Решили разобраться с схемой создания металлоискателя и попробовать сделать свой экспериментальный аппарат для ознакомлением с принципом работы и для пробы собственных сил, но не знаете с чего начать? Давайте разберемся вместе, ведь воссоздавать простые электронные схемы, в том числе металлоискатели своими руками не так уж и трудно.

Металлодетектор позволяет находить предметы, имеющие определенные электрические и электромагнитные свойства, которые отличают их от окружающей среды. К таким предметам относятся, к примеру, различные металлы в земле. Металлоискатели используются службами досмотра, военными, геологами, строителями и специалистами ряда других профессий для нахождения металла в почве и не только.

Сейчас металлоискатель зачастую используется и обычными людьми для поиска металлолома черной металлургии и нахождения цветных металлов, из которых состоят различные монеты, ювелирные украшения и военная атрибутика: гильзы, жетоны и многое другое. Также металлодетектор может помочь при поиске утерянных по неосторожности предметов, жизненно необходимых или имеющих материальную или моральную ценность (части механизмов, ключи, кольца, украшения и т.д).

Чувствительность данного прибора зависит от диаметра поисковой катушки. Чем больше ее диаметр (от 30 см), тем меньше чувствительность к маленьким предметам, но усиливается к крупным, глубинного залегания. И наоборот, чем меньше ее диаметр, тем лучше реакция на более мелкие предметы. В промышленных образцах имеются подробные инструкции о чувствительности и применению различных катушек.

Сигнал металлоискателя на большую и маленькую монету

В самодельном устройстве зависимость его чувствительности от диаметра катушки также сохраняется. Но нужно помнить, что самодельный прибор по своим качествам будет далек от профессионального оборудования в силу различных нюансов происходящих физических процессов. Одной фразой принцип работы металлоискателя можно описать так — катушка посылает электромагнитные волны и одновременно реагирует на индукционно наведенные в металле токи, которые генерируют свое магнитное поле под влиянием катушечной обмотки.

В действительности физические процессы намного сложнее, и сам поиск кладов профессиональным оборудованием (с избирательностью и сепарацией) далеко не так прост, как может показаться, а изобилие мусора в почве может начисто отбить охоту копать, когда качественный прибор пищит каждый раз. Поэтому приведенное ниже устройство не может гарантировать счастливых находок невообразимых кладов, но поможет на собственном опыте понять сам принцип взаимодействия металла и поисковой катушки металлоискателя.

Создание устройства такого типа не представляет больших трудностей, нужно только уметь разбираться в схемах и пользоваться паяльником. В данном случае будет описана простая схема с использованием, главным образом, 555 микросхемы (универсальный таймер).

Для ознакомления с работой подобного таймера рекомендуется прочитать соответствующий лист с параметрами данной микросхемы (datasheet).

Необходимые материалы и инструменты:

1. 555 микросхема (универсальный таймер);
2. 2 конденсатора по 2.2 мкФ;
3. резистор=47 кОм;
4. батарейки=9 В, провода для соединений, кабель для аккумуляторной батареи, переключатель;
5. плата схемы;
6. медный провод=100 м (d=0,2 мм);
7. зуммер для подачи звуковых сигналов (его можно заменить динамиком с сопротивлением= 8 Ом и конденсатором=10 мкФ);
8. древесный клей и изолента;
9. картон;
10. плоскогубцы, с помощью которых можно сделать отверстие, пинцет;
11. припой в виде проволоки и паяльник;
12. линейка, острый нож, циркуль, карандаш;
13. клей, используемый для горячего склеивания;
14. провода и макетная плата.

Материалы для изготовления простого металлоискателя

Схема металлоискателя

Вашему вниманию могут попадаться различные самодельные металлоискатели. Они находятся в свободном доступе, стоит только ввести в поисковой строке «металлоискатели схемы». Данная взята таким же образом с просторов Интернета , но в нее добавлен зуммер вместо динамика и переключатель (для батареи).

Изготовление катушки

Для удобства вычисления Вы можете воспользоваться калькулятором-онлайн для воздушной катушки. С его помощью можно рассчитать, что для катушки диаметром 9 см необходимо 250 оборотов (витков) лакированной медной проволоки d=0,2 мм. Индуктивность данной катушки получится приблизительно 10 МГн .

Чем меньше ее d (диаметр), тем больше оборотов понадобится (на катушку с диаметром 7 см необходимо 290 оборотов).

Экран металлоискателя

Купить готовую не составит труда. Если Вы все же решили собирать ее своими руками, то перед тем, как спаять два конца проволоки их необходимо почистить с использованием наждачной бумаги. Нужно стараться все соединения делать очень аккуратно, чтобы исключить влияние некачественного монтажа на самодельный прибор, который и так будет реагировать на множество помех.

В собранном виде экран металлоискателя

Тестирование катушки и создание печатной платы

Для того, чтобы не испортить рабочую плату лучше данную схему протестировать на макетной доске.

Проверка работоспособности на макетной плате

Следующим шагом необходимо сделать схемную плату. Если Вы не умеете, то лучше найти описание в Интернете с видео уроками.

Схемная плата в собранном виде

Тестирование

Основа для конструкции

Основа для Вашего простого металлоискателя может быть выполнена из любых удобных для Вас материалов (дерево, пластик и т.д). В данном случае основой послужил картон. Он более прост в использовании.

Вначале необходимо сделать эскиз ручки (3 детали), можно даже без вычислений. В этой ручке должны будут уместиться батарейка, плата, переключатель и катушка.

Ручка для металлоискателя сделанная из картона

Вырезаем отверстия для переключателя и батарейки. Склеиваем детали из картона используя древесный клей и оставляем сохнуть на ночь (приблизительно 12 часов).

