Что такое металлоискатель объяснять не надо никому. Прибор этот дорогой, а некоторые модели стоят весьма прилично.

Однако сделать металлоискатель своими руками в домашних условиях можно. Причём можно не только сэкономить тысячи рублей на его приобретении, но ещё и обогатиться, найдя клад. Давайте поговорим о самом приборе и попробуем разобраться, что в нём и как.

Пошаговая инструкция по сборке простого металлоискателя

В данной подробной инструкции мы покажем, как можно собрать своими руками простейший металлоискатель из подручных средств. Нам понадобятся: обычная пластиковая коробка из под CD диска, портативный AM или AM/FM радиоприемник, калькулятор, контактная лента типа VELCRO (липучка). Итак, приступаем!

Шаг 1. Разберите корпус коробки CD компакт-диска . Аккуратно разберите корпус пластиковой коробки компакт-диска, удалив вставку, которая держит диск на месте.

ШАГ 1. Удаление пластиковой вставки из сидибокса

Шаг 2. Отрежьте 2 полоски липучки . Отмерьте область в центре задней части Вашего радио. Затем вырежьте 2 кусочка липучки такого же размера.

ШАГ 2.1. Отмеряем приблизительно посередине область на задней стороне радио (выделено красным)
ШАГ 2.2. Вырезаем 2 липучки соответствующего размера, измеренного в шаге 2.1

Шаг 3. Закрепите радио. Прикрепите липкой стороной одну липучку на заднюю часть радио и вторую на одну из внутренних сторон коробки компакт-диска. Затем прикрепите радио на корпус пластиковой коробки компакт-диска «липучкой к липучке».

Шаг 4. Закрепите калькулятор . Повторите шаги 2 и 3 с калькулятором, но примените липучку уже на другой стороне коробки компакт-диска. Затем закрепите калькулятор на этой стороне коробки стандартным методом «липучка к липучке».

Шаг 5. Настройка диапазона радио . Включите радио и убедитесь, что оно настроено на AM диапазон. Теперь настройте его на конец диапазона AM, но не на саму радиостанцию. Увеличьте громкость. Вы должны слышать лишь одни помехи.

Подсказка:

Если есть радиостанция, которая находится на самом конце диапазона AM, то постарайтесь добраться к ней как можно ближе. При этом Вы должны слышать лишь одни помехи!

Шаг 6. Сверните CD коробку. Включите калькулятор. Начинайте сворачивать сторону коробки с калькулятором в сторону радио, пока не услышите громкий звуковой сигнал. Этот звуковой сигнал сигнализирует нам о том, что радио поймало электромагнитную волну от электрической схемы калькулятора.

ШАГ 6. Сворачиваем стороны CD бокса друг к другу, пока не станет слышен характерный громкий сигнал

Шаг 7. Поднесите собранное устройство к металлическому предмету. Приоткройте снова створки пластиковой коробки, так чтобы звук, который мы слышали на шаге 6, едва был слышен. Затем начинайте перемещать коробку с вашим радио и калькулятором близко к металлическому предмету и Вы снова услышите громкий звук. Это говорит о правильной работе нашего простейшего металлоискателя.

Инструкция по сборке чувствительного металлоискателя на базе схемы двухконтурного осциллятора

Принцип действия:

В этом проекте мы будем строить металлоискатель на основе двойного контура осциллятора. Один осциллятор является фиксированным, а другой варьируется в зависимости от близости металлических предметов. Частота биений между этими двумя частотами осцилляторов находится в звуковом диапазоне. В момент прохождения детектора над металлическим предметом, вы услышите изменение этой частоты биений. Различные типы металлов вызовут положительный или отрицательный сдвиг, поднимая или опуская звуковую частоту.

Нам понадобятся материалы и электрические компоненты:

Медная многослойная печатная плата, односторонняя 114,3 мм х 155,6 мм	1 шт.
Резистор 0,125 Вт	1 шт.
Конденсатор, 0.1μF	5 шт.
Конденсатор, 0.01μF	5 шт.
Конденсатор, электролитический 220μF	2 шт.
Обмоточный провод типа ПЭЛ (26 AWG или 0,4 мм в диаметре)	1 ед.
Аудио разъем, 1/8′, моно, крепление на панели, опционально	1 шт.
Наушники, 1/8′ штекер, моно или стерео	1 шт.
Батарея, 9 В	1 шт.
Разъем для привязки 9 В батареи	1 шт.
Потенциометр, 5 кОм, аудио конусности, опционально	1 шт.
Переключатель, однополюсного переключения	1 шт.
Транзистор, NPN, 2N3904	6 шт.
Провод для подключения датчика (22 AWG или сечением — 0,3250 мм 2)	1 ед.
Динамик проводной 4′	1 шт.
Динамик, небольшой 8 Ом	1 шт.
Контргайка, латунь, 1/2′	1 шт.
Резьбовая ПВХ труба соединитель (1/2′ отверстие)	1 шт.
1/4′ деревянный дюбель	1 шт.
3/4′ деревянный дюбель	1 шт.
1/2′ деревянный дюбель	1 шт.
Эпоксидная смола	1 шт.
1/4′ фанера	1 шт.
Столярный клей	1 шт.

Нам понадобятся инструменты:

Итак, приступаем!

Шаг 1: Сделать печатную плату . Для этого скачайте дизайн платы . Затем распечатайте его и протравите на медной плате с помощью метода перевода тонера на плату. При помощи метода передачи тонера, Вы печатаете зеркальное изображение конструкции платы с помощью обычного лазерного принтера, а затем переносите рисунок на медной облицовке с помощью утюга. На этапе травления , тонер действует в качестве маски , сохраняя медные дорожки, в то время как остальная часть меди растворяется в химическую ванну .

Шаг 2: Заполнит плату транзисторами и электролитическими конденсаторами . Начните с пайки 6 NPN транзисторов. Обратите внимание на ориентацию ножек коллектора, эмиттера и базы транзисторов. Базовая ножка (В) почти всегда в середине. Далее добавляем два 220μF электролитических конденсатора.

Шаг 2.2. Добавляем 2 электролитических конденсатора

Шаг 3: Заполните плату полиэфирными конденсаторами и резисторами. Сейчас нужно добавить 5 полиэфирных конденсатора емкостью 0.1μF в местах показанных ниже. Далее добавьте 5 конденсаторов емкостью 0.01μF. Эти конденсаторы не поляризованы и их можно припаять в плату ножками в любом направлении. Далее добавьте 6 резисторов по 10 кОм (коричневый, черный, оранжевый, золотой).

