Низкобюджетный металлоискатель своими руками. Металлоискатель с дискриминацией металлов. Катушка из витой пары

Устройства способные обнаруживать металлические предметы в слабопроводящих средах называют металлоискателями, или металлодетекторами. Их можно использовать для поиска черных и цветных металлов. Самодельный металлоискатель для монет способен обнаруживать мелочь на расстоянии от 10 до 50 см, а более объемные металлы от 0,5 до 3 м.

Применение металлодетекторов известно еще с древних времен, а большой рост их производства приходится на конец 60-х годов. Благодаря прогрессу и множеству схем, любой начинающий радиолюбитель может изготовить своими руками металлоискатель, не прибегая к обширным знаниям в электронике. Главное преимущество самодельных металлоискателей – маленькие затраты.

Соберем простейший металлоискатель, работающий на двух генераторах частоты – металлоискатель на биениях. При одинаковой частоте генераторы синхронизированы, но при попадании в поле одной из катушек металла происходит изменение частоты в одном из генераторов. В результате схема воспроизводит в динамике звук разности частот двух генераторов.

Инструменты и материалы для устройства

Чтобы сделать самодельный металлоискатель, нужно разделить процесс на три этапа – создание конструкции, реализация схемы, сборка в единое целое. Опишем приблизительный перечень инструментов и материалов, которые могут понадобиться для этих целей. Далее по статье будет более подробно поясняться: из чего можно собрать металлоискатель для золота, и какой именно материал лучше использовать. Начнем с подготовки инструмента для начинающих копателей. Для работы понадобятся:

1. Кусачки для работы с проводами и деталями;
2. Ножик;
3. Пила для пластика. На крайний случай можно воспользоваться ножом или обычной пилой;
4. Паяльник;
5. Набор отверток.

Необходимые материалы:

1. Изолента;
2. Набор для пайки. Можно использовать просто канифоль и припой;
3. Клей;
4. Детали и плата для схемы;
5. Провод для катушки;
6. Кусок пластика и пластиковая труба;
7. Крепежные изделия.

Подготовка деталей

Здесь описана подробная инструкция о выборе и поиске деталей.

Вначале необходимо определиться с материалом и креплением составных частей металлоискателя и найти необходимые комплектующие.

В качестве штанги можно использовать костыль с подлокотником, удочку, трубу из сшитого полиэтилена или поливинилхлорида (рис. 2).

Катушки и схема будут размещаться внизу на подставке, прикрепленной к штанге. Так что важно учесть жесткость штанги и ее материал. Предпочтение лучше отдать диэлектрикам, т.е. не проводящим электрический ток – пластик, дерево и другое. Необходимо сделать ручку, чтобы было комфортно держать изготавливаемый металлоискатель. В случае с костылем, она не нужна, но в другом случае можно прикрепить как руль от велосипеда, так и другую самодельную конструкцию.

Подставку для схемы и катушек можно сделать из обычного пластика. Его легко обрезать, и он мало весит. Понадобится один нижний лист, так как для регулировки устройства нужен доступ к катушкам. Для уменьшения вибрации схемы с катушками желательно выбрать пластик попрочнее.

После подготовки штанги и подставки необходимо их соединить. Можно воспользоваться крепежными изделиями, но не стоит забывать, что для правильной работы схемы не стоит подносить металлические изделия ближе, чем на 30 см. Поэтому используем хороший клей, например, жидкие гвозди. Можно использовать и другие материалы – все зависит от ваших способностей в слесарных и столярных работах.

Провод для катушек должен быть изолирован. Подойдет эмалированный медный провод диаметром 0,5 – 0,7 мм марки ПЭВ или ПЭЛ. Длина провода около 100 метров. Лак для фиксации деталей подойдет масляный.

Монтаж деталей можно осуществить навесным способом на текстолите или на картоне. Для начинающих радиолюбителей в специализированных магазинах можно купить обработанный текстолит c завода или материал с отверстиями для деталей. Так же можно самому сделать плату из цельного необработанного текстолита. Для этого нужно пометить размещение контактов радиодеталей на схеме, затем разделить участки текстолита ножиком и выполнить залуживание площадок и дорожек (рис. 3). Лишнюю часть текстолита обрезаем пилой для пластика.

Для сборки рабочего металлоискателя радиодетали можно найти дома в старой радиоаппаратуре, но желательно приобрести в магазине. Одинаковые детали должны быть полностью идентичные и желательно из одной партии. В таблице 1 приведен перечень необходимых деталей и комментарии, выполнение которых приведет вас к сборке качественного металлоискателя.

После нахождения всех необходимых деталей можно без проблем собрать металлоискатель в домашних условиях.

Сборка устройства

Рассмотрев перечень необходимых материалов и деталей, ответим подробно как же из них собрать металлоискатель своими руками.

Для намотки катушек используем любой круглый предмет диаметром 20 – 25 см. Количество витков равно 30-ти. Выводим один конец провода и наматываем 10 витков, после чего, не разрывая, выводим второй конец. Продолжаем намотку еще 20 витков и выводим третий конец. Выводы провода делаем с запасом от 10 до 20 см. Снимаем полученную обмотку с предмета и плотно обматываем изолентой, оставляя три вывода провода (рис. 5).

