Металлоискатель своими руками

Металлоискатель или металлодетектор – устройство, которое находит металлосодержащие предметы в диэлектрическом или низко проводящем массиве. Устройство помогает обнаружить различные металлические тела в земле, массиве ограждающих конструкций зданий и сооружений, и в глубине грунта на дне водоёмов. Фирменный прибор стоит довольно дорого. Сделанный металлоискатель своими руками обойдётся намного дешевле.

Что такое металлодетектор и как он работает?

Современный электронный прибор замечает присутствие металлических предметов на расстоянии. Принцип работы построен на том, что он улавливает свою радиоволну, отражённую от металла.

При включении питания в поисковом устройстве возникает электромагнитное поле, которое излучается вглубь исследуемой территории. Это может быть земля, скала, вода, древесина или массив любого диэлектрика. Электромагнитное поле излучает поисковая катушка.

На верхней части искомого металла появляются токи вихревого характера. Они устремляются навстречу, подавляя электромагнитное поле, излучаемое металлоискателем. Резкое падение мощности поля прибора фиксирует его электронный блок. Электроника анализирует новые параметры электромагнитного потока и сигнализирует о наличии металла.

Золото, серебро и медь, в отличие от железа и никеля, обладают более высокой электропроводностью. Определение природы металла в зоне обследования основывается на получении данных об удельной электропроводности материала.

Различие между простыми конструкциями и устройствами с более «навороченной» электроникой состоит в том, что дорогие устройства определяет не только вид металла, но и глубину его нахождения, а также имеют опцию дискриминации.

Принципы действия металлоискателей

Состав схем приборов напрямую зависит от принципа действия электроники металлоискателя. Различают следующие типы схем:

• метод биения;
• передатчик-приёмник;
• радиочастотный;
• импульсно-индукционный;
• резонансо-срывной.

Метод биения

Данный метод действия обозначают аббревиатурой BFO (beat frequency oscillation). В основе конструкции прибора установлен LC-генератор. Генераторы такого вида имеют высокую стабильность частоты, излучаемых волн.

LC устройство через катушку поискового круга получает фактическую частоту биений и сравнивает с эталонными данными. Полученная разница сопровождается звуковым сигналом через встроенный динамик. Используемая частота находится в пределах от 40 до 500 кГц.

BFO устройства отличаются слабой чувствительностью и низким уровнем отстраивания от влажного и минерального грунта. Использование этого метода чаще всего встречается в дешёвых моделях отечественного производства.

Передатчик-приёмник

Низкочастотный передатчик-приёмник формата TR/VLF (transmitter-receiver/very low frequency) имеет обнаруживающую систему, состоящую из 2 катушек. Они находятся в одной плоскости. Одна из них состоит в контуре LC-генератора. При получении ей сигнала, на выходе приёмной катушки отражается маломощный сигнал. Происходит оценка амплитуды на приёмных витках и фазового сдвига между полученным и переданным сигналом.

VLF-способ обеспечивает высокую чувствительность устройства. Металлодетектор хорошо определяет природу предметов, что происходит за счёт оценки характеристик фаз. Схематика прибора имеет довольно сложную конфигурацию. Катушки должны пройти предварительную презициозную балансировку.

Отстраивание от массива изучаемой среды и дискриминация предметов из металла выполняется фазосдвигающими цепями. Модификация TR/VLF анализирует фазовые характеристики электромагнитных полей, что даёт возможность отличать чёрные металлы от их цветных «собратьев», отстраиваться от массива земли и различных посторонних вкраплений в его среде.

Металлоискателям данного типа свойственна высокая чувствительность. Разрешающие качества устройства во многом зависит от диаметра поисковой головки. Чем больше этот размер, тем лучше осуществляется процесс обнаружения изделий из металла в глубине массива. На основе этого принципа изготавливают основную массу серийных металлодетекторов.

Радиочастотный

Высокочастотный формат устройства RF (radio frequency) имеет 2 катушки. Они разнесены на определённое расстояние друг от друга. Излучающая катушка посылает сигнал на внешнюю поверхность искомого металла. Приёмный элемент фиксирует отражённый сигнал. Используемая частота радиосигналов находится в пределах от 70 до 500 кГц.

