. Но если намотать 1 мм - будет довольно тяжеловато таскать. На листе бумаги рисуем прямоугольник 15 на 23 см. От левого верхнего и нижнего угла откладываем по 2,5 см, и соединяем их линией. С правым верхним и нижними углами проделываем тоже самое, но откладываем по 3 см. По средине нижней части ставим точку и по точке слева и справа на расстоянии 1 см. Берем фанеру, накладываем этот эскиз и вбиваем гвоздики во все точки указанные. Берем провод ПЭВ 0,3 и мотаем 80 витков провода. Но честно говоря без разницы сколько витков. Всё равно частоту 8 кГц будем выставлять в резонанс конденсатором. Сколько намотали - столько и намотали. Я мотал 80 витков и конденсатор 0.1 мкф, если намотаете допустим 50 - ёмкость соответственно где-то 0.13 мкф поставить придётся. Далее, не снимая с шаблона обматываем катушку толстой ниткой - типа как обматывают жгуты проводов. После покрываем катушку лаком. Когда высохнет, снимаем катушку с шаблона. Затем идёт обмотка катушки изоляцией - фум лента или изолента. Далее - обмотка приёмной катушки фольгой, можно взять ленту из электролитических конденсаторов. TX катушку можно не экранировать. Не забудьте оставить РАЗРЫВ в экране 10 мм, по середине катушки. Дальше идёт обмотка фольги луженым проводом. Этот провод вместе с начальным контактом катушки у нас будет массой. И наконец обмотка катушки изолентой. Индуктивность катушек около 3,5мГ. Емкость получается около 0,1мкф. Что касается заливки катушки эпоксидкой, то я не заливал её вообще. Просто туго замотал изолентой. И ничего, два сезона отходил с этим металлоискателем без ухода настроек. Обратите внимание на влагоизоляцию схемы и поисковых катушек, ведь придётся по мокрой траве косить. Всё должно быть герметично - иначе попадёт влага и настройка поплывёт. Ухудшится чувствительность.

Какие детали и чем можно заменить

Транзисторы :
BC546 - 3шт или КТ315.
BC556 - 1шт или КТ361
Операционники :

LF353 - 1шт или меняйте на более распространенную TL072.
LM358N - 2шт
Цифровые микросхемы :
CD4011 - 1шт
CD4066 - 1шт
CD4013 - 1шт
Резисторы постоянные , мощностью 0,125-0,25 Вт:
5,6К - 1шт
430К - 1шт
22К - 3шт
10К - 1шт
390К - 1шт
1К - 2шт
1,5К - 1шт
100К - 8шт
220К - 1шт
130К - 2шт
56К - 1шт
8,2К - 1шт
Резисторы переменные :
100К - 1шт
330К - 1шт
Конденсаторы неполярные :
1нФ - 1шт
22нФ - 3шт (22000пФ = 22нФ = 0.022мкФ)
220нФ - 1шт
1мкФ - 2шт
47нФ - 1шт
10нФ - 1шт
Конденсаторы электролитические :
220мкФ на 16В - 2шт

Динамик миниатюрный.
Кварцевый резонатор на 32768 Гц.
Два сверхярких светодиода разного цвета.

Если вы не можете достать импортные микросхемы, вот отечественные аналоги: CD 4066 - К561КТ3, CD4013 - 561ТМ2, CD4011 - 561ЛА7, LM358N - КР1040УД1. У микросхемы LF353 - прямого аналога нет, но смело ставим LM358N или лучше TL072, TL062. Совсем не обязательно ставить операционный усилитель именно - LF353, я просто поднял усиление на U1A заменив резистор в цепи отрицательной обратной связи 390 кОм на 1 мОм - чувствительность значительно возросла на процентов 50, правда после этой замены ушёл ноль, пришлось на катушку в определённом месте приклеить скотчем кусочек алюминиевой пластинки. Советские три копейки чувствует по воздуху на расстоянии 25 сантиметров и это при питании 6 вольт, потребляемый ток без индикации - 10 мА. И не забудь про панельки - удобство и простота настройки значительно повысятся. Транзисторы КТ814, Кт815 - в передающую часть металлоискателя, КТ315 в УНЧ. Транзисторы - 816 и 817 желательно подобрать с одинаковым коэффициентом усиления. Заменимы на любые соответствующей структуры и мощности. В генераторе металлоискателя установлен специальный часовой кварц на частоту 32768 Гц. Это стандарт абсолютно для всех кварцевых резонаторов, которые стоят в любых электронных и электромеханических часах. В том числе и наручных и дешёвых китайских настенных/настольных. Архивы с печатной платой для варианта и для (вариант с ручной отстройкой от земли).