Шаг 3.2. Добавляем 5 конденсаторов емкостью 0.01μF
Шаг 3.3. Добавляем 6 резисторов 10 кОМ

Шаг 4: Продолжаем наполнять электрическую плату элементами. Сейчас нужно добавить один резистор 2.2 мОм (красный, красный, зеленый, золотой) и два 39 кОм (оранжевый, белый, оранжевый, золотой). И затем впаять последний резистор 1 кОм (коричневый, черный, красный, золото). Далее, добавьте пары проводов для питания (красный / черный), аудио выхода (зеленый / зеленый), эталонной катушки (черный / черный) и детектор-катушку (желтый / желтый).

Шаг 4.1. Добавляем 3 резистора (один на 2 мОм и два на 39 кОм)
Шаг 4.2. Добавляем 1 резистор на 1 кОм (крайний справа)
Шаг 4.3. Добавляем провода

Шаг 5: Наматываем витки на катушку. Следующий этап — это намотка витков на 2 катушки, которые являются частью цепи LC генератора. Первая — это эталонная катушка. Я использовал провод 0,4 мм в диаметре для этого. Отрежьте кусок дюбеля (около 13 мм в диаметре и 50 мм в длину).

Просверлите три отверстия в дюбеле, чтобы пройти через них проводками: один продольно через середину дюбеля, и два перпендикулярно на каждом конце.

Медленно и осторожно намотайте столько витков провода, сколько Вы можете вокруг дюбеля в один слой. Оставьте по 3-4 мм голой древесины каждом конце. Удержитесь от соблазна «покрутить» провод — это наиболее интуитивно понятный способ намотки, но это неправильный путь. Вы должны вращать дюбель и тянуть провод за собой. Таким образом он намотает провод на себя.

Протяните каждый конец провода через перпендикулярные отверстия в дюбеле, а затем один из них через продольное отверстие. Закрепите провод лентой, как только вы закончите. В конце используйте наждачную бумагу, чтобы удалить покрытие на двух открытых торцах катушки.

Шаг 6: Делаем приемную (поисковую) катушку. Необходимо вырезать держатель катушки с 6-7 мм фанеры. Используя тот же провод 0,4 мм в диаметре, намотать 10 витков вокруг паза. Моя катушка имеет диаметр 152 мм. Используя деревянный колышек 6-7 мм прикрепите рукоятку к держателю. Не используйте для этого металлический болт (или что то подобное) — иначе металлоискатель будет постоянно обнаруживать вам клад. Опять же, использую наждачку, удалите покрытие на концах провода.

Шаг 6.1. Вырезаем держатель для катушки
Шаг 6.2 Наматываем 10 витков вокруг паза проводом 0,4 мм в диаметре

Шаг 7: Настройка эталонной катушки. Теперь нам нужно настроить частоту опорной катушки в нашей цепи до 100 кГц. Для этого я использовал осциллограф. Также можно для этих целей использовать мультиметр с частотомером. Начните с подключения катушки в цепь. Далее включите питание. Подключите щупу от осциллографа или мультиметра к обоим концам катушки и измерьте ее частоту. Она должна быть менее 100 кГц. Вы можете, при необхождимости, укоротить катушку — это уменьшит ее индуктивность и повысит частоту. Затем новые и новые измерения. Как только я добился частоты менее 100 кГц, моя катушка составила 31 мм в длину.

Металлоискатель на трансформаторе с Ш-образными пластинами

Самая простейшая схема металлоискателя. Нам понадобится: трансформатор с Ш-образными пластинами, батарейка на 4,5 В, резистор, транзистор, конденсатор, наушники. В трансформаторе оставьте только Ш-образные пластины. Намотайте 1000 витков первой обмотки, а после первых 500 витков сделайте отвод проводом ПЭЛ-0,1. Вторую обмотку намотайте 200 витков проводом ПЭЛ-0,2.

Закрепите трансформатор на конце штанги. Загерметизируйте его от попадания воды. Включите и приблизьте к земле. Поскольку магнитопровод не замкнут, то при приближении к металлу будут меняться параметры нашей схемы, а в наушниках измениться тональность сигнала.

Несложная схема на распространённых элементах. Необходимо транзисторы серии К315Б или К3102, резисторы, конденсаторы, наушники, элемент питания. Номиналы показаны на схеме.

Видео: Как правильно сделать металлоискатель (металлодетектор) своими руками

На первом транзисторе собран задающий генератор с частотой 100 ГЦ, а на втором собран поисковый генератор с такой же частотой. В качестве поисковой катушки взял старый пластмассовый ковш диаметром 250 мм, обрезал его и намотал медный провод сечением 0,4 мм2 количеством 50 витков. Собранную схему поместил в небольшую коробочку, загерметизировал и все закрепил на штанге с помощью скотча.

Схема с двумя генераторами одинаковой частоты. В режиме ожидания сигнал отсутствует. Если в поле катушки появляется металлический предмет, то меняется частота одного из генераторов и появляется звук в наушниках. Аппарат достаточно универсальный и обладает хорошей чувствительностью.

Несложная схема на простых элементах. Необходимо микросхема, конденсаторы, резисторы, наушники, источник питания. Желательно сначала собрать катушку L2, как показано на фото:

На одном элементе микросхемы собран задающий генератор с катушкой L1, а катушка L2 используется в цепи поискового генератора. При попадании в зону чувствительности металлических предметов меняется частота поискового контура и меняется звук в наушниках. Ручкой конденсатора С6 можно отстроить лишние шумы. В качестве элемента питания используется батарея напряжением 9В.

В завершение могу сказать, что собрать прибор может каждый человек знакомый с основами электротехники и обладающий достаточным терпением, чтобы довести начатое дело до конца.

Принцип работы

Итак, металлоискатель – это электронный прибор, где есть первичный датчик и вторичный прибор. Роль первичного датчика выполняет, как правило, катушка с намотанным проводом. Работа металлоискателя основана на принципе изменения электромагнитного поля датчика любым металлическим предметом.

Созданное датчиком металлоискателя электромагнитное поле вызывает в таких предметах вихревые токи. Эти токи вызывают своё электромагнитное поле, которое изменяет поле, созданное нашим прибором. Вторичный прибор металлоискателя регистрирует эти сигналы и сигнализирует нам о находке металлического предмета.

Простейшие металлоискатели изменяют звук сигнализатора при обнаружении искомого предмета. Более современные и дорогие образцы оснащены микропроцессором и жидкокристаллическим дисплеем. Наиболее продвинутые фирмы оснащают свои модели двумя датчиками, что позволяет вести поиск более эффективно.

Металлоискатели можно условно разбить на несколько категорий:

• устройства общего пользования;
• устройства среднего класса;
• устройства для профессионалов.