Вторую катушку выполняем аналогичным способом. Для наибольшего успеха выполняем катушки максимально одинаково, с зеркальным отражением.

Приступаем к сборке радиодеталей. Выставляем детали на плате и осуществляем пайку согласно схеме на рисунке 4. При использовании картона или материала с отверстиями, соединение деталей производим изолированными проводами с любым сечением. При использовании подготовленного текстолита, выполняем пайку к готовым дорожкам. Схему можно поместить в деревянную или пластмассовую коробочку.

Припаиваем выводы катушек, согласно схеме. Припаиваем и выводим два провода с разъемом для батарейки.

Подготавливаем подставку для схемы и катушек. Размеры подбираем с учетом того, что расстояние между катушками должно быть не менее 10 см, так как между ними должны, соответственно, вместиться схема и прикрепленная штанга.

Чтобы правильно закрепить катушки, временно подкидываем наушники к схеме и вставляем батарею. Небольшими передвижениями катушек добиваемся тишины в наушниках с единичными щелчками или максимально высокого, еле слышного звука. Пробуем поднести металл к одной из катушек, если слышим значительные изменения, это говорит о работоспособности металлоискателя. Фиксируем в таком положении катушки и плату. При возможности их лучше сразу же приклеить, а затем замазать масляным лаком.

Для наушников проделываем в штанге два отверстия – снизу и сверху. С помощью кусачек, изоленты и паяльника наращиваем провод наушников до необходимой длины – от схемы до области ушей человека. Сразу надо учесть рост. Протягиваем провод внутри штанги и припаиваем к схеме.

Обрезаем излишки подставки и прикрепляем к ней штангу удобным для вас способом.

Регулировка

Самая точная настройка – отсутствие в наушниках щелчков, и наличие еле слышимого высокочастотного писка.

Осуществляется регулировка тремя способами:

1. Подносим металл поочередно к катушкам. На той катушке, где прекратился шум, выводим последний виток внутрь кольца катушки.
2. Можно использовать маленькие кусочки алюминия. Подносим их к катушкам и добиваемся тишины или единичных щелчков. Закрепляем клеем.
3. Закрепляем на катушке трубочку и просовываем через нее ферритовый стержень. Добившись нужного результата, закрепляем стержень в таком положении. Посмотрите видео ниже, на котором продемонстрировано как сделать самодельный регулятор для настройки данным способом.

При хорошем слухе и опыте можно использовать изготовленный металлодетектор как простой металлоискатель с дискриминацией, то есть с распознаванием типов металла.

Модернизация

Если разобрались как сделать самый простой металлоискатель своими руками, можно приступить к небольшой модернизации без микросхем на рисунке 9. Перечень деталей собран в таблице 2.

В новой схеме добавлен RC-контур, состоящий из резистора и конденсатора. Он позволит добиться повышенной чувствительности.

Добавлены переменные резисторы, чтобы регулировать схему, не трогая катушки. Это позволит запечатать чувствительный блок металлоискателя в прочную коробку, защищающую от ударов.

Вместо наушников можно использовать динамик с конденсатором для небольшого увеличения громкости.

В данной схеме катушки размещаются одна на одной, как показано на рисунке 10. Перед закреплением катушек осуществляем регулировку их перемещением.

При включении выставляем переменные резисторы в одинаковое положение и вращением добиваемся точной настройки. После чего остается только взять металлодетектор и отправиться на поиски самородков или металлов. Проверено на практике — если искать на любом русском пляже, то можно найти золото и серебро.

Многие люди необоснованно считают, что самодельные металлоискатели по многим параметрам уступают фирменным образцам, произведенным на заводе.

Но по факту, правильно собранные своими руками конструкции, порой, оказываются не только лучше, но и дешевле «заводских» конкурентов.

Стоит знать: большинство кладоискателей и краеведов, чтобы сэкономить денежные средства, стараются выбрать наиболее дешевые варианты. В результате они либо сами собирают металлоискатели, либо приобретают самодельные кастомные устройства.

Новичков, а также людей, не разбирающихся в электронике, на первых порах пугает обилие не только специальной терминологии, но и различных формул и схем. Однако если немного вникнуть, то все сразу становится понятно, даже имея знания, полученные на школьных уроках по физике.

Поэтому стоит, прежде всего, разобрать принцип действия металлоискателя, что он собой представляет и как его можно самостоятельно собрать в домашних условиях.

Как работает

Принцип функционирования данного устройства заключается в использовании электромагнитного поля. Оно создается катушкой передатчика и после столкновения с предметом, который проводит ток (а это большинство металлов), создаются вихревые токи, которые вносят искажение в ЭПМ катушки.

В тех случаях, когда предмет не является электропроводящим, однако обладает своим магнитным полем, создающиеся им помехи будут также уловлены за счет экранирования.

После этого изменения электромагнитного поля поступают непосредственно на блок управления, который для оповещения о находке человека издает специальный звуковой сигнал, а в более дорогих моделях выводит данные на дисплей.

Стоит разобрать, как происходит создание подобных устройств по примеру металлоискателя типа «Пират».

