Металлоискатель на одной микросхеме

Поделки своими руками для автолюбителей

Принцип работы металлоискателей и их простые схемы.

Металлоискатель (металлодетектор) — электронный прибор, позволяющий обнаруживать металлические предметы в нейтральной или слабопроводящей среде за счет их проводимости.

Металлоискатели появились в прошлом веке. Первые модели в ходе опытов засекали металлический объект на глубине 5… 10 см. Сегодня металлоискатели способны:

♦ определить тип металла;

♦ обнаруживать металл на глубине до 8 м (глубинные металлоискатели);

♦ определять размер объекта.

Существуют несколько видов металлоискателей:

♦ глубинные используют для ведения поисковых работ на большой глубине;

♦ подводные используют для поиска на сильно увлажненном грунте или под водой;

♦ арочные используют на массовых мероприятиях и в общественно значимых местах;

♦ ручные — при таможенном досмотре и так далее.

Примечание. Из примеров видно, что металлоискатели нашли широкое применения во многих отраслях гражданской промышленности, хотя первоначально использовались только военными.

Различают следующие основные принципы работы металлоискателей:

♦ метод биений — BFO (Beat Frequency Oscillation);

♦ метод индукционного баланса — IB/TR (Induction Balance/ Transmitter-Reciver);

♦ метод индукционного баланса с использованием очень низких рабочих частот — VLF/TR (Very Low Frequency/Transmitter-Reciver);

♦ метод индукционного баланса с разнесенными катушками — RF (Radio Frequency);

♦ импульсный метод — PI (Pulse Induction);

♦ метод срыва резонанса — OR (OfTResonance).

Какие задачи может решать металлоискатель. Первое его назначение — обнаруживать металлы на глубине. Современные металлоискатели могут также определить точное расположение металлического предмета в грунте, определить тип металла. Металлоискатели имеют несколько режимов поиска: серебро, золото, монеты. Режим монеты подразумевает поиск мелких предметов.

Примечание.. . Изменение режима поиска это, прежде всего, смена частот, на которых прибор сканирует грунт.

Еще одно важное усовершенствование: возможность отстройки от грунта. Практически все современные металлоискатели могут вести поиски на сильно замусоренной территории.

Металлоискатель на микросхеме К561ЛЕ5

Действие металлоискателя основано на сравнении частот двух генераторов, одна из которых неизменна, а вторая зависит от индуктивности измерительной катушки, поднесенной к металлическому предмету.

рис 7.11

Принцип действия. Металлоискатель, рис. 7.11, содержит генератор стабильной частоты на элементе DD1.1 на частоту 100 кГц. Форма колебаний на контуре синусоидальная, а на выходе DD1.1 прямоугольная.

Второй генератор (DD1.2) аналогичен первому, но в качестве контурной катушки используется выносная экранированная катушка, заключенная в алюминиевую трубку. На выходе DD1.2 формируются прямоугольные импульсы с частотой, близкой к частоте первого генератора.

Сигналы двух генераторов поступают на элемент DD1.3, который работает как смеситель. Низкочастотный сигнал разностной частоты выделяется НЧ фильтром R3C6 и с потенциометра R4 поступает на высокоомный телефон.

Элементная база. Конденсатор С2 — КП-180 — максимальной емкостью 150 пФ; С1 и СЗ-С5 должны иметь ТКЕ не хуже М750. L1 наматывают на трехсекционном каркасе (от ПЧ контура транзисторного приемника) с подстроечным сердечником и помещают в броневой магни-топровод диаметром 8,8 мм из феррита 600НН. Катушка содержит 200 витков ПЭВ-2 0,08…0,09. Контурная катушка L2 заключена в алюминиевую тонкостенную трубку диаметром 6…9 мм и длиной 950 мм. Для ее намотки в трубку продевают 18 отрезков провода в надежной изоляции, далее трубку сгибают на оправке диаметром 15 см, а отрезки провода соединяют между собой последовательно. Индуктивность катушки примерно 350 мкГн. Концы трубки должны быть разомкнуты, и один из ее концов должен быть соединен с общим проводом.

Печатную плату помещают в не намагниченном металлическом корпусе.

