Содержание

ИМПУЛЬСНЫЙ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ

   Представляем новый упрощённый вариант импульсного металлодетектора ClonePI-W. Данный прибор очень прост в сборке и настройке, а некоторые функциональные особенности схемы допускают его использование для подводного поиска. Для упрощения и удешевления конструкции, вместо жидкокристаллического дисплея использована светодиодная индикация отклика от металла. Управление импульсного металлоискателя тоже максимально упрощено. Автор схемы — AndyF (fandy.vov.ru).

импульсного металлоискателя на микроконтроллере ATmega8

   Принципиальная схема импульсного металлоискателя ClonePI-W:


   Теперь назначение кнопок управления металлоискателем: 
 1,2 — барьер — отстройка от грунта;
 3,4 — громкость (+ и -) тут все ясно; 
 5 — если прошивка 1.2.1 — не используется;
 6 — сброс.

   Плата управления с разведёнными кнопками:

Плата управления рисунок

Плата управления металлодетектора

   Настройка: в отсутствии металла, ставим прибор катушкой на грунт, загрубляем кнопочкой +барьер до свечения 3-4 светодиода, крутим переменный резистор до срыва (металлоискатель запоет), немного откручиваем назад — при этом писк прекратится и нажимаем сброс. Все, прибор готов к работе — идем, ищем и копаем.


металлодетектор ClonePI-W своими руками

самодельный импульсный металлоискатель на микроконтроллере ATmega8

     Признаком нахождения в режиме настроек является свечение последнего светодиода (VD13). Минимально допустимое напряжение индицируется с шагом 0,5В — от 7,5 до 11В. Значение по умолчанию — 8В. Если напряжение питания уменьшается ниже заданного значения, металлоискатель продолжает работать, но раз в несколько секунд выдаёт двойной низкий звук.


самодельный импульсный металлоискатель на микроконтроллере с катушкой

     Конфигурационные биты микроконтроллера должны быть прошиты так:

Конфигурационные биты микроконтроллера

   Эскиз и фотографии катушек металлоискателя, выпиленных лобзиком из толстой фанеры:

чертёж катушки импульсного металлоискателя

каркас из фанеры катушки импульсного металлоискателя

   Намотка катушки не требует особых навыков и расхода провода: провод 0.6 — 1мм, диаметр поисковой катушки 21см, 27 витков с общим сопротивлением 2ома. При правильно собранной схеме металлоискателя просто подключаем её и без всяких настроек должно заработать.

изготовление и покраска катушки металлоискателя

готовая катушка для импульсного металлоискателя Клон

   Поисковый датчик можно делать из любого влагостойкого материала — в крайнем случае из фанеры. Только не забудьте хорошенько пропитать фанеру, чтобы влагу не впитывала. Можно и смолой залить — кольцевой датчик не боится коробления и усадки, главное после высушить хорошо, а потом настраивать.

гнёзда и корпус импульсного металлодетектора

готовый импульсный металлодетектор своими руками

   При испытаниях импульсного металлодетектора с первого включения, золотое кольцо он увидел за 15 см, молоток — 30 см. Крупный объект — холодильник, видит примерно за метр двадцать. На форуме можно скачать прошивку к микроконтроллеру ATmega8, список деталей, крупную схемы и печатные платы в формате Lay. Вопросы по сборке и настройке задавайте автору фотографий — in_sane.

   Форум по импульсным металлоискателям

   Обсудить статью ИМПУЛЬСНЫЙ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ


radioskot.ru

Импульсный металлоискатель своими руками » Полезные самоделки

Принцип работы


На поисковую головку-излучатель (индуктивности 0.2-0.3 мкГн) импульсного детектора металлов подаются импульсы с частотой следования 40 – 200 Гц большой силы тока (до 20 А) и напряжением до 200 В. Если рядом с излучателем нет металлического предмета, то задний фронт импульса остается коротким. В случае близкого расположения трубы, кабеля или чего-нибудь токопроводящего, задний фронт затягивается.

 


Рис.1. Временная диаграмма импульсного металлодетектора

На основе анализа переходного процесса можно судить о наличии не только металлического предмета, но и о виде металла.

Структурная схема

В основу прибора положена схема, разработанная Ю.Колоколовым, с обработкой параметров импульса при помощи микроконтроллера. Это позволило упростить схемотехнику прибора без снижения технических характеристик.

Технические характеристики металлоискателя:

Напряжение питания: 7,5 – 14 В.
Потребляемый ток: 90 мА.
Глубина обнаружения:
— монета диаметром 25 мм: 0,23м;
— пистолет: 0,40 м;
— каска: 0,60 м.

Рис.2. Структурная схема металлоискателя

«Изюминкой» этой схемы является применение дифференциального усилителя во входном каскаде. Он служит для усиления сигнала, напряжение которого выше напряжения питания. Дальнейшее усиления обеспечивает приемный усилитель. Для измерения полезного сигнала предназначен первый интегратор. Во время прямого интегрирования производится накопление полезного сигнала, а во время обратного интегрирования — преобразование результата в цифровую форму. Второй интегратор имеет большую постоянную интегрирования (240 мс) и служит для балансировки усилительного тракта по постоянному току.


Принципиальная схема

Принципиальная схема импульсного металлоискателя приведена на рис. 3.

Рис.3. Принципиальная схема металлоискателя

Мощный ключ собран на полевом транзисторе VT1. Так как полевой транзистор IRF740 имеет емкость затвора более 1000пФ, для его быстрого закрытия используется предварительный каскад на транзисторе VT2. Скорость открытия мощного ключа уже не столь критична из-за того, что ток в индуктивной нагрузке нарастает постепенно. Резисторы R1,R3 предназначены для «гашения» энергии самоиндукции. Защитные диоды VD1,VD2 ограничивают перепады напряжения на входе дифференциального усилителя.

Дифференциальный усилитель собран на D1.1. Микросхема D1 представляет собой счетверенный операционный усилитель TL074. Его отличительными свойствами являются высокое быстродействие, малое потребление, низкий уровень шумов, высокое входное сопротивление, а также возможность работы при напряжениях на входах, близких к напряжению питания. Коэффициент усиления дифференциального усилителя составляет около 7 и определяется номиналами резисторов R3, R6, R9, R11.Приемный усилитель D1.2 представляет собой неинвертирующий усилитель с коэффициентом усиления 57. Во время действия высоковольтной части импульса самоиндукции этот коэффициент снижается до 1 с помощью аналогового ключа D2.1 что предотвращает перегрузку входного усилительного тракта и обеспечивает быстрое вхождение в режим для усиления слабого сигнала. Транзисторы VT3 и VT4 предназначены для согласования уровней управляющих сигналов, подаваемых с микроконтроллера на аналоговые ключи.

 

С помощью второго интегратора D1.3 производится автоматическая балансировка входного усилительного тракта по постоянному току. Постоянная интегрирования 240 мс. выбрана достаточно большой, чтобы эта обратная связь не влияла на усиление быстро изменяющегося полезного сигнала. С помощью этого интегратора на выходе усилителя D1.2 при отсутствии сигнала поддерживается уровень +5 В.

Измерительный первый интегратор выполнен на D1.4. На время интегрирования полезного сигнала открывается ключ D2.2 и соответственно закрывается ключ D2.4. На ключе D2.3 реализован логический инвертор. После завершения интегрирования сигнала ключ D2.2 закрывается и открывается ключ D2.4. Накопительный конденсатор C6 начинает разряжаться через резистор R21. Время разряда будет пропорционально напряжению, которое установилось на конденсаторе C6 к концу интегрирования полезного сигнала. Это время измеряется с помощью микроконтроллера, который осуществляет аналого-цифровое преобразование. Для измерения времени разряда конденсатора C6 используются аналоговый компаратор и таймеры, которые встроены в микроконтроллер D3.
Микроконтроллер AT90S2313 также имеет в своем составе 8-ми битный RISC процессор с быстродействием 10 MIPS, 32 рабочих регистра, 2 килобайта Flash ПЗУ, 128 байт ОЗУ, сторожевой таймер.

С помощью светодиодов VD3…VD8 производится световая индикация. Кнопка S1 предназначена для начального сброса микроконтроллера. С помощью переключателей S2 и S3 задаются режимы работы устройства. С помощью переменного резистора R29 регулируется чувствительность металлоискателя.


