Металлоискатель ПИРАТ.
Итак приступим!
Детали которые нам понадобятся:
Вместо микросхемы к157уд2 можно использовать к157уд3, вместо NE555 отечественную КР1006ВИ1Д.
Транзистор ВС557 можно заменить на КТ361, ВС547 на 9014 с любой буквой впереди или сзади или на 945.
Динамик любых размеров 0,5Вт 8 Ом.
Схема:
Конденсаторы С1-С2 должны быть плёночные с ними работает
лучше-стабильней частота и длительность не плавает, 0.1Мкф он же 100нф
код 104 схема под них немного изменена улутшена чтоб они помещались,
электролитные конденсаторы от С3-С8 можно ставить любого наприжения но
не ниже 16в, в качестве Т3 можно применять практически любой транзистор
структуры NPN, перемычка одножильная, пойдет проволока от обрезанных
остатков резисторов и тд.
R7 ставьте не ниже 1ватт, если ватты ставить ниже незначительно будет греться от этого изменятся сопротивление придётся постоянно подстраивать чувствительность будет плавать, R8 не ниже 0,5ватт и R17 не ниже 0,25ватт тоже греются и звук будет тише.
Питаем 12 вольтовым АКБ от мопеда от бесперебойника от шуруповерта и тд, или пальчиковые батарейки 1,5в 8шт соединив последовательно (НЕ СОВЕТУЮ питать кроной, в крайней случай 3 кроны соединив параллельно не меньше и получается всего 9 вольт), от блока питания может фонить, например настроили чувствительность по максимуму при 9 вольт а затем переключить на 12 вольт чувствительность может упасть и наоборот, для тестирование можно питать АКБ от авто, ВНИМАНИЕ подстраиваем под то питание которым в дальнейшем будете использовать, при изменение питание изменяется частота таймера и длительность импульса, если будет нарушена то видеть цветные металлы не будет, R2 отвечает за длительность импульсов, R3 отвечает за частоту, припаиваем провода питание ближе к IRF740.
Вот архив , в ней есть печать платы в формате.doc, который нужно распечатать лазерным принтером
на глянцевой
бумаге, я использовал фотобумагу. Вырезаем вот такой кусок
прикладываем его к куску платы размером 90х40мм и проглаживаем нагретым до максимума утюгом. Для уверенности, я гладил до тех пор, пока бумага не начинала менять свой цвет. Потом опустите блату в чашку с теплой водой, можно оставить минут на 5 чтобы бумага хорошо намокла. Затем протирая пальцем скатываете бумагу до полной чистоты, таким образом вся краска остается на плате в виде дорожек.
Теперь нужно вытравить нашу плату. Способов много, но я обычно использую раствор из медного купороса и соли. Наливаем в 0,5 или 0,7 литровую банку около 0,5 литра кипятка, 2 столовой ложки медного купороса и 4 ложки соли, перемешиваем и опускаем туда плату. В такой банке плата не ляжет на дно, а это очень важно для эффективного травления. Периодически раствор нужно перемешивать, таким образом уменьшится время травления.
В таком растворе через 15-20 минут плата будет полностью готова.
Теперь остается мелкой шкуркой очистить дорожки от краски.
Пайку деталей лучше начинать с мелких элементов.
Как определить номиналы конденсаторов:
На картинке все конечно слишком замудренно.
Объясню по проще. В кодировке конденсаторов значение выражено в пико фарадах (pF). Последняя цифра из трех, обозначает количество нулей, например, 104 означает, что после 10 есть четыре нуля. Получается 100000pF.
Эта таблица удобна тем, что зная требуемый номинал в pF, в nF или mF, можно легко определить кодировку или наоборот.
Теперь о резисторах.
Для цветовых кодировок лучше или легче использовать программу на Android устройстве под названием ElectroDroid. В нем очень много и других полезных функций.
Но кроме цветов, на резиторах бывает написан код
Вернемся к нашему "пирату".
При подключении проводов важно не перепутать плюс с минусом, а в остальных не имеет значения.
Если по каким-то причинам будете использовать другие транзисторы, соблюдайте распиновку.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ КАТУШКИ
Катушка намотана на оправе 20см лаковая проволока ПЭВ 0.40-0,60
КАТУШКУ ФОЛЬГИРОВАТЬ ЭКРАНИРОВАТЬ НЕ НАДООО!!!
от
катушки до платы чем толще провод тем лучше чувствительность, провод
должен быть многожильный медный соединение без всяких скруток должны
быть спаянные, изночально делаем без штекеров спаиваем провода от
катушки прямо на дорожки, как заработает можно экспериментировать с
разнообразными штекерами, от этого всего будет зависеть дальность
чувствительности и стабильность подстройки
Дорожки надо залудить перед тем как подбирать витки на катушке увеличивается чувствительность до 3х см это будет зависеть от того как качественно были протравленные дорожки, катушка от 25 до 10 витков, если нет лаковой проволоки то пойдёт даже одножильный медный провод в пластмассовой изоляции диаметр 0.40 - 0.60 СНИМАТЬ ИЗОЛЯЦИЮ НЕ НАДО, намотай 25 витков и тестируйте отматывая по одному ветку отрезая их, чувствительность начнёт расти и как почувствуешь что чувствительность начнёт падать посчитай сколько витков и намотай новую добавив 1-2 витка и катушка готова
Катушка должна гудеть.