От чего зависит глубина поиска целей

Чем больше диаметр катушки металлоискателя, тем глубже чутьё. А вообще, глубина обнаружения цели данной катушкой, зависит прежде всего от размера самой цели. Но при увеличении диаметра катушки наблюдается уменьшение точности обнаружения объекта и даже иногда потеря мелких целей. Для объектов с монету, этот эффект наблюдается при увеличении размера катушки свыше 40 см. Итого: большая поисковая катушка, имеет большую глубину обнаружения и больший захват, но менее точно обнаруживает цель, чем маленькая. Большая катушка идеальна для поиска глубоких и больших целей, таких как клады и крупные объекты.

По форме катушки делятся на круглые и эллиптичные (прямоугольные). Эллиптичная катушка металлоискателя обладает лучшей избирательностью по сравнению с круглой, потому что ширина магнитного поля у нее меньше и в поле ее действия попадает меньше посторонних объектов. Но круглая имеет большую глубину обнаружения и лучшую чувствительность к цели. Особенно на слабо минерализованных грунтах. Круглая катушка наиболее часто используется при поиске с металлоискателем.

Катушки диаметром меньше 15 см называют маленькими, катушки диаметром 15-30 см называют средними и катушки свыше 30 см - большие. Большая катушка генерирует большее электромагнитное поле, поэтому она имеет большую глубину обнаружения, чем маленькая. Большие катушки генерируют большое электромагнитное поле и соответственно, имеют большую глубину обнаружения и покрытие при поиске. Такие катушки используются для просмотра больших площадей, но при их использовании, может возникнуть проблема на сильно замусоренных площадках потому, что в поле действия больших катушек может попасться сразу несколько целей и металлоискатель среагирует на более крупную цель.

Электромагнитное поле маленькой поисковой катушки тоже маленькое, поэтому с такой катушкой лучше всего искать на территориях сильно замусоренных всякими мелкими металлическими предметами. Маленькая катушка идеальна для обнаружения маленьких объектов, но имеет небольшую площадь покрытия и сравнительно небольшую глубину обнаружения.

Для универсального поиска хорошо подойдут средние катушки. Такой размер поисковой катушки сочетает в себе достаточную глубину поиска и чувствительность к целям с разными размерами. Я делал каждую катушку диаметром примерно 16 см и обе эти катушки укладывал в круглую подставку из-под старого монитора 15". В таком варианте глубина поиска этого металлоискателя будет такая: алюминиевая пластина 50x70 мм - 60 см, гайка М5-5 см, монетка - 30 см, ведро - около метра. Данные значения получены на воздухе, в земле будет на 30% меньше.

Питание металлоискателя

Отдельно схема металлоискателя тянет 15-20 мА, при подключенной катушке + 30-40 мА, итого вместе до 60 мА. Конечно в зависимости от типа применяемого динамика и светодиодов это значение может изменяться. Простейший случай - питание взял 3 (или даже две) последовательно подключенные литий ионные батарейки от мобил на 3,7В и при заряде разряженных аккумуляторов, когда подключаем любой блок питания на 12-13в, ток заряда начинается от 0,8А и падает до 50ма за час и тогда вообще не надо что-то добавлять, хотя ограничительный резистор конечно же не помешает. Как вообще самый простейший вариант - крона на 9В. Но учтите, что металлоискатель съест её за 2 часа. Но для настройки этот вариант питания самое оно. Крона при любых обстоятельствах не выдаст большой ток, который может спалить что-то в плате.