Алгоритм функционирования

Для разъяснения принципа работы описываемого импульсного металлоискателя ниже приведены осциллограммы сигналов в наиболее важных точках прибора (рис.4)

Рис.4. Осциллограмма прибора

На время интервала A открывается ключ VT1. Через катушку датчика начинает протекать пилообразный ток . При достижении величины тока около 2 А ключ закрывается. На стоке транзистора VT1 возникает выброс напряжения самоиндукции. Величина этого выброса более 300В и ограничивается резисторами R1, R3. Для предотвращения перегрузки усилительного тракта служат ограничительные диоды VD1, VD2. Также для этой цели на время интервала A (накопление энергии в катушке) и интервала B (выброс самоиндукции) открывается ключ D2.1. Это снижает сквозной коэффициент усиления тракта с 400 до 7. На осциллограмме 3 показан сигнал на выходе усилительного тракта (вывод 8 D1.2). Начиная с интервала C ключ D2.1 закрывается и коэффициент усиления тракта становится большим. После завершения защитного интервала C, за время которого усилительный тракт входит в режим, открывается ключ D2.2 и закрывается ключ D2.4 — начинается интегрирование полезного сигнала интервал D. По истечении этого интервала ключ D2.2 закрывается, а ключ D2.4 открывается — начинается «обратное» интегрирование. За это время (интервалы E и F ) конденсатор C6 полностью разряжается. С помощью встроенного аналогового компаратора микроконтроллер отмеряет величину интервала E, которая оказывается пропорциональной уровню входного сигнала. Для версий V1.0 и V1.1 микропрограммного обеспечения установлены следующие значения интервалов: A — 60…200 мкс, мкс, B — 12 мкс, C — 8 мкс, D — 50 мкс, А + В + С + D + E + F (период повторения).

 

Микроконтроллер обрабатывает полученные цифровые данные и индицирует с помощью светодиодов VD3…VD8 и излучателя звука Y1 степень воздействия мишени на датчик. Светодиодная индикация представляет собой аналог стрелочного индикатора — при отсутствии мишени горит светодиод VD8, далее в зависимости от уровня воздействия последовательно загораются VD7,VD6 и т.д.
Настройку прибора рекомендуется проводить в следующей последовательности:
— убедиться в правильности монтажа;

— подать питание и убедиться, что потребляемый ток не превышает 100 мА;
— вместо резистора R7 установить переменный резистор и вращая его ротор добиться такой балансировки усилительного тракта, чтобы осциллограмма на выводе 7 D1.4 соответствовала осциллограмме 4 (рис. 4). При этом необходимо следить за тем, чтобы сигнал в конце интервала D был неизменным, т.е. осциллограмма в этом месте должна быть горизонтальной. После этого переменный резистор необходимо измерить и заменить на постоянный ближайшего номинала.

 

Собрать металлодетектор можно из деталей набора NM8042, выпущенного компанией МАСТЕР КИТ и включающего в себя печатную плату, корпус, полный комплект деталей и инструкцию по сборке.

 

Рис.5. Собранный металлодетектор из набора NM8042 МАСТЕР КИТ

Поисковая головка

Поисковая головка для металлодетектора — одна из важнейших его частей. От качества ее изготовления зависит, как будет работать прибор.

Данные катушки — диаметр 19 см, количество витков 27, провод ПЭВ, ПЭЛ 0,5 мм, кабель для катушки — двухпроводной, многожильный не экранированный провод в резиновой изоляции. Данная головка обеспечивает чувствительность обнаружения монеты 5 коп (СССР) на расстоянии 19 -20 см на воздухе.

 

Рис.6. Одноконтурная головка

Одно контурная поисковая головка диаметром 19 мм не обладает достаточной чувствительностью к мелким металлическим объектам (например ювелирным украшениям), маленькая же имеет небольшую глубину поиска. Совместить глубину поиска с чувствительностью к мелким объектам можно изготовив двухконтурную поисковую головку.

 

Рис.7. Двухконтурная головка

На кусочках ДВП размечаем контуры будущей катушки (внешний диаметр 200 мм, внутренний диаметр 90 мм, толщина стенок 18 мм). Наматываем катушки. На отправке диаметром 19,2 мм – 25 витков, на оправке диаметром 84 мм – 5 витков. Пропитываем катушки лаком и укладываем их в канавки, соединяя последовательно. Заводим кабель, распаиваем концы, вставляем кабельный ввод. Кладем катушку вверх канавкой и заливаем канавку эпокисдной смолой. После полимеризации переворачиваем катушку, вклеиваем ушки и покрываем всю поверхность эпоксидкой в 2 слоя. Распаиваем штекер, кабель оборачиваем скотчем для защиты от краски и 2-3 раза окрашиваем катушку.

Конструкция катушки позволяет локализовать 1 коп (СССР) на расстоянии 100 мм. Центр объекта очень легко определяется, поскольку диаграмма чувствительности к небольшим предметам получается конусной (в центре на 1-2 см больше).


Верхняя штанга

Для изготовления верхней штанги металлодетектора потребуется отрезок дюралюминиевой, медной или латунной трубы диаметром 22 мм с толщиной стенок 2 мм. Его длина — 120-140 см. Из трубы с помощью трубогиба выгибается S-образная штанга (см рис. 8).

 


Рис.8. Чертеж штанги

Из листового металла 1,5 — 2,5 мм вырезается и изгибается подлокотник. Подлокотник крепится к штанге болтом М6. Под подлокотником находится контейнер для элементов питания. Провод питания пропущен внутри штанги и выведен через отверстие диаметром 5 мм в районе электронного блока. Пластиковая затяжная муфта взята от раздвигающейся щетки для мытья окон. Внутренний диаметр затяжного элемента муфты — 16 мм, внешний – 20 мм. Затяжной элемент вклеивается в штангу на эпоксидной смоле. Неопреновая ручка может быть заменена отрезком резинового шланга или поролоновым валиком.


Нижняя штанга

Нижняя штанга намотана на оправке диаметром 14 мм из 6 слоев стеклоткани до получения диаметра 16 мм. Длина штанги — 500-750 мм. В моем варианте штанга сделана разрезной из 2 частей по 370 мм каждая.

Общий вид прибора приведен на рис. 9.

Рис.9. Общий вид прибора

Опубликовано:
www.masterkit.ru

www.freeseller.ru

Самодельные металлоискатели, или как сделать металлоискатель своими руками — Мир искателей

Приборный поиск имеет просто огромную популярность. Ищут взрослые и дети, и любители и профессионалы. Ищут клады, монеты, потерянные вещи и закопанный металлолом. А главным орудием для поиска является металлоискатель.

Существует великое множество различных металлоискателей, на любой «вкус и цвет». Но для многих людей покупка готового фирменного металлоискателя просто финансово накладна. А кому то хочется собрать металлоискатель своими руками, а кто-то даже строит свой небольшой бизнес на их сборке.

Самодельные металлоискатели

В этом разделе нашего сайта о самодельных металлоискателях, буду собранны: лучшие схемы металлоискателей, их описания, программы и другие данные для изготовления металлоискателя своими руками. Здесь не будит схем металлоискателей из СССР и схем на двух транзисторах. Так как такие металлоискатели лишь подходят для наглядной демонстрации принципов металлодетекции, но совсем не пригодны для реального использования.

Все металлоискатели в этом разделе будут достаточно технологичными. Они будут иметь хорошие поисковые характеристики. И грамотно собранный самодельный металлоискатель немногим будит уступать заводским аналогам. В основном тут представлены различные схемы импульсных металлоискателей и схемы металлоискателей с дискриминацией металлов.

Но для изготовления этих металлоискателей, вам понадобится не только желание, но еще и определенные навыки и умения. Схемы приведенных металлоискателей, мы постарались разбить по уровню сложности.

Кроме основных данных необходимых для сборки металлоискателя, будет также информация о необходимом минимальном уровне знаний и оборудования для самостоятельно изготовления металлоискателя.

Для сборки металлоискателя своими руками вам обязательно понадобится:

В этом списке будут приведены необходимые инструменты, материалы и оборудование, для самостоятельной сборки всех без исключения металлоискателей. Для многих схем вам также понадобится различное дополнительное оборудования и материалы, тут только основное для всех схем.