Я достиг максимальной чувствительности
в катушке 10 витков 2ома
толщина проволоки 0,45
диаметр катушки 20 см
R7 75ом,
от катушки до платы многожильный медный провод сечения не ниже 1,5 квадрата чем толще тем лучше.
Катушку мотайте (на пяльце для вышивания) не дорогой около 50руб полностью из пластика не содержит металлических предметов, внутреннее кольцо вытаскиваем и на него мотаем катушку ставим обратно закручиваем и катушка готова, очень удобно сквозь него пропускать в руке землю проверяя есть там метал или нет
По желанию R7 можно не ставить а ставим за место него переменный резистор на 400ом 1-2 ватт не меньше а иначе сгорит, ставим для того чтобы настроить на максимальную чувствительность, как заработает на лучшем результате отпаиваем и измеряем сколько на нём ом на столько и ставим резистор R7
Изготовление штанги
Понадобится пластиковая водопроводная труба с внешним диаметром 25мм, 120см в длину.
Разрезаете ее на 3 части: 80см, 25см, 15см.
К АКБ можно приклеить клипсы клеевым пистолетом или просто прикрепить к штанге с помощью изоленты.
Для катушки можно сделать форму из пенопласта и залить эпоксидным клеем, или как в моем случае найти подходящую крышку и залить прямо в ней.
Заливать не обязательно, можно просто обмотать изолентой и прикрепить на подходящую поверхность.
Работа с прибором.
При включении ожидаем 10 сек, после чего регулятором чувствительность находим такое положение при котором в динамике был слышен один щелчок промежутками через две три секунды - это и будет максимальная чувствительность в воздухе, при отстройки под грунт необходимо найти место где нит металлических предметов опускаем в плотную к грунту и отстраиваем чувствительность чтоб только только щелчки пропали, но глубина обнаружение металла не значительно упадёт.
Сегодня среди большого количества людей получило распространение такое увлечение как поиск в земле кладов, да и обычного металлолома. Для одних это – способ интересно провести время, для других – средство зарабатывания денег.
Металлоискатель «Пират»
Сейчас мы рассмотрим один из современных металлоискателей – модель «Пират». Функционирование этого прибора основано на таких особенностях как проводимость электроэнергии, индуктивное и магнитное свойство металла. Металлоискатель «Пират» (его фото показано в этой статье) имеет унифицированную конструкцию. Она состоит из генератора, который производит переменный ток, проходящий через катушку с магнитным полем. Если металл, который проводит ток, расположить к катушке слишком близко, то вихревые потоки будут направлены на металл. Это будет способствовать возникновению переменного магнитного поля в металле. Чтобы обнаружить и измерить магнитное поле, используется другая катушка.
Устройство может распознавать в земле монеты на глубине 20 см. Крупные предметы будут реально улавливаться прибором на глубинах в полтора метра. Недостаток этого прибора – в нем нет такой опции как дискриминатор, то есть он не распознает цветные металлы. Поэтому поработать с ним на участках, которые загрязнены разными видами металлов, не получится.
Давайте попытаемся изготовить металлоискатель «Пират» самостоятельно. Благодаря подробной инструкции, выложенной здесь, даже начинающие радиолюбители сделают это без ошибок.
Пошаговое описание сборки металлоискателя
Список необходимых материалов и инструментов:микросхема КР1006ВИ1 (или ее зарубежная версия NE555), на которой создается передающий узел;
транзистор IRF740;
микросхема К157УД2 и транзистор ВС547 (на которых строится приемный узел);
провод ПЭВ 0,5 (чтобы наматывать катушку);
транзисторы типа NPN;
материалы для изготовления корпуса и так далее;
изолента;
паяльник, провода, другие инструменты;
пластиковая коробочка для монтажа электронной схемы;
пластиковая труба, из которой будет изготовляться штанга.
Остальные радиокомпоненты отображаются на схеме.
Металлоискатель Пират печатная плата
Поскольку электроника – это самая сложная часть, с нее и начнем. Первым делом изготовим печатную плату. Есть платы в разных вариантах, которые отличаются используемыми радиоэлементами. Это может быть плата под NE555, или плата на транзисторах. К статье прилагается перечень всех необходимых файлов. Кроме того, в интернете вы можете найти платы других типов.
Установка электронных элементов на плату
На данном этапе приступаем к спайке платы. Во время установки всех электронных элементов нужно руководствоваться схемой. На изображении слева – конденсаторы. Это пленочный тип конденсаторов, с высокой термостабильностью. С ними металлоискатель работает более стабильно. В особенности удобно использовать такой металлоискатель осенью, при переменчивой погоде, когда наступают холода.
Источник питания
Устройство рассчитано на работу от источника питания 9…12 В. Нужно помнить, что устройство потребляет достаточно много электроэнергии – все-таки это мощный прибор. Одна батарейка крона здесь на долго не выручит – берите две, а лучше три штуки, соединенные параллельно. Отличным вариантом является использование одного мощного аккумулятора.
Сборка катушки
Поскольку это металлоискатель импульсного типа, то тут точность сборки катушки имеет не такое большое значение. Оптимальный диаметр – это оправка 1900-200 мм, всего наматывается 25 витков. После намотки катушки хорошенько обматываем ее сверху изолентой. Для увеличения глубины обнаружения катушки, наматываем ее на оправку диаметром около 260…270 мм, и снижаем число витков до 21…22. Используем провод толщиной 0,5 мм.Когда мы катушку намотали, устанавливаем ее на жесткий корпус, на котором не должно быть металла. Здесь прикиньте, посмотрите, где можно подыскать корпус, который подойдет по размерам. Может быть найдется в мастерской. Корпус будет защищать катушку от ударов и повреждений в процессе работы с металлоискателем.