Вырезаем отверстия для батарейки и проводов
склеиваем эти части между собой

После высыхания клея нужно проделать в ручке рядом с переключателем отверстие для свободного прохождения через него проводов. И наконец приклеиваем к картонной ручке катушку, используя термоклей.

Располагаем батарейку и другие части на ручке

Сборка частей и заключение

Когда по отдельности все части уже выполнены остается только их собрать. Вначале необходимо приклеить с помощью термоклея переключатель к ручке, вставить батарейку и затем приклеить схемную плату.

Теперь настало время подключить все компоненты между собой и протестировать созданное Вами устройство. Новичку будет не легко разобраться в данном руководстве, но если Вы не впервые беретесь за изготовление металлоискателя, то быстро разберетесь.

Металлоискатель в собранном виде

Такой собранный металлоискатель довольно мощный для нахождения мелких предметов на недалеком расстоянии и желательно внутри помещения, во избежание неполадок. Но следует помнить, что данная самоделка будет очень сильно уступать по чувствительности, качеству обнаружения, сепарации и избирательности, устойчивости к помехам промышленному оборудованию, и повторять ее стоит скорее ради спортивного интереса и ознакомления с принципом работы металлоискателя.

Что получилось в итоге:

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:

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

Все параметры металлоискателя связаны сложным образом и многие взаимосвязи взаимоисключающие. Так, напр., понижение частоты генератора позволяет добиться большего проницания и зоны поиска, но ценой увеличения энергопотребления, и ухудшает чувствительность и мобильность вследствие возрастания размеров катушки. В целом же каждый параметр и их комплексы так или иначе привязаны к частоте генератора. Поэтому первоначальная классификация металлоискателей строится по диапазону рабочих частот:

1. Сверхнизкочастотные (СНЧ) – до первых сотен Гц. Абсолютно не любительские приборы: энергопотребление от десятков Вт, без компьютерной обработки по сигналу ни о чем судить нельзя, для перемещения нужен автотранспорт.
2. Низкочастотные (НЧ) – от сотен Гц до нескольких кГц. Просты схемотехнически и конструктивно, помехоустойчивы, но мало чувствительны, дискриминация плохая. Проницание – до 4-5 м при энергопотреблении от 10 Вт (т. наз. глубинные металлодетекторы) или до 1-1,5 м при питании от батареек. Реагируют острее всего на ферромагнитные материалы (черный металл) или большие массы диамагнитных (бетонные и каменные строительные конструкции), поэтому иногда называются магнитодетекторами. К свойствам грунта мало чувствительны.
3. Повышенной частоты (ПЧ) – до нескольких десятков кГц. Сложнее НЧ, но требования к катушке невысоки. Проницание – до 1-1,5 м, помехоустойчивость на троечку, хорошая чувствительность, удовлетворительная дискриминация. Могут быть универсальными при использовании в импульсном режиме, см. ниже. На обводненных или минерализованных грунтах (с обломками или частицами скальных пород, экранирующих ЭМП) работают плохо или вовсе ничего не чуют.
4. Высокой, или радиочастоты (ВЧ или РЧ) – типичные металлоискатели «на золото»: отличная дискриминация на глубину до 50-80 см в сухих непроводящих и немагнитных грунтах (пляжный песок и т.п.) Энергопотребление – как в пред. п. Остальное – на грани «неуда». Эффективность прибора во многом зависит от конструкции и качества исполнения катушки (катушек).

Примечание: мобильность металлоискателей по пп. 2-4 хорошая: от одного комплекта солевых элементов («батареек») АА и без переутомления оператора можно работать до 12 час.

Особняком стоят импульсные металлоискатели. У них первичный ток в катушку поступает импульсами. Задав частоту следования импульсов в пределах НЧ, а их длительность, которая определяет спектральный состав сигнала, соответствующей диапазонам ПЧ-ВЧ, можно получить металлодетектор, совмещающий в себе положительные свойства НЧ, ПЧ и ВЧ или перестраиваемый.

Метод поиска

Насчитывается не менее 10 методов поиска предметов с помощью ЭМП. Но такие, как, скажем, метод непосредственной оцифровки ответного сигнала с компьютерной обработкой – удел профессионального применения.

Самодельный металлоискатель схемотехнически строят более всего следующими способами:

• Параметрическим.
• Приемо-передающим.
• С накоплением фазы.
• На биениях.

Без приемника

Параметрические металлоискатели в некотором роде выпадают из определения принципа действия: в них нет ни приемника, ни приемной катушки. Для детекции используется непосредственно влияние объекта на параметры катушки генератора – индуктивность и добротность, а структура ЭМП значения не имеет. Изменение параметров катушки ведет к изменению частоты и амплитуды вырабатываемых колебаний, что фиксируется разными способами: измерением частоты и амплитуды, по изменению тока потребления генератора, измерением напряжения в петле ФАПЧ (системы фазовой автоподстройки частоты, «подтягивающей» ее к заданному значению) и др.

Параметрические металлоискатели просты, дешевы и помехоустойчивы, но пользование ими требует определенных навыков, т.к. частота «плывет» под влиянием внешних условий. Чувствительность у них слабая; более всего используются как магнитодетекторы.

С приемником и передатчиком

Устройство приемопередающего металлоискателя показано на рис. в начале, к пояснению принципа действия; там же описан и принцип работы. Такие приборы позволяют добиться наилучшей эффективности в своем диапазоне частот, но сложны схемотехнически, требуют особо качественной системы катушек. Приемопередающие металлоискатели с одной катушкой называются индукционными. Их повторяемость лучше, т.к. проблема правильного расположения катушек относительно друг друга отпадает, но схемотехника сложнее – нужно выделить слабый вторичный сигнал на фоне сильного первичного.