  1.  Паяльник, припой, олово и другие паяльные принадлежности.
  2.  Отвертки, плоскогубцы, кусачки и прочий инструмент.
  3.  Материалы и навыки по изготовлению печатной платы.
  4.  Минимальный опыт и знания в электронике и электротехники также.
  5.  А также прямые руки — будут очень полезны при сборке металлоискателя своими руками.

У нас вы можете найти схемы, для самостоятельной сборки следующих моделей металлоискателей:

Металлоискатель Малыш FM и малыш FM-2
Принцип работы Электронного частотомера FM
Дискриминация металлов есть (Черный и все остальные)
Максимальная глубина поиска 0,6 метра
Программирумые микроконтроллеры есть
Рабочая частота 19 кГц
Уровень сложности начальный
Металлоискатель ПИРАТ
Принцип работы PI (импульсный)
Дискриминация металлов нет
Максимальная глубина поиска 1,5 метр
Программирумые микроконтроллеры нет
Рабочая частота
Уровень сложности начальный
Металлоискатель ШАНС
Принцип работы PI (импульсный)
Дискриминация металлов есть
Максимальная глубина поиска 1 метр
Программирумые микроконтроллеры есть
Рабочая частота
Уровень сложности средний
Металлоискатель Clone PI
Принцип работы PI (импульсный)
Дискриминация металлов нет
Максимальная глубина поиска 2,5 метра (Зависит от размера катушки)
Программирумые микроконтроллеры есть
Рабочая частота
Уровень сложности средний
Металлоискатель Clone PI AVR
Принцип работы PI (импульсный)
Дискриминация металлов нет
Максимальная глубина поиска 2,5 метра (Зависит от размера катушки)
Программирумые микроконтроллеры есть
Рабочая частота
Уровень сложности средний
Металлоискатель Clone PI W
Принцип работы PI (импульсный)
Дискриминация металлов нет
Максимальная глубина поиска 2,5 метра (Зависит от размера катушки)
Программирумые микроконтроллеры есть
Рабочая частота
Уровень сложности средний
Металлоискатель Квазар
Принцип работы IB
Дискриминация металлов есть
Максимальная глубина поиска 1-1,5 метра (Зависит от размера катушки)
Программирумые микроконтроллеры есть
Рабочая частота 4 — 17 кГц
Уровень сложности Средний
Металлоискатель Квазар ARM
Принцип работы IB
Дискриминация металлов есть
Максимальная глубина поиска 1-1,5 метра (Зависит от размера катушки)
Программирумые микроконтроллеры есть
Рабочая частота 4 — 16 кГц
Уровень сложности Средний
Металлоискатель Соха 3TD-M
Принцип работы IB
Дискриминация металлов есть
Максимальная глубина поиска 1 — 1,5 метра (Зависит от размера катушки)
Программирумые микроконтроллеры есть
Рабочая частота 5 — 17 кГц
Уровень сложности Средний
Металлоискатель Фортуна
Принцип работы IB
Дискриминация металлов есть
Максимальная глубина поиска 1 — 1,5 метра (Зависит от размера катушки)
Программирумые микроконтроллеры есть
Рабочая частота 4,5 — 19,5 кГц
Уровень сложности Средний
Металлоискатель Фортуна ПРО-2
Принцип работы IB
Дискриминация металлов есть
Максимальная глубина поиска 1 — 2 метра (Зависит от размера катушки)
Программирумые микроконтроллеры есть
Рабочая частота 4,5 — 19,5 кГц
Уровень сложности Высокий
Металлоискатель Фортуна М2 и М3
Принцип работы IB
Дискриминация металлов есть
Максимальная глубина поиска 1 — 2 метра (Зависит от размера катушки)
Программирумые микроконтроллеры есть
Рабочая частота 4,5 — 19,5 кГц
Уровень сложности Высокий
Металлоискатель Фортунам М
Принцип работы IB
Дискриминация металлов есть
Максимальная глубина поиска 1,5 — 2 метра (Зависит от размера катушки)
Программирумые микроконтроллеры есть
Рабочая частота 7 — 16 кГц
Уровень сложности Высокий
Металлоискатель ТЕРМИНАТОР-3
Принцип работы IB
Дискриминация металлов есть
Максимальная глубина поиска 1 метр (Зависит от размера катушки)
Программирумые микроконтроллеры нет
Рабочая частота 7 — 20 кГц
Уровень сложности Высокий

www.miriskateley.com

Микропроцессорный импульсный металлоискатель (с печатной платой)

Предлагаемый вашему вниманию импульсный
металлоискатель является совместной разработкой Юрия Колоколова [1] и
Андрея Щедрина [2]. Прибор предназначен для любительского поиска кладов и
реликвий, поиска на пляже и т.д. После публикации первой версии
металлоискателя в [3], этот прибор получил высокую оценку среди
любителей, повторивших конструкцию. Вместе с тем были высказаны полезные
замечания и пожелания, которые мы учли в новой версии прибора.

В настоящее время металлоискатель серийно
выпускается московской фирмой “МАСТЕР КИТ” [4] в виде наборов “сделай
сам” для радиолюбителей.
Набор содержит печатную плату, пластиковый корпус и электронные
компоненты, включая уже запрограммированный контроллер. Возможно, для
многих любителей приобретение такого набора и последующая его несложная
сборка окажутся удобной альтернативой приобретению дорогого
промышленного прибора или полностью самостоятельному изготовлению
металлоискателя.

Принцип действия импульсного или
вихретокового металлоискателя основан на возбуждении в металлическом
объекте импульсных вихревых токов и измерении вторичного
электромагнитного поля, которое наводят эти токи. В этом случае
возбуждающий сигнал подается в передающую катушку датчика не постоянно, а
периодически в виде импульсов. В проводящих объектах наводятся
затухающие вихревые токи, которые возбуждают затухающее электромагнитное
поле. Это поле, в свою очередь, наводит в приемной катушке
датчика затухающий ток. В зависимости от проводящих свойств и размера
объекта, сигнал меняет свою форму и длительность. На рис. 1.
Схематично показан сигнал на приемной катушке импульсного
металлоискателя. Осциллограмма 1 – сигнал в отсутствии металлических
мишеней, осциллограмма 2 – сигнал при нахождении датчика вблизи
металлического объекта.

Импульсные металлоискатели имеют свои достоинства и
недостатки. К достоинствам относится малая чувствительность к
минерализованному грунту и соленой воде, к недостаткам – плохая
селективность по типу металла и сравнительно большое потребление
энергии.

Рисунок 1. Сигнал на входе импульсного
металлоискателя

Большинство практических конструкций импульсных
металлоискателей строятся либо по двухкатушечной схеме, либо по
однокатушечной схеме с дополнительным источником питания. В первом
случае прибор имеет раздельные приемную и излучающую катушки, что
усложняет конструкцию датчика. Во втором случае катушка в датчике одна, а
для усиления полезного сигнала используется усилитель, который питается
от дополнительного источника питания. Смысл такого построения
заключается в следующем – сигнал самоиндукции имеет более высокий
потенциал, чем потенциал источника питания, который используется для
подачи тока в передающую катушку. Поэтому для усиления такого сигнала
усилитель должен иметь собственный источник питания, потенциал которого
должно быть выше напряжения усиливаемого сигнала. Это также усложняет
схему прибора.

Предлагаемая однокатушечная конструкция построена
по оригинальной схеме, которая лишена приведенных выше недостатков.

Технические характеристики

Напряжение питания ……………….7.5 – 14 (В)

Потребляемый ток не более ……..….90 (мА)

Глубина обнаружения :

– монета диаметром 25 мм ….…….…. 20 (см)

– пистолет ………………………..………40 (см)

– каска ……………………………..…….. 60 (см)

Структурная схема металлоискателя изображена на
рис.2 Основой устройства является микроконтроллер. С его помощью
осуществляется формирование временных интервалов для управления всеми
узлами устройства, а также индикация и общее управление прибором. С
помощью мощного ключа производится импульсное накопление энергии в
катушке датчика, а затем прерывание тока, после которого возникает
импульс самоиндукции, возбуждающий электромагнитное поле в мишени.



