Металлоискатель своими руками схемы как сделать Пират и другие

Назначение металлоискателя

Металлодетектор – отличный помощник, входящий в
техническое оснащение всех, кто занимается поиском металлов в природе или же
искусственной, созданной человеком среде (как например, заброшенные дома).

Подобное оборудование, в зависимости от предназначения,
может позволить своему владельцу искать не только черный и цветной металл и
изделия из него, но также и драгоценные, такие, как: золото, платина, бронза.

Принцип действия

Схема конструкции и компоновка деталей металлоискателя
является традиционной для устройств подобного рода. Прибор представляет собой
металлическую штангу, где на нижнем конце прикреплена катушка с обмоткой, а на
верхнем – блок с электронной схемой и элементом питания.

Здесь учитывается важная деталь, которая делает походы
с таким устройством более удобными – выбор места положения на штанге блока с
электронной схемой. Это положение должно позволять кладоискателю удобно держать
в руках штангу и управлять положением катушки относительно поверхности земли.

Некоторые сборщики предпочитают, чтобы индикация звуковым
сигналом при изменениях в электромагнитоном поле подавалась не от внешнего динамика, а от наушников. Конструкция
блока предоставляет подобную возможность – в нем имеется стандартный звуковой
разъем формата mini-jack (3.5 mm).

Металлодетектор
«Пират» работает с применением импульсной технологии. Она
обеспечивает отличные для техники такого уровня показатели в плане чувствительности.

Электронную схему возможно собрать, заменив микросхемы
обычными транзисторами. Правда, транзисторный вариант может требовать особых
настроек для правильной работы, что доступно только наиболее опытным мастерам
радиотехники. Поэтому транзисторная схема прибора применяется не слишком часто.

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.

Принцип действия металлоискателя

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.

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.

Конструкция и принцип работы

•      
Устройство создаёт в радиусе своего
действия мощное электромагнитное поле.

•      
Объект из металла, который находится
незаметно для глаз человека, при попадании под влияние такого поля начинает
оказывать на него мощное воздействие.

•      
Прибор реагирует на оказываемое стороннее
воздействие и выдает соответствующие ответные сигналы.

Большинство современных моделей металлоискателей
устроены именно на данном принципе работы, который в целом можно назвать одним
из наиболее эффективных при поисках металлов и предметов из них.

Но между разными аппаратами есть и существенные
отличия. Технические возможности некоторых моделей позволяют искателю получать более
полную картину о своей находке, которая попала в сферу влияния
электромагнитного поля, исходящего от аппаратуры.

Разновидности

Общие параметры

Принцип действия металлодетектора возможно воплотить технически разными способами соответственно назначению прибора. Металлоискатели для пляжного золотоискательства и строительно-ремонтного поиска внешне могут быть похожи, но существенно отличаться по схеме и техническим данным. Чтобы правильно сделать металлоискатель, нужно четко представлять себе, каким требованиям он должен удовлетворять для данного рода работы. Исходя из этого, можно выделить следующие параметры поисковых детекторов металла:

1. Проницание, или проникающая способность – максимальная глубина, на которую распространяется ЭМП катушки в грунте. Глубже прибор ничего не обнаружит при любом размере и свойствах объекта.
2. Величина и размеры зоны поиска – воображаемая область в земле, в которой объект будет обнаружен.
3. Чувствительность – способность обнаруживать более или менее мелкие предметы.
4. Избирательность – способность сильнее реагировать на желательные находки. Сладкая мечта пляжных старателей – детектор, который пищит только на драгоценные металлы.
5. Помехоустойчивость – способность не реагировать на ЭМП посторонних источников: радиостанций, грозовых разрядов, ЛЭП, электротранспорта и др. источников помех.
6. Мобильность и оперативность определяются энергопотреблением (на сколько батареек хватит), массогабаритами прибора и размерами зоны поиска (сколько можно «прощупать» за 1 проход).
7. Дискриминация, или разрешающая способность – дает оператору или управляющему микроконтроллеру возможность по реакции прибора судить о характере найденного объекта.

Дискриминация, в свою очередь, параметр составной, т.к. на выходе металлоискателя наличествует 1, максимум 2 сигнала, а величин, определяющих свойства и расположение находки, больше. Тем не менее, с учетом изменения реакции прибора во время приближения к объекту, в нем выделяются 3 составляющих:

• Пространственная – свидетельствует о расположении объекта в зоне поиска и глубине его залегания.
• Геометрическая – дает возможность судить о форме и размерах объекта.
• Качественная – позволяет строить предположения о свойствах материала объекта.

Рабочая частота

Корзиночная катушка для металлоискателя Пират

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.

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.