Примечание: в импульсных приемопередающих металлоискателях от проблемы выделения также удается избавиться. Объясняется это тем, что в качестве вторичного сигнала «ловят» т. наз. «хвост» переизлученного объектом импульса. Первичный импульс вследствие дисперсии при переизлучении расплывается, и часть вторичного импульса оказывается в промежутке между первичными, откуда ее несложно выделить.

До щелчка

Металлоискатели с накоплением фазы, или фазочувствительные, бывают либо однокатушечными импульсными, либо с 2-мя генераторами, работающими каждый на свою катушку. В первом случае используется тот факт, что импульсы при переизлучении не только расплываются, но и задерживаются. Во времени сдвиг фаз нарастает; когда он достигает определенной величины, дискриминатор срабатывает и в наушниках раздается щелчок. По мере приближения к объекту щелчки становятся чаще и сливаются в звук все более высокого тона. Именно на этом принципе построен «Пират».

Во втором случае техника поиска та же, но работают 2 строго симметричных электрически и геометрически генератора, каждый на свою катушку. При этом вследствие взаимодействия их ЭМП происходит взаимная синхронизация: генераторы работают в такт. При искажении общего ЭМП начинаются срывы синхронизации, слышимые как те же щелчки, а затем тон. Двухкатушечные металлоискатели со срывом синхронизации проще импульсных, но менее чувствительны: проницание их в 1,5-2 раза меньше. Дискриминация в обоих случаях близка к отличной.

Фазочувствительные металлодетекторы – любимые инструменты курортных старателей. Асы поиска настраивают свои приборы так, что точно над объектом звук снова пропадает: частота следования щелчков переходит в ультразвуковую область. Таким способом на ракушечном пляже удается находить золотые серьги размером с ноготь на глубине до 40 см. Однако на грунте с мелкими неоднородностями, обводненном и минерализованном, металлоискатели с накоплением фазы уступают прочим, кроме параметрических.

По писку

Биения 2-х электросигналов – сигнал с частотой, равной сумме или разности основных частот исходных сигналов или кратных им – гармоник. Так, напр., если на входы специального устройства – смесителя – подать сигналы с частотами 1 МГц и 1 000 500 Гц или 1,0005 МГц, а к выходу смесителя подключить наушники или динамик, то услышим чистый тон 500 Гц. А если 2-й сигнал будет 200 100 Гц или 200,1 кГц, случится то же самое, т.к. 200 100 х 5 = 1 000 500; мы «поймали» 5-ю гармонику.

В металлоискателе на биениях действуют 2 генератора: опорный и рабочий. Катушка колебательного контура опорного маленькая, защищенная от посторонних влияний, или его частота стабилизирована кварцевым резонатором (попросту – кварцем). Контурная катушка рабочего (поискового) генератора – поисковая, и его частота зависит от наличия предметов в зоне поиска. Перед поиском рабочий генератор настраивают на нулевые биения, т.е. до совпадения частот. Полного нуля звука как правило не добиваются, а настраивают до очень низкого тона или хрипа, так удобнее искать. По изменению тона биений судят о наличии, величине, свойствах и расположении объекта.

Примечание: чаще всего частоту поискового генератора берут в несколько раз ниже опорной и работают на гармониках. Это позволяет, во-первых, избежать вредного в данном случае взаимного влияния генераторов; во-вторых, точнее настроить прибор, в-третьих, вести поиск на оптимальной в данном случае частоте.

Металлоискатели на гармониках в общем сложнее импульсных, однако работают на любом грунте. Правильно изготовленные и настроенные, они не уступают импульсным. Об этом можно судить хотя бы по тому, что золотоискатели-пляжники никак не сойдутся во мнениях, что же лучше: импульсник или на биениях?

Катушка и прочее

Самое распространенное заблуждение начинающих радиолюбителей – абсолютизация схемотехники. Мол, если схема «крутая», то все будет тип-топ. Относительно металлоискателей это вдвойне неверно, т.к. их эксплуатационные достоинства сильнейшим образом зависят от конструкции и качества изготовления поисковой катушки. Как выразился некий курортный старатель: «Находимость детектора должна тянуть карман, а не ноги».

При разработке прибора его схему и параметры катушки подгоняют друг к другу до получения оптимума. Определенная схема с «чужой» катушкой если и заработает, то до заявленных параметров не дотянет. Поэтому, выбирая прототип для повторения, смотрите прежде всего описание катушки. Если оно неполное или неточное – лучше строить другой прибор.

О размерах катушки

Большая (широкая) катушка эффективнее излучает ЭМП и глубже «просветит» грунт. Ее зона поиска шире, что позволяет уменьшить «находимость ногами». Однако, если в зоне поиска окажется крупный ненужный предмет, его сигнал «забьет» слабый от искомой мелочи. Поэтому желательно брать или делать металлодетектор, рассчитанный на работу с катушками разного размера.

Примечание: типичные диаметры катушек 20-90 мм для поиска арматуры и профилей, 130-150 мм «на пляжное золото» и 200-600 мм «на большое железо».

Монопетля

Традиционный тип катушки детектора металла т. наз. тонкая катушка или Mono Loop (одинарная петля): кольцо из многих витков эмалированного медного провода шириной и толщиной раз в 15-20 меньше среднего диаметра кольца. Достоинства катушки-монопетли – слабая зависимость параметров от типа грунта, сужающаяся книзу зона поиска, что позволяет, двигая детектор, точнее определять глубину и расположение находки, и конструктивная простота. Недостатки – малая добротность, отчего в процессе поиска «плывет» настройка, подверженность помехам и расплывчатая реакция на объект: работа с монопетлей требует значительного опыта пользования данным конкретным экземпляром прибора. Самодельные металлоискатели начинающим рекомендуется делать с монопетлей, чтобы без особых проблем получить работоспособную конструкцию и приобрести с ней поисковый опыт.

