Вот это и удерживает человека от приобретения металлоискателей, которые стоят приличных денег, но не дают гарантии того, будет что либо найдено или нет.

А с другой стороны, если бы такой прибор достался практически даром, то не обязательно ходить по лесам в поисках мифических сокровищ. Даже на приусадебном участке возможно выкопать несколько метров трубы или брошенного кабеля, который при сдаче его в пункт приема может принести деньги. А ведь они, как известно, лишними не бывают.

В таком случае необходимо разобраться, возможно ли сделать металлоискатель из радиоприемника или дисков своими руками без применения микросхем, насколько сложен этот процесс и требует ли он каких либо определенных знаний, сложны ли схемы простых металлоискателей, что для этого потребуется, и каков алгоритм подобной работы.

Что представляет собой металлоискатель

Подобный прибор, самодельный или сделанный на заводе, предназначен для поиска любого металла под слоем грунта, независимо, будут ли это куски железа, меди или что-то еще более ценное. Используют такие устройства не только золотоискатели, но и различные археологические группы, патриотические сообщества (в поисках останков и предметов, оставшихся в земле после второй мировой войны) и даже саперы при разминировании территорий.

Формы, как и схемы металлоискателей, бывают разными. Это может быть диск, закрепленный на рукоятке, а может быть и некое подобие микрофона. Суть данного прибора от этого не меняется - при обнаружении на небольшой глубине любого металлического предмета он издает определенный звук при помощи встроенного в него зуммера, сигнализируя о находке.

Работают подобные устройства на основании физического закона, по которому действует электромагнитная индукция. Составными его частями являются передатчик, который, принимая сигнал, отправляет его на оповещающее устройство (звуковое или визуальное), самого приемника сигнала и зуммера либо экрана. Электромагнитные колебания отправляются к поверхности и отражаются. Если передаваемый сигнал возвращается неизмененным, в цепи ничего не происходит, но при условии, что в область прохождения сигнала попадает любой металл, возвращенная волна получается искаженной и это фиксируется передатчиком, который и подает звуковое или визуальное оповещение.

Рабочие частоты

Металлоискатель связывает в себе сложные параметры, порой взаимоисключающие друг друга. К примеру, если понизить частоту, вырабатываемую генератором, можно добиться большей глубины поиска, но при этом увеличится потребление энергии, а также снизится показатель чувствительности, а также и мобильности по причине увеличения катушки. Но в основном все параметры, так или иначе, имеют привязку к показателям частоты генератора, а потому подобные устройства классифицируют именно по параметру диапазонов рабочих частот.

СНЧ

Схема простого металлоискателя, предусматривающего работу в диапазоне примерно от 100 до 500-600 Герц, называется сверхнизкочастотной. Подобные устройства являются любительскими, мощностью не более сотни ватт. Подобные приборы являются слабыми и без применения компьютерной обработки сигнал распознать практически невозможно.

НЧ

Следующий класс металлоискателей - низкочастотные. Немного мощнее предыдущих, схема проста, имеют устойчивость к помехам, но чувствительность, все же, достаточно мала. При потреблении энергии более 10 Ватт глубина возможного поиска составит около 5 метров. Неудобство их также в том, что, помимо металла, они реагируют и на крупные фрагменты камня или бетона. Наилучший сигнал обнаруживается на черные металлы, а потому подобный металлоискатель также называют магнитодетектором. Имеют низкую чувствительность к свойствам почвы.

ПЧ

Еще одна классификация - металлодетекторы повышенных частот - в несколько десятков килогерц. Они обладают менее хорошей помехоустойчивостью, по сравнению с НЧ. Удобны при исполнении с использованием импульсного режима, о котором будет рассказано чуть позже. Недостаток подобных приборов в том, что при повышенной минерализации или в болотистой местности они совсем перестают принимать измененный сигнал, вследствие чего не «видят» металлов.

ВЧ

Самый мощный металлоискатель, подходящий для поиска драгоценных металлов, но на небольшой глубине. Неплохо подходит для нахождения золотых изделий, потерянных отдыхающими в песке на пляжах. Глубина проникновения сигнала в грунт - не более 80–90 см. Результаты работы зависят от мощности катушки передатчика, работают с результатом только по сухому немагнитному грунту, к которому и относится песок.

Импульсники

Подобные металлоискатели - это лучшее оборудование из линейки. Они стоят отдельно от других подобных устройств. Дело в том, что поступление тока на катушку у них происходит в импульсном режиме. Есть возможность задать частоты подачи импульса в низких диапазонах, а длительность, определяющую область спектрального состава - в повышенных или высоких частотах. Таким образом, получается металлоискатель, объединяющий наилучшие качества всех категорий детекторов, либо прибор, который можно перенастроить, в зависимости от требуемых параметров.