К первой категории относятся самые дешёвые модели с минимальным набором функций, но цена у них весьма привлекательна. Наиболее популярные марки в России: IMPERIAL — 500А, FISHER 1212-Х, CLASSIC I SL. Приборы данного сегмента используют схему «приёмник –- передатчик», работающую на сверхнизкой частоте и требуют постоянного перемещения поискового датчика.

Вторая категория, это более дорогие агрегаты, имеют несколько сменных датчиков и несколько ручек органов управления. Могут работать в разных режимах. Наиболее распространённые модели: FISHER 1225-X, FISHER 1235-X, GOLDEN SABRE II, CLASSIC III SL.

Фото: общий вид типового металлоискателя

Все остальные приборы следует отнести к профессиональным. Они оснащены микропроцессором, могут работать в динамическом и статическом режимах. Позволяют определять состав металла (предмета) и глубину его залегания. Настройки могут быть автоматические, а можно регулировать их вручную.

Для сборки самодельного металлоискателя необходимо заранее приготовить несколько предметов: датчик (катушка с намотанным проводом), штанга-держатель, электронный блок управления. От её качества и размеров зависит чувствительность нашего прибора. Штанга-держатель подбирается по росту человека так, чтобы было удобно работать. На ней закрепляются все элементы конструкции.

Поиск кладов, древних реликвий и прочих интересных вещей для многих является довольно таки востребованным видом хобби, наряду с рыбалкой или охотой. Этот вид отдыха также можно считать активным, а для некоторых металлоискатель - вполне неплохое орудие для добычи денег, ведь в земле можно найти довольно таки большое количество черных металлов, которые сегодня ценятся. Ведь есть же пословица, что «мы ходим по деньгам».

В магазине даже за не слишком мощный металлоискатель порой запрашивают приличные деньги. В этой статье речь пойдет о том, как можно собрать металлоискатель своими руками . Для этого требуются минимальные навыки в области работы с электроникой ну и небольшие (в сравнении с покупкой нового металлоискателя мизерные) вложения.

Материалы и инструменты для сборки:
- микросхема К561ЛА7 или ее аналог;
- маломощный низкочастотный транзистор (подойдут КТ315, КТ312, КТ3102, аналоги: ВС546, ВС945, 2SС639, 2SС1815 и так далее)
- любой маломощный диод (например кд522Б, кд105, кд106...);
- три переменных резистора (4,7 kOm, 6,8 kOm, 10 kOm с выключателем);
- пять постоянных резисторов (22 Om, 4,7 kOm, 1,0 kOm, 10 kOm, 470 kOm);]
- пять керамических или слюдяных конденсаторов (1000 пф - 2 шт., 22 нФ -2 шт., 300 пф);
- один электролитический конденсатор (100,0 мкф х 16В);
- провод типа ПЭВ или ПЭЛ диаметром 0,6-0,8 мм;
- наушники от плеера (или любые низкоомные);
- батарейка на 9В.

Процесс изготовления металлоискателя:

Шаг первый. Корпус и внешний вид устройства
В связи с тем, что поиски происходят зачастую среди ветвей, травы или при влажной погоде, устройство должно быть надежно защищено от воздействия всех этих факторов. В качестве корпуса для электроники можно использовать коробочку из под мыла или от крема для чистки обуви. Главное, чтобы электронная часть была надежно защищена.

Важно знать, что если не соединить переменные резисторы (их корпуса) с минусом платы, устройство будет образовывать помехи. Если все сделано верно и изготовлена качественная катушка, при работе устройства никаких проблем не возникает. При включении металлоискателя в наушниках сразу должен появиться характерный писк, он должен реагировать на ручку регулятора частоты. Если это не наблюдается, то необходимо выбрать резистор 10 кОм, который стоит последовательно с регулятором, или подобрать конденсатор 300 пФ в этом генераторе. В итоге нужно выровнять частоты поискового и образцового генератора.

Чтобы определить, какие частоты издает генератор, понадобится осциллограф. Всего рабочая частота может находиться в пределах 80-200 кГц. Замеры делаются на выводах 5 и 6 микроконтроллера К561ЛА7.

Еще в системе есть защитный диод. Он нужен для того, чтобы защитить электронику от неправильного включения батареи.

Шаг второй. Делаем поисковую катушку
Катушки наматывают на оправки с диаметром около 15-25 см. В качестве формы можно использовать ведро или челнок из проволоки или фанеры. Чем меньше будет катушка, тем меньше у нее будет чувствительность, все зависит от того, для каких целей будет использоваться металлоискатель.

Что касается провода, то это может быть провод в лаковой изоляции типа ПЭВ или ПЭЛ диаметром от 0.5 до 0.7 мм. Такой провод можно найти в старых телевизорах с кинескопом. Всего катушка содержит 100 витков, можно намотать от 80 до 120. Сверху все это дело плотно обматывается изолентой.

Когда катушка будет намотана, поверх нее делается обмотка из полоски фольги, при этом нужно оставить участок в 2-3 сантиметра не обмотанным. Фольгу можно найти в некоторых видов кабелей, еще ее можно добыть из шоколадок, нарезав на куски.

Поверх фольги наматывается не заизолированный провод, а лучше всего луженый. Начало провода остается в итоге на катушке, а другой конец припаивается к корпусу. Сверху все это опять хорошо обматывается изолентой.

Впоследствии катушка крепится на диэлектрик, как вариант подойдет нефольгированный текстолит. Ну а теперь катушку можно крепить к держаку.

Для соединения катушки со схемой нужно применять экранированный провод, экран подключается к корпусу. Подобные провода можно применяются для перезаписывания музыки с магнитофона. Еще можно использовать шнур НЧ, для подключения к телевизору различных устройств.

Шаг третий. Проверка металлоискателя
Когда устройство будет включено, в наушниках можно будет услышать характерный шум, частоту нужно настроить регулятором. При поднесении катушки к металлу, шум в наушниках будет меняться.

Еще можно переделать схему таким образом, чтобы при работе металлоискатель молчал, а сигнал будет появляться лишь тогда, когда под катушкой будет появляться металл. При этом частота шума будет говорить о том, какой размер предмета и на какой глубине он находится. Но, по словам автора, при таком подходе сильно снижается чувствительность металлоискателя, и он улавливает только очень крупные предметы.

Для получения нулевых биений нужно совместить две частоты.

Рассмотрим простенький металлоискатель на микросхеме K561ЛА7 и усилителе звука. Питание осуществляется напряжением 9 вольт. Так как ток потребления маленький, батарейки крона хватает на длительное время. По характеристикам прибор имеет средние показатели глубины обнаружения, достойные для такой простой схемы. Существуют похожие металлоискатели на микросхемах K561ЛА9, но они не дают значительного прироста показателей, поэтому отдаем предпочтение сборке данной упрощенной схемы.