Рисунок 2. Структурная схема импульсного
металлоискателя

“Изюминкой” предлагаемой схемы является применение
дифференциального усилителя во входном каскаде. Он служит для усиления
сигнала, напряжение которого выше напряжения питания и привязке его к
определенному потенциалу – + 5 (В). Для дальнейшего усиления служит
приемный усилитель с большим коэффициентом усиления. Для измерения
полезного сигнала служит первый интегратор. Во время прямого
интегрирования производится накопление полезного сигнала в виде
напряжения, а во время обратного интегрирования производится
преобразование результата в длительность импульса. Второй интегратор
имеет большую постоянную интегрирования и служит для балансировки
усилительного тракта по постоянному току.

Принципиальная схема простого импульсного
металлоискателя изображена на рис.3.


Рисунок 3. Принципиальная электрическая схема
простого импульсного металлоискателя

Предложенная конструкция прибора разработана
полностью на импортной элементной базе. Использованы самые
распространенные компоненты ведущих производителей. Некоторые
элементы можно попытаться заменить на отечественные, об этом будет
сказано ниже. Большинство примененных элементов не являются дефицитными и
могут быть приобретены в больших городах России и СНГ через фирмы,
торгующие электронными компонентами.

Мощный ключ собран на полевом транзисторе
VT1. Так как примененный полевой транзистор типа IRF740 имеет емкость
затвора более 1000 (пФ), для его быстрого закрытия используется
предварительный каскад на транзисторе VT2. Скорость открытия мощного
ключа уже не столь критична из-за того, что ток в индуктивной нагрузке
нарастает постепенно. Резисторы R1, R3 предназначены для “гашения”
энергии самоиндукции. Их номинал выбран из соображений безопасной работы
транзистора VT1, а также обеспечения апериодического характера
переходного процесса в контуре, который образован индуктивностью датчика
и паразитной межвитковой емкостью. Защитные диоды VD1,VD2 ограничивают
перепады напряжения на входе дифференциального усилителя.

Дифференциальный усилитель собран на ОУ
D1.1. Микросхема D1 представляет собой счетверенный операционный
усилитель типа TL074. Его отличительными свойствами являются высокое
быстродействие, малое потребление, низкий уровень шумов, высокое входное
сопротивление, а также возможность работы при напряжениях на входах,
близких к напряжению питания. Эти свойства и обусловили его применение в
дифференциальном усилителе в частности и в схеме в целом. Коэффициент
усиления дифференциального усилителя составляет около 7 и определяется
номиналами резисторов R3, R6…R9, R11.

Приемный усилитель D1.2 представляет собой
неинвертирующий усилитель с коэффициентом усиления 57. Во время действия
высоковольтной части импульса самоиндукции этот коэффициент снижается
до 1 с помощью аналогового ключа D2.1. Это предотвращает перегрузку
входного усилительного тракта и обеспечивает быстрое вхождение в режим
для усиления слабого сигнала. Транзисторы VT3 и VT4 предназначены для
согласования уровней управляющих сигналов, подаваемых с микроконтроллера
на аналоговые ключи.

С помощью второго интегратора D1.3
производится автоматическая балансировка входного усилительного тракта
по постоянному току. Постоянная интегрирования 240 (мс) выбрана
достаточно большой, чтобы эта обратная связь не влияла на усиление
быстро изменяющегося полезного сигнала. С помощью этого интегратора на
выходе усилителя D1.2 при отсутствии сигнала поддерживается уровень +5
(В).

Измерительный первый интегратор выполнен на
D1.4. На время интегрирования полезного сигнала открывается ключ D2.2
и, соответственно, закрывается ключ D2.4. На ключе D2.3 реализован
логический инвертор. После завершения интегрирования сигнала ключ D2.2
закрывается и открывается ключ D2.4. Накопительный конденсатор C6
начинает разряжаться через резистор R21. Время разряда будет
пропорционально напряжению, которое установилось на конденсаторе C6 к
концу интегрирования полезного сигнала. Это время измеряется с помощью микроконтроллера,
который осуществляет аналого-цифровое преобразование. Для измерения
времени разряда конденсатора C6 используются аналоговый компаратор и
таймеры, которые встроены в микроконтроллер D3.

Кнопка S1 предназначена для начального сброса
микроконтроллера. С помощью переключателя S3 задается режим индикации
устройства. С помощью переменного резистора R29 регулируется
чувствительность металлоискателя.

С помощью светодиодов VD3…VD8 производится световая
индикация
.

Алгоритм функционирования

Для разъяснения принципа работы описываемого
импульсного металлоискателя на рис.4 приведены осциллограммы сигналов в
наиболее важных точках прибора.

Рисунок 4. Осциллограммы

На время интервала A открывается ключ VT1. Через
катушку датчика начинает протекать пилообразный ток – осциллограмма 2.
При достижении величины тока около 2(А) ключ закрывается. На стоке
транзистора VT1 возникает выброс напряжения самоиндукции –
осциллограмма 1. Величина этого выброса – более 300 Вольт (!) и
ограничивается резисторами R1, R3. Для предотвращения перегрузки
усилительного тракта служат ограничительные диоды VD1, VD2. Также для
этой цели на время интервала A (накопление энергии в катушке) и
интервала B (выброс самоиндукции) открывается ключ D2.1. Это снижает
сквозной коэффициент усиления тракта с 400 до 7. На осциллограмме 3
показан сигнал на выходе усилительного тракта (вывод 8 D1.2). Начиная с
интервала C, ключ D2.1 закрывается и коэффициент усиления тракта
становится большим. После завершения защитного интервала C, за время
которого усилительный тракт входит в режим, открывается ключ D2.2 и
закрывается ключ D2.4 – начинается интегрирование полезного сигнала –
интервал D. По истечении этого интервала ключ D2.2 закрывается, а ключ
D2.4 открывается – начинается “обратное” интегрирование. За это время
(интервалы E и F) конденсатор C6 полностью разряжается. С помощью
встроенного аналогового компаратора микроконтроллер отмеряет величину
интервала E, которая оказывается пропорциональной уровню входного
полезного сигнала. Для текущих версий микропрограммного обеспечения
установлены следующие значения интервалов:

A – 60…200 мкс, B – 12 мкс, С – 8 мкс, D – 50
(мкс), A + B + C + D + E + F – 5 (мс) – период повторения.

Микроконтроллер обрабатывает полученные цифровые
данные и индицирует с помощью светодиодов VD3…VD8 и излучателя звука Y1
степень воздействия мишени на датчик. Светодиодная индикация
представляет собой аналог стрелочного индикатора – при отсутствии
мишени горит светодиод VD8, далее в зависимости от уровня воздействия
последовательно загораются VD7, VD6 и т.д.

Щелкните по картинке для увеличения 

Рисунок 5. Принципиальная схема второй
усовершенствованной версии микропроцессорного импульсного
металлоискателя

Отличия (рис.5) от первой версии прибора (рис.3)
состоят в следующем.

1. Добавлен резистор R30. Это сделано для того,
чтобы снизить влияние внутреннего сопротивления различных батарей на
настройку прибора. Теперь можно безболезненно менять кислотный
аккумулятор на 6-8шт солевых батарей. Настройка прибора при этом не
“съедет”.

2. Добавлены “ускоряющие” конденсаторы
C15,C16,C17. Благодаря этому существенно улучшилась термостабильность
схемы. В старой схеме ключи VT2…VT4 были самым уязвимым местом в этом
плане. Плюс к этому в программу добавлена непрерывная автобалансировка
нуля.

3. Добавлена цепь R31 , R32, C14 . Эта цепь
позволяет непрерывно контролировать состояние аккумуляторной батареи. С
помощью резистора R32 теперь можно выставить любой порог безопасной(для
аккумулятора) разрядки аккумуляторов различных типов. Например, для 8шт
NiCd или NiMH аккумуляторных батарей типа АА нужно будет установить
уровень 8 Вольт, а для 12 В кислотного аккумулятора – 11 Вольт… Когда
будет достигнут пороговый уровень, будет включена световая и звуковая
индикация.

Настраивается этот режим просто. Прибор
запитывается от блока питания. На блоке питания выставляется требуемое
пороговое напряжение, движок резистора R32 сначала ставится в “верхнее”
по схеме положение., а затем, вращая ротор резистора R32, нужно добиться
срабатывания индикации – светодиод VD8 начнет мигать, источник звука
будет издавать прерывистый сигнал. Из этого режима прибор выходит только
по сбросу.