Индуктивность

При выборе схемы, чтобы убедиться в достоверности обещаний автора, и тем более при самостоятельном конструировании или доработке, нужно знать индуктивность катушки и уметь ее рассчитывать. Даже если вы делаете металлоискатель из покупного набора, индуктивность все равно нужно проверить измерениями или расчетом, чтобы не ломать потом голову: почему, все вот вроде исправно, а не пищит.

Калькуляторы для расчета индуктивности катушек имеются в интернете, но компьютерная программа все случаи практики предусмотреть не может. Поэтому на рис. дана старая, десятилетиями проверенная номограмма для расчета многослойных катушек; тонкая катушка – частный случай многослойной.

Для расчета поисковой монопетли номограммой пользуются следующим образом:

• Берем величину индуктивности L из описания прибора и размеры петли D, l и t оттуда же или по своему выбору; типичные значения: L = 10 мГн, D = 20 см, l = t = 1 см.
• По номограмме определяем количество витков w.
• Задаемся коэффициентом укладки k = 0,5, по размерам l (высота катушки) и t (ширина ее) определяем площадь сечения петли и находим площадь чистой меди в ней как S = klt.
• Поделив S на w, получим сечение обмоточного провода, а по нему – диаметр провода d.
• Если получилось d = (0,5…0,8) мм, все ОК. В противном случае увеличиваем l и t при d>0,8 мм или уменьшаем при d<0,5 мм.

Помехоустойчивость

Монопетля хорошо «ловит» помехи, т.к. устроена точно так же, как рамочная антенна. Увеличить ее помехоустойчивость можно, во-первых, поместив обмотку в т. наз. экран Фарадея (Faraday shield): металлическую трубку, оплетку или обмотку из фольги с разрывом, чтобы не образовался короткозамкнутый виток, который «съест» все ЭМП катушки, см. рис. справа. Если на исходной схеме возле обозначения поисковой катушки есть пунктирная линия (см. схемы далее), то это значит, что катушка данного прибора обязательно должна быть помещена в экран Фарадея.

Также обязательно экран соединяется с общим проводом схемы. Тут таится подвох для новичков: заземляющий проводник нужно подключать к экрану строго симметрично разрезу (см. тот же рис.) и подводить его к схеме также симметрично относительно сигнальных проводов, иначе помехи все-таки «пролезут» в катушку.

Экран поглощает и некоторую долю поискового ЭМП, что снижает чувствительность прибора. Особенно этот эффект заметен в импульсных металлоискателях; их катушки вообще нельзя экранировать. В таком случае увеличения помехозащищенности можно добиться, симметрируя обмотку. Суть в том, что для удаленного источника ЭМП катушка – точечный объект, и э.д.с. помех в ее половинах подавят друг друга. Симметричная катушка может понадобиться и схемно, если генератор двухтактный или индуктивная трехточка.

Однако симметрировать катушку привычным радиолюбителям бифиллярным способом (см. рис.) в данном случае нельзя: при нахождении в поле бифиллярной катушки проводящих и/или ферромагнитных предметов ее симметрия нарушается. Т.е., помехоустойчивость металлоискателя пропадет как раз тогда, когда она больше всего нужна. Поэтому симметрировать катушку-монопетлю нужно перекрестной намоткой, см. тот же рис. Ее симметрия не нарушается ни при каких обстоятельствах, но мотать тонкую катушку с большим количеством витков перекрестным способом – адский труд, и тогда лучше сделать корзиночную катушку.

Корзинка

Корзиночные катушки имеют все достоинства монопетель в еще большей степени. Вдобавок, катушки-корзинки стабильнее, их добротность выше, а то, что катушка плоская – двойной плюс: чувствительность и дискриминация возрастут. К помехам корзиночные катушки менее восприимчивы: вредные э.д.с. в перекрещивающихся проводах гасят друг друга. Единственный минус – для катушек-корзинок нужна точно сделанная жесткая и прочная оправка: общая сила натяжения многих витков достигает больших величин.

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.

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.

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.
11 оценок, среднее: 4,91 из 5)

Вы в детстве хотели себе иметь прибор, которым можно было бы находить металлические предметы и даже клад? Большинство детей желают иметь такой агрегат. К счастью, он существует. Это обычный металлодетектор, позволяющий обнаруживать различные металлы под слоем грунта и в других местах. Принцип в том, что он находит материал, который отличается своими магнитными или электрическими свойствами от среды нахождения. Примечательно, что находить можно не только металлические предметы и не только в грунте.

Металлоискатель используют геологи, службы досмотра, военные, криминалисты и строители. Это весьма полезная в хозяйстве вещь. А можно ли сделать металлоискатель своими руками? Да, и эта статья поможет вам в этом.

Как работает металлоискатель и из чего он состоит

Для того чтобы сделать такой прибор в домашних условиях собственными руками, нужно разобраться в принципе его работы. Как он способен обнаруживать металл и сигнализировать об этом? Все дело в электромагнитной индукции. Металлоискатели имеют свою схему, состоящую из:

1. Передатчика колебаний электромагнитных волн.
2. Приемника.
3. Специальной передающей сигнал катушки.
4. Катушки, принимающей сигнал.
5. Устройства индикации.
6. Дискриминатора (схема выделения полезного сигнала).

Некоторые работающие узлы могут быть объединены схематически и конструктивно. К примеру как приемник, так и передатчик смогут действовать на одну катушку. Часть приемника сразу будет выделять положительный сигнал и так далее.