Металлоискатель «Пират»

Делаем печатную плату своими руками

Сначала необходимо создать печатную плату, где в дальнейшем будут находиться все узлы металлоискателя. Лучше всего подходит метод лазерно-утюжной технологии или просто ЛУТ.

Для этого будет необходимо выполнить этапы изготовления в следующей последовательности:

1. В начале необходимо, используя исключительно лазерный принтер, напечатать соответствующую схему, созданную через программу Sprint-Layout. Лучше всего использовать для этого фотобумагу маленькой плотности.
2. Проводим подготовку заготовки из текстолита, сначала ошкуриваем, после чего проводим очистку раствором. Она должна иметь размеры 84х31.
3. Теперь на заготовку сверху кладем фотобумагу со схемой лицевой стороной, на которой она была напечатана. Накрываем листом А4 и начинаем проглаживать горячим утюгом, для того, чтобы перенести на текстолит схему разметки.
4. После закрепления схемы из тонера помещаем все это в воду, где аккуратно пальцами убираем бумагу.
5. Далее при наличии размазанных участков исправляем их с помощью обычной иголки.
6. Теперь плату нужно положить на несколько часов в раствор медного купороса (можно также хлорного железа).
7. Тонер удаляется без проблемы любым растворителем, например, ацетоном.
8. Сверлим отверстия для размещения в дальнейшем конструктивных элементов (сверло должно быть очень тонким).
9. Последний этап заключается в луде дорожек платы. Для этого на поверхность намазывается специальный раствор «ЛТИ-120», который нужно размазать припой паяльника.

Установка элементов на плату

Данный этап создания металлоискателя заключается в монтаже всех элементов на созданную плату:

1. Главной микросхемой является отечественная КР1006ВИ1 или её иностранный аналог NE555. Учтите, до монтажа под ней нужно запаять перемычку.
2. Дальше устанавливается двухканальный усилитель К157УД2. Его можно купить или взять из советских магнитофонов.
3. После этого монтируют 2 SMD-конденсатора, а также один резистор типа МЛТ С2-23.
4. Теперь нужно произвести пайку двух транзисторов. Один должен быть NPN-структуры, а другой PNP. Желательно использовать ВС557 и ВС547. Однако подойдут и аналоги. В качестве полевого транзистора рекомендуется брать IRF-740 или иные варианты, имеющие схожие характеристики.
5. Последними устанавливаются конденсаторы. Их стоит брать с минимальным показателем ТКЕ, что увеличит термостабильность всей конструкции.

Примите к сведению: тяжелее всего будет достать из этой схемы усилитель К157УД2. Причина в том, что это уже старая микросхема. Именно поэтому можно попробовать найти аналогичные современные варианты со схожими параметрами.

Создание самодельной катушки производится на оправе диаметром в 20 см. Общее количество витков должно составлять примерно 25 шт. Данный показатель исходит из того, что используется проволока ПЭВ, которая имеет диаметр в 0,5 мм.

Однако есть определенная особенность. Общее количество витков можно изменить в большую или меньшую сторону. Чтобы найти наиболее оптимальный вариант, нужно взяв монетку проверить, в каком случае будет самое большое расстояние её «улавливания».

Иные элементы

Сигнальный динамик можно использовать, взятый от портативного радио. Важно, чтобы он имел сопротивление 8 Ом (возможно использование китайских вариантов).

Для проведения настройки понадобятся две разные по мощности модели потенциометра: первый на 10 кОм, а второй уже на 100 кОм. Для минимизации влияния помех (исключить их полностью буде тяжело), рекомендуется использовать экранированный провод, который будет соединять схему и катушку. Источник питания металлоискателя должен составлять минимум 12 В.

Когда вся конструкция будет проверена на работоспособность, необходимо сделать каркас для будущего металлоискателя. Однако здесь можно дать лишь некоторые рекомендации, ведь каждый будет его создавать из имеющихся под руками предметов:

• чтобы сделать штангу удобней, стоит приобрести метров 5 обычной трубы из ПВХ (которые применяются в водопроводе), а также несколько перемычек. На её верхнем конце стоит установить специальную подставку для рук, чтобы более удобно было держать. Для платы можно найти любую коробку соответствующего размера, которую нужно закрепить на штанге;
• чтобы запитать систему, можно использовать аккумулятор от обычного шуруповерта. Его преимущества заключается в малом весе и большой емкости;
• при создании корпуса и конструкции учтите, что в них не должно присутствовать никаких лишних металлических элементов. Причина в том, что они значительным образом искажают получаемое электромагнитное поле будущего прибора.

Проверка металлоискателя

Прежде всего, необходимо настроить чувствительность, используя потенциометры. Порогом будет равномерное, при этом не очень частое, потрескивание.

Так, пятирублёвую монету он должен будет «находить» с расстояния приблизительно 30 см, а вот если монета имеет размеры как советский рубль, то уже где-то с 40 см. Металл больших и объемных размеров он «увидит» с расстояния более метра.

Такой прибор не сможет искать на значительной глубине мелкие предметы. К тому же он не будет способен различать размеры и тип найденного металла. Именно поэтому, занимаясь поиском монет, можно будет натыкаться и на обычные гвозди.