Как сделать металлоискатель своими руками?

Исходя из того, что стоимость подобных детекторов очень высока, имеет смысл разобраться с возможностью сделать простой металлоискатель своими руками в домашних условиях. Самоделки, практически не требуют никаких затрат, кроме, конечно, небольшого количества времени.

Так как схема металлоискателя достаточно проста, для работы понадобится наличие двух дисков (CD и DVD), наушников, обычного калькулятора, элемента питания на 9 вольт («крона»), изоленты и клея, а собираете вы ее практически «на коленке».

Итак, подробная инструкция по сборке металлоискателя своими руками.

Чтобы собрать металлоискатель из дисков, нужно придерживаться следующего алгоритма действий:

• Штекер наушников не потребуется, а потому он срезается, а провода зачищаются на длину около 1 см.
• Каждый зачищенный провод делится на две равные части, одна из которых пойдет к зеркальной части диска, а вторая к питающему элементу.
• При условии, что зеркальная поверхность дисков находится с двух сторон, при помощи клея одна из частей провода крепится на нее по отдельности. Если же диски односторонние - то по тут все проще. Контактной является пишущая сторона.
• Изолентой крепятся провода на самих CD и DVD дисках.
• Калькулятор во включенном состоянии крепится той же изолентой между дисками, а на поверхности DVD закрепляется элемент питания.

На этом работа окончена и металлоискатель из подручных средств готов. Как можно убедиться, процесс это совершенно несложный и незатратный, как в финансовом плане, так и по времени.

Конечно, если делать металлоискатель, схемы которого настолько просты, то его характеристики не сравнятся с профессиональными устройствами, но элементарные конструкции в грунте с его помощью можно найти.

Если же требуется более устройство, мощнее, чем простейший металлоискатель, его можно сделать из старого радиоприемника.

Металлоискатель из радио

Этим способом можно изготовить детектор, который будет мощнее простого металлоискателя. Для этого понадобится наличие пустой коробки от диска, калькулятора, радиоприемника с АМ частотой, двухстороннего скотча и изоленты.

С внутренней стороны коробки от диска на двухсторонний скотч клеится радио, а на другую - калькулятор во включенном состоянии. На приемнике выставляется самая высокая частота в АМ диапазоне, либо ближайшая к ней, на которой кроме шума никаких посторонних звуков нет.

К полученной конструкции можно прикрепить любую палку от швабры. После этого остается только настроить детектор. Для этого нужно раздвигать или сдвигать створки коробки до появления резкого звука. После, раздвижением створок находится тот же, слабозаметный звук и коробка фиксируется в этом положении. После проделанной работы при приближении к металлу будет раздаваться тот же звук, но в более резком звуковом диапазоне.

Конечно, хороший металлоискатель своими руками не собрать, но приемлемый - вполне возможно.

Нужен или нет

Конечно, если человек не занимается профессионально раскопками, подобное устройство приобретать нет смысла - это просто выбрасывание на ветер немалой суммы. Но для домашнего пользования можно собрать простой металлоискатель. Конечно, сокровища, закопанные в недрах земли, он найти не поможет, но определить расположение металлического каркаса за стеной из ГКЛ или расположение скрытой проводки в бетонных перекрытиях домов, простой металлоискатель своими руками или из радиоприемника вполне способен, что уже немаловажно. Ну а сделать металлоискатель в домашних условиях без применения микросхем при помощи телефона (описание работы идентично сборке металлоискателя своими руками из дисков или радио, но вместо калькулятора используется телефон) не сложно.

Глубинный металлоискатель по конструкции напоминает обычный, за исключением некоторых технических деталей. Отличием его также является повышенная чувствительность к металлическим предметам, что дает возможность обнаруживать их на большей глубине по сравнению с простым металлоискателем. Помимо этого, имеется функция избирательного поиска, то есть возможность находить предметы определенного размера, не реагируя на неподходящие по параметрам.

Схема глубинного металлоискателя

Она довольно проста, несмотря на кажущуюся сложность. Состоит металлодетектор из двух частей – принимающей и передающей. Основным устройством является генератор передатчика высокой частоты. Две рамочных антенны, одна из которых служит передатчиком сигнала, вторая приемником. Они должны располагаться строго под углом 90 градусов друг к другу для предотвращения улавливания сигналов генератора приемной антенной. При нахождении предмета из металла, магнитное поле, создаваемое генератором, подвергается искажению, и впоследствии улавливается принимающей антенной. В данном случае масса металлического предмета используется как источник излучения, отправляя производимую энергию на принимающую антенну.