Теперь детальней о принципе работы металлоискателя. Благодаря катушке, в среде начинает создаваться ЭМП (электромагнитное поле) некой структуры. В том случае, когда в радиусе действия этого поля находится предмет, проводящий электричество, в нем появляются токи Фуко или вихревые.Они создают собственное ЭМП предмета. Теперь изначальная структура катушки начинает искажаться. А когда предмет, находящийся в грунте, не проводит электричество, но имеет ферромагнитные свойства, то за счет экранирования структура катушки тоже искажается. Как в первом, так и во втором случае, металлоискатель улавливает электромагнитное поле от предмета и преобразует его в сигнал (акустический или оптический). Вы слышите определенный звук и можете видеть сигнал на экране.

Обратите внимание! В целом для работы металлоискателя необязательно, чтобы тело проводило ток, грунт - нет. Важно чтобы магнитные и электрические свойства тел отличались.

Вот так и работает система металлоискателя. Принцип простой и действенный. Теперь, давайте подробнее рассмотрим, как сделать металлоискатель собственными руками. Первое что вам нужно - подготовить все инструменты и материалы.

Компоненты для металлоискателя

Итак, если вы хотите изготовить прибор, то без специальных приспособлений не обойтись. Это все-таки электронный прибор, который нужно собрать из разных комплектующих. Что же потребуется? Набор следующий:

Прочие компоненты вы можете увидеть на схеме ниже.

Кроме того, вам понадобится пластиковая коробка, чтобы смонтировать электронную схему. А также подготовьте пластиковую трубу, чтобы создать штангу с закрепленной на ней катушкой. Теперь можно приступать к работе.

Собираем металлоискатель собственными руками: создание печатной платы

Самый сложный этап работ - это электроника. Здесь все тонко и сложно. Поэтому рационально начать именно с создания рабочей печатной платы. Существует лишь несколько вариантов различных плат. Все зависит от радиоэлементов, используемых для создания. Различают плату, работающую на микросхеме NE555, и на транзисторах. Ниже видно, как выглядят эти платы.

Собираем металлоискатель собственными руками: установка электронных элементов на плату

Дальше работа тоже будет не из легких. Все электронные элементы металлоискателя придется спаять и установить их так, как показывает схема. На фото вы можете видеть конденсаторы. Они пленочные и обладают высокой термостабильностью. За счет них работа металлоискателя будет значительно стабильней. Такой показатель очень кстати, особенно в осенний период пользования прибором. Ведь тогда на улице бывает достаточно прохладно.

Остается выполнить пайку. Сам процесс мы описывать не будем, так как технология пайки должна быть известна всем. Чтобы наглядно понять, как выполнить все работы по электронной части металлоискателя, предлагаем вам дополнительно ознакомиться с этим видео:

Собираем металлоискатель собственными руками: питание

Чтобы устройство получало ток, нужно обеспечить источник питания на 9-12 В. Стоит заметить, что металлоискатель довольно прожорливо потребляет электроэнергию. Это не удивительно, так как прибор довольно мощный. Если вы думаете что одной «Кроны» (батарейки) будет достаточно, то это не так. Долго он не проработает. Потребуется две или даже три батарейки, соединенные параллельно. Как вариант использование одного мощного аккумулятора. Это будет дешевле, так как его можно долго разряжать и заряжать.

Собираем металлоискатель собственными руками: катушка

Так как мы делаем импульсный металлодетектор, то аккуратность и точнейшая сборка катушки не требуется. Нормальный диаметр катушки будет составлять 19-20 см. Для этого придется мотать 25 витков. Когда вы сделаете катушку, хорошо обмотайте ее сверху изоляционной лентой. Для увеличения глубины обнаружения катушкой предметов, намотайте диаметр на отправку около 26-27 см. При этом нужно уменьшить количество витков до 21-23. В таком случае используется провод Ø 0,5 мм.

Когда вы намотали катушку, ее потребуется смонтировать на жесткий корпус металлоискателя. Важно, чтобы на корпусе отсутствовал металл. Подумайте и поищите любой корпус, который будет подходить по размерам. Корпус будет выполнять защитную функцию. Катушка будет защищена от ударов о грунт во время поисков.

Чтобы сделать отвод от катушки, припаяйте к ней два провода Ø 0,5-0,75 мм. Рекомендуется использовать 2 свитых друг с другом провода.

Собираем металлоискатель собственными руками: настройка прибора

Собирая металлоискатель по схеме, настраивать его не нужно. Он уже обладает максимальной чувствительностью. Чтобы еще тоньше настроить металлоискатель, отрегулируйте переменный резистор R13, немного покрутив его. Делайте это до тех пор, пока не услышите редкие щелчки. В том случае, когда это достигается на крайнем положении нахождения резистора, смените номинал прибора R12. Такой переменный резистор должен настроить металлоискатель на оптимальную работу на среднем положении.

Существует специальный осциллограф, благодаря которому вы можете измерять частоту затвора резистора Т2. Протяжность импульса должна составлять 130-150 мкс, а оптимальная рабочая частота - 120-150 Гц.

Чтобы начать процесс поиска металлоискателем, нужно включить его и подождать примерно 20 сек. Тогда он стабилизируется. Теперь крутите резистор R13 чтобы настроить его. Вот и все, вы можете начинать свой поиск при помощи простого металлоискателя.

Подведем итоги

Такая подробная инструкция поможет вам узнать, как самому можно сделать металлоискатель своими руками. Он простой, но полностью способен находить металлические предметы. Более сложные модели металлоискателей требуют больших усилий и времени.

Металлодетектор используют при поиске предметов с определенными электромагнитными характеристиками, а именно металлов. В профессиональной деятельности данный прибор используется службами, проводящими досмотр, археологами, геологами и профессиональными кладоискателями. Помимо этого, прибор, обнаруживающий металлы, часто применяют в строительстве, например, для обнаружения арматуры, проводки и профилей в стенах.

Профессиональное оборудование имеет очень существенный недостаток — очень высокую стоимость , которая варьируется в зависимости от глубины обнаружения, типа интерфейса и функции распознавания металла.

