четверг, 14 октября 2021 г.
Простой металлоискатель передача-приём с перпендикулярным расположением катушек.
Простой металлоискатель передача-приём с перпендикулярным расположением катушек.
Предлагаемый металлоискатель работает по принципу "передача-прием". В качестве передатчика использован мультивибратор, а в качестве приемника - усилитель звуковой частоты . К выходу первого из этих устройств и входу второго подключены одинаковые по размерам и намоточным данным катушки,
Для того чтобы система из таких передатчика и приемника стала металлоискателем, их катушки необходимо расположить так, чтобы в отсутствие посторонних металлических предметов связь между ними практически отсутствовала, т. е. сигнал передатчика не попадал напрямую в приемник. Как известно, индуктивная связь между катушками минимальна, если их оси взаимно перпендикулярны. Если катушки передатчика и приемника расположить именно так, то сигнал передатчика в приемнике прослушиваться не будет. При появлении поблизости от этой сбалансированной системы металлического предмета в нем под действием переменного магнитного поля передающей катушки возникают так называемые вихревые токи и, как следствие, собственное магнитное поле, которое наводит в приемной катушке переменную ЭДС. Сигнал, принятый приемником, преобразуется телефонами в звук. Его громкость зависит от размеров предмета и расстояния до него.
Технические характеристики металлоискателя: рабочая частота - около 2 кГц; глубина обнаружения монеты диаметром 25 мм - около 9 см; железной и алюминиевой закаточных крышек - соответственно 23 и 25 см; стального и алюминиевого листов размерами 200x300 мм - 40 и 45 см; канализационного люка - 60 см.
Рис.1
Передатчик. Схема передатчика показана на рис. 1. Как упоминалось, это симметричный мультивибратор на транзисторах VT1, VT2. Частота генерируемых им колебаний определяется емкостью конденсаторов CI, С2 и сопротивлением резисторов R2, R3. Сигнал 34 с коллекторной нагрузки транзистора VT2 - резистора R4 - через разделительный конденсатор СЗ поступает на катушку L1, которая преобразует электрические колебания в переменное магнитное поле ЗЧ.
Рис.2
Приемник представляет собой трехкаскадный усилитель 34, выполненный по схеме, изображенной на рис. 2. На его входе включена такая же катушка L1, как и в передатчике. Выход усилителя нагружен включенными последовательно телефонами BF1.1, BF1.2.
Рис.3
Переменное магнитное поле передатчика, наведенное в металлическом предмете, воздействует на катушку приемника, в результате чего в ней возникает электрический ток частотой около 2 кГц. Через разделительный конденсатор С1 сигнал поступает на вход первого каскада усилителя, выполненного на транзисторе VT1. Усиленный сигнал с его нагрузки - резистора R2 - подается через разделительный конденсатор СЗ на вход второго каскада, собранного на транзисторе VT2. Сигнал с его коллектора через конденсатор С5 поступает на вход третьего каскада - эмиттерного повторителя на транзисторе VT3. Он усиливает сигнал по току и позволяет подключить в качестве нагрузки низ-коомные телефоны.
Чтобы уменьшить влияние температуры окружающей среды на стабильность работы усилителя, в первый и второй каскады введена отрицательная обратная связь по постоянному напряжению включением резистора R1 между коллектором и базой транзистора VT1 и резистора R3 между коллектором и базой VT2. Снижение усиления на частотах ниже 2 кГц достигнуто соответствующим выбором емкости разделительных конденсаторов С1, СЗ, на частотах выше этой частоты - введением в первый и второй каскады частотозависимой отрицательной обратной связи по переменному напряжению через конденсаторы С2 и С4. Эти меры позволили повысить помехоустойчивость приемника. Конденсатор С6 предотвращает самовозбуждение усилителя при увеличении внутреннего сопротивления батареи питания по мере ее разрядки.