Схема приемника металлодетектора

В передающее устройство входит тиристор мощностью от 0,25 до 1 Вт, генератор звука частотой 200 Гц. При нахождении металлического предмета оператор слышит звук частотой 200 Гц, сила которого зависит от величины найденного предмета и расстояния до него.

Детекторный приемник, контур колебаний которого реагирует на частоту 120 кГц, и состоящий из двух диодов. Усилителем может служить абсолютно любой генератор низких частот, которой можно найти в старом радиоприемнике. Достаточно усилителя на транзисторах в количестве 5-6 штук. Также используется транзистор в качестве усилителя тока для стрелочного прибора, позволяющий измерить уровень принимаемого сигнала. То есть, в составе прибора есть два вида индикаторов – визуальный и акустический. Частота работы настроена таким образом, чтобы не мешать работе приемника сигнала.

Схема передатчика

Необходимые детали и инструменты для сборки

Для сборки такого металлоискателя необходимо в первую очередь подготовить набор необходимых деталей и инструментов.

В случае с импульсным металлоискателем примерныйсписок деталей будет выглядеть так:

1. Электролитные конденсаторы с напряжением минимум 16 В следующих емкостей: 2 конденсатора емкостью 10 мкФ, один емкостью 2200 мкФ, 2 шт – 1 мкФ.
2. Конденсаторы из керамики: 1 шт емкостью 1 нф.
3. Пленочные конденсаторы самого минимальное значения напряжения, к примеру, 63 В – 2 шт по 100 нф.
4. Резисторы по 0, 125 Вт: 1 к — один, 1,6 к – один, 47 к – один, 62к – два, 100 к – один, 120 к – один, 470 к – один, 2 ом – один, 100 ом – один, 470 ом – один, 150 ом – один,
5. Резисторы по 0,25 Вт: 10 ом – один.
6. Резисторы по 0,5 Вт: 390 ом – один
7. Резисторы 1 Вт: 220 ом – один.
8. Резисторы переменные: 10 к –один, 100 к – один,
9. Транзисторы: ВС 557 – один, ВС 547 – один, IRF 740 – один,
10. Диоды: 1N4148 — два, 1N4007 – один.
11. Микросхемы: К157 УД2, NE555.
12. Панели для каждой из них.

Детали для металлоискателя

Из инструментов при выполнении работ понадобятся:

• Паяльник, олово, специальный припой, прочие принадлежности для пайки.
• Набор отверток, кусачки, плоскогубцы и другой слесарный инструмент.
• Материалы для производства печатной платы.

Этапы сборки металлоискателя

Процесс сборки глубинного металлоискателя своими руками включает в себя следующие этапы:

На первом этапе необходимо собрать электронную часть, а именно блок управления.

Пошагово процесс выглядит так:

• Вырезка текстолита необходимого размера.
• Подготовка рисунка печатной платы и его перенесение непосредственно на плату.
• Подготовка травильного раствора. В его состав входят соль поваренная, электролит и пероксид водорода.
• Травление платы и просверливание технологических отверстий.
• Лужение платы при помощи паяльника.
• Далее наступает самый важный этап в сборке блока управления. Это подбор, поиск и припаивание деталей непосредственно на плату.
• Наматывание пробной катушки. Существует несколько вариантов ее намотки. Наиболее простой вариант – использовать провод ПЭВ размером 0,5 и намотать его 25 витков на подходящей оправе с диаметром около 19-20 см.

Лучшим вариантом будет спаять все напрямую, а уже после окончания наладки подобрать необходимые разъемы и переходники. Скрутки лучше не делать, это оказывает отрицательное влияние на чувствительность прибора.

Вторым неплохим вариантом будет сделать такое кольцо из провода витой пары. Понадобится около 2,5 – 2,7 м провода.

Для достижения максимальной чувствительности необходимо выполнить следующие действия:

1. Намотать 25 витков провода.
2. Провести тест, отрезая небольшие куски провода и наблюдая за повышением чувствительности.
3. Необходимо проделывать это до тех пор, пока чувствительность не начнет снижаться.
4. Подсчитать число витков, намотать окончательный вариант катушки, добавив 1-2 витка. Таким образом, достигается максимальное значение чувствительности.

По окончании основных работ, блок управления, катушка и остальные детали закрепляются на своих местах на штанге. Металлоискатель можно включать и проверять.