Настройка. Для настройки конденсатор С2 устанавливают так, чтобы была наименьшая частота биений, чем она меньше, тем больше чувствительность прибора. При приближении L2 к металлическому предмету ее индуктивность, а, значит, и частота второго генератора изменится, изменится и разностная частота, и, соответственно, тональность сигнала.

Примечание… Металлоискатель, рис. 7.11, не может работать, когда частота биений составляет несколько Гц, поскольку такую частоту не воспринимают головные телефоны. Данный прибор можно использовать на частоте не ниже 100…200 Гц, что снижает его чувствительность.

Металлоискатель на микросхемах К561ЛА7

Примечание. Схема металлоискателя на двух микросхемах К561ЛА7, рис. 7.12, лишена недостатков, которые присутствуют в схеме металлоискателя, рис. 7.11.

Принцип действия. Эталонный генератор собран на элементах DD1.1, DD1.2. Перестраиваемый генератор собран на элементах DD2.1, DD2.2. Микросхемы генераторов имеют развязку по питанию.

После смесителя DD3.1 установлен фильтр нижних частот на R3C8. Для прослушивания биений на низких частотах в схеме присутствует преобразователь прямоугольного сигнала в синусоидальный (DD3.2-DD3.4). Конструкции контурных катушек такая же, как в варианте, рассмотренном выше.

Малогабаритный металлоискатель на микросхемах К561ЛЕ5

Назначение. Малогабаритный металлоискатель, рис. 7.13, может обнаруживать скрытые в стенах гвозди, шурупы, металлическую арматуру на расстоянии нескольких см.

В металлоискателе использован традиционный метод обнаружения, основанный на работе двух генераторов, частота одного из которых изменяется при приближении прибора к металлическому предмету.

Примечание. Отличительная особенность конструкции — отсутствие самодельных намоточных деталей. В качестве катушки индуктивности использована обмотка электромагнитного реле.

Принцип действия. Металлоискатель содержит:

♦ LC-генератор на элементе DD2.1;

♦ RC-генератор на элементах DD1.1 и DD1.2;

♦ буферный каскад на DD2.2; смеситель на DD1.3;

♦ компаратор напряжения на DD1.4, DD2.3;

♦ выходной каскад на DD2.4.

Работает схема (рис. 7.13) так. Частоту RC-генератора нужно устанавливать близкой к частоте LC-генератора. При этом на выходе смесителя будут присутствовать сигналы не только с частотами обоих генераторов, но и с разностной частотой.

Фильтр низкой частоты R3C3 выделяет сигналы разностной частоты, которые поступают на вход компаратора. На его выходе формируются прямоугольные импульсы такой же частоты.

С выхода элемента DD2.4 они поступают через конденсатор С5 на головные телефоны сопротивлением около 100 Ом.

Конденсатор и телефоны образуют дифференцирующую цепочку, поэтому в телефонах будут раздаваться щелчки с появлением каждого фронта и спада импульсов, т. е. с удвоенной частотой сигнала. По изменению частоты щелчков можно судить о появлении вблизи прибора металлических предметов.

Примечание. Вместо указанных на схеме микросхем K561/IE5 допустимо использовать микросхемы: К561ЛА7; К564ЛА7; К564ЛЕ5.

Источник питания — батарея «Крона», «Корунд», «Ника» или аналогичный им аккумулятор.

Моточные изделия. Катушку L1 можно взять, например, из электромагнитного реле РЭС9, паспорт PC4.S24.200 или РС4.524.201 с обмоткой сопротивлением около 500 Ом. Для этого реле нужно разобрать и удалить подвижные элементы с контактами.

Магнитная система реле содержит две катушки, намотанные на отдельных магнитопроводах и включенные последовательно.

Общие выводы катушек нужно соединить с конденсатором С1, а магнитопровод также, как и корпус переменного резистора, — с общим проводом металлоискателя.

Наладка металлоискателя. Налаживание устройства следует начинать с установки частоты LC-генератора в пределах 60…90 кГц подбором емкости конденсатора С1.

Затем нужно переместить движок переменного резистора R1 примерно в среднее положение и подбором емкости конденсатора С2 добиться появления в телефонах звукового сигнала. При перемещении движка резистора в ту или иную сторону частота сигнала должна изменяться.