В обнаружении металла главную роль играет датчик, состоящий из круглой катушки, корпуса и соединительного провода к схеме управления (рис. 1).

Появление в зоне действия датчика металла отражается на индуктивности катушки, которая, в свою очередь, влияет на частоту поисковой цепи на микроконтроллере. Конечный логический элемент микросхемы сравнивает эталонную величину частоты и частоту поисковой цепи и через усилитель выдает разницу в виде тонального звука в динамике.

Изготовление датчика

Схемы металлоискателей для разных устройств полностью отличаются друг от друга. Однако качественно собранный датчик может использоваться как универсальный для различных металлоискателей, работающих по одному принципу работы.

Для обмотки датчика используем лакированный провод ПЭВ или ПЭЛ диаметром 0,5 – 0,7 мм, который без проблем можно найти в магазине или старых кинескопных телевизорах и мониторах (рис. 2).

При диаметре катушки 20 см наматываем 100 витков провода. При других диаметрах изменяем количество витков, рассчитывая, что при 25 и 15 см диаметра наматывается 80 и 120 витков соответственно. После выполнения обмотки плотно обматываем ее изолентой, оставляя с запасом начало и конец провода.

Изготавливаем экран Фарадея, чтобы исключить различные помехи в катушке и микроконтроллерах. Необходимо обмотать катушку поверх изоленты пищевой фольгой. В конце обмотки фольгу не соединяем и оставляем разрыв в 2-3 см. Поверх фольги наматываем вразброс немного неизолированного провода маленького сечения (рис. 3).

В нескольких местах можно выполнить пайку провода и фольги. Все это снова обматываем изолентой.

После произведенных действий у нас должна получиться изолированная катушка с двумя вывода обмотки и выводом экрана. Соединяем их с экранированным кабелем от видео или аудиоаппаратуры. Экран кабеля соединяем с проводом от фольги, а жилы кабеля с проводами от катушки. Все это пропаиваем и надежно изолируем изолентой. На конце кабеля приделываем штекер с качественными контактами. Лучший вариант, если они позолоченные или серебряные. Штекер можно найти в кабелях для различной аппаратуры, там же берем и разъем.

Остается сделать корпус для катушки. Можно использовать два круглых диска из диэлектрического материала – фанеры, толстого картона или пластика. Между дисками помещаем обмотку. Затем пластмассовыми креплениями, которые можно приобрести в сантехническом магазине, плотно скрепляем эти два диска. Для поиска в водной среде можно герметизировать датчик эпоксидной смолой или специальными герметиками.

На верхнем диске прикручиваем или приклеиваем ушки из пластика или другого диэлектрического материала. Они понадобятся для крепления к штанге (рис. 4).

Комплектующие для схемы

Ниже описаны основные детали и требования к ним, необходимые для качественной сборки схемы:

1. Конденсаторы рекомендуется закупать в радиомагазине, но если хочется получить их бесплатно из старых схем, то измеряйте емкость перед использованием. Главное требование к ним – температурная устойчивость, это спасет вас от постоянных сбоев металлоискателя. Отлично подойдут керамические или слюдяные. При сборке не забываем учитывать полярность электролитических конденсаторов – на бочонке в стороне минуса нарисованы одна или несколько полосок (рис. 5). Понадобятся следующие конденсаторы: электролитический 100 мкФ х 16 В – 1 шт.; 1000 пФ – 3 шт.; 22 нФ – 2 шт.; 300 пФ – 1 шт.

1. Постоянные резисторы можно использовать старые, так как они не теряют свои характеристики с течением времени. Переменные лучше всего купить новые, чтобы обеспечить точную настройку частоты на микросхемах. Особое внимание стоит уделить контактам переменного резистора, так как по схеме два контакта должны быть соединены между собой, а опыт показывает, что многие новички этого не замечают. Так же необходимо заземлить их корпус для исключения помех при регулировке. Понадобятся 5 постоянных резисторов номиналами 22 Ом, 1кОм, 4,7 кОм, 10 кОм, 470 кОм и 3 переменных резистора номиналами 1, 5 и 20 кОм.
2. Микросхема K561ЛА7 в DIP корпусе. Отсчет ног на микросхемах начинается сверху против часовой стрелке от ключа – специальной выемки на корпусе. В качестве аналога можно сделать металлоискатель на микросхеме K561ЛЕ5 или CD4011.
3. Транзистор KT315 очень распространен в старой радиоаппаратуре. Но его можно заменить множеством других транзисторов: KT3102, BC546, 2SC639 и схожие по характеристикам маломощные низкочастотные транзисторы. Внимательно изучаем выводы транзистора перед пайкой, у KT315 они расположены слева направо от лицевой части – эмиттер, коллектор, база (рис. 6):

1. Диод выбираем любой маломощный из отечественных или импортных производителей – кд522Б, кд105, кд106, in4148, in4001 и другие. Перед пайкой прозванием его мультиметром, чтобы не перепутать местами анод и катод.
2. Стандартные наушники от телефона или mp3 плеера, или миниатюрный динамик со старой техники. В случае использования наушников можно использовать разъем или прямую пайку.
3. Батарейка крона 9 В и контакты для нее (рис. 7):

1. Разъем для штекера кабеля датчика подбираем заранее, при изготовлении датчика.

После сборки всех необходимых деталей, можно смело приступать к монтажу их по схеме, описанной ниже.

Монтаж схемы управления

Электрическая схема состоит из микросхемы K561ЛА7, ее обвязки для регулировки, усилителя, питания и динамика. Микросхема имеет 4 логических элемента. Двое из них создают нужную частоту, третий играет роль поисковой части. Конечный логический элемент сравнивает обе частоты и при разных значениях выдает положительный сигнал на усилитель, который подает усиленный сигнал на динамик.

Схема металлоискателя на микросхеме, описанной выше, изображена на рисунке 8.

Собирать электрические принципиальные схемы очень удобно на макетной плате с отверстиями (рис.9). Или изготавливаем самодельную печатную плату, изображенную на рисунке 10. Изготовить плату можно лазерно-утюжным методом или обычным рисованием. Травлю производим любым известным способом.

Производим пайку деталей и припаиваем проводками все выносные детали – регуляторы, разъем для наушников, датчика и батарейки.

После сборки схемы, закрепляем ее в корпусе. Туда же помещаем батарейку. В качестве корпуса подойдет пластмассовая, монтажная, самодельная из дерева и другие коробки на ваш выбор (рис. 11).