Возможные проблемы при сборке

• Собранный прибор не дает реакцию на металлические предметы. Причиной может быть поломка диодов, либо транзистора. Требуется заменить неисправные детали.
• Чрезмерный нагрев транзистора. Следует установить резистор меньшего сопротивления, уменьшая его до прекращения нагрева.

Сборка такого типа металлоискателей не является слишком сложной, при четком соблюдении всех правил и инструкций.

Предназначение металлоискателя, или, как его еще называют, металлодетектора, - это поиск металлических изделий с помощью электрических или магнитных свойств, которые отличают их от окружающей среды. Проще говоря, при помощи металлодетектора можно найти металл даже в земле. Однако этой средой его возможности не ограничиваются, так как его применяют и в воде. Данным приспособлением пользуются службы охраны, криминальная служба, военные, геологи и рабочие многих других специальностей. Но подробная инструкция по сборке металлоискателя своими руками может пригодиться также и для применения устройства в домашнем хозяйстве.

Область применения прибора

Для тех, кто потерял кольцо или ключи и знает их примерное местоположение, металлоискатель станет настоящим спасением. Сделать самодельный металлоискатель не так уж и сложно , особенно если есть схема самодельного металлоискателя и подробное описание сборки. Чаще всего сборкой занимаются любители радиомеханики, кладоискатели, краеведы и военно-исторические объединения. Устройство дает возможность найти монету в верхнем слое грунта или большие металлические детали на внушительной глубине до 1,5 метра.

Такими свойствами обладают и самодельные устройства, но при помощи опытного радиомеханика можно собрать прибор и помощнее. Немало людей используют металлодетектор в коммерческих целях: при обнаружении разных деталей сдают их в металлолом, зарабатывая определенную сумму. Находки могут быть и более важные, к примеру, старинные вещи или настоящие клады в виде сундуков с сокровищами.

Заключается в использовании электромагнитной технологии. Катушкой создается электромагнитное поле, которое взаимодействует с токопроводящими предметами в результате этого создается вихревой ток, искажающий сигнал катушки. Даже при отсутствии токопроводимости, предмет может иметь свое магнитное поле, которое также будет создавать помехи, тем самым указывая на местонахождение предмета.

После поступления помех изменяется электромагнитный импульс, который поступает прямо на блок управления, издающий при этом звуковые сигналы или показывая данные на дисплее, свидетельствующие о находке. Устройства разделяются на множество групп и имеют огромное количество названий и классифицируются все они по множеству параметров.

Разновидности детекторов

Общие характеристики приборов:

Дискриминация является составным параметром, так как сигнальных выходов, скорее всего, 1 или 2, а определений по свойству и расположению предмета несколько. Однако, по реакции прибора, учитывая приближение к объекту, выделяются сигналы:

• Пространственный - можно определить расположение объекта в месте поиска и глубину расположения.
• Геометрический - возможность образного формирования длины и ширины находки.
• Качественный - возможность предполагать о структуре находки.

Рабочие параметры

Все параметры чувствительности связаны с частотой генератора. Поэтому изначально металлоискатели классифицируют в зависимости от рабочей частоты:

Метод поиска металлических изделий

Существует больше 10 методов поиска, однако методы с оцифровкой сигналов и обработкой через компьютер относятся к профессиональному оборудованию. Схемы металлоискателей своими руками чаще всего изготавливают с учетом следующих методов поиска:

• Параметрический.
• Приемопередающий.
• Накопление фазы.
• Биение.

Без приемной катушки

Параметрические устройства не имеют ни приемной катушки, ни приемника. Детекция происходит благодаря влиянию предмета на индуктивную катушку генератора. В зависимости от добротности катушки будет меняться частота и амплитуда колебаний, что может фиксироваться по-разному, к примеру:

• Измеряется частота и амплитуда.
• Измеряется ток генератора.
• Измерение напряжения петли ФАПЧ (фазовая автоподстройка частоты).

В большинстве случаев такие приборы применяют в качестве магнитодетекторов. Имеют плохую чувствительность, но дешевые и помехоустойчивые, а использование требует определенного навыка.

Со встроенным передатчиком

Приборы с приемником и передатчиком очень эффективны, но имеют сложное схемотехническое строение и для них нужны качественные катушки. Устройства с одной катушкой называются индукционными.

Щелчки после приближения к предмету

В металлоискателях с накоплением фазы могут быть с одной катушкой импульсного типа или с двумя генераторами. В устройстве с одной катушкой, при прохождении импульсов увеличивается сдвиг фазы и при достижении определенного уровня срабатывает дискриминатор и в наушники подается сигнал по типу щелчка. Чем ближе предмет, тем чаще повторяются щелчки.

