Если у вас имеется длинноволновый транзисторный приемник в исправном состоянии, вы легко можете собрать к нему несложную приставку - металлоискатель. Схема металлоискателя представляет собой обычный генератор LC, на частоту около 140 КГц. Катушка колебательного контура L1 12 см в диаметре, содержит в себе 16 витков провода (подойдет любой изолированный монтажный или лакированный обмоточный, диаметром 0,25 - 0,5 мм). Витки укладываются на площадке из фанеры подходящего размера и фиксируются, например, с помощью клея - "холодная сварка" или "жидкие гвозди".
Резисторы
и конденсатор - любого типа, транзистор маломощный высокочастотный, обратной проводимости.
Подойдут - КТ315, КТ3102 с любой буквой.
Схема собирается на плате из гетинакса или текстолита, печатный монтаж не обязателен,
соединения деталей можно выполнить любым, изолированным монтажным проводом.
После сборки, схема вместе с источником питания располагается рядом с катушкой на площадке из фанеры, с деревянной ручкой удобной длины. Приемник крепится на ручку и настраивается на частоту приема, близкую к 140 КГц, до возникновения звука напоминающего скрип. При приближении катушки к какому-либо металлическому предмету, его тональность будет меняться.
Несмотря на простоту схемы,
по своей чувствительности такой металлоискатель практически не уступает промышленным образцам.
С его помощью такие металлические предметы как,
золотое кольцо или монета, можно обнаружить на глубине до 20 см.
Схема самодельного металлоискателя на биениях, которая построена на пяти микросхемах. Находит монету 0,25мм на глубине 5см, пистолет - на глубине 10см, металлическую каску - 20см.
Принципиальная схема
Принципиальная схема металлоискателя на биениях изображена ниже. Схема состоит из следующих узлов:
- кварцевый генератор,
- измерительный генератор,
- синхронный детектор,
- триггер Шмидта,
- устройство индикации.
Кварцевый генератор реализован на инверторах D1.1— D1.3. Частота генератора стабилизирована кварцевым или пьезокерамическим резонатором с резонансной частотой 32768 Гц (часовой кварц).
Рис. 1. Принципиальная схема кварцованного металлоискателя на биениях.
Цепочка R1C2 препятствует возбуждению генератора на высших гармониках. Через резистор R2 замыкается цепь ООС, через резонатор Q1 — цепь ПОС.
Генератор отличается простотой, малым потребляемым током от источника питания, надежно работает при напряжении питания 3—15 В, не содержит подстроечных элементов и чересчур высокоомных резисторов.
Дополнительный счетный триггер D2.1 необходим для формирования сигнала со скважностью, в точности равной 2, что требуется для последующей схемы синхронного детектора.
Измерительный генератор реализован на дифференциальном каскаде на транзисторах VT1, VT2. Цепь ПОС реализована гальванически, что упрощает схему. Нагрузкой дифференциального каскада является колебательный контур L1C1.
Частота генерации зависит от резонансной частоты колебательного контура и, в некоторой степени, от режимного тока дифференциального каскада. Этот ток задается резистором R3.
Для преобразования низковольтного выходного сигнала дифференциального каскада к стандартным логическим уровням цифровых КМОП-микросхем служит каскад но схеме с общим эмиттером на транзисторе ѴТЗ.
Формирователь с триггером Шмидта на элементе D3.1 обеспечивает крутые фронты импульсов для нормальной работы последующего счетного триггера.
Дополнительный счетный триггер D2.2 необходим для формирования сигнала со скважностью, в точности равной 2, что требуется для последующей схемы синхронного детектора.
Синхронный детектор состоит из перемножителя, реализованного на элементе D4.1 «Исключающее ИЛИ» и интегрирующей цепочки R6C4. Его выходной сигнал близок по форме к пилообразному, а частота этого сигнала равна разности частот кварцевого генератора и поискового генератора.
Триггер Шмидта реализован на элементе D3.2 и формирует прямоугольные импульсы из пилообразного напряжения синхронного детектора.
Устройство индикации является просто мощным буферным инвертором, реализованным на трех оставшихся инверторах D1.4—D1.6, включенных в параллель для увеличения нагрузочной способности. Нагрузкой устройства индикации являются светодиод и пьезоизлучатель.
Детали
Катушка L1 наматывается на какой-либо оправке диаметром 160 мм, и имеет 100 витков провода ПЭВ — 0,2 мм.