Рис.4
Детали и конструкция. Детали передатчика и приемника размещены на печатных платах, изготовленных методом прорезания изолирующих дорожек на заготовках из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Чертеж платы передатчика изображен на рис. 3, приемника - на рис. 4. Платы рассчитаны на применение резисторов МЛТ мощностью 0,125 или 0,25 Вт и конденсаторов К73-5 (С2, С4 в приемнике) и К73-17 остальные. Оксидный конденсатор С6 в приемнике - К50-35 или аналогичный зарубежного производства. Вместо указанных на схеме в передатчике можно использовать любые другие транзисторы серии КТ503, а в приемнике - транзисторы серии КТ315 с любым буквенным индексом или серии КТ3102 с индексами А-В. Применение последних предпочтительнее, так как у них меньше коэффициент шума, и сигнал от мелких предметов будет меньше маскироваться шумом усилителя. Выключатели SA1 могут быть любой конструкции, но желательно меньших размеров. Телефоны BF1, BF2 - малогабаритные вкладные, например, от аудиоплейера.
Катушки приемника и передатчика, как уже говорилось, одинаковы. Изготавливают их так. По углам прямоугольника размерами 115x75 мм в доску вбивают четыре гвоздя диаметром 2...2,5 и длиной 50...60 мм, предварительно надев на них поливинилхлоридные или полиэтиленовые трубки длиной 30...40 мм. На изолированные таким образом гвозди наматывают 300 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,12...0,14 мм. По завершении намотки витки обматывают по всему периметру узкой полоской изоляционной ленты, после чего любые два соседних гвоздя отгибают в сторону центра прямоугольника и снимают катушку.
В качестве корпусов приемника и передатчика использованы полистироловые коробки для пуговиц (внутренние размеры - 120x80 мм). Отсеки для батареи питания, стойки для печатных плат и элементы крепления катушек изготовлены из такого же материала и приклеены к корпусам растворителем марки Р-647 (можно использовать и Р-650). Расположение деталей в корпусе передатчика показано на рис. 5, аналогично скомпонованы и детали приемника.
Рис.5
Все металлические элементы конструкции, расположенные внутри катушек приемника и передатчика (батарея питания, плата с деталями, выключатель питания), влияют на их магнитное поле. Для исключения возможного изменения их положения в процессе эксплуатации все они должны быть надежно закреплены. Особенно это касается батареи "Крона" как сменного элемента конструкции.
Налаживание. Для проверки работы передатчика вместо катушки L1 подключают телефоны и убеждаются в том, что при включении питания в телефонах слышен звук. Затем, подключив на место катушку, контролируют ток, потребляемый передатчиком, он i должен быть в пределах 5...7 мА.
Приемник настраивают при замкнутом накоротко входе. Подбором резистора R1 в первом каскаде и R3 во втором устанавливают на коллекторах соответственно транзисторов VT1 и VT2 напряжение, равное примерно половине напряжения питания. Затем подбором резистора R5 добиваются того, чтобы ток коллектора транзистора VT3 стал равным 5...7 мА. После этого, разомкнув вход, подключают к нему катушку приемника L1 и, принимая сигнал передатчика на расстоянии примерно 1 м, убеждаются в работоспособности системы в целом.
До сборки узлов в единую конструкцию есть смысл провести несколько экспериментов. Установив передатчик и приемник на столе вертикально на расстоянии 1 м (с таким расчетом, чтобы оси катушек как бы продолжали одна другую) и контролируя уровень сигнала в телефонах, медленно поворачивайте приемник вокруг вертикальной оси в положение, в котором плоскости катушек перпендикулярны одна другой. При этом сигнал сначала будет медленно убывать, затем исчезнет полностью и при дальнейшем повороте начнет нарастать. Эксперимент проведите несколько раз, чтобы при сборке и налаживании металлоискателя легко определять минимум сигнала в приемнике.