Выводы от катушки следует припаять к многожильному проводу диаметром порядка 0,5…0,75 мм. Лучшим вариантом будет два провода, которые свиты между собой.
Настройка металлоискателя "Пират"
Во время сборки не нужно настраивать металлоискатель точно по схеме, он и так обладает максимальной чувствительностью. Чтобы более тонко настроить аппарат, покрутите переменный резистор R13. В динамике должны быть слышны редкие щелчки. Если их слышно только крайних положениях резистора, меняем номинал резистора R12. Переменный резистор должен настраивать прибор на нормальную работу в средних положениях.
Работа с металлоискателем
Включаем металлоискатель, ждем 10…20 секунд – пока стабилизируется работа устройства. Теперь можно крутить резистор R13, чтобы настроить аппарат. Теперь все, можно смело начинать искать клады, металлолом, кому что по душе.
Можно купить примерно за 100-300 долларов. Цена на металлодетекторы сильно взаимосвязана с их глубиной обнаружения, далек не каждый металлоискатель может "видеть" монеты на глубине в 15 см. Помимо этого на стоимости металлодететкора еще сильно сказывается наличие распознавателя типа металлов ну и типа интерфейса, модные металлоискатели порой оснащают дисплеем для удобной работы.
В этой статье будет рассмотрен пример сборки своими руками мощного металлоискателя под названием Pirat. Прибор способен улавливать под землей монеты на глубине в 20 см. Что же касается крупных предметов, то здесь вполне реальна работа на глубине и во все 150 см.
Видео работы с металлоискателем:
Такое название этот металлоискатель получил из-за того, что он является импульсным, это обозначение двух первых его букв (PI-импульс). Ну а RA-T созвучно со словом radioskot - это название сайта разработчиков, где была и выложена самоделка . По словам автора, собирается Пират очень просто и быстро, для этого хватит даже начальных навыков в работе с электроникой.
Недостатком такого устройства является то, что оно не имеет дискриминатора, то есть не умеет распознавать цветные металлы. Так что поработать с ним на загрязненных различного рода металлами участках не получится.
Материалы и инструменты для сборки:
- микросхема КР1006ВИ1 (или ее зарубежный аналог NE555) - на ней строится передающий узел;
- транзистор IRF740;
- микросхема К157УД2 и транзистор ВС547 (на них собирается приемный узел);
- провод ПЭВ 0.5 (для наматывания катушки);
- транзисторы типа NPN;
- материалы для создания корпуса и так далее;
- изолента;
- паяльник, провода, прочий инструмент.
Остальные радиокомпоненты можно увидеть на схеме.
Еще нужно найти подходящую пластиковую коробочку для монтажа электронной схемы. Еще будет нужна пластиковая труба для создания штанги, на которую крепится катушка.
Процесс сборки металлоискателя:
Шаг первый. Создаем печатную плату
Самой сложной частью устройства является, конечно же, электроника, поэтому с нее и целесообразно начать. В первую очередь нужно сделать печатную плату. Всего есть несколько вариантов плат, в зависимости от используемых радиоэлементов. Есть плата для NE555, а есть плата на транзисторах. Все необходимые файлы для создания платы есть к статье. Также в интернете можно найти и другие варианты плат.
Шаг второй. Устанавливаем электронные элементы на плату
Теперь плату нужно спаять, все электронные элементы устанавливаются в точности, как на схеме. На картинке слева можно увидеть конденсаторы. Эти конденсаторы являются пленочными и имеют высокую термостабильность. Благодаря этому металлоискатель будет работать более стабильно. Особенно это актуально, если пользоваться металлоискателем осенью, когда на улице временами уже достаточно холодно.
Шаг третий. Источник питания для металлоискателя
Для питания устройства нужен источник от 9 до 12 В. Важно отметить, что прибор в плане потребления энергии довольно прожорлив, и это логично, ведь он и мощный. Одной батарейки крона тут надолго не хватит, рекомендуется применять сразу 2-3 батареи, которые соединяют параллельно. Еще можно использовать один мощный аккумулятор (лучше всего заряжаемый).
Шаг четвертый. Собираем катушку для металлоискателя
В связи с тем, что это импульсный металлоискатель, здесь точность сборки катушки не так важна. Оптимальным диаметром является оправка 1900-200 мм, всего нужно намотать 25 витков. После того, как катушка будет намотана, ее нужно хорошенько обмотать сверху изолентой для изоляции. Чтобы увеличить глубину обнаружения катушки, нужно намотать ее на оправку диаметром порядка 260-270 мм, а количество витков снизить до 21-22. Провод при этом используется диаметром 0.5 мм.
После того, как катушка будет намотана, ее нужно установить на жестком корпусе, на нем не должно быть металла. Здесь нужно немного подумать и поискать любой подходящий по размерам корпус. Он нужен для того, чтобы защитить катушку от ударов во время работы с устройством.
Выводы от катушки припаиваются к многожильному проводу, диаметром около 0.5-0.75 мм. Лучше всего, если это будут два, свитые между собой провода.
Шаг пятый. Настраиваем металлоискатель
При сборке точно по схеме настраивать металлоискатель не требуется, он и так имеет максимальную чувствительность. Для более тонкой настройки металлоискателя нужно покрутить переменный резистор R13, нужно добиться редких щелчков в динамике. Если достичь этого получается только в крайних положения резистора, то необходимо сменить номинал резистора R12. Переменный резистор должен настраивать устройство на нормальную работу в средних положениях.