Чувствительный малогабаритный металлоискатель с использованием кварцевого резонатора
Металлоискатели, основанные на регистрации на биений, оказываются малочувствительными при поисках металлов со слабыми ферромагнитными свойствами, таких как, например, медь, олово, серебро. Повысить чувствительность металлоискателей этого типа невозможно, поскольку разность частот биения малозаметна при обычных методах индикации. Значительный эффект дает применение кварцованных металлоискателей. Металлоискатель, принципиальная схема которого приведена на рис. 1, а, состоит из измерительного генератора, собранного на транзисторе VT1, и буферного каскада – эмиттерного повторителя, собранного на транзисторе VT2, отделенных кварцевым резонатором ZQ1 от индикаторного устройства - детектора на диоде VD2 с усилителем постоянного тока на транзисторе VT3. Нагрузкой усилителя служит стрелочный прибор с током полного отклонения 1 мА.
Рис.1. (Малогабаритный чувствительный металлоискатель)
Вследствие высокой добротности кварцевого резонатора малейшие изменения частоты измерительного генератора будут приводить к уменьшению полного сопротивления последнего, как это видно из характеристики, приведенной на рис. 1, б, а это, в конечном итоге, повысит чувствительность прибора и точность измерений.
Подготовка к поиску заключается в настройке генератора на частоту параллельного резонанса кварца, равную 1 МГц. Эта настройка производится конденсаторами переменной емкости С2 (грубо) и подстроечным конденсатором С1 (точно) при отсутствии около рамки металлических предметов. Поскольку кварц является элементом связи между измерительной и индикаторной частями устройства, его сопротивление в момент резонанса велико и минимальное показание стрелочного прибора свидетельствует о точной настройке устройства. Уровень чувствительности регулируется переменным резистором R8.
Особенностью устройства является кольцевая рамка L1, изготовленная из отрезка кабеля. Центральную жилу кабеля удаляют и вместо нее продергивают шесть витков провода типа ПЭЛ 0,1 -0,2 мм длиной 115 мм. Конструкция рамки показана на рис. 1, а. Такая рамка обладает хорошим электростатическим экраном.
Жесткость конструкции рамки обеспечивается размещением ее между двумя дисками из оргетекла или гетйпакса диаметром 400 мм и толщиной 5-7 мм.
В приборе использованы транзисторы КТ315Б, опорный диод - стабилитрон 2С156А, детекторный диод тина Д9 с любым буквенным индексом. Частота кварца может быть в интервале частот от 90 кГц до 1,1 МГц. Кабель - типа РК-50.
Металлоискатель с кварцевой стабилизацией на микросхемах
В последнее время на прилавках радиорынков можно найти всевозможные конструкторы или наборы комплектующих деталей, приобретя которые любой желающий без особых усилий быстро соберет простейший металлодетектор. Автор имел удовольствие ознакомиться с несколькими детско-юношескими конструкторами, которые можно рекомендовать и взрослым.
Основой для одного из таких наборов послужила схема металлодетектора, впервые опубликованная в конце 80-х годов прошлого столетия и после этого с различными изменениями и дополнениями не раз публиковавшаяся в различных отечественных и зарубежных изданиях.
Принципиальная схема
Рассматриваемый металлодетектор представляет собой один из многочисленных вариантов прибора типа BFO (Beat Frequency Oscillator), то есть является устройством, в основу которого положен принцип анализа биений двух частот. При этом в данной конструкции оценка изменения частоты осуществляется на слух.
Как известно, в определенной степени повысить чувствительность металлоискателя типа BFO можно, если выбрать значение частоты опорного генератора в 5-10 раз больше, чем значение частоты измерительного генератора. В этом случае оценивается изменение частоты биений, которые возникают между колебаниями основной частоты опорного генератора и ближайшей по частоте гармоникой частоты измерительного генератора. В результате изменение частоты измерительного генератора под влиянием внешних воздействий всего на 10 Гц приводит к увеличению частоты разностных колебаний на 50-100 Гц.
Таким образом, при выборе частоты измерительного генератора в пределах 100-200 кГц частота опорного генератора должна составлять 500-2 000 кГц. Необходимо отметить, что частота опорного генератора должна быть стабилизирована.
Основу схемы этого прибора (рис. 3.12) составляют измерительный и опорный генераторы, буферные каскады, смеситель и схема акустической индикации.