Совет… Для обнаружения металлических предметов переменным резистором предварительно нужно установить возможно меньшую частоту звукового сигнала.

С приближением к предмету частота начнет изменяться. В зависимости от настройки, выше или ниже нулевых биений (равенства частот генераторов), или вида металла, частота изменится в большую или меньшую сторону.

Чувствительный металлоискатель на микросхемах К561ЛА7

Назначение. Металлоискатель предназначен для поиска мелких металлических предметов. Металлоискатель, рис. 7.14 способен обнаружить копеечную монету на глубине до 1 метра. В нем использованы микросхемы K561ЛA7:

♦ на DD1 выполнен поисковый генератор и выходной усилитель;

♦ на DD2 выполнен опорный генератор с кварцевым резонатором.

Принцип действия. Большинство металлоискателей построены по схеме нулевых биений — когда имеется два генератора с постоянной и поисковой частотой, причем частота поискового генератора зависит от индуктивности поисковой катушки.

Совет. Повысить чувствительность такого металлоискателя можно за счет повышения опорной частоты примерно в 10 раз выше частоты поискового генератора.

В поисковом генераторе (DD1.1 и DD1.2) частота генерации задается контуром, состоящим из поисковой катушки L1 и емкостей С1-С5, VD1. Варикап VD1 служит для подстройки частоты в небольших пределах. Подстройка производиться потенциометром R3.

Частота второго генератора на элементах DD2.1 и DD2.2 стабилизирована кварцевым резонатором.

С выходов обоих генераторов импульсы поступают на элемент DD2.4, на котором выполнен смеситель. На его выходе появляется сигнал разностной частоты. Этот сигнал поступает на усилитель мощности на элементе DD1.4 и далее на звукоизлучатель (головные телефоны). Регулировка громкости производится потенциометром R6.

Электронная часть схемы смонтирована в корпусе из фольгиро-ванного текстолита. В корпусе должна быть металлическая перегородка между микросхемами генераторов, соединенная с общим проводом.

Моточные изделия. Поисковая катушка намотана на кольце диаметром 200 мм из кембрика диаметром 15 мм. Можно использовать трубку из пластмассы или штырь такого диаметра из пластмассы. На кольцо наматывают 50 витков ПЭЛШО 0,27 или ПЭЛ 0,27-0,35. После обмотку обматывают изолентой, а катушку экранируют алюминиевой фольгой.

Настройка. Контур L1(C1-C5) настраивают на частоту 100 кГц при среднем положении движка потенциометра R3 (контроль частоты на выводе 10 DD1.3).

Простой металлоискатель на микросхемах К561ЛА7

Назначение. Предназначен для поиска мелких металлических предметов.

Принцип действия. Металлоискатель, рис. 7.15, выполнен на двух микросхемах типа К561ЛА7.

Генераторы (рис. 7.15) выполнены по схеме «емкостной трехточки». Сигналы с генераторов поступают на смеситель. Сигнал разностной частоты подается на высокоомный головной телефон (ТОН-1, ТОН-2). Опорный (эталонный) генератор перестраивают в небольших пределах схемой электронной перестройкой частоты с использованием варикапа (Rl, R2, VD1, С2).

В качестве варикапа VD1 возможно использование стабилитронов серии Д814, например, Д814Д.

В качестве колебательного контура L1C5 используют контур фильтра промежуточной частоты радиоприемника (465 кГц). В качестве второго (поискового) колебательного контура L2C9 используют:

♦ такой же контур, размещенный в пластмассовом корпусе металлоискателя либо вынесенный кабелем за его пределы;

♦ поисковую катушку, выполненную в виде незамкнутого кольца диаметром 200 мм из медной трубки диаметром 12 мм, внутри которой уложено 30 витков провода МГТФ.

Поисковая катушка соединена с металлоискателем кабелем, оплетка которого присоединена к торцу медной трубки, одновременно к этой точке присоединен один из концов обмотки. Второй конец обмотки соединен с центральной жилой кабеля.

Возможности. Металлоискатель позволяет определять местоположение мелкой монеты на расстоянии 5…7 см.