Мы не будем сейчас рассматривать виды металлодетекторов и уделять внимание вопросу их принципа действия. Поговорим конкретно о сборке металлоискателя ПИРАТ своими руками.
Готовые приборы стоят весьма недешево, потому самостоятельный монтаж в большинстве случаев оправдан именно экономическими факторами. Для обнаружения металлосодержащих предметов в грунте, самодельное устройство подойдёт отлично!
МИ ПИРАТ - это импульсивный металлодетектор с несложной электронной схемой и сейчас мы детально поговорим о всех нюансах его сборки.
Как сделать металлоискатель ПИРАТ своими руками - необходимые компоненты для сборки
Для изготовления самодельного металлоискателя необходимо заранее приготовить несколько предметов - это поисковый круг с катушкой, электронный блок управления и штанга-держатель. Детально рассмотрим требования к каждой детали.
Поисковый круг
Его можно вырезать из строительной фанеры, пластика либо другого диэлектрического материала. Заготовка должна быть в виде обода диаметром 180–210 мм с обвитым на нём обмоточным проводом (24–25 витков) сечением 0,5 мм. Для увеличения дистанции обнаружения, поисковый контур делают диаметром 260–270 мм и обматывают таким же проводником в количестве 21–22 витков.
Чтобы легче было сопоставить диаметр поискового круга для металлоискателя ПИРАТ с количеством витков и сечением провода, ознакомьтесь с таблицей:
| Диаметр поискового круга, мм | Количество витков, шт. | Сечение провода, мм |
| 120 | 36 | 0.4 |
| 150 | 31 | |
| 175 | 28 | |
| 200 | 26 | |
| 250 | 22 | |
| 300 | 20 | 0.5 |
| 400 | 17 | |
| 500 | 15 |
Штанга-держатель
В качестве этой детали можно использовать любой диэлектрический длинномер. Это может быть полимерная трубка, деревянный держатель огородного инструмента или швабры. На нижнем конце штанги крепят поисковый круг. Вверху в большинстве случаев крепят корпус электронного блока управления. Длину штанги определяет сам хозяин оборудования, она должна соответствовать его росту.
Блок управления
Для корпуса ЭБУ (электронного блока управления) используют различные коробчатые изделия из пластика. Главное, чтобы в корпусе свободно, но в то же время компактно могла поместиться схема прибора и элементы питания. Начинка электроники собирается на основе транзисторов и микросхем.
Металлоискатель ПИРАТ - виды схем и печатных плат
Есть разные варианты схем, которые можно использовать для сборки металлоискателя ПИРАТ. Мы рассмотрим самые известные конструкции.
Металлоискатель ПИРАТ - схема Ne 555
Основным управляющим компонентом является микросхема Ne 555. В качестве аналога может быть использована микросхема отечественного производства КР1006ВИ1.
Металлоискатель ПИРАТ - схема
Металлоискатель ПИРАТ - печатная плата
Металлоискатель ПИРАТ - схема и печатная плата на транзисторах
Взамен рассмотренной выше микросхемы Ne 555, некоторые авторы предлагают собирать схему электронного управления металлоискателя на транзисторах.
Металлоискатель ПИРАТ - схема на транзисторах
Металлоискатель ПИРАТ - печатная плата на транзисторах
Металлоискатель ПИРАТ на микросхемах Tl 0722 и Ne 555
Электронный блок металлоискателя ПИРАТ собирают на двух микросхемах. Это значительно упрощает схемотехнику прибора.
Металлоискатель ПИРАТ - печатная плата на Tl 0722 и Ne 555
Металлоискатель ПИРАТ - схема К561la7
Основой схемы МИ является микросхема К561la7. Микропроцессор состоит из 4 секторов. Первые два излучают фон определённой частоты, 3-й элемент обнаруживает отражённый сигнал от искомого металлического предмета, а 4-й сектор производит сравнение уровня выходной и приёмной частоты.
- Принцип действия
- Разновидности
- Катушка и прочее
- Несколько конструкций
- Проще не бывает
- Нечто странное напоследок
Металлоискатель или металлодетектор предназначен для обнаружения предметов, по своим электрическим и/или магнитным свойствам отличающихся от среды, в которой они находятся. Попросту говоря, он позволяет находить металл в земле. Но не только металл, и не только в грунте. Металлодетекторами пользуются службы досмотра, криминалисты, военные, геологи, строители для поиска профилей под обшивкой, арматуры, сверки планов-схем подземных коммуникаций, и люди многих других специальностей.
Металлоискатели своими руками чаще всего делают любители: кладоискатели, краеведы, члены военно-исторических объединений. Им, начинающим, и предназначена в первую очередь данная статья; описанные в ней устройства позволяют найти монету с советский пятак на глубине до 20-30 см или железяку с канализационный люк примерно в 1-1,5 м под поверхностью. Однако этот самодельный приборчик может пригодиться и на хозяйстве при ремонте или на стройке. Наконец, обнаружив в земле центнер-другой брошенной трубы или металлоконструкций и сдав находку в металлолом, можно выручить приличную сумму. А подобных сокровищ в земле российской точно больше, чем пиратских сундуков с дублонами или боярско-разбойничьих кубышек с ефимками.