Такая модель самодельного металлоискателя подойдет для людей, которые только начинают осваивать азы кладоискания или не имеют нужных средств для приобретения дорогостоящего прибора.

Их этого видео Вы узнаете, как сделать самодельный металлоискатель:

Металлоискатель своими руками - как это следует из самого названия, такие устройства изготавливаются самостоятельно и предназначены для поиска металлических предметов, используются по достаточно узкому назначению. Однако способы их реализации достаточно разнообразны и составляют целое направление в радиоэлектронике.

Металлоискатель Н. Мартынюка

Металлоискатель по схеме Н. Мартынюка (рис. 1) выполнен на основе миниатюрного радиопередатчика, излучение которого модулировано звуковым сигналом [Рл 8/97-30]. Модулятор — низкочастотный генератор выполнен по хорошо известной схеме симметричного мультивибратора.

Сигнал с коллектора одного из транзисторов мультивибратора подается на базу транзистора высокочастотного генератора (VT3). Рабочая частота генератора располагается в области частот УКВ-ЧМ радиовещательного диапазона (64... 108 МГц). В качестве катушки индуктивности колебательного контура использован отрезок телевизионного кабеля в виде витка диаметром 15.. .25 см.

Рис. 1. Принципиальная схема металлоискателя Н. Мартынюка.

Если к катушке индуктивности колебательного контура приблизить металлический предмет, частота генерации заметно изменится. Чем ближе поднесен предмет к катушке, тем больше будет уход частоты. Для регистрации изменения частоты используется обычный ЧМ-радиоприемник, настроенный на частоту ВЧ генератора.

Систему автоподстройки частоты приемника следует отключить. В отсутствие металлического предмета из громкоговорителя приемника слышен громкий звуковой сигнал.

Если к катушке индуктивности поднести кусок металла, то частота генерации изменится, а громкость сигнала снизится. Недостатком устройства является его реакция не только на металлические, но и на любые другие токопроводящие предметы.

Металлоискатель на основе низкочастотного LC-генератора

На рис. 2 - 4 показана схема металлоискателя с другим принципом действия, основанным на использовании низкочастотного LC-генератора и мостового индикатора изменения частоты. Поисковая катушка металлоискателя выполнена в соответствии с рис. 2, 3 (с коррекцией числа витков).

Рис. 2. Поисковая катушка металлоискателя.

Рис. 3. Поисковая катушка металлоискателя.

Выходной сигнал с генератора поступает на мостовую измерительную схему. В качестве нуль-индикатора моста использован высокоомный телефонный капсюль ТОН-1 или ТОН-2, который можно заменить стрелочным или иным внешним измерительным прибором переменного тока. Генератор работает на частоте f1, например, 800 Гц.

Мост перед началом работы балансируют на нуль подстройкой конденсатора С* колебательного контура поисковой катушки. Частоту f2=f1, при которой мост будет сбалансирован, можно определить из выражения:

Изначально в телефонном капсюле звук отсутствует. При внесении в поле поисковой катушки L1 металлического предмета, частота генерации f1 изменится, произойдет разбалансировка моста, в телефонном капсюле будет слышен звуковой сигнал.

Рис. 4. Схема металлоискателя с принципом действия, основанным на использовании низкочастотного LC-генератора.

Мостовая схема металлоискателя

Мостовая схема металлоискателя с использованием поисковой катушки, изменяющей свою индуктивность при приближении металлических предметов, представлена на рис. 5. На мост подается сигнал звуковой частоты от низкочастотного генератора. Потенциометром R1 мост балансируют на отсутствие звукового сигнала в телефонном капсюле.

Рис. 5. Мостовая схема металлоискателя.

Для повышения чувствительности схемы и повышения амплитуды сигнала разбаланса моста к его диагонали может быть подключен усилитель низкой частоты. Индуктивность катушки L2 должна быть сопоставима с индуктивностью поисковой катушки L1.

Металоискатель на основе приемника с СВ диапазоном

Металлоискатель, работающий совместно с радиовещательным супергетеродинным радиоприемником средневолнового диапазона, можно собрать по схеме, показанной на рис. 6 [Р 10/69-48]. В качестве поисковой катушки может быть использована конструкция, изображенная на рис. 2.

Рис. 6. Металлоискатель, работающий совместно с супергетеродинным радиоприемником СВ-диапазона.

Устройство представляет собой обычный генератор высокой частоты, работающий на частоте 465 кГц (промежуточная частота любого АМ-радиовещательного приемника). В качестве генератора можно использовать схемы, представленные в главе 12.

В исходном состоянии частота генератора ВЧ, смешиваясь в близкорасположенном радиоприемнике с промежуточной частотой принимаемого приемником сигнала, приводит к образованию сигнала разностной частоты звукового диапазона. При изменении частоты генерации (при наличии в поле действия поисковой катушки металла), тональность звукового сигнала меняется пропорционально количеству (объему) металлического предмета, его удалению, природе металла (одни металлы повышают частоту генерации, другие, напротив, понижают).