Вот такие простые схемы металлоискателей можно изготовить своими руками.

Простой металлоискатель своими руками

Рис.1. Принципиальная схема металлоискателя

Схема основана на двух микросхемах NE555. Здесь присутствует передающая (Tx) и приемная (Rx) катушки, поэтому схему можно условно разделить на две части. Левая часть представляет собой генератор прямоугольных импульсов. Времязадающие компоненты R1, R2, C1 подобраны так, что частота на выходе составляет около 700 Гц. Это частота слышимого диапазона. Импульсы передаются через токоограничивающий резистор R3.

Обе катушки располагаются в пространстве таким образом, что они совместно образуют некую зону перекрытия и система находится в индукционном балансе. При этом в принимающей катушке нулевое напряжение и правая часть схемы никак не реагирует. Если поблизости появляется металлический предмет, то происходит дисбаланс и появляется звуковой сигнал.
Сигнал от приемной катушки усиливается транзистором VT1 и поступает на вход второй микросхемы. В качестве биполярного транзистора VT1 использован КТ3102ЕМ, его можно заменить на любой аналогичный с большим коэффициентом усиления. С помощью четырех резисторов R5 — R8 образован делитель напряжения. Переменные резисторы служат для настройки металлоискателя. R6 является подстроечным и настраивается после взаимного размещения катушек. А R7 и R8 служат для грубой и точной настройки, их следует установить на корпусе прибора (обеспечьте к ним легкий доступ).
Звуковой сигнал создается благодаря пьезоизлучателю BA1, который можно взять от ненужного мультиметра. Но при тестировании схемы мне понравилось звучание пьезоизлучателя со встроенным генератором. Несмотря на то, что на выходе DD2 формируется импульсный сигнал он не только будет хорошо сигнализировать, но и позволит уловить малейшие изменения звука при обнаружении металлического объекта.

Для намотки катушек металлоискателя потребуется эмалированный обмоточный провод, диаметром от 0,3 мм. В моем случае использован максимально допустимый диаметр 0,7 мм.
Оптимальный диаметр намотки катушки составляет примерно 15-16 см. Следует подобрать какой нибудь круглый предмет (например ведерко), чтобы вокруг него наматывать катушку. Но можно воспользоваться приспособлением. Для этого на чистую деревянную поверхность нужно забить гвозди по заранее начерченному кругу.

Внутренний диаметр в моем случае 15,5 см. Я намотал 25 полных витков. Количество витков можно и даже нужно делать больше чем у меня, к примеру около 50 витков. Сам обмоточный провод можно взять от ненужных электродвигателей или силовых трансформаторов.
Когда катушка будет намотана, аккуратно достаем ее из приспособления и обматываем бумажным скотчем. В итоге необходимо сделать две абсолютно одинаковые катушки. Далее ножом соскабливаем лак и после очистки эти концы нужно залудить.

Обмотки имеют свойство изгибаться и терять правильную геометрию, поэтому катушки нужно полностью обмотать, например бумажным скотчем. После этого их нужно немного приплюснуть там где они перекрывают друг друга. Часто их делают похожими на букву «D» как показано на рисунке ниже.

В качестве основания для поисковых катушек удобно использовать сэндвич-панель, которая используется для откосов пластиковых окон.

Плата будет находиться на некотором расстоянии от поисковых катушек и не рекомендуется использовать обычные провода. Для соединения катушек с платой я использовал экранированный провод, если не ошибаюсь от микрофона.

Экранированный провод для соединения катушек с платой.

Центральный провод нужно припаять к началу катушки, а другой к минусу питания как показано выше.
Для обеих катушек, естественно, провода будут отдельные, чтобы не было помех.

Расположение и настройка катушек

Настройка системы начинается до приклеивания катушек к основанию.

Подстроечный резистор R6 устанавливаем примерно на 90 кОм, а регулировочные резисторы R7 и R8 ставим в среднее положение. Теперь нужно подвигать катушки. Прибор будет издавать звук в двух положениях. При широком и узком перекрытии. Я советую зафиксировать катушки при их узком перекрытии как показано на рисунке ниже (положение 2). По моим наблюдениям в положении 2 чувствительность лучше и происходит более точное позиционирование.