4. В качестве альтернативного устройства индикации
теперь можно использовать двухстрочный шестнадцатисимвольный ЖКИ. Этот
режим включается при замыкании переключателя S3. В этом случае
сигнальные выводы ЖКИ подключаются согласно схемы вместо светодиодов.
Также на модуль ЖКИ необходимо подать напряжение +5 В и подключить
“земляной” провод. Резистор R33 монтируется непосредственно на контактах
модуля ЖКИ (рис.6).

Рисунок 6. Альтернативный ЖКИ – индикатор

В этом случае в верхней строке всегда индицируется
название металлоискателя, а в нижней строке в зависимости от режима:
“Autotuning”, “Low battery”. В режиме поиска в этой строке рисуется
столбец на 16 градаций уровня сигнала. При этом звуковой сигнал тоже
имеет 16 градаций тона.

Типы деталей и конструкция

Вместо операционного усилителя D1 TL074N можно
попробовать применить TL084N.

Микросхема D2 – это счетверенный аналоговый ключ
типа CD4066, который можно заменить на отечественную микросхему К561КТ3.

Микроконтроллер D4 AT90S2313-10PI прямых аналогов
не имеет. В схеме не предусмотрены цепи для его внутрисхемного
программирования, поэтому контроллер желательно устанавливать на
панельку, чтобы его можно было перепрограммировать.

Транзистор VT1 типа IRF740 можно попробовать
заменить на IRF840.

Транзисторы VT2…VT4 типа 2N5551 можно заменить на
КТ503 с любым буквенным индексом. Однако следует обратить внимание на
тот факт, что они имеют другую цоколевку.

Светодиоды могут быть любого типа, VD8 желательно
взять другого цвета свечения. Диоды VD1,VD2 типа 1N4148.

Резисторы могут быть любых типов, R1 и R3 должны
иметь рассеиваемую мощность 0,5 (Вт), остальные могут быть 0,125 или
0,25 (Вт). R9 и R11 желательно подобрать, чтобы их сопротивление
отличалось не более, чем на 5%.

Конденсатор C1 – электролитический, на напряжение
16В, остальные конденсаторы керамические.

Кнопка S1, переключатели S3,S4, переменный
резистор R29 могут быть любых типов, которые подходят по габаритам. В
качестве источника звука можно использовать пъезоизлучатель или головные
телефоны от плеера.

Конструкция корпуса прибора может быть
произвольной. Штанга вблизи датчика (до 1 метра) и сам датчик не должны
иметь металлических деталей и элементов крепления. В качестве исходного
материала для изготовления штанги удобно использовать пластиковую
телескопическую удочку.

Датчик содержит 27 витков провода диаметром 0,6 –
0,8 мм, намотанного на оправке 190 (мм). Датчик не имеет экрана и его
крепление к штанге должно осуществляться без применения массивных
шурупов, болтов и т.д. (!) Для соединения датчика и электронного блока
нельзя использовать экранированный кабель из-за его большой емкости. Для
этих целей надо использовать два изолированных провода, например типа
МГШВ, свитых вместе.

Налаживание прибора

ВНИМАНИЕ! В приборе имеется высокое,
потенциально опасное для жизни напряжение – на коллекторе VT1 и
на датчике. Поэтому при настройке и эксплуатации следует соблюдать меры
электробезопасности.

Настройку прибора рекомендуется проводить в
следующей последовательности:

1. Убедиться в правильности монтажа.

2. Подать питание и убедиться, что потребляемый
ток не превышает 100 (мА).

3. С помощью подстроечного резистора R7 добиться
такой балансировки усилительного тракта, чтобы осциллограмма на выводе 7
D1.4 соответствовала осциллограмме 4 на рис.4. При этом необходимо
следить за тем, чтобы сигнал в конце интервала D был неизменным, т.е.
осциллограмма в этом месте должна быть горизонтальной.

В дальнейшей настройке правильно собранный прибор
не нуждается. Необходимо поднести датчик к металлическому объекту и
убедиться в работе органов индикации. Описание работы органов управления
приводится ниже, в описании программного обеспечения.

Программное обеспечение

На момент написания этой статьи было разработано и
протестировано программное обеспечение версий V1.0-demo, V1.1 для
первой версии прибора и V2.4-demo, V2.4 для второй версии. Демо-версия
программы полностью работоспособна и отличается только отсутствием
точной регулировки чувствительности. Полные версии поставляются в уже
прошитых микроконтроллерах, входящих в состав набора МАСТЕР КИТ NM8042 .
HEX файл прошивок V1.0-demo и V2.4-demo можно скачать здесь.

Работа над новыми версиями программного
обеспечения продолжается, планируется введение дополнительных режимов.
Новые версии, после их всестороннего тестирования, будут доступны в
наборах МАСТЕР КИТ. Получить информацию о новых версиях, а также скачать
демонстрационные версии программ для самостоятельного изготовления
металлоискателя можно на персональной страничке Юрия Колоколова [1] и
на нашем сайте.

Работа с прибором

В начале работы необходимо включить питание
прибора, поднять датчик на уровень 60-80 см от грунта и нажать на кнопку
“Сброс”. В течении 2-х секунд прибор произведет автонастройку. По
окончании автонастройки прибор издаст характерный короткий звук. После
этого датчик необходимо приблизить к грунту (в месте, где отсутствуют
металлические предметы) на расстояние 3-7 см и отрегулировать
чувствительность с помощью резистора R29. Ручку необходимо вращать до
исчезновения ложных откликов. После этого можно приступать к поискам.
При появлении индикации разряда батарей поиски необходимо прекратить,
выключить прибор и заменить источник питания.

Заключение

Чтобы сэкономить время и избавить Вас от рутинной
работы по поиску необходимых компонентов и изготовлению печатных плат
МАСТЕР КИТ предлагает набор NM8042.

На рис. 7 приведен рисунок печатной платы (для
схемы рис. 3) и расположение компонентов на ней.

Рисунок 7.1. Вид печатной платы сверху

Рисунок 7.2. Вид печатной платы снизу

Набор состоит из заводской печатной платы,
прошитого контроллера с версией программы V 1.1, всех необходимых
компонентов, пластикового корпуса и инструкции по сборке и эксплуатации.
Конструктивные упрощения были сделаны сознательно, с целью уменьшения
стоимости набора.

Изготовление поисковой катушки

Катушка представляет собой 27 витков
эмалированного провода сечением 0,7-0,8 мм, намотанных в виде кольца
180-190 мм. После намотки катушки витки необходимо обмотать изоляционной
лентой. Для подключения датчика необходимо изготовить витую пару из
монтажного провода. Для этого берется два куска провода нужной длины, и
свиваются вместе из расчета одна скрутка на сантиметр. С одной стороны
этот кабель подпаивается к катушке, с другой к плате. Корпус датчика и
штанга металлоискателя не должны содержать металлических деталей!

Доработка корпуса

Перед установкой платы металлоискателя в корпус, в
нем необходимо сделать отверстия под выносные элементы.

На рис.8 показаны отверстия на передней
панели под светодиоды, регулятор чувствительности R29, выключатель
питания S4 и кнопку сброса S1. На рис.9 – отверстие на боковой
поверхности корпуса под телефонный разъем Earphone JACK. На рис.10
– отверстия на задней панели под кабель питания и под кабель поисковой
катушки.

Внешний вид собранной электронной начинки показан
на рис. 11.

Рисунок 8. Отверстия на передней панели корпуса под светодиоды

Рисунок 9. Отверстие на боковой поверхности
корпуса под телефонный разъем

Рисунок 10. Отверстия на задней панели под кабель
питания и под кабель поисковой катушки

Рисунок 11. Внешний вид электронной начинки
микропроцессорного импульсного металлоискателя из набора МАСТЕР КИТ NM8042

Более подробно ознакомиться с ассортиментом нашей
продукции можно с помощью каталога “МАСТЕР КИТ” и на нашем сайте, где
представлено много полезной информации по электронным наборам и модулям
МАСТЕР КИТ, приведены адреса магазинов, где их можно купить.

nauchebe.net

Самодельный металлоискатель на микросхеме, схема металлоискателя

Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.