Потребность в наличии металлоискателя возникает и у обычных людей. Зачастую это те, кто решил попробовать себя в роли кладоискателя. В отличие от профессионалов, которым оборудование или предоставляется организацией, начинающие любители не всегда хотят приобретать дорогой прибор. Это обуславливается тем, что такая покупка не будет использоваться для профессионального применения и вряд ли себя реализует.

Для любителя, который только начинает работу с данными аппаратами, может подойти собранный самостоятельно металлоискатель. Самодельные приборы относительно простые в изготовлении, в интернете есть много подробных инструкций. Металлоискатель своими руками может собрать любой человек при наличии желания и требуемых в сборке компонентов; и их сборка под силу даже тем, кто слабо разбирается в радиомонтаже. Самодельные приборы могут обладать как относительно слабыми характеристиками, так и не уступать фирменным дорогим товарам. Перед тем как собирать прибор, нужно знать его устройство и разновидности.

Для того чтобы понимать, какой именно металлодетектор нужно собирать, необходимо определиться с перечнем проводимых работ, а также тем, какие именно металлы будут целью поиска. Внешне похожие приборы для поиска золота и проведения строительных работ отличаются по конструктиву и техническим характеристикам. Существуют следующие общие параметры поисковых устройств:

Дискриминация поиска может происходить по трем вариантам:

• Пространственная, которая указывает на размещение найденного объекта в зоне электромагнитного поля, а также его глубине нахождения.
• Геометрическая, показывающая размеры и форму найденного объекта.
• Качественная, определяющая то, какими свойствами обладает найденный материал.

Диапазон рабочих частот

Металлоискатели работают в определенном диапазоне частот:

• Сверхнизко частотные, до нескольких сотен Гц. Мощные металлоискатели, требующие высокого напряжения, внушительные габариты, и компьютерная расшифровка сигнала делают денные приборы непригодными для любительского применения.
• Низкочастотные, до нескольких кГц. Достаточно простые схемы и конструкция, хорошая помехоустойчивость и малочувствительны к грунту. Обладают проницанием в зависимости от подаваемого вольтажа, вплоть до 5 метров. Острее всего реагируют на черные металлы и железобетонные конструкции.
• Повышенной частоты, до десятков кГц. Обладают более сложными схемами, но менее требовательны к катушкам. Относительная помехоустойчивость и глубина обнаружения до полутора метров. Очень плохо работают во влажных и минеральных грунтах.
• Радиочастотные, применяются для поиска цветных металлов, например, золота. Глубина обнаружения меньше метра в сухих почвах, очень критичны к конструкции и качеству применяемых катушек.

Классификация по виду поиска

Существует много методов поиска, но многие из них применимы только в профессиональной деятельности, и нереализуемы в самодельных устройствах. К более применимым в домашних условиях можно отнести:

• Без приемника (параметрический).
• На биениях.
• Накопление фазы.
• Приемо-передающий.

Параметрический металлоискатель

В данных приборах нет приемной катушки и приемника, и обнаружение объекта происходит за счет его влияния на катушку генератора, изменение ее параметров, таких как частота и амплитуда вырабатываемых колебаний, фиксируется разными возможными способами. Достаточно просты в сборке и обладают относительно высокой помехоустойчивостью. Чаще используются как магнитодетекторы ввиду слабой чувствительности.

Приемо-передающее устройство

Прибор состоит из передающей и принимающей катушек, передатчика ЭМ колебаний, а также может оснащаться дискриминатором, который будет обнаруживать только определенные металлы.

Катушка создает электромагнитное поле ; если в ее зоне окажутся материалы, обладающие отличным электромагнитным полем, то приемник улавливает их, и подает звуковой сигнал об обнаружении. Если обнаруживается объект не обладающий электропроводными свойствами, но имеющий ферромагнитные характеристики, то он исказит электромагнитное поле за счет экранирования.

Данные приборы добиваются лучшей производительности в своем рабочем частотном диапазоне, но их самостоятельное изготовление требует качественной системы катушек, которые должны идеально располагаться относительно друг друга.

Приемо-передающий металлодетектор с одной катушкой называют индуктивным. Его создание проще за счет того, что не нужно подбирать катушки, но требуется разделять вторичный слабый сигнал относительно излучаемого первичного.

Фазочувствительный прибор

Данные металлодетекторы представлены импульсными с одной катушкой или приборами с двумя катушками, на каждую из которых воздействует отдельный генератор.

В случае с импульсным фазочувствительным металлоискателем, излучаемые импульсы при столкновении с искомым металлом задерживаются, и во время нарастающего сдвига фаз дискриминатор срабатывает и подает сигнал. Чем ближе прибор к объекту, тем чаще становятся сигналы. На этом принципе работает популярный самодельный металлоискатель «Пират» с дискриминацией металлов.

Принцип работы прибора с двумя катушками основан на том, что электромагнитные поля двух катушек синхронизируются и работают в такт; а при искажении поля происходит рассинхронизация, и дискриминатор начинает издавать сигналы. Этот вид прибора проще изготовить, чем одно катушечный, но глубина возможного обнаружения снижается.

На принципе гармоники

В данном приборе конструктивно находятся две катушки: рабочая и опорная. Опорная колебательная катушка маленькая, защищенная от посторонних наводок, или стабилизирована резонатором. Частота рабочей поисковой катушки зависит от наличия искомых предметов в зоне излучения.

Перед началом поисков они настраиваются на совпадение частот и, как следствие, однотонного звука. Изменение тональности означает попадание металлических предметов в зону электромагнитного поля, и от уровня изменения определяют размер и глубину предмета.

Катушки металлоискателя

Главным требованием к качеству самодельных приборов является грамотное изготовление катушки и ее надежное экранирование .