Для трех регуляторов и разъема датчика необходимо проделать соответствующие размерам отверстия. Можно последовательно батарейке добавить выключатель и так же вынести его на корпус. Необходимо предусмотреть маленькие отверстия для динамика, или, в случае с наушниками, плотно закрепить разъем.

Главным условием при сборке корпуса является доступность, например для смены батареи, и, в то же время, герметичность – от внезапного дождя. Можно закрепить красивые колпачки на регуляторы, разукрасить коробку и подписать регуляторы с выключателем.

Сборка и настройка устройства

Когда датчик и блок управления готовы, необходимо связать их в готовый металлоискатель. Для этого понадобится штанга. Сделать ее можно из ПВХ труб и переходников, которые путем подогрева подогнуть под нужные размеры и форму. Можно так же воспользоваться обычным деревянным шестом, костылем или телескопической удочкой. Какие материалы выбрать зависит от ваших предпочтений – учитывайте вес, гибкость и длину. Для удобства можно соорудить ручку и подлокотник, а так же сделать штангу разборной (рис. 12).

Далее закрепляем датчик с готовыми ушками к штанге. Воспользуйтесь пластиковым крепежом, надежным клеем или сантехническими переходниками. Таким же образом закрепляем блок управления.

Чтобы произвести настройку, подключаем батарейку и датчик. Так как металлоискатели являются чувствительными устройствами, то для правильной настройки необходимо убрать все металлические предметы вокруг. Включаем его и наблюдаем один из двух вариантов:

Если после включения идеальная тишина или еле слышный писк, то тут два варианта:

а) Генераторы работают на одной частоте. Такие случаи редкие, но бывают. Попробуйте покрутить регуляторы плавной R7 и грубой R8 настройки. Если тишина сменится на громкий тональный звук, то схема работает. Возвращаем регуляторы в начальное положение и пытаемся плавным регулятором R7 добиться наилучших результатов, например полного отсутствия звука;

б) Неисправность схемы. Внимательно перепроверяем всю схему и радиодетали.

Если после включения идет гул или высокий тон , то пробуем уменьшить его вращением регулятора грубой настройки R8, а достигнув лучшего результата, подстраиваем R7. Если металлоискатель не реагирует на вращение регуляторов, то частота эталонного генератора слишком отличается от частоты поисковой цепи. В таком случае пробуем поймать нужную частоту изменением конденсатора С6 и резистора R6.

Всю настройку значительно может упростить осциллограф. Суть настройки заключается в том, чтобы добиться одинаковой или близкой по величине частоты выводов 5 и 6 на микроконтроллере. Регулировку частоты можно производить вышеописанными способами.

Если вы осилили сборку данного устройства, можете смело попробовать собрать более сложный металлоискатель на трех микросхемах или микроконтроллере.

Предлагаю для повторения лично собранный недавно и успешно заработавший простой металлоискатель. Этот металлоискатель работает по принципу "передача-прием". В качестве передатчика использован мультивибратор, а в качестве приемника - усилитель звуковой частоты. Принципиальная схема была опубликована в журнале Радио.

Схема приёмника МД - второй вариант

Параметры металлоискателя

Рабочая частота - около 2 кГц;
- глубина обнаружения монеты диаметром 25 мм - 9 см;
- железной закаточной крышки от банки - 25 см;
- алюминиевого листа размерами 200x300 мм - 45 см;
- канализационного люка - 60 см.

Подключенные к нему поисковые катушки должны быть абсолютно одинакавые по размеру и намотачным даным. Их необходимо расположить так, чтобы в отсутствие посторонних металлических предметов связь между ними практически отсутствовала, примеры катушек приведены на рисунке.

Если катушки передатчика и приемника расположить именно так, то сигнал передатчика в приемнике прослушиваться не будет. При появлении поблизости от этой сбалансированной системы металлического предмета, в ней под действием переменного магнитного поля передающей катушки возникают так называемые вихревые токи и как следствие, собственное магнитное поле, которое наводит в приемной катушке переменную ЭДС.

Сигнал, принятый приемником, преобразуется телефонами в звук. Схема металлоискателя действительно очень проста, но несмотря на это, довольно хорошо работает, да и чувствительность не плохая. Мультивибратор передащего блока можно собрать и на других транзисторах аналогичной структуры.

Катушки металлоискателя имеют размер 200х100 мм и содержат около 80 витков проводом 0.6-0.8мм. Для проверки работы передатчика вместо катушки L1 подключают наушники и убеждаются в том, что при включении питания в них слышен звук. Затем, подключив на место катушку, контролируют ток, потребляемый передатчиком - 5...8 мА.

Приемник настраивают при замкнутом входе. Подбором резистора R1 в первом каскаде и R3 во втором устанавливают на коллекторах соответственно транзисторов напряжение, равное примерно половине напряжения питания. Затем подбором резистора R5 добиваются того, чтобы ток коллектора транзистора VT3 стал равным 5...8 мА. После этого, разомкнув вход, подключают к нему катушку приемника L1 и, принимая сигнал передатчика на расстоянии примерно 1 м, убеждаются в работоспособности устройства.

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

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

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

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

Принцип действия

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

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

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

Детектор или сканер?

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

Разновидности

Общие параметры

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

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

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

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

Рабочая частота

Все параметры металлоискателя связаны сложным образом и многие взаимосвязи взаимоисключающие. Так, напр., понижение частоты генератора позволяет добиться большего проницания и зоны поиска, но ценой увеличения энергопотребления, и ухудшает чувствительность и мобильность вследствие возрастания размеров катушки. В целом же каждый параметр и их комплексы так или иначе привязаны к частоте генератора. Поэтому первоначальная классификация металлоискателей строится по диапазону рабочих частот:

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

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

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

Метод поиска

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

Самодельный металлоискатель схемотехнически строят более всего следующими способами:

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

Без приемника

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

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

С приемником и передатчиком

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

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

До щелчка

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

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

Фазочувствительные металлодетекторы – любимые инструменты курортных старателей. Асы поиска настраивают свои приборы так, что точно над объектом звук снова пропадает: частота следования щелчков переходит в ультразвуковую область. Таким способом на ракушечном пляже удается находить золотые серьги размером с ноготь на глубине до 40 см. Однако на грунте с мелкими неоднородностями, обводненном и минерализованном, металлоискатели с накоплением фазы уступают прочим, кроме параметрических.