Простой металлоискатель на двух транзисторах

Рис. 7. Схема простого металлоискателя на кремниевом и полевом транзисторах.

Схема простого металлоискателя представлена на рис. 7. В устройстве использован низкочастотный LC-генера-тор, частота которого зависит от индуктивности поисковой катушки L1. При наличии металлического предмета частота генерации изменяется, что можно услышать с помощью телефонного капсюля BF1. Чувствительность такой схемы невысока, т.к. на слух определять малые изменения частоты достаточно сложно.

Металлоискатель малых количеств магнитного материала

Металлоискатель малых количеств магнитного материала может быть выполнен по схеме на рис. 8. В качестве датчика такого устройства использована универсальная головка от магнитофона. Для усиления слабых сигналов, снимаемых с датчика, необходимо использовать высокочувствительный усилитель низкой частоты, выходной сигнал которого поступает на телефонный капсюль.

Рис. 8. Схема металлоискателя малых количеств магнитного материала.

Схема индикатора металла

Иной метод индикации наличия металла использован в устройстве по схеме на рис.9. Устройство содержит высокочастотный генератор с поисковой катушкой индуктивности и работает на частоте f1. Для индикации величины сигнала использован простейший высокочастотный милливольтметр.

Рис. 9. Принципиальная схема индикатора металла.

Он выполнен на диоде VD1, транзисторе VT1, конденсаторе С1 и миллиамперметре (микроамперметре) РА1. Между выходом генератора и входом высокочастотного милливольтметра включен кварцевый резонатор. Если частота генерации f1 и частота кварцевого резонатора f2 совпадают, стрелка прибора будет на нуле. Стоит частоте генерации измениться в результате внесения металлического предмета в поле поисковой катушки, стрелка прибора отклонится.

Рабочие частоты таких металлоискателей обычно находятся в диапазоне 0,1...2 МГц. Для начальной установки частоты генерации этого и других приборов подобного назначения используют конденсатор переменной емкости или подстроечный конденсатор, подключенный параллельно поисковой катушке индуктивности.

Типовый металлоискатель с двумя генераторами

На рис. 10 приведена типовая схема самого распространенного металлоискателя. Его принцип действия основан на биениях частот эталонного и поискового генераторов.

Рис. 10. Схема металоискателя с двумя генераторами.

Рис. 11. Принципиальная схема блока-генератора для металлоискателя.

Однотипный узел, общий для обоих генераторов, показан на рис. 11. Генератор выполнен по общеизвестной схеме «емкостной трехточки». На рис. 10 показана полная схема устройства. В качестве поисковой катушки L1 применяется конструкция, представленная на рис. 2 и 3.

Начальные частоты генераторов должны быть одинаковы. Выходные сигналы с генераторов через конденсаторы С2, СЗ (рис. 10) подаются на смеситель, выделяющий разностную частоту. Выделенный звуковой сигнал через усилительный каскад на транзисторе VT1 поступает на телефонный капсюль BF1.

Металлоискатель на принципе срыва частоты генерации

Металлоискатель может работать и на принципе срыва частоты генерации. Схема такого устройства изображена на рис.12. При выполнении определенных условий (частота кварцевого резонатора равна резонансной частоте колебательного LC-контура с поисковой катушкой) ток в цепи эмиттера транзистора VT1 минимален.

Если резонансная частота LC-контура заметно изменится, то генерация сорвется, а показания прибора значительно возрастут. Параллельно измерительному прибору рекомендуется подключить конденсатор емкостью 1 ...100 нФ.

Рис. 12. Схема металлоискателя что работает на принципе срыва частоты генерации.

Металлодетекторы для поиска мелких предметов

Искатели металла, предназначенные для поиска небольших металлических предметов в быту, могут быть собраны по представленным на рис. 13 — 15 схемам.

Такие металлоискатели работают также на принципе срыва генерации: генератор, в состав которого входит поисковая катушка индуктивности, работает в «критическом» режиме.

Режим работы генератора установлен подстроенными элементами (потенциометрами) так, что малейшее изменение условий его работы, например, изменение индуктивности поисковой катушки, приведет к срыву колебаний. Для индикации наличия/отсутствия генерации использованы светодиодные индикаторы уровня (наличия) переменного напряжения.

Катушки индуктивности L1 и L2 в схеме на рис. 13 содержат, соответственно, 50 и 80 витков провода диаметром 0,7...0,75 мм . Катушки намотаны на ферритовом сердечнике 600НН диаметром 10 мм и длиной 100... 140 мм. Рабочая частота генератора около 150 кГц.

Рис. 13. Схема простого металлоискателя на трех транзисторах.

Рис. 14. Схема простого металлоискателя на четырех транзисторах со световой индикацией.

Катушки индуктивности L1 и L2 другой схемы (рис. 14), выполненной в соответствии с патентом ФРГ(№ 2027408, 1974 г.), имеют 120 и 45 витков, соответственно, при диаметре провода 0,3 мм [Р 7/80-61]. Использован ферритовый сердечник 400НН или 600НН диаметром 8 мм и длиной 120 мм.