При создании прибора, схему прибора подгоняют под катушку до получения оптимальных значений. С неправильно подобранной катушкой металлоискатель если и будет работать, то с очень плохими характеристиками. В связи с этим при выборе варианта для изготовления нужно внимательно смотреть на описание катушки. Если оно недостаточно полное, лучше изготовить другой прибор.

Размер катушки также важен. Широкие глубже прозванивают грунт, но в случае обнаружения крупных предметов, их сигнал забьет потенциально нужные мелкие предметы. Также, чтобы увеличить глубину обнаружения, нужно иметь более широкую катушку.

Общепринято использовать катушки диаметром до 90 мм при поисках профилей и арматуры, до 150 мм на мелочевку, а диаметры до 600 мм для поиска крупногабаритного железа.

Будет идеально, если металлоискатель рассчитан на работу с катушками разных габаритов.

Помехоустойчивость

Катушки хорошо ловят различного вида наводки, и существует 2 распространенных способа повысить помехоустойчивость:

Корзинки

Данные катушки представлены плоским и объемным вариантами, они стабильны, менее чувствительны к наводкам, обладают высокой дискриминацией. Для новичка проще наматывать плоскую катушку.

В качестве ее оправки могут выступать компьютерные диски, тарелки и блюдца, а рассчитать обмотку можно самостоятельно. Объемный же вариант намотать без расчёта с применением компьютерных программ невозможно.

Простой металлоискатель своими руками

Данный вариант самодельного металлоискателя состоит из дешифратора сигналов, сигнального устройства и катушки. Для его сборки потребуются:

• Микросхема PIC12F675 или ее аналоги и программатор для прошивки.
• Резонатор на 20 мГц.
• Стабилизатор напряжения AMS1117.
• Конденсаторы на 15 пФ и 100 нФ керамические, электролитический на 10 мкФ и пленочный на 100 нФ.
• Резисторы 470 Ом, 10 кОм.
• Звуковой излучатель.

Пайка производится навесным или монтажным способом, для питания схемы требуется напряжение 9−12 В. Стабилизатор контролирует выходные 3,3 В.

Катушка наматывается на оправку 10 см проводом сечения 0,3 мм. Требуется плотно намотать 90 витков, и полученную конструкцию плотно обмотать скотчем и поместить в экран Фарадея.

Получается достаточно мощный металлоискатель для глубинного поиска, которому можно задать дискриминацию: при обнаружении черных и цветных металлов будет издаваться звук разной частоты.

Профессиональные металлодетекторы зачастую довольно дорогие и не по карману любителям. В интернете существуют схемы металлоискателей, некоторые из них можно собрать своими руками, не имея особых навыков радиомонтажа и профессионального оборудования. При желании можно собрать даже подводный металлодетектор, который будет одинаково работать как на суше, так и в воде.

Для того чтобы самостоятельно собранный прибор идеально выполнял все возможные требования, необходимо разбираться в конструкции металлоискателя, определиться с видом поисковых работ, которые будут проводиться с прибором после его сборки. Это поможет подобрать именно тот вариант исполнения металлодетектора, который необходим начинающему кладоискателю.

Металлодетекторы глубинного типа способны обнаружить предметы в грунте на большом расстоянии. Современные модификации в магазинах стоят довольно дорого. Однако в данном случае можно попробовать изготовить металлодетектор своими руками. С этой целью в первую очередь рекомендуется ознакомиться с конструкцией стандартной модификации.

Схема модификации

Собирая металлодетектор своими руками (схема показана ниже), нужно помнить, что основными элементами устройства являются демпфер на микроконтроллере, конденсатор и ручка с держателем. Блок управления в устройствах состоит из набора резисторов. Некоторые модификации производятся на приводных модуляторах, которые работают при частоте 35 Гц. Непосредственно стойки выполнены с узкими и широкими пластинами тарельчатой формы.

Инструкция по сборке простой модели

Собрать металлодетектор своими руками довольно просто. В первую очередь рекомендуется заготовить трубку и приделать к ней ручку. Для установки потребуются резисторы высокой проводимости. Рабочая частота устройства зависит от многих факторов. Если рассматривать модификации на диодных конденсаторах, то у них высокая чувствительность.

Рабочая частота таких металлоискателей составляет около 30 Гц. Максимальное расстояние обнаружения предмета у них равняется 25 мм. Работать модификации способны на батарейках литиевого типа. Микроконтроллеры для сборки потребуются с полярным фильтром. Многие модели складываются на датчиках открытого типа. Также стоит отметить, что эксперты не рекомендуют использовать фильтры высокой чувствительности. Они сильно снижают точность обнаружения металлических предметов.

Модель серии "Пират"

Сделать металлодетектор "Пират" своими руками можно только на базе проводного контроллера. Однако в первую очередь для сборки заготавливается микропроцессор. Для его подключения понадобится Многие эксперты рекомендуют применять сеточные конденсаторы с емкостью 5 пФ. Проводимость у них должна поддерживаться на уровне 45 мк. После можно приступать к пайке блока управления. Стойка должна быть прочной и выдерживать вес пластины. Для моделей на 4 В не рекомендуются применять тарелки диаметром более 5,5 см. Индикаторы системы не обязательно устанавливать. После закрепления блока останется лишь установить батарейки.

Использование рефлекторных транзисторов

Сделать с рефлекторными транзисторами металлодетектор своими руками довольно просто. В первую очередь эксперты рекомендуют заняться установкой микроконтроллера. Конденсаторы в данном случае подойдут трехканального типа, а проводимость у них не должна превышать 55 мк. При напряжении 5 В они обладают сопротивлением примерно 35 Ом. Резисторы у модификаций применяются в основном контактного типа. Они обладают отрицательной полярностью и хорошо справляются с электромагнитными колебаниями. Также стоит отметить, что при сборке разрешается использовать Максимальная ширина пластины для такой модификации равняется 5,5 см.