По писку

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

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

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

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

Катушка и прочее

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

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

О размерах катушки

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

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

Монопетля

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

Индуктивность

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

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

Для расчета поисковой монопетли номограммой пользуются следующим образом:

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

Помехоустойчивость

Монопетля хорошо «ловит» помехи, т.к. устроена точно так же, как рамочная антенна. Увеличить ее помехоустойчивость можно, во-первых, поместив обмотку в т. наз. экран Фарадея (Faraday shield): металлическую трубку, оплетку или обмотку из фольги с разрывом, чтобы не образовался короткозамкнутый виток, который «съест» все ЭМП катушки, см. рис. справа. Если на исходной схеме возле обозначения поисковой катушки есть пунктирная линия (см. схемы далее), то это значит, что катушка данного прибора обязательно должна быть помещена в экран Фарадея.

Также обязательно экран соединяется с общим проводом схемы. Тут таится подвох для новичков: заземляющий проводник нужно подключать к экрану строго симметрично разрезу (см. тот же рис.) и подводить его к схеме также симметрично относительно сигнальных проводов, иначе помехи все-таки «пролезут» в катушку.

Экран поглощает и некоторую долю поискового ЭМП, что снижает чувствительность прибора. Особенно этот эффект заметен в импульсных металлоискателях; их катушки вообще нельзя экранировать. В таком случае увеличения помехозащищенности можно добиться, симметрируя обмотку. Суть в том, что для удаленного источника ЭМП катушка – точечный объект, и э.д.с. помех в ее половинах подавят друг друга. Симметричная катушка может понадобиться и схемно, если генератор двухтактный или индуктивная трехточка.

Однако симметрировать катушку привычным радиолюбителям бифиллярным способом (см. рис.) в данном случае нельзя: при нахождении в поле бифиллярной катушки проводящих и/или ферромагнитных предметов ее симметрия нарушается. Т.е., помехоустойчивость металлоискателя пропадет как раз тогда, когда она больше всего нужна. Поэтому симметрировать катушку-монопетлю нужно перекрестной намоткой, см. тот же рис. Ее симметрия не нарушается ни при каких обстоятельствах, но мотать тонкую катушку с большим количеством витков перекрестным способом – адский труд, и тогда лучше сделать корзиночную катушку.

Корзинка

Корзиночные катушки имеют все достоинства монопетель в еще большей степени. Вдобавок, катушки-корзинки стабильнее, их добротность выше, а то, что катушка плоская – двойной плюс: чувствительность и дискриминация возрастут. К помехам корзиночные катушки менее восприимчивы: вредные э.д.с. в перекрещивающихся проводах гасят друг друга. Единственный минус – для катушек-корзинок нужна точно сделанная жесткая и прочная оправка: общая сила натяжения многих витков достигает больших величин.

Корзиночные катушки конструктивно бывают плоскими и объемными, но электрически объемная «корзинка» эквивалентна плоской, т.е. создает такое же ЭМП. Объемная корзиночная катушка еще менее чувствительна к помехам и, что важно для импульсных металлоискателей, дисперсия импульса в ней минимальна, т.е. легче поймать дисперсию, вызванную объектом. Преимущества оригинального металлоискателя «Пират» во многом обусловлены тем, что его «родная» катушка – объемная корзинка (см. рис.), однако ее намотка сложна и трудоемка.

Новичку самостоятельно лучше мотать плоскую корзинку, см. рис. ниже. Для металлоискателей «на золото» или, скажем, для описанных далее металлоискателя-«бабочки» и простого приемопередающего 2-катушечного хорошей оправкой будут негодные компьютерные диски. Их металлизация не повредит: она очень тонкая и никелевая. Непременное условие: нечетное, и никак иначе, число прорезей. Номограмма для расчета плоской корзинки не требуется; расчет ведут таким образом:

• Задаются диаметром D2, равным внешнему диаметру оправки минус 2-3 мм, и берут D1 = 0,5D2, это оптимальное соотношение для поисковых катушек.
• По формуле (2) на рис. вычисляют количество витков.
• По разности D2 – D1 с учетом коэффициента плоской укладки 0,85 вычисляют диаметр провода в изоляции.

Как не надо и надо мотать корзинки

Некоторые любители берутся самостоятельно мотать объемные корзинки способом, показанным на рис. ниже: делают оправку из изолированных гвоздей (поз. 1) или саморезов, мотают по схеме, поз. 2 (в данном случае, поз. 3, для количества витков, кратного 8; через каждые 8 витков «узор» повторяется), затем запенивают, поз. 4, оправку вытаскивают, а лишнюю пену обрезают. Но вскоре оказывается, что натянутые витки порезали пену и вся работа пошла всмятку. Т.е., чтобы намотать надежно, нужно отрезки прочного пластика вклеить в отверстия основы, и только тогда мотать. И помните: самостоятельный расчет объемной корзиночной катушки без соответствующих компьютерных программ невозможен; методика для плоской корзинки в данном случае неприменима.

ДД катушки

ДД в данном случае значит не дальнодействие, а двойной или дифферециальный детектор; в оригинале – DD (Double Detector). Это катушка из 2-х одинаковых половин (плеч), сложенных с некоторым пересечением. При точном электрическом и геометрическом балансе плеч ДД поисковое ЭМП стягивается в зону пересечения, справа на рис; слева – катушка-монопетля и ее поле. Малейшая неоднородность пространства в зоне поиска вызывает разбаланс, и появляется резкий сильный сигнал. ДД-катушка позволяет неопытному искателю обнаружить мелкий глубокий хорошо проводящий предмет, когда рядом с ним и выше залегла ржавая банка.

Катушки ДД четко ориентированы «на золото»; все металлоискатели с маркировкой GOLD комплектуются ими. Однако на мелко-неоднородных и/или проводящих грунтах они или вовсе отказывают, или часто дают ложные сигналы. Чувствительность ДД катушки очень высока, но дискриминация близка к нулевой: сигнал или предельный, или его вовсе нет. Поэтому металлодетекторы с ДД катушками предпочитают искатели, которых интересует только «находимость на карман».

Примечание: подробнее о ДД катушках можно будет узнать далее в описании соответствующего металлоискателя. Мотают плечи ДД или внавал, как монопетлю, на специальной оправке, см. далее, или корзинками.

Как крепить катушку

Готовые каркасы и оправки для поисковых катушек продаются в широком ассортименте, но с накрутками продавцы не стесняются. Поэтому многие любители делают основу катушки из фанеры, слева на рис.:

Несколько конструкций

Параметрические

Самый простой металлоискатель для поиска арматуры, проводки, профилей и коммуникаций в стенах и перекрытиях можно собрать по рис. Древний транзистор МП40 безо всякого меняется на КТ361 или его аналоги; чтобы применить транзисторы pnp, нужно поменять полярность батарейки.