После этого нужно хорошенько приклеить к основанию. Я это сделал с помощью термоклея. Но если есть желание можно в основании проделать углубления для катушек и залить их эпоксидкой.

После того как клей застыл нужно снова подкорректировать настройки. R7 и R8 мы пока не трогаем, они установлены в среднее положение и резистором R6 нужно добиться такого положения, при котором звуковой излучатель немного потрескивает и так сказать находится в пограничном положении между молчанием и пищанием (на грани срыва). В дальнейшем при использовании металлоискателя потребуется только корректировать положение R7 и R8. Это обусловлено тем, что прибор не идеальный, катушки не экранированы, а также настройки будут портиться при потере напряжения батарейки.

По желанию можно произвести дополнительную доработку катушек — экранирование от внешних электромагнитных полей («щит Фарадея»). Это делается после первоначального покрытия обмоток, который был описан ранее (бумажным скотчем или изолентой). Затем нужно взять длинные полоски алюминиевой фольги и обмотать катушки. Это делается не полностью, а оставляется зазор около 1-2 см в месте вывода проводов. Фольга соединяется с концом катушки и подключается к минусу питания. После этого катушка покрывается изолентой.

Я не стал этого делать, так как боялся потери чувствительности.

После пайки компонентов, с поверхности платы желательно удалить остатки флюса и канифоли, т.к. они могут плохо влиять на работу схемы.
Разместить плату я решил в металлической коробочке, и чтобы не было замыкания с паянными соединениями, дно корпуса было покрыто изолентой. Позже я скорее всего, подберу пластмассовый корпус.

Всегда обращайте внимание на жесткость закрепления кабелей, т.к. будет обидно если в процессе использования что нибудь отпаяется.
Схема будет питаться от батарейки типа «кроны». Схема имеет низкое энергопотребление, но все таки лучше поставить алкалиновую батарейку, она обеспечит работу устройства на несколько «копов».

Рукоятка была сделана из металлопластиковой водопроводной трубы, а ближе к основанию она продолжена пластмассовыми трубками, чтобы катушки не реагировали на саму рукоятку из металлопласта. Конструкция получилась довольно легкая. Укладку экранированных проводов произвел изолентой. Коробочку с платой металлоискателя установил повыше, чтобы регулировочный резистор был под рукой.

Каждый раз перед использованием металлоискателя, следует переменным резистором добиться быстрого потрескивания излучателя. Чем быстрее треск, тем больше чувствительность.

Эксперимент: монету диаметром 2,5 см я закопал в земле на глубине 25 см. При сканировании, катушки находились на расстоянии 5 см от земли. При этом металлоискатель издавал отчетливый сигнал. Предполагаю, что крупные металлические предметы будут «прозваниваться» глубже.

В любом случае мне требуется определенное время, чтобы привыкнуть к металлоискателю и после некоторых поисков, подвести окончательные результаты его способностей.

К этой статье имеется видеоролик, в котором показан процесс создания металлоискателя и его тест.

Очень простой и надежный металлоискатель на микросхеме К561ЛА7

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

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

По словам автора, устройство способно обнаруживать металлическую крышку от банки на глубине в 20 см. Более мелкие предметы, такие как 5-ти рублевая монета, обнаруживаются на глубине 10 см.

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

Процесс изготовления металлоискателя:

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

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

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

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

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

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

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

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

Для получения нулевых биений нужно совместить две частоты.

Вот таким вот способом можно собрать простенький металлоискатель своими руками. Конечно, настоящий клад с ним вряд ли найдешь, а вот собирать монетки и утерянные сережки на пляже вполне возможно. К устройству можно сделать две катушки, одну для поиска крупных предметов, а вторую для поиска мелких.

Простой металлоискатель на микросхеме К561ЛА7

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

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

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

Далее по статье описано, как изготовить металлоискатель на вышеописанном микроконтроллере своими руками.

Изготовление датчика

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

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

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

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

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

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

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

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

Комплектующие для схемы

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

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

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

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

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

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

Монтаж схемы управления

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

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

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

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

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

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

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

Сборка и настройка устройства

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Жми «Нравится» и получай только лучшие посты в Facebook ↓