Рис. 3.12. Принципиальная схема металлоискателя с кварцевой стабилизацией
Опорный генератор выполнен на элементах IC1.1 и IC1.2 микросхемы IC1, его рабочая частота стабилизирована кварцевым резонатором Q1 (1 МГц). Измерительный или перестраиваемый генератор выполнен на элементах IC2.1 и IC2.2 микросхемы IC2. Рабочая частота этого генератора определяется параметрами элементов, образующих его колебательный контур, то есть емкостями конденсаторов С2, С3 и варикапа D1, а также индуктивностью катушки L1. При этом изменение емкости варикапа D1 осуществляется с помощью переменного резистора R2. Рабочая частота измерительного генератора находится в пределах 200-500 кГц. Катушка L1 колебательного контура перестраиваемого генератора является поисковой катушкой. При приближении к металлическому предмету индуктивность катушки изменяется, что приводит к изменению рабочей частоты генератора и соответственно к изменению частоты биений.
Каскады, выполненные на элементах IC1.3 и IC2.3, обеспечивают развязку между генераторами по переменному напряжению, а также ослабляют влияние смесителя на генераторы. С выходов буферных каскадов сигналы ВЧ подаются на смеситель, выполненный на элементе IC1.4. Далее сигнал биений поступает на головные телефоны BF1. При этом конденсатор С10 обеспечивает фильтрацию высокочастотной составляющей сигнала.
Питание на схему подается от источника В1 напряжением 9 В через фильтр, образованный конденсаторами С8 и С9.
Детали и конструкция
Все детали рассматриваемого прибора (за исключением поисковой катушки L1, резистора R2, разъемов Х1 и Х2, а также выключателя S1) расположены на печатной плате размерами 50х50 мм (рис. 3.13), изготовленной из одностороннего фольгированного гетинакса или текстолита.
Рис. 3.13. Печатная плата (а) и расположение элементов (б) металлоискателя с кварцевой стабилизацией
К деталям, применяемым в данном устройстве, не предъявляются какие-либо особые требования. Рекомендуется использовать любые малогабаритные конденсаторы и резисторы, которые без проблем можно разместить на печатной плате. При этом плата рассчитана на установку постоянных резисторов типа МЛТ-0,125 или других малогабаритных (например МЛТ-0,25 или ВС-0,125). Конденсаторы С2, С3, С5 и С7 могут быть типа КТ-1, конденсаторы С4, С7, С8 и С10 - типа КМ-4 или К10-7В, а конденсатор С9 - типа К50-6.
Переменный резистор R2 может быть любым малогабаритным, однако в качестве такого регулятора не рекомендуется использовать резисторы, механически соединенные с выключателем питания S1.
Кварцевый резонатор Q1 смонтирован на отдельной плате из стеклотекстолита, закрепленной параллельно основной со стороны деталей. Его частота может быть любой в пределах 0,5-1,8 МГц. Однако в том случае, если будет использоваться кварц с частотой резонанса больше 1 МГц, в некоторых источниках рекомендуется между выходом буферного элемента IC2.3 (вывод IC2/10) и соответствующим входом смесителя на элементе IC1.4 (вывод IC1/13) включить делитель частоты, понижающий образцовую частоту до 0,5-1 МГц. Такой делитель можно выполнить на микросхеме серии К176 или К561.
Поисковая катушка L1 содержит 50 витков провода ПЭЛШО диаметром 0,27 мм и выполнена в виде кольца диаметром 180-220 мм. Эту катушку проще изготовить на жестком каркасе, однако можно обойтись и без него. В таком случае в качестве временного каркаса можно использовать любой подходящий по размерам круглый предмет. Витки катушки наматываются внавал, после чего снимаются с каркаса и с целью повышения механической прочности пропитываются эпоксидным клеем. Затем катушка L1 экранируется электростатическим экраном, представляющим незамкнутую ленту из алюминиевой фольги, намотанную поверх жгута витков. Щель между началом и концом намотки ленты (зазор между концами экрана) должна составлять не менее 15-20 мм. При изготовлении катушки L1 нужно особенно следить за тем, чтобы не произошло замыкание концов экранирующей ленты, поскольку в этом случае образуется короткозамкнутый виток. Для защиты от повреждений фольгу можно обмотать одним- двумя слоями изоляционной ленты.
Источником звуковых сигналов могут служить высокоомные головные телефоны типа ТОН-2, ТА-4 или аналогичные.
В качестве источника питания В1 можно использовать, например, батарейку "Крона" или две батарейки типа 3336Л, соединенные последовательно.
Печатная плата с расположенными на ней элементами и источник питания размещаются в любом подходящем металлическом корпусе. На крышке корпуса устанавливаются переменный резистор R2, разъем Х1 для подключения головных телефонов BF1, разъем Х2 для подключения поисковой катушки L1 и выключатель S1.