Примечание: если вы не сведущи в электротехнике с радиоэлектроникой, не пугайтесь схем, формул и специальной терминологии в тексте. Самая суть излагается попросту, и в конце будет описание прибора, который можно сделать за 5 мин на столе, не умея не то что паять, а проводки скрутить. Но он позволит «пощупать» особенности поиска металлов, а возникнет интерес – придут и знания с навыками.
Немного больше внимания по сравнению с остальными будет уделено металлоискателю «Пират», см. рис. Этот прибор достаточно прост для повторения начинающими, но по своим качественным показателям не уступает многим фирменным моделям ценой до $300-400. А главное – он показал отличную повторяемость, т.е. полную работоспособность при изготовлении по описаниям и спецификациям. Схемотехника и принцип действия «Пирата» вполне современны; по его настройке и методике использования имеется достаточно руководств.
Принцип действия
Металлоискатель действует по принципу электромагнитной индукции. В общем схема металлоискателя состоит из передатчика электромагнитных колебаний, передающей катушки, приемной катушки, приемника, схемы выделения полезного сигнала (дискриминатора) и устройства индикации. Отдельные функциональные узлы часто объединяют схемотехнически и конструктивно, напр., приемник и передатчик могут работать на одну катушку, приемная часть сразу выделяет полезный сигнал и т.п.
Катушка создает в среде электромагнитное поле (ЭМП) определенной структуры. Если в зоне его действия оказывается электропроводящий предмет, поз. А на рис., в нем наводятся вихревые токи или токи Фуко, которые создают его собственное ЭМП. В результате структура поля катушки искажается, поз. Б. Если же предмет не электропроводящий, но обладает ферромагнитными свойствами, то он искажает исходное поле за счет экранирования. В том и другом случае приемник улавливает отличие ЭМП от исходного и преобразует его в акустический и/или оптический сигнал.
Примечание: в принципе для металлоискателя не обязательно, чтобы предмет был электропроводящим, грунт – нет. Главное, чтобы их электрические и/или магнитные свойства отличались.
Детектор или сканер?
В коммерческих источниках дорогие высокочувствительные металлодетекторы, напр. Терра-Н, нередко называют геосканерами. Это неверно. Геосканеры действуют по принципу измерения электропроводности грунта по разным направлениям на разной глубине, эта процедура называется боковым каротажем. По данным каротажа компьютер строит на дисплее картинку всего, что в земле, включая различные по свойствам геологические слои.
Разновидности
Общие параметры
Принцип действия металлодетектора возможно воплотить технически разными способами соответственно назначению прибора. Металлоискатели для пляжного золотоискательства и строительно-ремонтного поиска внешне могут быть похожи, но существенно отличаться по схеме и техническим данным. Чтобы правильно сделать металлоискатель, нужно четко представлять себе, каким требованиям он должен удовлетворять для данного рода работы. Исходя из этого, можно выделить следующие параметры поисковых детекторов металла:
- Проницание, или проникающая способность – максимальная глубина, на которую распространяется ЭМП катушки в грунте. Глубже прибор ничего не обнаружит при любом размере и свойствах объекта.
- Величина и размеры зоны поиска – воображаемая область в земле, в которой объект будет обнаружен.
- Чувствительность – способность обнаруживать более или менее мелкие предметы.
- Избирательность – способность сильнее реагировать на желательные находки. Сладкая мечта пляжных старателей – детектор, который пищит только на драгоценные металлы.
- Помехоустойчивость – способность не реагировать на ЭМП посторонних источников: радиостанций, грозовых разрядов, ЛЭП, электротранспорта и др. источников помех.
- Мобильность и оперативность определяются энергопотреблением (на сколько батареек хватит), массогабаритами прибора и размерами зоны поиска (сколько можно «прощупать» за 1 проход).
- Дискриминация, или разрешающая способность – дает оператору или управляющему микроконтроллеру возможность по реакции прибора судить о характере найденного объекта.
Дискриминация, в свою очередь, параметр составной, т.к. на выходе металлоискателя наличествует 1, максимум 2 сигнала, а величин, определяющих свойства и расположение находки, больше. Тем не менее, с учетом изменения реакции прибора во время приближения к объекту, в нем выделяются 3 составляющих:
- Пространственная – свидетельствует о расположении объекта в зоне поиска и глубине его залегания.
- Геометрическая – дает возможность судить о форме и размерах объекта.
- Качественная – позволяет строить предположения о свойствах материала объекта.
Рабочая частота
Корзиночные катушки конструктивно бывают плоскими и объемными, но электрически объемная «корзинка» эквивалентна плоской, т.е. создает такое же ЭМП. Объемная корзиночная катушка еще менее чувствительна к помехам и, что важно для импульсных металлоискателей, дисперсия импульса в ней минимальна, т.е. легче поймать дисперсию, вызванную объектом. Преимущества оригинального металлоискателя «Пират» во многом обусловлены тем, что его «родная» катушка – объемная корзинка (см. рис.), однако ее намотка сложна и трудоемка.
Новичку самостоятельно лучше мотать плоскую корзинку, см. рис. ниже. Для металлоискателей «на золото» или, скажем, для описанных далее металлоискателя-«бабочки» и простого приемопередающего 2-катушечного хорошей оправкой будут негодные компьютерные диски. Их металлизация не повредит: она очень тонкая и никелевая. Непременное условие: нечетное, и никак иначе, число прорезей. Номограмма для расчета плоской корзинки не требуется; расчет ведут таким образом:
- Задаются диаметром D2, равным внешнему диаметру оправки минус 2-3 мм, и берут D1 = 0,5D2, это оптимальное соотношение для поисковых катушек.