Немного почитав радиолюбительские форумы по изготовлению металлоискателей, обнаружил, что большинство людей собирающих металлоискатели, на мой взгляд, незаслуженно списывают со счетов металлоискатели на биениях — так называемые BFO металлоискатели. Якобы это технология прошлого века и «детские игрушки». — Да, это простой и непрофессиональный прибор, требующий определенных навыков и опыта в обращении. Он не имеет четкой селективности металлов и требует подстройки в процессе эксплуатации. Однако и с ним можно производить удачный поиск при определенных обстоятельствах. Как вариант — пляжный поиск — идеальный вариант для металлоискателя на биениях.

 

Место для поиска с металлоискателем.

С металлоискателем нужно ходить там, где люди что-то теряют. Мне повезло, у меня есть такое место. Неподалеку от моего дома расположен заброшенный речной песчаный карьер, на котором летом постоянно отдыхают люди бухая и купаясь в реке. Понятное дело, они постоянно что то теряют. На мой взгляд, лучшего места для поиска с металлоискателем BFO придумать нельзя. Потерянные вещи моментально самозакапываются на небольшую глубину в сухой песок и отыскать их вручную уже практически невозможно.  Мистика какая то. Помню, в детстве уронил там в песок ключи от квартиры. Вот стою я, вот сюда упали ключи, но, сколько я не перекапывал тот участок — все безрезультатно. Они буквально провалились «сквозь землю». Просто заколдованное место. В то же время  на этом «золотом» пляже я  постоянно находил в песке чужие ключи, зажигалки, монеты, украшения и телефоны. А при последнем походе с металлоискателем – женское тонкое золотое кольцо. Оно было почти у поверхности чуть присыпано песком. Возможно, просто везение.  Собственно именно под этот пляж я и делал свой металлоискатель.

 

Достоинства металлоискателя на биениях.

Почему именно BFO? — Во первых, это самый простой вариант металлоискателя. Во вторых он обладает хоть какой то динамикой сигнала в зависимости от свойств предмета. Не то что импульсный металлоискатель – «пикающий» на все одинаково. Я не в коем случае не хочу принизить достоинства импульсного металлоискателя. Это тоже замечательный прибор, но для пляжа заваленного пробками и фольгой он не подходит. Многие скажут, что и металлоискатель на биениях не различает свойств предмета, воет и гудит на все одинаково. Однако это не так. Попрактиковавшись на пляже пару дней, я научился весьма неплохо определять фольгу как резкое и глубокое изменение частоты. Крышки же от пивных бутылок вызывают строго определенное изменение частоты, которое нужно запомнить. А вот монеты издают слабый, «точечный» сигнал — еле уловимое изменение частоты. Все это приходит с опытом при наличии терпения и  неплохого слуха. Металлоискатель на биениях — это все-таки «слуховой» металлоискатель. Анализатором и обработчиком сигналов здесь является человек. По этому вести поиск нужно обязательно на наушники, а не на динамик.  Причем лучший вариант – большие наушники, а не «затычки».

 

Конструкция металлоискателя.

Конструктивно я решил делать металлоискатель складным и компактным. Чтобы он  влезал в обычный пакет, дабы не привлекать внимание «нормальных» людей.  Иначе, добираясь до места поиска, выглядешь как «инопланетянен», или собиратель металлолома. Для этой цели я купил в магазине самое маленькое (двухметровое пятиколенное) телескопическое удилище. Оставил три колена. Получилась довольно компактное складное основание, на котором я и собрал свой металлоискатель.

Весь электронный блок был собран в уже полюбившимся мною пластиковом коробе для проводки 60х40. Из его пластмассы так же была сделана торцевая заглушка, перегородка отсека питания и крышка отсека питания .Части склеивались суперклеем и садились на болты М3.  Крепление электронного блока металлоискателя к удилищу выполнено в виде металлической скобы, которая вставляется на место рыболовной катушки с леской и фиксируется штатной гайкой удилища. Получилась отличная легкая и прочная конструкция. Наружу блока выведена кнопка питания, гнездо подключения катушки (пятиконтактное гнездо от «дедушкиного» магнитофона), регулятор частоты и гнездо под джек для наушников.

Печатная плата металлоискателя изготавливалась по месту разводкой дорожек водостойким маркером. По этому, к сожалению, печатку предоставить не могу. Монтаж поверхностный навесной — без отверстий – «ленивый» —  мой любимый . Так же важно после сборки платы покрыть её любым лаком для защиты от влаги и мусора. При полевых условиях это очень важно. Я, к примеру, потерял один день из за того, что во внутрь под микросхему попал какой-то мусор. Металлоискатель просто перестал работать. И мне пришлось возвращаться домой, разбирать его, продувать и вскрывать плату лаком.

 

Схема металлоискателя на биениях.

Сама же схема (см. ниже ) была переработана и оптимизирована мной из двух схем металлоискателей. Это «Металлоискатель на микросхеме» — журнал  «Радио», 1987г, №01, стр 4, 49 и «Металлоискатель повышенной чувствительности» — журнал «Радио», 1994г, №10, стр 26.

В результате получилась простая и функциональная схема, обеспечивающая стабильные низкочастотные результирующие биения – то, что нужно для определения на слух малейших изменений частоты.

 

Стабильность и чувствительность металлоискателя обеспечивают следующие схемные решения:

1)

Генераторы эталонный и измерительный разнесены — выполнены в отдельных корпусах микросхем – DD1 и DD2. На первый взгляд это расточительство – используется всего один логический элемент корпуса микросхемы из четырех. То есть, да, эталонный генератор собран только на одном логическом элементе микросхемы. Остальные три логические элемента микросхемы  не задействованы вовсе. Точно так же построен и измерительный генератор. Казалось бы — бессмысленно не задействовать свободные логические элементы корпуса микросхем. Однако именно в этом и есть большой смысл. И состоит он в том, что если, допустим, все же собрать в одном корпусе микросхемы два генератора – они будут синхронизировать друг друга на близких частотах. Не удастся получать малейшие изменения результирующей частоты. На практике это будет выглядеть как резкое изменение частоты лишь при близком воздействии массивного металлического предмета на измерительную катушку. Иными словами резко снижается чувствительность. Металлоискатель не реагирует на мелкие предметы. Результирующая частота как бы «залипает» на нуле – до определенного момента вовсе нет биений.  Еще говорят – «тупой металлоискатель», «тупая чувствительность». Кстати «Металлоискатель на микросхеме» — журнал  «Радио», 1987г, №01, стр 4, 49 построен как раз на одной микросхеме вовсе. Там очень заметен этот эффект синхронизации частот. Ним совершенно невозможно искать монеты и мелкие предметы.

Так же оба генератора должны быть экранированы отдельными небольшими экранами из жести. Это на порядок повышает стабильность и чувствительность металлоискателя в целом. Достаточно, просто припаять на минус между микросхемами генераторов небольшие перегородки из жести, чтобы убедится в улучшении параметров металлоискателя. Чем лучше экран — тем лучше чувствительность  (ослабляется влияние генераторов друг на друга и плюс защита от внешнего воздействия на частоту).

 

2)

Электронная настройка.

Во всех классических схемах BFO (схемах BFO прошлого века) для настройки нулевых биений используется конденсатор переменной емкости КПЕ. Этот паршивый элемент изначально перечеркивает все возможности металлоискателя на биениях. Никогда не используйте КПЕ в BFO! Даже если он не будет иметь люфтов, все равно он будет источником паразитного изменения частоты в следствии температурных  и емкостных влияний окружающей среды. Производить поиск в реальных походных условиях с конденсаторным металлоискателем на биениях сплошное мучение.

Только электронная настройка! Она реализована на стабилитроне D1, включенном в схему как варикап. Такая схема обеспечивает хорошую перестройку частоты при отсутствии паразитных явлений. Вместо  КС147 можно использовать к примеру КС133, КС156 и многие другие. Так же многие диоды обладают свойством варикапа. Естественно, возможно придется подобрать резисторы R1, R3. Возможно R3 нужно будет вообще закоротить при другом стабилитроне или диоде.

 

3)

Компаратор на DD3.2 – DD3.4.

Этот элемент схемы преобразует синусоидальный сигнал с выхода смесителя DD3.1 в прямоугольные импульсы удвоенной частоты.