Устройство, построенное по такому принципу, не различает природу тел из металла, не «видит» небольшие объекты. Следует отметить, что он отлично распознаёт крупные предметы из металла на большом расстоянии – в глубине массива изучаемой среды.

Импульсно-индукционный

Генератор импульсно-индукционного прибора формата PL (pulse induction) подаёт сигнал импульсного характера в колебательный контур поискового устройства. Оценочным данным является время переходного периода – положение заднего фронта импульса напряжения. Рабочая частота находится в низком диапазоне – от 50 до 4000 Гц.

Резонансо-срывной

Срыв резонанса – формат OR (off resonance). В основе принципа функционирования прибора МИ заложен метод оценки величины амплитуды сигнала в катушке. Контур настраивают близко к резонансу с излучаемым сигналом.

Появление в зоне поиска металлического предмета становится причиной возникновения резонанса или полного его исключения. Это отмечается увеличением или уменьшением амплитуды в колебательном контуре.

Метод не используется в металлоискателях заводского изготовления. В основном применяют при разработке самодельных радиолюбительских конструкций.

Что такое дискриминация металлов?

Кто интересуется строением и принципом действия металлоискателей, часто в поиске нужной информации сталкиваются с выражением «дискриминация металлов». Функция дискриминации металлоискателя определяет направленность поиска той или иной группы металлических предметов. Установка металлоискателя на обнаружение цветных металлов позволяет игнорировать железосодержащие включения в массиве грунта.

Агрегаты, оснащённые дисплеем, могут демонстрировать шкалу дискриминации от «0» до «99». Чем больше стремится показатель индикации прибора к 0, тем меньше электропроводность найденного металлического предмета.

В некоторых моделях линейка дискриминации градуирована на такие виды металлов, как железо, никель, цинк, алюминий, золото, медь и серебро. Прибор может делать поправку на включение лигатуры в основном составе материала. Вида и количество лигатуры в металле изменяет его электропроводность.

Металлы в чистом виде практически не встречаются, поэтому в сложных устройствах высокого уровня существуют опции, позволяющие «не замечать» такие металлы, как железо, никель и алюминий. Металлодетектор будет реагировать на обнаружение золота, серебра и меди.

Селективная дискриминация металлов позволяет сократить временные затраты на обнаружение ненужных предметов и не тратить силы на копание ненужных ям.

Собрать металлоискатель ПИРАТ своими руками

Члены военно-исторических обществ, краеведы и любители искать клады часто озабочены поиском дешёвых моделей металлодетекторов.

Желание собрать своими руками металлоискатель, прежде всего, вызвано экономическим фактором. Готовое изделие заводского исполнения стоит довольно дорого. Есть модели, стоимостью до нескольких десятков тысяч рублей. В средствах массовой информации публикуется масса «рецептов» по изготовлению самодельных приборов.

Для обнаружения металлосодержащих предметов в толще грунта, можно сделать металлоискатель со схемой Пират.

Пират – импульсивный металлодетектор с несложной электронной схемой. Название никак не связано с морскими разбойниками. Латинская аббревиатура состоит из двух сокращений: PI (импульсный принцип) и RAT (наименование авторского сайта).

Инструкция по сборке МИ ПИРАТ

Для изготовления самодельного металлоискателя необходимо заранее приготовить несколько предметов – это поисковый круг с катушкой, электронный блок управления и штанга-держатель.

Поисковый круг

Его можно вырезать из строительной фанеры, пластика либо другого диэлектрического материала. Круг представляет собой обод ø 180 – 210 мм с обвитым на нём обмоточным проводом (24 – 25 витков) ø 0,5 мм. Для увеличения дистанции обнаружения, поисковый контур делают ø 260 – 270 мм и обматывают таким же проводником в количестве 21- 22 витков.

Рекомендуемые размеры поискового круга и параметры провода отражены в следующей таблице.

Штанга-держатель

В качестве этой детали используют любой диэлектрический длинномер. Это может быть деревянный держатель огородного инструмента, швабры или полимерная трубка. На нижнем конце штанги крепят поисковый круг. Вверху часто крепят корпус электронного блока управления. Длину штанги определяет сам хозяин оборудования – соответственно его росту.

Блок управления

Для корпуса электронного блока 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.