- По формуле (2) на рис. вычисляют количество витков.
- По разности D2 – D1 с учетом коэффициента плоской укладки 0,85 вычисляют диаметр провода в изоляции.
Как не надо и надо мотать корзинки
Некоторые любители берутся самостоятельно мотать объемные корзинки способом, показанным на рис. ниже: делают оправку из изолированных гвоздей (поз. 1) или саморезов, мотают по схеме, поз. 2 (в данном случае, поз. 3, для количества витков, кратного 8; через каждые 8 витков «узор» повторяется), затем запенивают, поз. 4, оправку вытаскивают, а лишнюю пену обрезают. Но вскоре оказывается, что натянутые витки порезали пену и вся работа пошла всмятку. Т.е., чтобы намотать надежно, нужно отрезки прочного пластика вклеить в отверстия основы, и только тогда мотать. И помните: самостоятельный расчет объемной корзиночной катушки без соответствующих компьютерных программ невозможен; методика для плоской корзинки в данном случае неприменима.
ДД катушки
ДД в данном случае значит не дальнодействие, а двойной или дифферециальный детектор; в оригинале – DD (Double Detector). Это катушка из 2-х одинаковых половин (плеч), сложенных с некоторым пересечением. При точном электрическом и геометрическом балансе плеч ДД поисковое ЭМП стягивается в зону пересечения, справа на рис; слева – катушка-монопетля и ее поле. Малейшая неоднородность пространства в зоне поиска вызывает разбаланс, и появляется резкий сильный сигнал. ДД-катушка позволяет неопытному искателю обнаружить мелкий глубокий хорошо проводящий предмет, когда рядом с ним и выше залегла ржавая банка.
Катушки ДД четко ориентированы «на золото»; все металлоискатели с маркировкой GOLD комплектуются ими. Однако на мелко-неоднородных и/или проводящих грунтах они или вовсе отказывают, или часто дают ложные сигналы. Чувствительность ДД катушки очень высока, но дискриминация близка к нулевой: сигнал или предельный, или его вовсе нет. Поэтому металлодетекторы с ДД катушками предпочитают искатели, которых интересует только «находимость на карман».
Примечание: подробнее о ДД катушках можно будет узнать далее в описании соответствующего металлоискателя. Мотают плечи ДД или внавал, как монопетлю, на специальной оправке, см. далее, или корзинками.
Как крепить катушку
Готовые каркасы и оправки для поисковых катушек продаются в широком ассортименте, но с накрутками продавцы не стесняются. Поэтому многие любители делают основу катушки из фанеры, слева на рис.:
Несколько конструкций
Параметрические
Самый простой металлоискатель для поиска арматуры, проводки, профилей и коммуникаций в стенах и перекрытиях можно собрать по рис. Древний транзистор МП40 безо всякого меняется на КТ361 или его аналоги; чтобы применить транзисторы pnp, нужно поменять полярность батарейки.
Этот металлоискатель – магнитодетектор параметрического типа, работающий на НЧ. Тон звука в наушниках можно менять, подбирая емкость С1. Под влиянием объекта тон понижается, в отличие от всех прочих типов, поэтому изначально нужно добиваться «комариного писка», а не хрипа или ворчания. Прибор отличает проводку под током от «пустой», на тон накладывается гул 50 Гц.
Схема – импульсный генератор с индуктивной обратной связью и стабилизацией частоты LC-контуром. Контурная катушка – выходной трансформатор от старого транзисторного приемника или маломощный «базарно-китайский» низковольтный силовой. Очень хорошо подходит трансформатор от негодного источника питания польской антенны, в его же корпусе, срезав сетевую вилку, можно собрать и все устройство, тогда запитать его лучше от литиевой батарейки-таблетки на 3 В. Обмотка II на рис. – первичная или сетевая; I – вторичная или понижающая на 12 В. Именно так, генератор работает с насыщением транзистора, что обеспечивает ничтожное энергопотребление и широкий спектр импульсов, облегчающий поиск.
Чтобы превратить трансформатор в датчик, его магнитопровод нужно разомкнуть: снять каркас с обмотками, убрать прямые перемычки сердечника – ярма – а Ш-образные пластины сложить в одну сторону, как справа на рис., затем надеть обмотки обратно. При исправных деталях прибор начинает работать сразу; если нет – нужно поменять местами концы любой из обмоток.
Параметрическая схема посложнее – на рис. справа. L с конденсаторами С4, С5 и С6 настраивается на 5, 12,5 и 50 кГц, а кварц пропускает на измеритель амплитуды 10-ю, 4-ю гармоники и основной тон соответственно. Схемка более на любителя попаять на столе: возни с настройкой много, а «чутье», как говорят, никакое. Приводится только для примера.
Приемопередающий
Гораздо чувствительнее приемопередающий металлоискатель с ДД катушкой, который можно без особого труда сделать в домашних условиях, см. рис. Слева – передатчик; справа – приемник. Там же описаны свойства разных типов ДД.
Этот металлоискатель – НЧ; поисковая частота около 2 кГц. Глубина обнаружения: советский пятак – 9 см, консервная жестянка – 25 см, канализационный люк – 0,6 м. Параметры «троечные», но можно освоить методику работы с ДД, прежде чем переходить к более сложным конструкциям.