Во первых, прямоугольные импульсы отчетливо слышны на герцовых частотах как четкие щелчки. В то время как синусоидальный сигнал герцовых частот уже с трудом различим на слух.

Во вторых, удвоение частоты позволяет более близко подойти регулировкой к нулевым биениям. В результате, регулировкой можно добиться «цоканья» в наушниках, изменение частоты которого уже можно уловить при поднесении маленькой монеты к катушке на расстоянии 30 см.

 

4)

Стабилизатор питания генераторов.

Естественно, в данной схеме напряжение питания заметно влияет на частоту генераторов DD1.1 и DD2.1 металлоискателя. Причем на каждый из генераторов влияет по разному. В результате чего, с разрядом батареи немного «плывет» и частота биений металлоискателя. Для предотвращения этого в схему был введен пятивольтовый стабилизатор DA1 для питания генераторов DD1.1 и DD2.1. В результате чего частота перестала «плыть». Однако, следует сказать, что с другой стороны, из за пятивольтового питания генераторов несколько снизилась чувствительность металлоискателя в целом. По этому, эту опцию следует считать необязательной и при желании можно питать генераторы DD1.1 и DD2.1 от кроны без стабилизатора DA1. Только придется чаще подстраивать частоту вручную, регулятором.

 

Конструкция катушки металлоискателя.

(См. схему ниже).

Так как это не импульсный металлоискатель, а BFO, то поисковая катушка (L2) не боится металлических предметов в своей конструкции.  Нам не понадобятся пластмассовый болт. То есть  мы можем без опаски применять для её изготовления металлический (но только незамкнутый!) каркас и обычный металлический болт для шарнира. В последствии, при наладке схемы, все влияния металла в конструкции выведутся в ноль подстроечным сердечником катушки L1. Сама катушка L2 содержит 32  витка провода ПЭВ или ПЭЛ диаметром 0,2 – 0,3 мм. Диаметр катушки должен быть около 200 мм. Намотку удобно производить на небольшое пластмассовое коническое ведро. Полученные витки полностью обматываются изолентой и увязываются ниткой. Далее вся эта конструкция обматывается фольгой (кулинарная фольга для запекания). Сверху фольги наматывается луженая проволока несколькими витками по всему периметру катушки. Эта проволока будет выводом фольгяного экрана катушки. Еще раз все вместе обматывается изолентой. Сама катушка готова.

Каркас на котором будет располагаться катушка и которым она будет крепится к удилищу изготавливается из стальной пружинящей (не мягкой) проволоки 3-4 мм. Он состоит собственно из трех частей (смотри рисунок)– двух витых проволочных петель шарнира, которые будут соединены болтом между собой и проволочного кольца, продетого в трубку от капельницы (кольцо не должно быть замкнутым витком).

Вся эта конструкция вместе с готовой проволочной катушкой так же  увязывается вместе нитками и изолентой.

Сам шарнир с катушкой крепится к удилищу увязыванием капроновыми нитками и проклейкой эбоксидной смолой.

Катушку желательно не мочить в процессе поиска и тем более не использовать для подводного поиска. Она не герметична. Попавшая во внутрь влага со временем может разрушить её.

Катушка L1 (смотри схему) мотается на каркасе от малогабаритного радиоприемника с металлическим экраном и подстроечным сердечником. Катушка содержит 65 витков провода ПЭВ диаметром 0.06мм

 

Я и Диод. © yaidiod.ru.

Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.  Самодельный металлоискатель на микросхеме.

yaidiod.ru

Металлоискатели





МАЛЫШ FM     Простейший металлоискатель — пинпоинтер на микроконтроллере PIC16F629.

10.01.2012 Прочитали: 126055

МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ ТЕРМИНАТОР     Схема, фотографии, файлы и подробное описание сборки и настройки металлоискателя «Терминатор 3».

04.10.2011 Прочитали: 235484

РУЧНОЙ МЕТАЛЛОДЕТЕКТОР     Предлагается схема с фотографиями готовой конструкции ручного металлодетектора.

02.07.2011 Прочитали: 50013

ПИНПОИНТЕР     Схема и фотографии конструкции нового эффективного пинпоинтера для металлодетекции.

06.05.2011 Прочитали: 126482

Схема и фотографии импульсного металлоискателя на микроконтроллере ATmega8 с индикацией на светодиодах.     Схема и фотографии импульсного металлоискателя на микроконтроллере ATmega8 с индикацией на светодиодах.

25.04.2011 Прочитали: 134631

МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ ШАНС     Схема и фото нового импульсного селективного металлоискателя с функцией дискриминации.

22.04.2011 Прочитали: 176388






radioskot.ru

Металлоискатель своими руками: подробная инструкция как сделать

Поиск артефактов под землей — довольно популярное занятие. Для кого-то, это профессия, кто-то просто увлекается археологией. Существуют многочисленные группы кладоискателей: как романтиков, так и прагматичных добывателей ценностей. Всех этих людей объединяет одна страсть: поиск металлических предметов, спрятанных на различной глубине.

Если у вас есть точная карта с указанием места захоронения клада, либо планы проведения боев во время войны, это не гарантирует успех. Можно перелопатить тонны грунта, а искомый предмет будет спокойно лежать в паре метров от места активного поиска.

Для поиска золота, и менее ценных металлов, вам потребуется металлоискатель, который можно сделать своими руками.

Металлоискатель 1

Важная информация: Применение подобных приборов не запрещено Законом. Однако существуют наказания за последствия такого поиска, касающиеся раскопок, а также извлечения обнаруженных предметов.

Не будем вдаваться в тонкости, это тема другой статьи. Проще говоря: если вы нашли золотое кольцо на пляже, либо горсть советских монет в лесу — проблем, связанных с применением электронных средств поиска не будет.

А вот за извлеченные бронзовые ложки возрастом от 100 лет и старше, можно получить реальный срок или крупный штраф.

Тем не менее приборы для поиска металлических предметов в толще земли свободно продаются, а желающие сэкономить могут сделать металлоискатель своими руками в домашних условиях.

Принцип работы устройства

В отличие от детекторов грунта, работающих с использованием волн различной частоты или ультразвука, металлоискатель (фабричный, или созданный своими руками), работает с индуктивностью.

Металлоискатель 2

Катушка излучает электромагнитное поле, которое затем анализируется приемником. Если в зоне действия оказывается любой предмет, который проводит электроток, либо имеет ферромагнитные свойства — формат поля искажается. Точнее сказать, под действием активного поля катушки, объект формирует собственное. Это событие фиксируется приемником, и генерируется оповещение: перемещается стрелка прибора, звучит тональный сигнал, загораются световые индикаторы.

Зная методику работы, можно рассчитать электрическую схему, и создать мощный металлоискатель своими руками. Сложность конструкции зависит только от наличия элементной базы и вашего желания. Рассмотрим несколько популярных вариантов, как собрать самодельный металлоискатель:

Так называемая «бабочка»

Такое прозвище получено из-за характерной формы площадки, на которой расположены катушки индуктивности.

Металлоискатель 3

Расположение элементов связано с принципом работы. Схема выполнена в виде двух генераторов, работающих на одной частоте. При подключении к ним одинаковых катушек, создается индукционный баланс. Стоит попасть в электромагнитное поле постороннему предмету, обладающему электропроводимостью, как баланс поля разрушается.

Генераторы реализуются на микросхемах NE555. На иллюстрации изображена типовая схема такого прибора.

Металлоискатель 4

Катушка для металлоискателя (их две, на схеме: L1 и L2) делается своими руками из провода сечением 0.5–0.7 мм². Идеальный вариант — трансформаторная обмоточная медная жила в лаковой изоляции (извлекается из любого ненужного трансформатора). Характеристики не обязательно выдерживать с ювелирной точностью, при одном условии: катушки должны быть одинаковыми.

Примерные параметры: диаметр 190 мм, в каждой катушке ровно 30 витков. Собранное изделие должно быть монолитным. Для этого витки прихватываются монтажной нитью, и заливаются трансформаторным лаком. Если этого не сделать, вибрация витков будет сбивать схему с настроенного баланса.