Бытовой искатель металла

Бытовой искатель металла (БИМ) (рис. 15), выпускавшийся ранее заводом «Радиоприбор» (г. Москва), позволяет обнаружить мелкие металлические предметы на удалении до 45 мм. Намоточные данные его катушек индуктивности неизвестны, однако при повторении схемы можно ориентироваться на данные, приводимые для приборов аналогичного назначения (рис. 13 и 14).

Рис. 15. Схема бытового искателя металла.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год

Устройство позволяющее отыскивать металлические предметы, расположенные в нейтральной среде, например, грунте, за счет их проводимости называют металлодетектором (металлоискателем). Это прибор позволяет находить металлические предметы в различных средах, в том числе и в организме человека.

Во многом благодаря развитию микроэлектроники металлодетекторы, которые выпускают множество предприятий по всему свету, обладают высокой надежностью и небольшими габаритно-весовыми характеристиками.

Еще не так давно, такие приборы можно было чаще всего увидеть у саперов, то теперь, ими пользуются спасатели, кладоискатели, работники коммунальных служб при поиске труб, кабелей и пр. Более того, многие «кладоискатели» применяют металлодетекторы, которые они собирают своими руками.

Конструкция и принцип работы прибора

Металлодетекторы, предлагаемые на рынке, работают на разных принципах. Многие считают, что они используют принцип импульсной эхо- или радиолокации. Их отличие от локаторов заключается в том, передаваемый и принимаемый сигналы, действуют постоянно и одновременно, ко всему прочему они работают на совпадающих частотах.

Приборы, работающие по принципу «прием-передача», регистрируют отраженный (переизлученный) от металлического предмета сигнал. Этот сигнал появляется из-за воздействия на металлический предмет переменным магнитным полем, которое генерируют катушки металлоискателя. То есть в конструкции устройств этого типа предусмотрено наличие двух катушек, первая – передающая, вторая – приемная.

Приборы этого класса обладают следующими достоинства:

• простота конструкции;
• большие возможности для обнаружения металлических материалов.

В тоже время, металлоискатели этого класса обладают определенными недостатками:

• металлоискатели могут быть чувствительными к составу грунта, в котором производят поиск металлических предметов.
• технологические сложности при производстве изделия.

Другими словами, устройства этого типа перед работой необходимо настраивать своими руками.

Другие устройства иногда называют металлоискатель на биениях. Это название пришло из далекого прошлого, точнее со времен, когда широко эксплуатировались супергетеродинных приемников. Биения – это явление, которое становится заметно при суммировании двух сигналов с близкими частотами и равными амплитудами. Биение заключается в пульсировании амплитуды просуммированного сигнала.

Частота пульсирования сигнала равняется разностью частот суммируемых сигналов. Пропуская такой сигнал через выпрямитель, его еще называют детектором, выделяют, так называемую разностную частоту.

Такая схема долго применялось, но в наши дни, ее не применяют. Их сменили синхронные детекторы, но термин остался в применении.

Металлодетектор на биении работает, используя следующий принцип – он регистрирует разность частот от двух генераторных катушек. Одна частота стабильна, вторая содержит в себе катушку индуктивности.

Устройство настраивают своими руками так, чтобы генерируемые частоты совпадали или по крайней мере были близки. Как только, в зону действия попадает металл, происходит изменение заданных параметров и частота изменяется. Разность частот может быть зарегистрирована разными способами, начиная от наушников и заканчивая цифровыми методами.

Устройства этого класса отличаются простой конструкцией датчика, слабой чувствительностью к к минеральному составу почвы.

Но кроме этого, при их эксплуатации необходимо учитывать и то, что у них высокое энергопотребление.

Типовая конструкция

В состав металлоискателя входят следующие составные части:

1. Катушка – это конструкция коробчатого типа, в ней располагают приемник и передатчик сигнала. Чаще всего катушка имеет эллиптическую форму и для ее изготовления применяют полимеры. К ней подведен провод, соединяющий ее с блоком управления. Это провод передает сигнал от приемника к блоку управления. Передатчик формирует сигнал при обнаружении металла, который транслируется на приемник. Катушку устанавливают на нижнюю штангу.
2. Металлическую часть, на которой фиксируется катушка и настраивается угол ее наклона, называют нижней штангой. Благодаря такому решению происходит более тщательное исследование поверхности. Существуют модели, в которых нижняя часть может регулировать высоту металлоискателя и обеспечивает телескопическое соединение со штангой, которую называют средней.
3. Средняя штанга – это узел, расположенный между нижней и верхней штангами. На ней закрепляют приспособления, позволяющие регулировать размеры устройства. на рынке можно встретить модели, которые состоят из двух штанг.
4. Верхняя штанга, как правило, имеет изогнутый вид. Она напоминает, букву S. Такая форма считается оптимальной для закрепления ее на руке. На ней устанавливают подлокотник, блок управления и рукояткой. Подлокотник и рукоятку изготавливают из полимерных материалов.
5. Блок управления металлодетектором необходим для обработки получаемых от катушки данных. После того, как сигнал преобразован он направляется на наушники или другие средства индикации. Кроме того, блок управления предназначен для регулировки режима работы устройства. Провод от катушки присоединяется с помощью быстросъемного устройства.