Катушки содержат по 80 витков провода ПЭ 0,6-0,8 мм, намотанных внавал на оправку толщиной 12 мм, чертеж которой показан на рис. слева. Вообще прибор к параметрам катушек не критичен, были бы точно одинаковы и расположены строго симметрично. В целом, хороший и дешевый тренажер для тех, кто хочет освоить любую технику поиска, в т.ч. «на золото». Хотя чувствительность этого металлоискателя и невысока, но дискриминация очень хорошая несмотря на использование ДД.
Для налаживания прибора сначала вместо L1 передатчика включают наушники и по тону в них убеждаются, что генератор работает. Затем закорачивают L1 приемника и подбором R1 и R3 устанавливают на коллекторах VT1 и VT2 соответственно напряжение, равное примерно половине напряжения питания. Далее R5 выставляют ток коллектора VT3 в пределах 5..8 мА, размыкают L1 приемника и все, можно искать.
С накоплением фазы
Конструкции в этом разделе показывают все преимущества метода накопления фазы. Первый металлоискатель преимущественно строительного назначения обойдется очень недорого, т.к. его самые трудоемкие части сделаны… из картона, см. рис.:
Наладки прибор не требует; интегральный таймер 555 – аналог отечественной ИМС (интегральной микросхемы) К1006ВИ1. Все преобразования сигнала происходят в ней; способ поиска – импульсный. Единственное условие – динамик нужен пьезоэлектрический (кристаллический), обычный динамик или наушники перегрузят ИМС и она скоро выйдет из строя.
Индуктивность катушки – около 10 мГн; рабочая частота – в пределах 100-200 кГц. При толщине оправки в 4 мм (1 слой картона) катушка диаметром 90 мм содержит 250 витков провода ПЭ 0,25, а 70-мм – 290 витков.
Металлоискатель «Бабочка», см. рис. справа, по своим параметрам уже близок к профессиональным приборам: советский пятак находит на глубине 15-22 см в зависимости от грунта; канализационный люк – на глубине до 1 м. Действует на срывах синхронизации; схема, плата и вид монтажа – на рис. ниже. Учтите, здесь 2 отдельные катушки диаметром 120-150 мм, а не ДД! Пересекаться они не должны! Оба динамика – пьезоэлектрические, как и в пред. случае. Конденсаторы – термостабильные, слюдяные или высокочастотные керамические.
Свойства «Бабочки» улучшатся, а настроить ее будет проще, если, во-первых, намотать катушки плоскими корзинками; индуктивность определяется по заданной рабочей частоте (до 200 кГц) и емкостям контурных конденсаторов (по 10 000 пФ на схеме). Диаметр провода – от 0,1 до 1 мм, чем больше, тем лучше. Отвод в каждой катушке делается от трети витков считая от холодного (нижнего по схеме) конца. Во-вторых, если отдельные транзисторы заменить 2-х транзисторной сборкой для схем дифусилителей К159НТ1 или ее аналогами; выращенная на одном кристалле пара транзисторов имеет совершенно одинаковые параметры, что важно для схем со срывом синхронизации.
Для налаживания «Бабочки» нужно точно подогнать индуктивности катушек. Автор конструкции рекомендует раздвигать-сдвигать витки или подстраивать катушки ферритом, но с точки зрения электромагнитной и геометрической симметрии лучше будет подключить параллельно емкостям по 10 000 пФ подстроечные конденсаторы на 100-150 пФ и крутить их при настройке в разные стороны.
Собственно налаживание несложно: только что собранный прибор пищит. Поочередно подносим к катушкам алюминиевую кастрюльку или пивную банку. К одной – писк становится выше и громче; к другой – ниже и тише или вовсе замолкает. Здесь чуть-чуть добавляем емкости подстроечника, а в противоположном плече убираем. За 3-4 цикла можно добиться полной тишины в динамиках – прибор готов к поиску.
Еще о «Пирате»
Вернемся к прославленному «Пирату»; он импульсный приемопередающий с накоплением фазы. Схема (см. рис.) очень прозрачна и может считаться классикой для данного случая.
Передатчик состоит из задающего генератора (ЗГ) на том же 555-м таймере и мощного ключа на Т1 и Т2. Слева – вариант ЗГ без ИМС; в нем придется выставить по осциллографу частоту следования импульсов 120-150 Гц R1 и длительность импульса 130-150 мкс R2. Катушка L – общая. Ограничитель на диодах D1 и D2 на ток от 0,5 А спасает усилитель приемника QP1 от перегрузки. На QP2 собран дискриминатор; вместе они составляют сдвоенный операционный усилитель К157УД2. Собственно «хвостики» переизлученных импульсов накапливаются в емкости С5; когда «резервуар переполняется», на выходе QP2 проскакивает импульс, который усиливается Т3 и дает щелчок в динамике. Резистором R13 регулируется скорость заполнения «резервуара» и, следовательно, чувствительность прибора. Еще о «Пирате» можно узнать из видео:
Видео: металлоискатель «Пират»
а об особенностях его настройки – из следующего ролика:
Видео: настройка порога металлоискателя «Пират»
На биениях
Желающие ощутить все прелести процесса поиска на биениях со сменными катушками могут собрать металлоискатель по схеме на рис. Его особенность, во-первых, экономичность: вся схема собрана на КМОП-логике и в отсутствие объекта потребляет очень маленький ток. Второе – прибор работает на гармониках. Опорный генератор на DD2.1-DD2.3 стабилизирован кварцем ZQ1 на 1 МГц, а поисковый на DD1.1-DD1.3 работает на частоте около 200 кГц. При настройке прибора перед поиском нужную гармонику «ловят» варикапом VD1. Смешение рабочего и опорного сигналов происходит в DD1.4. Третье – этот металлоискатель пригоден для работы со сменными катушками.