Рис.6
Затем на столе, не содержащем металлических элементов конструкции, поставьте передатчик вертикально, а на расстоянии 10 см от него положите приемник горизонтально на подставку (одну или несколько книг) с таким расчетом, чтобы плоскость катушки приемника расположилась перпендикулярно плоскости катушки передатчика и по высоте находилась чуть ниже ее центра. Контролируя уровень сигнала в телефонах, приподнимите сторону приемника, обращенную к передатчику, и добейтесь пропадания сигнала. Подбором прокладок между приемником и подставкой найдите его положение, при котором малейшее перемещение прокладки, изготовленной из бумажной открытки, позволяет устанавливать минимум сигнала в приемнике, что соответствует максимальной чувствительности металлоискателя.
Внося в зону действия макета металлоискателя поочередно закаточные крышки из жести и алюминия, убедитесь, что зона максимальной чувствительности металлоискателя находится под и над катушкой приемника (магнитные поля катушек приемника и передатчика симметричны). Обратите внимание на то, что на одинаковые по размерам крышки из разных металлов металлоискатель реагирует по-разному.
Если при минимальной связи катушек сигнал немного прослушивается и при внесении крышки с одной стороны сначала уменьшается до полного исчезновения, а затем начинает нарастать, а при внесении ее с другой стороны нарастает без провала, то это свидетельствует либо о неточной установке минимума, либо об искажениях магнитного поля катушки приемника или передатчика. В то же время этот факт говорит о том, что внесением дополнительного металлического предмета можно подстроить систему до полного исчезновения сигнала на минимуме, т. е. добиться максимальной чувствительности устройства. Если при внесении закаточной крышки сигнал исчезает полностью с расстояния 15...20 см, то внесением в поле металлоискателя предмета меньшего размера тот же эффект можно получить при размещении его на корпусе приемника или передатчика. В авторском варианте таким предметом оказалась монета диаметром 25 мм из желтого металла (аналогичный эффект получится и при внесении близкой по размерам алюминиевой пластинки). Мест, в которых монета выполняла возложенную на нее задачу, оказалось три: снизу под передатчиком, под приемником в районе батареи питания и на ручке между приемником и передатчиком.
Сборка. Конструкция авторского варианта устройства в упрощенном виде показана на рис. 6, а внешний вид - на рис. 7. Несущая рейка 2 (см. рис. 6) и ручка 3 изготовлены из древесины. Верхняя часть ручки для удобства пользования оклеена пластмассой, а нижняя вставлена в предварительно сделанное отверстие в рейке и закреплена клеем. После сборки деревянная часть ручки 3 и несущая рейка 2 покрыты лаком для защиты от влаги. В верхней части ручки установлено телефонное гнездо 4, которое соединено с приемником проводами, свитыми в пару.
При сборке передатчик 1 жестко закрепляют на несущей рейке 2 с таким расчетом, чтобы приемник 7, расположенный на ее другом конце, находился немного ниже линии, соответствующей минимуму принимаемого сигнала. Затем подбирают толщину прокладки 5 (из любого изоляционного материала), пока перемещением регулировочной пластины 6 не будет легко устанавливаться минимум принимаемого сигнала. После этого приемник 7 закрепляют на несущей рейке 2 двумя шурупами. Шуруп у края несущей рейки 2 ввинчивают до упора, а второй (примерно в середине нижней стенки корпуса) не довинчивают на 1...2 мм. Это исключает перемещение приемника в горизонтальной плоскости и в то же время позволяет подсовывать под его корпус регулировочную пластину 6, приподнимая край приемника. Перемещая его таким образом в вертикальной плоскости, добиваются минимума принимаемого сигнала. После окончательной сборки уточняют место положения компенсирующего предмета и приклеивают его.
В металлоискателе необязательно применят такой же генератор и усилитель. Лично я применил усилитель от миникасетного магнитофона. Генератор сделал с применением микросхемы К155ЛА3. Ниже приведены схемы генераторов с использованием этой микросхемы. Тональность сигнала цветного металла отличается от черного металла.