Все устройства входящие в состав металлоискателя выполняют во влагозащищенном исполнении.

Вот такая относительная простота конструкция и позволяет изготовлять металлоискатели своими руками.

Разновидности металлодетекторов

На рынке представлена широкая номенклатура металлодетекторов, применяемых во многих сферах. Ниже приведен список, в котором указаны некоторые разновидности этих устройств:

Большая часть современных металлоискателей может найти металлические объекты на глубине до 2,5 м, специальные глубинные изделия могут обнаружить изделие на глубине до 6 метров.

Частота работы

Второй параметр – это частота работы. Все дело в том, что низкие частоты позволяют металлоискателю видеть на довольно большую глубину, но мелкие детали они увидеть не в состоянии. Высокие частоты позволяют заметить мелкие объекты, но не допускает просмотра грунта на большую глубину.

Самые простые (бюджетные) модели работают на одной частоте, модели которые относят к среднему ценовому уровню используют в работе 2 и более частоты. Существуют модели, которые при поиске применяют 28 частот.

Современные металлодетекторы оснащаются такой функцией, как дискриминация металла. Она позволяет различать тип материала находящегося на глубине. При этом при обнаружении черного металла в наушниках поисковика будет звучать один звук, а при обнаружении цветного другой.

Такие устройства относят к ипульсно – балансным. Они используют в своей работе частоты от 8 до 15 кГц. В качестве источника применяют батареи в 9 – 12 В.

Приборы этого класса способны обнаружить золотой предмет на глубине в несколько десятков сантиметров, а изделия из черных металлов на глубине порядка 1 и более метра.

Но, разумеется, эти параметры зависят от модели устройства.

Как собрать самодельный металлоискатель своими руками

На рынке существует множество моделей приборов для поиска металла в грунте, стенах и пр. Несмотря на его внешнюю сложность, изготовить металлоискатель своими руками не так и сложно и это может сделать практически любой человек. Как уже отмечалось выше, любой металлоискатель состоит из следующих ключевых компонентов – катушки, дешифратора и сигнализирующего устройства блока питания.

Для сборки своими руками такого металлоискателя необходим следующий набор элементов:

• контроллер;
• резонатор;
• конденсаторы разных типов, в том числе и пленочные;
• резисторы;
• излучатель звука;
• стабилизатор напряжения.

Металлоискатель простейший своими руками

Схема металлоискателя не отличается сложностью, а найти ее можно или на просторах мировой сети, или в специализированной литературе. Выше приведен перечень радиоэлементов, которые пригодятся для сборки металлоискателя своими руками в домашних условиях. Простой металлоискатель можно собирать своими руками, используя паяльник или другой доступный способом. Главное при этом, детали не должны касаться корпуса прибора. Для обеспечения работы собранного металлоискателя применяют источники питания в 9 – 12 вольт.

Для намотки катушки применяют провод с диаметром сечения в пределах 0,3 мм, разумеется, это будет зависеть от выбранной схемы. Кстати, намотанную катушку необходимо защитить от воздействия постороннего излучения. Для этого ее экранируют своими руками при помощи обыкновенной пищевой фольги.

Для прошивки контроллера применяют специальные программы, которые также можно найти на просторах интернет.

Металлоискатель без микросхем

Если у начинающего «кладоискателя» нет желания связываться с микросхемами, существуют схемы и без них.

Существуют более простые схемы, основанные на использовании традиционных транзисторов. Такой прибор может найти металл на глубине в несколько десятков сантиметров.

Глубинные металлодетекторы используют для поиска металлов на больших глубинах. Но стоит отметить, что стоят они недешево и поэтому вполне возможно его собрать его своими руками. Но перед тем, как приступить к его изготовлению надо понять как работает типовая схема.

Схема глубинного металлоискателя не самая простая и существует несколько вариантов его исполнения. Перед его сборкой необходимо подготовить следующий набор деталей и элементов:

• конденсаторы разного типа – пленочные, керамические и пр.;
• резисторы разного номинала;
• полупроводники – транзисторы и диоды.

Номинальные параметры, количество зависят от выбранной принципиальной схемы прибора. Для сборки приведенных элементов потребуется паяльник, набор инструмента (отвертка, плоскогубцы, кусачки пр.), материал для изготовления платы.

Процесс сборки глубинного металлодетектора выглядит примерно следующим образом. Сначала собирают блок управления, основу которого составляет печатная плата. Ее изготавливают из текстолита. Затем схему сборки переносят непосредственно на поверхность готовой платы. После того, как рисунок перенесен, плату необходимо протравить. Для этого применяют раствор, в который входят перекись водорода, соль, электролит.

После того, как выполнено травление платы, в ней необходимо выполнить отверстия для установки компонентов схемы. После того, как выполнено лужение платы. Наступает самый важный этап. Установка и пайка своими руками деталей на подготовленную плату.

Для намотки катушки своими руками применяют провод марки ПЭВ с диаметром 0,5 мм. Количество витков и диаметр катушки зависят от выбранной схемы глубинного металлоискателя.

Немного о смартфонах

Существует мнение о том, что вполне возможно изготовить металлоискатель из смартфона. Это не так! Да, есть приложения, которые устанавливают под ОС Android.