Налаживание
Данный прибор следует настраивать в условиях, когда металлические предметы удалены от поисковой катушки L1 на расстояние не менее 1,5 м.
Процесс настройки металлоискателя заключается в настройке измерительного генератора на частоту 100-200 кГц, что осуществляется подбором величины емкости конденсатора С2. При этом движок переменного резистора R2 должен находиться в среднем положении. Частота измерительного генератора контролируется частотомером на выходе элемента IC1.3 (вывод IC1/10). Контроль правильности выбранного значения частоты измерительного генератора осуществляется прослушиванием сигнала разностной частоты в головных телефонах. Этот сигнал должен быть достаточно громким при возможно большем соотношении частот опорного и измерительного генераторов. При необходимости для оценки амплитуды сигнала биений можно использовать осциллограф.
Порядок работы
При практическом использовании данного прибора следует переменным резистором С1 поддерживать необходимую частоту сигнала биений, которая может изменяться под влиянием различных факторов (например при изменении магнитных свойств грунта, температуры окружающей среды или разряде батареи).
Если в процессе работы в зоне действия поисковой катушки L1 окажется какой-либо металлический предмет, то частота сигнала в телефонах изменится. При приближении к одним металлам частота сигнала биений будет увеличиваться, при приближении к другим - уменьшаться. По изменению тона сигнала биений, имея определенный опыт, можно легко определить, из какого металла, магнитного или немагнитного, изготовлен обнаруженный предмет.
С помощью данного прибора мелкие предметы (например монету средних размеров) можно обнаружить на глубине до 80-100 мм, а крышку канализационного люка - на глубине до 55-65 см.
Принципиальная схема металлоискателя на биениях изображена ниже. Схема состоит из следующих узлов: кварцевый генератор, измерительный генератор, синхронный детектор, триггер Шмидта, устройство индикации. Кварцевый генератор реализован на инверторах D1.1- D1.3. Частота генератора стабилизирована кварцевым или пьезокерамическим резонатором с резонансной частотой 32768 кГц (часовой кварц).
Принципиальная схема кварцованного металлоискателя на биениях.
VT1, VT2 К159РЕ1
Цепочка R1C2 препятствует возбуждению генератора на высших гармониках. Через резистор R2 замыкается цепь ООС, через резонатор Q1 - цепь ПОС.
Генератор отличается простотой, малым потребляемым током от источника питания, надежно работает при напряжении питания 3-15 В, не содержит подстроечных элементов и чересчур высокоомных резисторов.
Дополнительный счетный триггер D2.1 необходим для формирования сигнала со скважностью, в точности равной 2, что требуется для последующей схемы синхронного детектора.
Измерительный генератор реализован на дифференциальном каскаде на транзисторах VT1, VT2. Цепь ПОС реализована гальванически, что упрощает схему. Нагрузкой дифференциального каскада является колебательный контур L1C1.
Частота генерации зависит от резонансной частоты колебательного контура и, в некоторой степени, от режимного тока дифференциального каскада. Этот ток задается резистором R3.
Для преобразования низковольтного выходного сигнала дифференциального каскада к стандартным логическим уровням цифровых КМОП-микросхем служит каскад но схеме с общим эмиттером на транзисторе ѴТЗ.
Формирователь с триггером Шмидта на элементе D3.1 обеспечивает крутые фронты импульсов для нормальной работы последующего счетного триггера.
Дополнительный счетный триггер D2.2 необходим для формирования сигнала со скважностью, в точности равной 2, что требуется для последующей схемы синхронного детектора.
Синхронный детектор состоит из перемножителя, реализованного на элементе D4.1 «Исключающее ИЛИ» и интегрирующей цепочки R6C4. Его выходной сигнал близок по форме к пилообразному, а частота этого сигнала равна разности частот кварцевого генератора и поискового генератора.
Триггер Шмидта реализован на элементе D3.2 и формирует прямоугольные импульсы из пилообразного напряжения синхронного детектора.
Устройство индикации является просто мощным буферным инвертором, реализованным на трех оставшихся инверторах D1.4-D1.6, включенных в параллель для увеличения нагрузочной способности. Нагрузкой устройства индикации являются светодиод и пьезоизлучатель.
Катушка L1 наматывается на какой-либо оправке диаметром 160 мм, и имеет 100 витков провода ПЭВ - 0,2 мм.
Корякин-Черняк С.Л. Семьян А.П.
Металлоискатели своими руками. Как искать, чтобы найти монеты, украшения, клады.