Особенность управляемого генератора импульсов, изображенного на рис.6 состоит в том, что длительность последнего генерируемого импульса не зависит от времени окончания управляющего сигнала. Когда бы сигнал Упр. не исчез, генератор в любом случае отработает период до конца. Достигнуто это тем, что один из входов управляющего элемента D1.1 подключен к выходу мультивибратора, собранного на элементах D1.2 – D1.4.
Рис.6
Запускается мультивибратор низким уровнем на входе Упр. и если в процессе работы генератора этот сигнал пропадет (станет высоким), то благодаря обратной связи (выход D1.4 – вход D1.1) мультивибратор остановится только тогда, когда отработает период полной длительности и уровень на его выходе не станет низким. В дополнение частоту генератора можно плавно изменять переменным резистором R2 (при указаных на схеме номиналах от от 4 до 25 кГц).
Обычно при построении генераторов на ТТЛ микросхемах используются резисторы небольшого номинала и потому емкости времязадающих конденсаторов получаются относительно большими, а диапазон регулировки частоты невелик. Увеличить диапазон регулировки до 200 раз можно, включив во времязадающую цепь транзистор с достаточно большим входным сопротивлением, как изображено на рис.7. При изменении емкости времязадающего конденсатора от 10 мкФ до 20 пФ, среднюю частоту генератора можно изменять от долей герца до нескольких МГц.
Рис.7
Еще одна схема, но уже с полевым транзистором, позволяет с помощью резистора R1 изменять частоту генератора в 50 000 раз (рис.8). Кроме того, высокое входное сопротивление затвора полевого транзистора позволяет получать низкую частоту генерацию при относительно небольшой емкости времязадающего конденсатора. К примеру, при указанных на схеме номиналах и максимальном значении R1 частота генерации составит примерно 0.5 Гц. Вполне очевидно, что для плавного изменения частоты в таком большом диапазоне, желательно, чтобы резистор R1 был многооборотным.
Рис.8
Все вышеописанные мультивибраторы не отличаются высокой стабильностью частоты, которая зависит от напряжения питания, температуры окружающей среды и еще целого ряда факторов, поэтому в случаях, когда к стабильности генерируемой частоты предъявляются высокие требования, в схему вводятся кварцевые резонаторы, работающие на необходимой частоте (рис.9). Строя подобные генераторы, следует иметь в виду, что приближение генерируемой частоты к граничной частоте переключения элементов, ухудшает форму сигнала, приближая ее форму к синусоидальной.
Рис.9
Металлоискатель с двумя катушками находящийся в одной плоскости так называемая «Бабочка».
Металлоискатель с двумя катушками находящийся в одной плоскости так называемая «Бабочка».
Металлоискатель построен на принципе срыва синхронизации двух катушек. Именно из-за такой интересной конструкции, внешне напоминающей бабочку, устройство и получило такое название. Самоделка проста в сборке, а все компоненты легко достать.
А теперь о самом главном, на какую же глубину способно видеть это чудо техники. По словам автора, пятикопеечная монета времени СССР обнаруживается на глубине до 15 см, что является довольно неплохим показателем. Металлическую крышку от банки прибор видит на глубине уже в 30 см, а такой массивный предмет как металлический люк прибор обнаруживает на высоте в 60 см.
Металлоискатель может работать в воде, а одной зарядки аккумуляторов хватает на 20-30 часов работы. Потребляемый ток составляет 15 мА, весит устройство всего 500 грамм. Прибор можно настроить под любой грунт. Также имеется простой дискриминатор, тип металла можно определять по тональности звука в наушники.
Материалы и инструменты для изготовления:
- два транзистора КТ315 (ВС182, ВС546...);
- два конденсатора 1000 пф (1 нф или 102);
- два конденсатора 10000 пф (10 нф или 103);
- стереонаушники;
- два сопротивления на 100 кОм;
- одна батарейка от мобильного на 3.7В;
- провод типа ПЭВ или ПЭЛ диаметром 0,5-0,7 мм в лаковой изоляции;
- паяльник и прочие инструменты;
- материалы для изготовления корпуса.