Но по факту, после установки такого приложения он действительно сможет находить металлические предметы, но только предварительно намагниченные. Искать и тем более дискриминировать металлы он не сможет.

Металлоискатели используют для того, чтобы обнаружить невидимые предметы, которые по своим электромагнитным свойствам, отличаются от той среды, в которой они находятся. Металлоискателями пользуются: любители-археологи, геологи, кладоискатели. Также данными приборами пользуются саперы, для обнаружения снарядов, строители, для поиска металлических частей конструкций (арматура, трубы…).

Большинство металлоискателей внешне очень похожи, но на самом деле они сильно отличаются по своим свойствам, и в зависимости от цели использования. Вот несколько фотографий, часто используемых металлоискателей. А также схема простого металлоискателя.

Как устроены металлоискатели?

Устройство металлоискателя довольно простое. И его можно собрать своими руками в домашних условиях. Для этого не нужно иметь глубоких познаний в электротехнике. Мы приготовили для вас пошаговую инструкцию, которая поможет вам собрать любительский металлоискатель из подручных средств.

Но для начала, давайте узнаем какие типы металлоискателей существуют, какие свойства имеют различные модели и как выбрать подходящую именно для вас модель. Для того чтобы выбрать себе подходящий тип металл детектора, нужно определится: какие технические характеристики вам необходимы.

Вот несколько характеристик, по которым судят о качестве прибора:

Проникающая способность детектора. На какую глубину проникает электромагнитное поле катушки детектора. От этого зависит насколько глубоко устройство будет «видеть» металл в земле или другой среде.

Охватываемая зона поиска. Обычно металлоискатели исследуют грунт полосами. Этот параметр определяет ширину таких полос.

Восприимчивость прибора. От этого зависит будет ли ваш металлоискатель обнаруживать мелкие металлические предметы (например, монеты).

Фрагментация детектора. Эта функция отвечает за способность детектора реагировать только на искомые предметы (например, цветные металлы).

Устойчивость искателя к помехам. Кроме собственного электромагнитного поля, прибор может попадать в электромагнитные поля других приборов. (мобильных устройств, линий электропередач, радиостанций…). Лучшими считаются металл детекторы, которые не реагируют на поля других источников.

Энергоемкость. На сколько часов поиска должно хватать одного заряда батарей или аккумулятора.

Классификация по частоте

Кроме того, металлоискатели классифицируются по рабочей частоте. Существуют:

Металл детекторы, работающие на сверхнизких частотах. Такие устройства используют только профессионалы. Отличаются хорошими техническими параметрами, но для их функционирования требуются десятки ватт энергии. Обычно устанавливаются на специальные автомобили с емкими аккумуляторами и оборудованием, которое позволяет определить размер, форму и структуру обнаруженных предметов.

Металлоискатели, работающие в диапазоне низких частот (от 300 Гц до нескольких тысяч Гц). Легко изготавливаются. Устойчивы к помехам, но имеют низкую восприимчивость. Их еще называют глубинными детекторами («видят» металл на глубине до пяти метров).

Металл детекторы с повышенным диапазоном рабочих частот. (до нескольких десятков КГц). Их собрать сложнее чем низкочастотные. Их проницательная способность до полутора метров. Хорошо обнаруживают мелкие предметы. Они редко используются из-за их низких технических характеристик.

Как собрать металлоискатель своими руками в домашних условиях

7 простых шагов:

• Для того чтобы собрать металлоискатель нам понадобится китайский радиоприемник (должен иметь магнитную антенну, АМ диапазон), дешевый калькулятор, коробка и двухсторонний скотч.
• Разворачиваем коробку, чтобы она имела форму книги (с одной стороны основная часть, с другой крышка)
• Приклеиваем к книжке радиоаппарат и калькулятор на двухсторонний скотч. (радио прикрепляется к крышке, а калькулятор к основе коробки).
• Включаем приемник и находим частотный отрезок, который не используется радиостанциями (около 1.5 МГц).
• Начинаем работу с калькулятором. При этом радиоприемник начинает усиленно шуметь.
• Начинаем медленно приближать крышку коробки к основной части. Нам нужно найти положение, когда шум исчезнет.
• Фиксируем книжку в данном положении. Готово! Вы изготовили простейший любительский металл. детектор.

Металлоискатели с дискриминацией металлов

Среди всех металл детекторов особо эффективными считаются аппараты, имеющие функцию дискриминации. Что это значит?

Металлоискатель не только показывает наличие в грунте предмета с характерным полем, но и отображает на экране приблизительные формы, размеры и материал обнаруженного предмета.

Конечно, с таким аппаратом работа гораздо эффективнее (не нужно копать грунт при каждом сигнале детектора) и требует меньшего времени. Но такие металлоискатели очень быстро расходуют энергию. Плюс они дороже в несколько раз. Для любительского кладоискателя подойдет и более дешевый аналог.

Мы надеемся, что наша статья была полезной для вас, помогла разобраться в основных типах аппаратов для поиска металла и возможно даже подсказала как изготовить свой любительский металлоискатель!

Фото металлоискателей своими руками