Этот металлоискатель – магнитодетектор параметрического типа, работающий на НЧ. Тон звука в наушниках можно менять, подбирая емкость С1. Под влиянием объекта тон понижается, в отличие от всех прочих типов, поэтому изначально нужно добиваться «комариного писка», а не хрипа или ворчания. Прибор отличает проводку под током от «пустой», на тон накладывается гул 50 Гц.

Схема – импульсный генератор с индуктивной обратной связью и стабилизацией частоты LC-контуром. Контурная катушка – выходной трансформатор от старого транзисторного приемника или маломощный «базарно-китайский» низковольтный силовой. Очень хорошо подходит трансформатор от негодного источника питания польской антенны, в его же корпусе, срезав сетевую вилку, можно собрать и все устройство, тогда запитать его лучше от литиевой батарейки-таблетки на 3 В. Обмотка II на рис. – первичная или сетевая; I – вторичная или понижающая на 12 В. Именно так, генератор работает с насыщением транзистора, что обеспечивает ничтожное энергопотребление и широкий спектр импульсов, облегчающий поиск.

Чтобы превратить трансформатор в датчик, его магнитопровод нужно разомкнуть: снять каркас с обмотками, убрать прямые перемычки сердечника – ярма – а Ш-образные пластины сложить в одну сторону, как справа на рис., затем надеть обмотки обратно. При исправных деталях прибор начинает работать сразу; если нет – нужно поменять местами концы любой из обмоток.

Параметрическая схема посложнее – на рис. справа. L с конденсаторами С4, С5 и С6 настраивается на 5, 12,5 и 50 кГц, а кварц пропускает на измеритель амплитуды 10-ю, 4-ю гармоники и основной тон соответственно. Схемка более на любителя попаять на столе: возни с настройкой много, а «чутье», как говорят, никакое. Приводится только для примера.

Приемопередающий

Гораздо чувствительнее приемопередающий металлоискатель с ДД катушкой, который можно без особого труда сделать в домашних условиях, см. рис. Слева – передатчик; справа – приемник. Там же описаны свойства разных типов ДД.

Этот металлоискатель – НЧ; поисковая частота около 2 кГц. Глубина обнаружения: советский пятак – 9 см, консервная жестянка – 25 см, канализационный люк – 0,6 м. Параметры «троечные», но можно освоить методику работы с ДД, прежде чем переходить к более сложным конструкциям.

Катушки содержат по 80 витков провода ПЭ 0,6-0,8 мм, намотанных внавал на оправку толщиной 12 мм, чертеж которой показан на рис. слева. Вообще прибор к параметрам катушек не критичен, были бы точно одинаковы и расположены строго симметрично. В целом, хороший и дешевый тренажер для тех, кто хочет освоить любую технику поиска, в т.ч. «на золото». Хотя чувствительность этого металлоискателя и невысока, но дискриминация очень хорошая несмотря на использование ДД.

Для налаживания прибора сначала вместо L1 передатчика включают наушники и по тону в них убеждаются, что генератор работает. Затем закорачивают L1 приемника и подбором R1 и R3 устанавливают на коллекторах VT1 и VT2 соответственно напряжение, равное примерно половине напряжения питания. Далее R5 выставляют ток коллектора VT3 в пределах 5..8 мА, размыкают L1 приемника и все, можно искать.

С накоплением фазы

Конструкции в этом разделе показывают все преимущества метода накопления фазы. Первый металлоискатель преимущественно строительного назначения обойдется очень недорого, т.к. его самые трудоемкие части сделаны… из картона, см. рис.:

Наладки прибор не требует; интегральный таймер 555 – аналог отечественной ИМС (интегральной микросхемы) К1006ВИ1. Все преобразования сигнала происходят в ней; способ поиска – импульсный. Единственное условие – динамик нужен пьезоэлектрический (кристаллический), обычный динамик или наушники перегрузят ИМС и она скоро выйдет из строя.

Индуктивность катушки – около 10 мГн; рабочая частота – в пределах 100-200 кГц. При толщине оправки в 4 мм (1 слой картона) катушка диаметром 90 мм содержит 250 витков провода ПЭ 0,25, а 70-мм – 290 витков.

Металлоискатель «Бабочка», см. рис. справа, по своим параметрам уже близок к профессиональным приборам: советский пятак находит на глубине 15-22 см в зависимости от грунта; канализационный люк – на глубине до 1 м. Действует на срывах синхронизации; схема, плата и вид монтажа – на рис. ниже. Учтите, здесь 2 отдельные катушки диаметром 120-150 мм, а не ДД! Пересекаться они не должны! Оба динамика – пьезоэлектрические, как и в пред. случае. Конденсаторы – термостабильные, слюдяные или высокочастотные керамические.

Свойства «Бабочки» улучшатся, а настроить ее будет проще, если, во-первых, намотать катушки плоскими корзинками; индуктивность определяется по заданной рабочей частоте (до 200 кГц) и емкостям контурных конденсаторов (по 10 000 пФ на схеме). Диаметр провода – от 0,1 до 1 мм, чем больше, тем лучше. Отвод в каждой катушке делается от трети витков считая от холодного (нижнего по схеме) конца. Во-вторых, если отдельные транзисторы заменить 2-х транзисторной сборкой для схем дифусилителей К159НТ1 или ее аналогами; выращенная на одном кристалле пара транзисторов имеет совершенно одинаковые параметры, что важно для схем со срывом синхронизации.

Для налаживания «Бабочки» нужно точно подогнать индуктивности катушек. Автор конструкции рекомендует раздвигать-сдвигать витки или подстраивать катушки ферритом, но с точки зрения электромагнитной и геометрической симметрии лучше будет подключить параллельно емкостям по 10 000 пФ подстроечные конденсаторы на 100-150 пФ и крутить их при настройке в разные стороны.

Собственно налаживание несложно: только что собранный прибор пищит. Поочередно подносим к катушкам алюминиевую кастрюльку или пивную банку. К одной – писк становится выше и громче; к другой – ниже и тише или вовсе замолкает. Здесь чуть-чуть добавляем емкости подстроечника, а в противоположном плече убираем. За 3-4 цикла можно добиться полной тишины в динамиках – прибор готов к поиску.

Еще о «Пирате»

Вернемся к прославленному «Пирату»; он импульсный приемопередающий с накоплением фазы. Схема (см. рис.) очень прозрачна и может считаться классикой для данного случая.