Электрическая схема

Есть два варианта изготовления:

  • учитывая малое количество элементов, можно собрать ее на макетной плате, соединив ножки деталей с помощью проводников;
  • для аккуратности и надежности, лучше вытравить плату по предложенному чертежу.

Металлоискатель 5

Любая пайка «на соплях» может подвести в полевых условиях, и вам будет обидно за потраченное впустую время.

Так же, как и металлоискатель на транзисторах, прибор на NE555 нуждается в точной настройке перед использованием. На схеме видно три переменных резистора:

  • R1 предназначен для настройки частоты генератора и достижения того самого баланса;
  • R2 грубо настраивает чувствительность;
  • с помощью резистора R3 можно выставить чувствительность с точностью до 1 см.

Информация: Подобная схема не может дискриминировать металлы. Искатель лишь дает понять, что объект существует. А по тональности сигнала (исходя из вашего опыта) можно определить приблизительный объем и глубину залегания.

Питание достаточно универсальное: 9–12 вольт. Можно подобрать АКБ от источника бесперебойного питания, или собрать блок питания из аккумуляторов формата ААА. Неплохой вариант — батареи 18650 (их еще используют для вейпа).

Настройка «бабочки»

Принцип работы описан выше, поэтому просто разберем технологию. Выставляем все резисторы в среднее положение, и обеспечиваем срыв синхронизации генераторов. Для этого складываем катушки «восьмеркой», и перемещаем их друг относительно друга, пока писк не перерастет в потрескивание. Это и есть срыв синхронизации.

Металлоискатель 6

Фиксируем кольца, и вращаем резистор R1 до появления устойчивого потрескивания с ровными интервалами.

Поднося к месту перехлеста катушек (это и есть очка поиска) металлические предметы, добейтесь устойчивого писка. Чувствительность регулируем резистором R2.

Остается подстройка резистором R3, который используется скорее для корректировки падения напряжения в источнике питания.

Механическая часть

Штанга для металлоискателя своими руками делается из легкой пластиковой трубы, либо из дерева. Использование алюминия нежелательно, поскольку он будет мешать работе. Схему и органы управления можно спрятать в герметичный корпус (например, распаечная коробка для проводки).

Металлоискатель 7

Искатель «бабочка» готов к работе.

Пират

Еще одна популярная импульсная модель для начинающих кладоискателей — металлоискатель «Пират» Его также легко сделать своими руками, подробная инструкция в двух вариантах:

  1. На той же микросхеме NE555. Это классический генератор, который начинает работать при появлении металла в зоне действия катушки. Никаких подстроек не требуется, просто в динамике раздастся писк. Металлоискатель 8
  2. Металлоискатель, собранный на транзисторах, работает по такому же принципу. Собственно и схема аналогичная, только NE555 заменена транзисторным генератором на КТ315.Металлоискатель 9

Питание желательно приблизить к 12 вольтам, поскольку качество работы зависит от напряжения. Печатные платы уже опробованы, оба варианта на иллюстрации.

Металлоискатель 10

Катушка (в данном случае одна) изготавливается из той же трансформаторной проволоки 0.5 мм. Оптимальный диаметр 20 мм, количество витков 25. Поскольку мы делаем металлоискатель «Пират» своими руками, внешний дизайн отходит на второй план. Подойдут любы материалы, которые вы готовы были выбросить.

Металлоискатель 11

Рукоятку лучше выполнить разъемной, для удобства транспортировки. Помним, что использование металлов недопустимо.

Металлоискатель 12

Чувствительность регулируется двумя переменными резисторами в реальном времени, при проведении поиска. Никакая точная подстройка генератора не требуется.

А если вам удастся качественно загерметизировать корпус, можно заняться поиском «сокровищ» в пляжной полосе прибоя, и даже на дне водоема.

Металлоискатель 13

Подводный металлоискатель своими руками сделать сложнее, но он даст неоспоримое преимущество перед конкурентами.

Улучшение характеристик

Глубинный металлоискатель своими руками без дополнительных затрат можно сделать из готового «Пирата». Для этого можно пойти двумя способами:

  1. Увеличение диаметра катушки индуктивности. При этом существенно повышается проницаемость вниз, но снижается чувствительность к небольшим предметам.
  2. Снижение числа витков катушки с одновременной подстройкой схемы. Для этого придется пожертвовать одной катушкой для экспериментов. Снимаем (и отрезаем) виток за витком, пока не увидим, что чувствительность начала снижаться. Запоминаем количество витков при максимальных параметрах, и делаем новую катушку для этой схемы. Затем меняем резистор R7 на переменный, с аналогичными параметрами мощности. Проведя несколько экспериментов с чувствительностью, фиксируем сопротивление, меняем переменник на постоянный резистор.

Металлоискатель «Пират» можно собрать на популярном контроллере «Ардуино».

сделанный своими руками «Пират» обследует дно реки 14

Пользоваться таким прибором удобнее, но дискриминации металлов по-прежнему не будет.

Разобравшись, как сделать металлоискатель своими руками для любительских задач, кратко разберем несколько серьезных моделей.

Металлоискатель Clone PI W своими руками

По сути, это удешевленный вариант профессионального искателя Clone PI-AVR, только вместо ЖК дисплея применяется линейка светодиодов. Это не так удобно, но по-прежнему позволяет контролировать глубину залегания артефактов.

Оптимальный по цене вариант — на микросхеме CD4066 и микроконтроллере ATmega8.

Металлоискатель 15

Разумеется, под это решение есть и макет печатной платы, только кнопки управления выносятся на отдельную панель.

Металлоискатель 16

Программирование ATmega8 — это тема отдельной статьи, если вы работали с такими контроллерами, никаких сложностей не возникнет.

Мощный металлоискатель Clone PI W, сделанный своими руками, позволяет находить металл не глубине более метра, правда без дискриминации.

Искатель «Шанс»

Похожая схема на контроллере ATmega8 называется «Шанс». Принцип работы аналогичный, только появилась возможность отсеивания (частичной дискриминации) черных металлов.

Металлоискатель 17

Также проработан рисунок печатной платы, который можно с успехом заменить классической «макеткой» для Ардуино

Металлоискатель 18

«Терминатор 3» своими руками

Если вам нужен самодельный металлоискатель с дискриминацией металлов, обратите внимание на эту модель. Схема достаточно сложная, но ваши труды окупаются найденными монетами, которые могут оказаться золотыми.

Металлоискатель 19

Особенность «Терминатора» состоит в разнесении приемной и передающей катушек. Для испускания сигнала изготавливается кольцо 200 мм. Для него укладывается 30 витков провода, затем он разрезается, в итоге мы получаем 2 полу-катушки общей емкостью 60 витков (смотреть схему).

Приемная катушка располагается внутри, 48 витков диаметром 100 мм.

Настройка производится с помощью осциллографа, после достижения оптимальных результатов по амплитуде, обмотки фиксируются в корпусе с помощью заливки эпоксидной смолой.

Металлоискатель 20

Затем производится опытная практическая настройка переключателя дискриминации. Для этого используются реальные объекты из различных металлов, а на переключателе режимов наносится их тип (после проверки).

Радиолюбителями прорабатывается усовершенствованный вариант «Терминатор 4», но практического экземпляра еще нет.

Простые детекторы металла из готовых электроприборов

  • Металлоискатель из радиоприемника можно сделать, добавив к нему простой ВЧ передатчик:Металлоискатель 21Поисковая катушка мотается из провода 0.5 мм²: 16 витков 12 см. При попадании в зону действия металлического предмета, приемник, настроенный на СВ/ДВ диапазон, будет менять тональность звука.
  • Самодельный металлоискатель из сотового телефона — это не более, чем миф. Модернизация его электросхемы в домашних условиях не реализуема, а заставить штатный мобильник работать детектором металл технически невозможно.
  • Металлоискатель из магнита, собственно, и делать не нужно. Вы просто подносите мощный неодимовый магнит к месту, где есть металлический предмет, и физически чувствуете силу притяжения. Разумеется, это работает только с металлами, имеющими ферромагнитные свойства (железо, сталь).

Итог

Вне зависимости от сложности схемы, изготовление самодельного металлоискателя потребует от вас достаточно времени и сил. Поэтому из любопытства, такие приборы не делают. А вот для профессионального использования — это отличная альтернатива фабричным экземплярам.

Видео по теме

profazu.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о