Самодельный металлоискатель

А теперь описание процесса сборки металлодетектора от одного из посетителей. Так как из приборов имею только мультиметр, скачал с инета виртуальную лабораторию Записных О.Л. Собрал адаптер, простенький генератор и прогнал в холостую осциллограф. Вроде показывает какую-то картинку. Далее занялся поиском радиодеталей. Так как печатки в основном выкладывают в формате «lay», скачал «Sprint-Layout50». Выяснил, что такое лазерно-утюжная технология изготовления печатных плат и как их травить. Вытравил плату. К этому времени все микросхемы были найдены. Что не нашел у себя в сарайчике, пришлось покупать. Приступил к пайке перемычек, резисторов, сокетов микросхем, и кварца из китайского будильника на плату. Периодически проверяя сопротивление на шинах питания чтобы не было соплей. Решил для начала собрать цифровую часть прибора, как наиболее легкую. То-есть генератор, делитель и коммутатор. Собрал. Поставил микросхему генератора (К561ЛА7) и делитель (К561ТМ2). Микросхемы б/ушные, выдрал из каких-то плат, обнаруженных в сарайчике. Подал питание 12В контролируя ток потребления по амерметру, 561ТМ2 стала теплой. Заменил 561ТМ2, подал питание - ноль эмоций. Меряю напряжение на ногах генератора - на 1 и 2 ногах 12В. Меняю 561ЛА7. Включаю - на выходе делителя, на 13 ноге есть генерация (наблюдаю на виртуальном осциллографе)! Картинка правда не ахти какая, но за неимением нормального осциллографа - пойдет. Но на 1, 2 и 12 ногах ничего нет. Значит генератор работает, нужно менять ТМ2. Установил третью микросхему делителя - красота на всех выходах есть генерация! Для себя сделал вывод, что выпаивать микросхемы нужно как можно аккуратнее! На этом первый шаг постройки сделан.

Теперь настраиваем плату металлоискателя. Не работал регулятор "SENS" - чувствительность, пришлось выкинуть конденсатор C3 после этого регулировка чувствительности заработала как надо. Не нравился звук возникающий в крайнем левом положении регулятора "THRESH" - порог, избавился от этого заменив резистор R9 цепочкой из последовательно соединённых резистор на 5,6 кОм + конденсатор на 47,0 мкФ (отрицательный вывод конденсатора со стороны транзистора). Пока нет микросхемы LF353 вместо неё поставил LM358, с ней советские три копейки чувствует по воздуху на расстоянии 15 сантиметров.

Поисковую катушку на передачу я включил как последовательный колебательный контур, а на приём как параллельный колебательный контур. Настраивал первой передающую катушку, подключил собранную конструкцию датчика к металлоискателю, осциллограф параллельно катушке и по максимальной амплитуде подобрал конденсаторы. После этого осциллограф подключил на приёмную катушку и по максимальной амплитуде подобрал конденсаторы на RX. Настройка контуров в резонанс занимает, при наличии осциллографа, несколько минут. Обмотки TX и RX у меня содержат по 100 витков провода диаметром 0,4. Начинаем сведение на столе, без корпуса. Просто чтоб было два обруча с проводами. А чтоб убедиться в работоспособности и возможности сведения вообще - разведём катушки друг от дрга на полметра. Тогда ноль будет точно. Затем наложив катушки внахлёст примерно 1см (как свадебные кольца) сдвигать - раздвигать. Точка нуля может быть довольно точная и поймать её сразу нелегко. Но она есть.

Когда, я поднял усиление в RX тракте МД, он начал работать неустойчиво на максимальной чувствительности, это проявлялось в том что после прохождения над целью и её обнаружении выдавался сигнал, но он продолжался и после того когда цели перед поисковой катушкой ни какой уже небыло, это проявлялось в виде прерывистых и колеблющихся звуковых сигналов. При помощи осциллографа была обнаружена и причина этого: при работе динамика и незначительной просадке питающего напряжения уходит "ноль" и схема МД переходит в автоколебательный режим, выйти из которого можно только загрубив порог срабатывания звукового сигнала. Это меня не устраивало поэтому я поставил по питанию КР142ЕН5А + сверх яркий белый светодиод чтобы поднять напряжение на выходе интегрального стабилизатора, стабилизатора на более высокое напряжение у меня небыло. Такой светодиод можно использовать даже для подсветки поисковой катушки. Динамик подключил до стабилизатора, МД после этого стал сразу очень послушный всё начало работать как надо. Думаю Volksturm действительно лучший самодельный металлоискатель!

Недавно была предложенна данная схема доработки, что позволит превратить Volksturm S в Volksturm SS + GEB. Теперь прибор станет обладать хорошим дискриминатором а также селективностью металлов и отстройкой от грунта, прибор паяется на отдельной плате и подключается вместо конденсаторов с5 и с4. Схема доработки и в архиве. Отдельная благодарность за информацию по сборке и настройке металлоискателя всем, кто принимал участие в обсуждении и модернизации схемы, особенно помогли в подготовке материала Электродыч, феска, xxx, slavake, ew2bw, redkii и другие коллеги радиолюбители.