Детали:
Т1, Т2 - П422; D1, D2 - Любые высокочастотные;
Т1, Т2 можно заменить на КТ315, поменяв
полярность источника питания.
R1, R4 - 56 Ком; R2, R3 - 180 0м;
С2, С6 - 1200 Пф; С3, С4 - 3300 Пф;
С1 - 15000 Пф; С8 - 22000 Пф; С5 - 220 пф
С7 - конденсатор переменной емкости от
малогабаритного транзисторного радиоприемника
L1 мотаем на каркас контура ПЧ малогабаритного
транзисторного радиоприемника проводом диаметром
0,2 мм ; чисчо витков 30 с отводом от 10 витка.
Зкран и старая обмотка естественно с контура
удаляются. Оставляем только внутренний подстроечный
ферритовый сердечник. Катушку помещаем в одном корпусе с
с остальными деталями.
L2 мотаем на оправке диаметром 20 см проводом
диаметром 1,2 мм; число витков 12 с отводом от 4 витка.
Это поисковая катушка и соединяется тремя проводами с
электронным блоком.
Телефон высокоомный (ТОН-1, ТОН-2) или другой модели.
Настройка:
1. В начале следует убедиться в работоспособности
генераторов, настроив измерительный прибор на измерение
переменного напряжения. Контрольные точки - концы
катушек L1 и L2. При исправных генераторах на концах
контурных катушек должно быть небольшое переменное
напряжение.
2. Настраиваем опорный генератор ввернув сердечник
катушки L1 до упора и затем медленно вращая его против
часовой стрелки, ищем положение при котором в наушниках
возникает звук биений. Таких положений может быть несколько.
Выбираем оптимальное положение - это как правило когда
сердечник максимально вывернут из катушки, а звук биений
слышен достаточно громко.
Ищем положение, при котором чувствительность металлоискателя
оказывается наибольшей, а звук достаточно различим. Чем выше
частота опорного генератора, тем более высокой
чувствительностью обладает металлоискатель.
Высокая чувствительность данной схемы объясняется тем, что
частота опорного генератора в несколько раз больше частоты
поискового генератора и их синхронизация происходит на
гармониках.
Параметры чувствительности
металлоискателя (на воздухе):
Крышка алюминиевой кастрюли средних размеров - 65 см
Банка алюминиевая круглая из под шпротов - 45 см
Монета советская 5 копеек - 22 см
Монта российская современная 10 рублей - 18 см
Шарик стальной омедненый (пулька
пневматического пистолета диаметр 4,5 мм) - 10 см
Металлоискатель импульсный, без дискриминатора, мощный Pirat своими руками.
Прибор способен улавливать под землей монеты на глубине в 20 см. Что же касается крупных предметов, то здесь вполне реальна работа на глубине и во все 150 см.
- микросхема КР1006ВИ1 (или ее зарубежный аналог NE555) - на ней строится передающий узел;
- транзистор IRF740;
- микросхема К157УД2 и транзистор ВС547 (на них собирается приемный узел);
- провод ПЭВ 0.5 (для наматывания катушки);
- транзисторы типа NPN;
- материалы для создания корпуса и так далее;
- изолента;
- паяльник, провода, прочий инструмент.
В связи с тем, что это импульсный металлоискатель, здесь точность сборки катушки не так важна. Оптимальным диаметром является оправка 1900-200 мм, всего нужно намотать 25 витков. После того, как катушка будет намотана, ее нужно хорошенько обмотать сверху изолентой для изоляции. Чтобы увеличить глубину обнаружения катушки, нужно намотать ее на оправку диаметром порядка 260-270 мм, а количество витков снизить до 21-22. Провод при этом используется диаметром 0.5 мм.
http://www.miriskateley.com/samodelnye-metalloiskateli-ili-kak-sdelat-metalloiskatel-svoimi-rukami/metalloiskatel-pirat-svoimi-rukami
После того, как катушка будет намотана, ее нужно установить на жестком корпусе, на нем не должно быть металла. Здесь нужно немного подумать и поискать любой подходящий по размерам корпус. Он нужен для того, чтобы защитить катушку от ударов во время работы с устройством.