Передатчик состоит из задающего генератора (ЗГ) на том же 555-м таймере и мощного ключа на Т1 и Т2. Слева – вариант ЗГ без ИМС; в нем придется выставить по осциллографу частоту следования импульсов 120-150 Гц R1 и длительность импульса 130-150 мкс R2. Катушка L – общая. Ограничитель на диодах D1 и D2 на ток от 0,5 А спасает усилитель приемника QP1 от перегрузки. На QP2 собран дискриминатор; вместе они составляют сдвоенный операционный усилитель К157УД2. Собственно «хвостики» переизлученных импульсов накапливаются в емкости С5; когда «резервуар переполняется», на выходе QP2 проскакивает импульс, который усиливается Т3 и дает щелчок в динамике. Резистором R13 регулируется скорость заполнения «резервуара» и, следовательно, чувствительность прибора. Еще о «Пирате» можно узнать из видео:

Видео: металлоискатель “Пират”

а об особенностях его настройки – из следующего ролика:

Видео: настройка порога металлоискателя “Пират”

На биениях

Желающие ощутить все прелести процесса поиска на биениях со сменными катушками могут собрать металлоискатель по схеме на рис. Его особенность, во-первых, экономичность: вся схема собрана на КМОП-логике и в отсутствие объекта потребляет очень маленький ток. Второе – прибор работает на гармониках. Опорный генератор на DD2.1-DD2.3 стабилизирован кварцем ZQ1 на 1 МГц, а поисковый на DD1.1-DD1.3 работает на частоте около 200 кГц. При настройке прибора перед поиском нужную гармонику «ловят» варикапом VD1. Смешение рабочего и опорного сигналов происходит в DD1.4. Третье – этот металлоискатель пригоден для работы со сменными катушками.

ИМС 176-й серии лучше заменить на такие же 561-й, ток потребления уменьшится, а чувствительность прибора возрастет. Заменять старые советские высокоомные наушники ТОН-1 (лучше ТОН-2) на низкоомные от плеера просто так нельзя: они перегрузят DD1.4. Нужно либо поставить усилитель вроде «пиратского» (C7, R16, R17, T3 и динамик на схеме «Пирата»), либо использовать пьезодинамик.

Настройки после сборки этот металлоискатель не требует. Катушки – монопетли. Их данные на оправке толщиной 10 мм:

• Диаметр 25 мм – 150 витков ПЭВ-1 0,1 мм.
• Диаметр 75 мм – 80 витков ПЭВ-1 0,2 мм.
• Диаметр 200 мм – 50 витков ПЭВ-1 0,3 мм.

Проще не бывает

Теперь выполним данное вначале обещание: расскажем, как сделать, ничегошеньки не смысля в радиотехнике, металлодетектор, который ищет. Металлоискатель «проще простого» собирается из радиоприемника, калькулятора, картонной или пластиковой коробки с откидной крышкой и отрезков двухстороннего скотча.

Металлоискатель «из радио» импульсный, однако для обнаружения объектов используется не дисперсия и не запаздывание с накоплением фазы, а поворот магнитного вектора ЭМП при переизлучении. На форумах об этом устройстве пишут разное, от «супер» до «отстой», «разводка» и слов, которые на письме употреблять не принято. Так вот, чтобы получилось если не «супер», но хотя бы вполне работоспособное устройство, его составные части – приемник и калькулятор – должны удовлетворять определенным требованиям.

Калькулятор нужен самый раздрянной и дешевый, «альтернативный». Делают такие в оффшорных подвальчиках. О нормах на электромагнитную совместимость бытовой техники там понятия не имеют, а если о чем-то таком и слыхали, то чхать хотели от души и свысока. Поэтому тамошние изделия являются довольно мощными источниками импульсных радиопомех; их дает тактовый генератор калькулятора. В данном случае его строб-импульсы в эфире используются для зондирования пространства.

Приемник нужен тоже дешевый, от подобных производителей, без всяких средств повышения помехоустойчивости. В нем должен быть АМ диапазон и, что абсолютно необходимо, магнитная антенна. Поскольку приемники с приемом коротких волн (КВ, SW) на магнитную антенну редко продаются и стоят дорого, придется ограничиться средними волнами (СВ, MW), но зато это облегчит настройку.

1. Разворачиваем коробку с крышкой в книжку.
2. На тыльные стороны калькулятора и радио наклеиваем полоски скотча и закрепляем оба устройства в коробке, см. рис. справа. Приемник – желательно в крышке, чтобы был доступ к органам управления.
3. Включаем приемник, ищем настройкой на максимальной громкости вверху АМ диапазона (диапазонов) участок, свободный от радиостанций и как можно более чистый от эфирных шумов. Для СВ это будет в районе 200 м или 1500 кГц (1,5 МГц).
4. Включаем калькулятор: приемник должен загудеть, захрипеть, зарычать; в общем, дать тон. Громкость не убираем!
5. Если тона нет, осторожно и плавно подстраиваемся, пока не появится; это мы поймали какую-то из гармоник строб-генератора калькулятора.
6. Потихоньку складываем «книжку», пока тон не ослабеет, не станет более музыкальным или вовсе не пропадет. Скорее всего это случится при развороте крышки около 90 градусов. Таким образом мы нашли положение, в котором магнитный вектор первичных импульсов ориентирован перпендикулярно оси ферритового стержня магнитной антенны и она их не принимает.
7. Фиксируем крышку в найденном положении пенопластовым вкладышем и резинкой или подпорками.

Примечание: в зависимости от конструкции приемника возможен обратный вариант – для настройки на гармонику приемник кладут на включенный калькулятор, а затем, раскладывая «книжечку», добиваются смягчения или пропадания тона. В таком случае приемник будет ловить отраженные от объекта импульсы.

А что же дальше? Если вблизи раскрыва «книжки» окажется электропроводящий или ферромагнитный предмет, он станет переизлучать зондирующие импульсы, но их магнитный вектор повернется. Магнитная антенна их «почует», приемник опять даст тон. Т.е., мы уже что-то нашли.

Нечто странное напоследок

Есть сообщения еще об одном металлоискателе «для полных чайников» с калькулятором, только вместо радио нужны якобы 2 компьютерных диска, CD и DVD. Еще – пьезонаушники (именно пьезо, по уверениям авторов) и батарейка «Крона». Откровенно говоря, выглядит данное творение техномифом, вроде приснопамятной ртутной антенны. Но – чем черт не шутит. Вот вам видео:

попробуйте, если желаете, авось что-то там и отыщется, и в предметном и в научно-техническом смысле. Удачи!

В качестве приложения

Схем и конструкций металлоискателей насчитываются сотни, если не тысячи. Поэтому в приложение к материалу даем еще список моделей, кроме упомянутых в тесте, имеющих, как говорится, хождение в РФ, не чрезмерно дорогих и доступных для повторения или самосборки:

• Клон.
10 оценок, среднее: 4,90 из 5)