Плоская корзиночная катушка

Катушка

Несколько слов о поисковой катушке. Самый оптимальный вариант – намотать 20-25 витков медной проволоки сечением 0,5 мм2 на круглой оправе диаметром около 20 см. От количества витков в большой степени зависит чувствительность, поэтому стоит сначала намотать витков побольше, штук 30, а затем, постепенно убавляя количество витков, выбрать такое число, при котором чувствительность будет максимальной. Провода от платы от катушки должны быть не большой длины, желательно медные и сечением не меньшим, чем сечение провода катушки.

Один из наиболее важных компонентов металлоискателя –
катушка. В большинстве случаев это обмотка из металлической проволоки в специальной
конфигурации. Она позволяет создать электромагнитное поле вокруг прибора и
улавливать реакцию этого поля на нахождение предметов в среде его воздействия.

В большинстве существующих конфигураций катушка располагается
на специальной длинной ручке, что позволяет свободно перемещать ее во время
поисков.

При самостоятельном изготовлении катушки для металлоискателей «Пират», можно приобретать
специальные готовые каркасы. Обычно, заказать их можно в специализированных
магазинах, в том числе через сеть Интернет.

Но и каркасы для катушек можно изготовить
самостоятельно, в целях экономии, или же в попытке получить даже более
качественный инструмент собственной конструкции, чем тот, который можно
приобрести.

Для изготовления таких каркасов подойдут практически
любые имеющиеся подручные материалы: элементы ненужных пластмассовых изделий,
фанера. Собранную обмотку можно заполнить обычно монтажной пеной для надежности
соединения.

Во время поисков, катушка позволяет кладоискателю
найти оптимально подходящую технику работы, при наличии возможностей и умения
правильного манипулирования этой частью конструкции прибора.

Технология работы

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.

Простейший металлоискатель

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.

Металлоискатель с простым кварцевым фильтром

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

Приемопередающий металлоискатель и катушки для него

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.

Чертеж оправки для намотки ДД катушек

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

Простейший импульсный металлоискатель

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.

https://www.youtube.com/watch?v=WNQ6g1oY0EE

Металлоискатель Бабочка

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!

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.

Схема и монтаж металлоискателя Бабочка

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.

Схема металлоискателя Пират

Электронная схема

•      
Генерирование электромагнитного сигнала,
подающегося на катушку.

•      
Анализ обратной связи. Это означает, что
задача схемы — улавливать изменения поля, полученные от катушки и обрабатывать
эти сигналы.

Схем мд пират достаточно много, так как прибор приобрел популярность, и некоторые авторы начали допиливать его для себя. В этой статье все их рассматривать не будем, а разберем только несколько распространенных и проверенных схем.

Это классическая схема металлоискателя пират, построена на микросхеме таймере ne555. На ее примере рассмотрим, как работает металлоискатель. Принцип работы прибора очень прост.

Все завязано на компараторе, один вход которого соединён с генератором импульсов ne555, а второй с катушкой. Выход компаратора подсоединён к динамику.

При обнаружении металла, сигнал с катушки идет на один из входов компаратора, если на двух входах имеется сигнал, то он появиться и на выходе, с выхода он идет на динамик, который сигнализирует нам о наличии металла под катушкой.

Будет интересно➡  Металлоискатель Квазар своими руками подробная инструкция

Это вторая схема от автора, схема на транзисторах отличается от прошлой тем, что в качестве генератора сигналов тут используются транзисторы, это советские КТ-361 и КТ-315. Но если таких под рукой нет, то не стоит расстраиваться, можно подобрать аналоги, ведь эксперименты еще никто не запрещал.

Не авторские схемы

Существует еще несколько вариантов схем, о которых мы не можем не упомянуть. Это уже не авторская разработка, но проверенные на работоспособность.

Если Вы не можете отыскать достаточно редкую микросхему компаратора К157УД2. То можно заменить ее на зарубежную tl072, но тогда нужно немного сменить распиновку платы, так как у микросхемы tl072 меньше ножек. Печатная плата для изготовления мд пирата на этой микросхеме будет приложена ниже.

Всю схему можно условно разделить на две части – передатчик и приёмник. Микросхема NE555 формирует прямоугольные импульсы, которые через мощный полевой транзистор подаются на катушку. При взаимодействии катушки с находящимися рядом с ней металла происходят сложные физические явления, благодаря которым приёмная часть имеет возможность «увидеть», есть в зоне катушки металл, или нет.

Микросхемой-приёмником в оригинальной схеме «Пирата» является советская К157УД2, которую достать сейчас становится достаточно трудно. Однако вместо неё можно применить современную TL072, параметры металлоискателя при этом останутся точно такими же. Печатная плата, предложенная в этой статье, рассчитана именно на установку микросхемы TL072 (они имеют разную распиновку).