Выводы от катушки припаиваются к многожильному проводу, диаметром около 0.5-0.75 мм. Лучше всего, если это будут два, свитые между собой провода.
Шаг пятый. Настраиваем металлоискатель
При сборке точно по схеме настраивать металлоискатель не требуется, он и так имеет максимальную чувствительность. Для более тонкой настройки металлоискателя нужно покрутить переменный резистор R13, нужно добиться редких щелчков в динамике. Если достичь этого получается только в крайних положения резистора, то необходимо сменить номинал резистора R12. Переменный резистор должен настраивать устройство на нормальную работу в средних положениях.
Для питания устройства нужен источник от 9 до 12 В. Прибор в плане потребления энергии довольно прожорлив. Рекомендуется применять сразу 2-3 батареи, которые соединяют параллельно. Еще можно использовать один мощный аккумулятор (лучше всего заряжаемый).
Глубинные металлоискатели своими руками.
Глубинный металлоискатель своими руками
Детская мечта - металлоискатель. Еще в 199Х переписал статью из замечательной книги Войцеховского, но так и не сделал, несмотря на то что схема металлоискателя достаточно простая. Может кому пригодится.
Комбинированный металлоискатель
Комбинированный металлоискатель представляет прибор высокого класса, состоящий из передатчика и приемника.
Принцип работы. Генератор ВЧ передатчика работает по схеме с параллельным контуром (L1 С1 на тиристоре Д1, рабочая частота 120 кГц) Рамочные антенны (передающая и приемная) размещаются относительно друг друга под прямым углом так, чтобы приемник не мог принимать сигналы генератора. Металлический предмет искажает магнитное поле генератора, и антенна приемника улавливает его колебания. Масса металла действует как дополнительный излучатель, направляя часть энергии генератора в антенну приемника.
Рис. Схема передатчика
В состав передатчика входит также звуковой генератор Т1 (КТ117) на частоту 200 Гц. Д1 тиристор, мощность - 0,25-1 Вт. При обнаружении металлического предмета в телефонах слышится звук с частотой 200 Гц. Сила звука зависит от массы металла и расстояния до него.
Приемник (диоды Д1 и Д2) - детекторный. Колебательный контур его LI C1 настроен на частоту 120 кГц. Усилителем может быть любой усилитель НЧ радиоприемника. Достаточно, чтобы он был не менее чем на 5-6 транзисторах. На выходе подключают динамическую головку громкоговорителя или добавочные телефоны.
Рис. Схема приемника
Транзистор Т1 - усилитель постоянного тока (УПТ) для стрелочного прибора (0,1 мА), измеряющего уровень принимаемого сигнала. Таким образом, в нашем распоряжении имеются визуальный и акустический индикаторы. Рабочая частота искателя 120 кГц, что не мешает радиоприему, так как промежуточная частота (ПЧ) большинства приемников 465 кГц.
Детали. Катушка L1 (рамочная антенна передатчика) состоит из 74 витков провода ПЭВ 0,4 (рис. в ).
Рис. Катушка L1
Отвод сделан от второго витка снизу (по схеме); сначала наматывают катушку с двумя витками, затем в том же направлении с 72 витками и соединяют их последовательно. В приборе применены бумажные конденсаторы на рабочее напряжение 200 В, за исключением Cl, C2 и СЗ, которые должны быть пленочными. Телефоны лучше взять с сопротивлением катушек 2... 4 кОм.
Корпус передатчика и кронштейн катушки антенны делают из пластмассы. Размеры корпуса 50 х 95 х 160 мм. Источник питания: две 4,5 -вольтовые батареи, включенные, последовательно, или две 9-вольтовые, соединенные параллельно.