Двухкатушечный металлоискател ь по схемотехнике проще импульсного, но и слабее по чувствительности, проницание тоже меньше до 2 раз.

Металлоискатели на биении

Устройства собираются с 2 генераторами, опорным и рабочим. Рабочий генератор настраивается на нулевое значение биения и в зависимости от звукового тона можно судить о месте расположения объекта, его размере и свойствах.

Сборка металлоискателя своими руками

Существует мнение, что фирменные образцы металлоискателей по многим параметрам превосходят самодельные устройства. Однако факты говорят обратное: если прибор правильно собрать, то самоделка может оказаться не только дешевле заводской конструкции, но и лучше. Многими кладоискателями приобретаются самые дешевые типы устройства, а в дальнейшем они либо самостоятельно собирают металлоискатель, либо покупают кастомный вариант.

Новичку или человеку, который плохо разбирается в электронике, может показаться сложной специальная терминология, формулы и схемы. Но при подробном разборе всей информации, становится ясно, что имея хотя бы средний уровень знаний, можно разобраться как сделать самодельный металлоискатель.

Самостоятельное изготовление печатной платы

Для дальнейшего размещения деталей металлоискателя нужна печатная плата. Для этого лучше всего использовать метод ЛУТ - лазерно-утюжная технология.

Изготовление происходит поэтапно в такой последовательности:

На последнем этапе проводится лужение дорожек. Паяльником размазывается раствор ЛТИ-120.

Монтаж радиодеталей на плату

На этом этапе сборки металлоискателя в подготовленную плату устанавливаются все элементы:

В данном случае используется старая схема, но можно найти и спаять похожий, современный вариант, так как усилитель К157УД2 в настоящее время найти непросто.

Изготовление катушки устройства

Самодельную катушку наматывают на жесткой оправе с радиусом 100 мм. Нужно намотать примерно 25 витков . Такой показатель является приемлемым в случае использования проволки ПЭВ с диаметром около 0,5 мм, но также можно использовать и другой крепкий материал.

Для выбора оптимального количества витков можно провести эксперимент, проверив устройство на улавливание монетки.

Каркас и дополнительные элементы

В качестве сигнального динамика может использоваться деталь из переносного приемника с сопротивлением Ом. Допускается применение китайских аналогов с таким же сопротивлением.

Для нормальной работы металлоискателя, нужно настроить чувствительность . Порог определяется при достижении равномерного, но не очень сильного потрескивания. Для этого используют два потенциометра с разной мощностью. Понадобится один с мощностью 10 кОм, а другой - 100 кОм. Для увеличения помехоустойчивости рекомендовано применять экранированный кабель для соединения катушки со схемой. Источником питания могут выступать аккумуляторные батареи. Минимальное напряжение должно составлять 12 В. Для устойчивости электросхемы на выходе устанавливается стабилизатор напряжения типа L7812.

После изготовления конструкции и проверки работоспособности нужно сделать корпус переносного устройства. Каждый любитель может создавать каркас по своему усмотрению из подручных предметов, но внимание нужно обратить на следующие рекомендации:

• Для удобства и лучшей устойчивости штангу можно усилить, купив для этого несколько метров водопроводной ПВХ трубы и несколько перемычек для соединения. На верхней части желательно сделать подставку для рук. Идеальным вариантом будет изготовление подлокотника. В таком случае оператору будет легче пользоваться металлоискателем.
• Плату нужно поместить в защищенную коробку, соответствующую ее размеру, и закрепить на корпусе.
• В качестве питания используется аккумулятор от шуруповерта, который имеет небольшой вес и достаточную емкость. С учетом параметров может использоваться какой-нибудь другой вариант.
• При создании корпуса и всей конструкции нужно учитывать то, что присутствие посторонних металлических элементов будет сильно искажать сигнал магнитного поля металлоискателя и его эффективность будет нарушена.

Эффективность устройства

Прибор, изготовленный по такой схеме , не будет эффективным при поиске мелких предметов на большой глубине, но некоторые советские монеты можно найти на глубине около 30−40 см, а крупный размер металлических деталей детектор чувствует на расстоянии около 1 метра и больше.

Такой самодельный вариант металлоискателя подойдет людям, осваивающим основы поиска или не имеющим возможности пользоваться дорогостоящей моделью. Специалистам или опытным кладоискателям эффективности прибора может быть недостаточно.

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

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.
11 оценок, среднее: 4,91 из 5)