Динамик в схеме подключается последовательно с резистором 10-47 Ом. Чем меньше его сопротивление, тем громче будет звук и больше потребление металлоискателя. Транзистор Т3 можно заменить на любой другой маломощный NPN транзистор, например, на отечественный КТ3102. Динамик можно применить любой, первый попавшийся. Итак, перейдём от слов к делу.

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.

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.

https://www.youtube.com/watch?v=HsXYlwycvVc

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.

Металлоискатель из радиоприемника и калькулятора

1. Разворачиваем коробку с крышкой в книжку.
2. На тыльные стороны калькулятора и радио наклеиваем полоски скотча и закрепляем оба устройства в коробке, см. рис. справа. Приемник – желательно в крышке, чтобы был доступ к органам управления.
3. Включаем приемник, ищем настройкой на максимальной громкости вверху АМ диапазона (диапазонов) участок, свободный от радиостанций и как можно более чистый от эфирных шумов. Для СВ это будет в районе 200 м или 1500 кГц (1,5 МГц).
4. Включаем калькулятор: приемник должен загудеть, захрипеть, зарычать; в общем, дать тон. Громкость не убираем!
5. Если тона нет, осторожно и плавно подстраиваемся, пока не появится; это мы поймали какую-то из гармоник строб-генератора калькулятора.
6. Потихоньку складываем «книжку», пока тон не ослабеет, не станет более музыкальным или вовсе не пропадет. Скорее всего это случится при развороте крышки около 90 градусов. Таким образом мы нашли положение, в котором магнитный вектор первичных импульсов ориентирован перпендикулярно оси ферритового стержня магнитной антенны и она их не принимает.
7. Фиксируем крышку в найденном положении пенопластовым вкладышем и резинкой или подпорками.

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.

Металлоискатель «Пират» — самостоятельная
сборка

Если говорить об аппаратах любительского уровня,
которые рассчитаны на самостоятельную сборку – одним из лидеров рынка здесь
является модель под названием «Пират».

С поиском под водой это название ничего общего не имеет.
Оно содержит в себе лишь сокращение от данных его устройства и названия сайта
разработчика.

Микросхемы:

• NE555 – 1 шт.
• TL072 – 1 шт.

Транзисторы:

• BC547 – 1 шт.
• BC557 – 1 шт.

Конденсаторы:

• 100 нФ – 2 шт.
• 1 нФ – 1 шт.
• 10 мкФ – 2 шт.
• 1 мкФ – 2 шт.
• 220 мкФ – 1 шт.

Резисторы:

• 100 кОм – 1 шт.
• 1,6 кОм – 1 шт.
• 1 кОм – 1 шт.
• 10 Ом – 2 шт.
• 150 Ом – 1 шт.
• 220 Ом – 1 шт.
• 390 Ом – 1 шт.
• 47 кОм – 2 шт.
• 62 кОм – 1 шт.
• 2 МОм – 1 шт.
• 120 кОм – 1 шт.
• 470 кОм – 1 шт.

Остальное:

• Динамик 1 – шт.
• Диоды 1N4148 – 2 шт.
• Панельки DIP8 – 2 шт.
• Потенциометр 100 кОм – 1 шт.
• Потенциометр 10 кОм – 1 шт.

Печатная плата

Печатная плата выполняется методом ЛУТ, отзеркаливать её перед печатью не нужно.

На плату в первую очередь нужно запаять резисторы, диоды, затем всё остальное. Микросхемы желательно установить в панельки. Провода подключения катушки, динамика, потенциометра и катушки можно впаять напрямую в плату, но удобнее использовать винтовые клеммники, тогда можно будет подключать и отсоединять провода без использования паяльника.

Самодельный металлоискатель «Пират» —
преимущества и недостатки

•      
Технологию использования, отлично
подходящую для уровня новичков в мире кладоискательства, тех, для кого это
является увлечением и хобби.

•      
Возможность создания прибора, который
будет иметь полностью индивидуальную форму, собственный дизайн и авторскую конфигурацию.

•      
Удовольствие от процесса и результата
самостоятельного труда по созданию работоспособной и показывающей свою
эффективность на деле техники.

•      
Значительное потребление заряда
аккумуляторами питания, что приводит к необходимости постоянного наличия запасных
элементов.

•      
Отсутствие в первоначальной конфигурации
функции дискриминации, т.е. четкого определения типа металла, который влияет на
электромагнитное поле. Умелые мастера могут исправить этот недостаток, и адаптировать
реализовать такую функцию дополнительно. Однако, для новичков в мире
радиотехники — это будет проблематично.