Разновидности микросхем металлоискателя ПИРАТ

Из всех известных схем самодельных металлоискателей известны конструкции, собранные на следующих элементах:

Ne 555

Основным управляющим компонентом схемы является микросхема Ne 555. В качестве аналога может быть использована микросхема отечественного производства КР1006ВИ1.

Вариант печатной платы на Ne 555

На транзисторах

Взамен микросхемы Ne 555, некоторые авторы предлагают собирать схему электронного управления металлоискателя на транзисторах.

Вариант печатной платы металлодетектора на транзисторах

Tl 0722 и Ne 555

Электронный блок металлоискателя Пират собирают на двух микросхемах. Это значительно упрощает схемотехнику прибора.

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.

Разные значения этих параметров вызывают подачу сигнала через усилитель на динамик прибора.
Питание электронного блока осуществляется за счёт батарейки типа крона. Её ёмкости хватает на пользование устройством в течение длительного времени.

Комплектующие элементы сборки электронной схемы металлоискателя Пират на К561la7

1. Конденсаторы часто используют бывшие в употреблении, но нужно обязательно проверять их ёмкость. Хорошо подходят керамические элементы. Для изготовления схемы потребуются детали:
   100 мкФ – 1шт.;
   1000 пФ – 3 шт.;
   22 пФ – 2 шт.;
   300 пФ – 1 шт.
2. Бывшие в употреблении постоянные резисторы также применяют, извлекая их из старых схем. Они много лет сохраняют свои качественные характеристики.
   22 Ом – 1 шт.;
   1 кОм – 1 шт.;
   4,7 кОм – 1 шт.;
   10 кОМ – 1 шт.;
   470 кОм – 1 шт.
3. Переменные резисторы лучше купить в электротехническом супермаркете или на радиорынке:
   1,5 кОм – 1 шт., 20 кОм – 1 шт.
4. Микросхема К561la7 заключена в защитном корпусе формата DIP. Ножки нумеруют от выемки на корпусе микросхемы, начиная отсчёт против часовой стрелки.
5. Транзистор КТ-315 можно заменить на КТ3102, ВС546, или на схожие по характеристикам низкочастотные аналогичные элементы. Смотря на лицевую часть транзистора, различают выводы, справа налево – эмиттер, коллектор и база.
6. Диод можно выбрать из таких радиодеталей как: кд522Б, кд105, кд106.Перед пайкой диод нужно прозвонить для того, чтобы точно отличить анод от катода.
7. В качестве сигнализатора можно использовать наушники mp 3 плеера либо что-то подобное.
8. Питание – батарейка типа крона 9 в. и контактная группа.

Металлоискатель подводный своими руками

Модель подобного типа в заводском исполнении стоит немалых денег. Сделать его своими руками – заманчивая перспектива. С его помощью на морском дне среди валунов и гальки вполне можно найти обронённые ценные предметы – кольца, цепочки из золота и серебра и прочее. С помощью таких приборов найдено много артефактов немалой стоимости.

Схемы строения электронных блоков применяют те же, что и для сухопутных собратьев, но с некоторыми особенностями. Здесь требуется обеспечение полной герметичности устройства. Катушку покрывают герметичными изоляционными материалами, вплоть до применения эпоксидной смолы.

В качестве корпуса используют ПВХ трубы малого диаметра. Трубы выполняют две функции одновременно – корпуса электронного блока и штанги-держателя.

В трубу помещают электронную схему с разъёмами для подключения питания и сами батарейки. На оголовке разъёмов закрепляют переменный резистор – для изменения чувствительности

Очень важно сделать герметичную закупорку торцевого отверстия трубы таким образом, чтобы винт пробки входил в соединение с головкой переменного резистора.

В качестве сигнализаторов обнаружения металлов применяют световые индикаторы – светодиоды. Запитывать их приходится от встроенного динамика внутри корпуса. При попадании в поле катушки искомого металла, световые индикаторы реагируют своим свечением.

Некоторые умельцы изготавливают модели с внешним управлением устройства с помощью магнита. Проводя магнитом по корпусу металлодетектора, меняют режим работы прибора.

Заключение

Владение самодельным металлоискателем вызывает тягу к обследованию окружающего мира. Если изучение тех или иных мест на природе не приведёт владельца прибора к обогащению, то обязательно принесёт огромную пользу для оздоровления организма за счет длительных прогулок на свежем воздухе.