Модель с конвекционными транзисторами: отзывы специалистов

Собрать металлодетектор своими руками можно только на базе коллекторного контроллера. При этом конденсаторы используются на 30 мк. Если верить отзывам экспертов, то лучше не стоит применять мощные резисторы. В данном случае максимальная емкость элементов должна составлять 40 пФ. После установки контроллера стоит заняться блоком управления.

Данные металлоискатели получают хорошие отзывы за надежную защиту от волновых помех. С этой целью используется два фильтра диодного типа. Модификации с системами индикации очень редко встречаются среди самодельных модификаций. Также стоит отметить, что блоки питания должны работать при низком напряжении. Таким образом, батарея долго прослужит.

Использование хроматических резисторов

Своими руками? Модель с хроматическими резисторами собрать довольно просто, но следует учитывать, что конденсаторы для модификаций разрешается применять лишь на предохранителях. Также эксперты указывают на несовместимость резисторов с проходными фильтрами. Перед началом сборки важно сразу заготовить для модели трубку, которая будет ручкой. Затем устанавливается блок. Целесообразнее подбирать модификации на 4 мк, которые работают при частоте 50 Гц. У них малый коэффициент рассевания и высокая точность измерения. Также стоит отметить, что искатели данного класса смогут успешно работать в условиях повышенной влажности.

Модель с импульсным стабилитроном: сборка, отзывы

Устройства с импульсными стабилитронами выделяются высокой проводимостью. Если верить отзывам специалистов, то самодельные модификации способны работать с предметами разного размера. Если говорить про параметры, то точность обнаружения у них равняется примерно 89 %. Начинать сборку устройства стоит с заготовки стойки. Затем монтируется ручка для модели.

Следующим шагом устанавливается блок управления. Затем монтируется контроллер, который работает от литиевых батарей. После установки блока можно заняться пайкой конденсаторов. Отрицательное сопротивление у них не должно превышать 45 Ом. Отзывы экспертов указывают на то, что модификации данного типа можно производить без фильтров. Однако стоит учитывать, что у модели будут серьезные проблемы с волновыми помехами. При этом будет страдать конденсатор. В итоге батарея у моделей данного типа быстро разряжается.

Применение низкочастотного трансивера

Низкочастотные трансиверы у моделей значительно снижают точность работы приборов. Однако стоит отметить, что модификации данного типа способны успешно работать с предметами небольшого размера. При этом у них малый параметр саморазряда. Для того чтобы собрать модификацию своими руками, рекомендуется воспользоваться проводным контроллером. Передатчик чаще всего используется на диодах. Таким образом, проводимость обеспечивается на отметке в 45 мк при чувствительности 3 мВ.

Некоторые эксперты рекомендуют устанавливать сеточные фильтры, которые повышают защищенность моделей. Для поднятия проводимости используются модули только переходного типа. Основными недостатками таких устройств считается перегорание контроллера. При такой поломке проблематично сделать ремонт металлодетектора своими руками.

Использование высокочастотного трансивера

На высокочастотных трансиверах собрать простой металлодетектор своими руками можно только на базе переходного контроллера. Перед началом установки стандартно заготавливается стойка под пластину. Проводимость контроллера в среднем равняется 40 мк. Многие специалисты не используют при сборке контактные фильтры. У них высокие тепловые потери, и они способы работать при частоте 50 Гц. Также стоит отметить, что для сборки металлоискателя используются литиевые батарейки, которые подзаряжают блок управления. Непосредственно датчик у модификаций устанавливается через конденсатор, у которого емкость не должна превышать 4 пФ.

Модель с продольным резонатором

На рынке часто встречаются устройства с продольными резонаторами. Они выделяются среди своих конкурентов высокой точностью определения предметов, и при этом могут работать при повышенной влажности. Для того чтобы самостоятельно собрать модель, заготавливается стойка, а тарелку стоит применять диаметром не менее 300 мм.

Также стоит отметить, что для сборки устройства потребуется контактный котроллер, и один расширитель. Фильтры используются лишь на сеточной подкладке. Многие специалисты рекомендуют устанавливать диодные конденсаторы, которые работают при напряжении 14 В. В первую очередь они мало разряжают батарею. Также стоит отметить, что они обладают хорошей проводимостью по сравнению с полевыми аналогами.

Использование селективных фильтров

Сделать такой глубинный металлодетектор своими руками не просто. Основная проблема заключается в том, что в устройство нельзя установить обычный конденсатор. Также стоит отметить, что пластина для модификации подбирается размером от 25 см. В некоторых случаях стойки устанавливаются с расширителем. Многие эксперты советуют начинать сборку с установки блока управления. Он обязан работать при частоте не более 50 Гц. При этом проводимость зависит от контроллера, который используется в оборудовании.

Довольно часто его подбирают с обкладкой для повышения защищенности модификации. Однако такие модели часто перегреваются, и не способны работать с высокой точностью. Для решения данной проблемы рекомендуется использовать обычные переходники, которые устанавливаются под конденсаторные блоки. Катушка для металлодетектора своими руками изготавливается из блока трансивера.

Применение контакторов

Контакторы в устройства устанавливаются вместе с блоками управления. Стойки для модификаций используются небольшой длины, а тарелки подбираются на 20 и 30 см. Некоторые эксперты говорят о том, что устройства стоит собирать на импульсных переходниках. При этом конденсаторы можно использовать низкой емкости.

Также стоит отметить, что после установки блока управления стоит припаять фильтр, который способен работать при напряжении 15 В. В данном случае у модели будет поддерживаться проводимость на уровне 13 мк. Трансиверы чаще всего используются на переходниках. Перед включением металлоискателя на контакторе проверяется уровень отрицательного сопротивления. Указанный параметр в среднем равняется 45 Ом.