ИМС 176-й серии лучше заменить на такие же 561-й, ток потребления уменьшится, а чувствительность прибора возрастет. Заменять старые советские высокоомные наушники ТОН-1 (лучше ТОН-2) на низкоомные от плеера просто так нельзя: они перегрузят DD1.4. Нужно либо поставить усилитель вроде «пиратского» (C7, R16, R17, T3 и динамик на схеме «Пирата»), либо использовать пьезодинамик.
Настройки после сборки этот металлоискатель не требует. Катушки – монопетли. Их данные на оправке толщиной 10 мм:
- Диаметр 25 мм – 150 витков ПЭВ-1 0,1 мм.
- Диаметр 75 мм – 80 витков ПЭВ-1 0,2 мм.
- Диаметр 200 мм – 50 витков ПЭВ-1 0,3 мм.
Проще не бывает
Теперь выполним данное вначале обещание: расскажем, как сделать, ничегошеньки не смысля в радиотехнике, металлодетектор, который ищет. Металлоискатель «проще простого» собирается из радиоприемника, калькулятора, картонной или пластиковой коробки с откидной крышкой и отрезков двухстороннего скотча.
Металлоискатель «из радио» импульсный, однако для обнаружения объектов используется не дисперсия и не запаздывание с накоплением фазы, а поворот магнитного вектора ЭМП при переизлучении. На форумах об этом устройстве пишут разное, от «супер» до «отстой», «разводка» и слов, которые на письме употреблять не принято. Так вот, чтобы получилось если не «супер», но хотя бы вполне работоспособное устройство, его составные части – приемник и калькулятор – должны удовлетворять определенным требованиям.
Калькулятор нужен самый раздрянной и дешевый, «альтернативный». Делают такие в оффшорных подвальчиках. О нормах на электромагнитную совместимость бытовой техники там понятия не имеют, а если о чем-то таком и слыхали, то чхать хотели от души и свысока. Поэтому тамошние изделия являются довольно мощными источниками импульсных радиопомех; их дает тактовый генератор калькулятора. В данном случае его строб-импульсы в эфире используются для зондирования пространства.
Приемник нужен тоже дешевый, от подобных производителей, без всяких средств повышения помехоустойчивости. В нем должен быть АМ диапазон и, что абсолютно необходимо, магнитная антенна. Поскольку приемники с приемом коротких волн (КВ, SW) на магнитную антенну редко продаются и стоят дорого, придется ограничиться средними волнами (СВ, MW), но зато это облегчит настройку.
- Разворачиваем коробку с крышкой в книжку.
- На тыльные стороны калькулятора и радио наклеиваем полоски скотча и закрепляем оба устройства в коробке, см. рис. справа. Приемник – желательно в крышке, чтобы был доступ к органам управления.
- Включаем приемник, ищем настройкой на максимальной громкости вверху АМ диапазона (диапазонов) участок, свободный от радиостанций и как можно более чистый от эфирных шумов. Для СВ это будет в районе 200 м или 1500 кГц (1,5 МГц).
- Включаем калькулятор: приемник должен загудеть, захрипеть, зарычать; в общем, дать тон. Громкость не убираем!
- Если тона нет, осторожно и плавно подстраиваемся, пока не появится; это мы поймали какую-то из гармоник строб-генератора калькулятора.
- Потихоньку складываем «книжку», пока тон не ослабеет, не станет более музыкальным или вовсе не пропадет. Скорее всего это случится при развороте крышки около 90 градусов. Таким образом мы нашли положение, в котором магнитный вектор первичных импульсов ориентирован перпендикулярно оси ферритового стержня магнитной антенны и она их не принимает.
- Фиксируем крышку в найденном положении пенопластовым вкладышем и резинкой или подпорками.
Примечание: в зависимости от конструкции приемника возможен обратный вариант – для настройки на гармонику приемник кладут на включенный калькулятор, а затем, раскладывая «книжечку», добиваются смягчения или пропадания тона. В таком случае приемник будет ловить отраженные от объекта импульсы.
А что же дальше? Если вблизи раскрыва «книжки» окажется электропроводящий или ферромагнитный предмет, он станет переизлучать зондирующие импульсы, но их магнитный вектор повернется. Магнитная антенна их «почует», приемник опять даст тон. Т.е., мы уже что-то нашли.
Нечто странное напоследок
Есть сообщения еще об одном металлоискателе «для полных чайников» с калькулятором, только вместо радио нужны якобы 2 компьютерных диска, CD и DVD. Еще – пьезонаушники (именно пьезо, по уверениям авторов) и батарейка «Крона». Откровенно говоря, выглядит данное творение техномифом, вроде приснопамятной ртутной антенны. Но – чем черт не шутит. Вот вам видео:
попробуйте, если желаете, авось что-то там и отыщется, и в предметном и в научно-техническом смысле. Удачи!
В качестве приложения
Схем и конструкций металлоискателей насчитываются сотни, если не тысячи. Поэтому в приложение к материалу даем еще список моделей, кроме упомянутых в тесте, имеющих, как говорится, хождение в РФ, не чрезмерно дорогих и доступных для повторения или самосборки:
- Клон.
- Шанс.
- Кощей.
- Крот.
- Volksturm.
- Малыш ФМ.
- Анкер.
- Терминатор.
- Спектр.
- СОХА-2Т.
- TRACKER PI-2.