Рамочная антенна приемника L1 содержит 68 витков провода ПЭЛ или ПЭВ 0,4. Транзисторный усилитель НЧ удобно скомпоновать вместе с приемником. Его можно носить на ремне через плечо.
Стрелочный измерительный прибор располагают на корпусе приемника. Миллиамперметр можно взять и с меньшей чувствительностью (0...5...10 мА). Передатчик с приемником укрепляют на концах деревянного шеста диаметром 20 и длиной 600... 900 мм. Приемник приклеивают эпоксидной смолой (ЭД-5, ЭД-6), а передатчик размещают на штативной головке (1 на рис. Катушка L1) для удобства установки нулевого сигнала. Обе катушки обматывают слоем изоляционной ленты для защиты от влаги.
Налаживание. Входной контур приемника на частоту передатчика настраивают подбором величины емкости конденсатора С1 При этой операции передатчик располагают на расстоянии 3 м от приемника. Регулятор усиления устанавливают в положение максимальной громкости, а рамку приемника ориентируют так, чтобы громкость и показания миллиамперметра были наибольшими. Затем приемник выключают и параллельно конденсатору С1 подсоединяют керамический или слюдяной конденсатор емкостью 500 пФ. Если повторение предыдущей проверки покажет, что громкость звука или показания миллиамперметра уменьшатся, то дополнительный конденсатор нужно убрать. Если громкость возрастает, конденсатор оставляют или подключают еще один. Настройка производится один раз. Затем передатчик закрепляют на конце шеста в штативной головке и, вращая его, находят положение, при котором в приемник не будет попадать сигнал. Передатчик фиксируют в этом положении. Перед началом поисков предметов еще раз проверяют установку на нуль.
Применение. Металлоискатель держат в руке. Рамочная антенна приемника должна находиться вблизи поверхности земли и параллельно ей.
Прибор эффективно обнаруживает металлические предметы больших и средних размеров. Начать следует с предметов типа консервной банки, закопанных на глубине до 1,5 м в обычном грунте.
Войцеховский Я. "Радиоэлектронные игрушки" - М.: Советское радио, 1978
Если захотите повторить схему будьте внимательны, несмотря на простоту, это схемы не для начинающих. Книга "Радиоэлектронные игрушки" всегда была прекрасна тем, что вдохновляла, но содержала кучу ошибок и упрощений. На мой взгляд, как минимум, в схеме приемника есть одна принципиальная ошибка, там между конденсатором "3000" и резистором "270" должен быть разрыв, а то получается что "усилитель НЧ" берет сигнал с шины питания - это неправильно.
В порядке эксперимента была изготовлена линейка подобных конструкций с «базой» между датчиком и излучателем до двух метров. В качестве примера приводится конструкция с номинальной базой 1200 мм. Другие типоразмеры принципиально ничем не отличаются от приведенной. Как видно из чертежей, устройство металлодетектора очень простое и доступно для изготовления даже начинающим самодельщикам.
Глубинный двухдатчиковый металлодетектор:
1 — датчик, 2 — электронный блок управления; 3 — рукоятка; 4 — основное ребро (фанера, s8), 5 —излучатель; 6 — ребро жесткости (фанера, s8,2 шт.); 7 — блок питания; 8 — балка (липа, круг 60), 9 —рабочий привод датчика и излучателя; 10 — крепление ребер (шурупы 4×90, по потребности)
Используемые материалы недефицитные и недорогие Для каркасов датчика и излучателя, ребер жесткости и основного ребра потребуется фанера толщиной 8 мм, балку можно сделать из деревянного кругляка (желательно из липы), на изоляцию датчиков пойдет тонкий (3 — 5 мм) пенопласт, обычная ткань и нитрокраска. Для крепления элементов конструкции нужны будут шурупы и водостойкий клей (или эпоксидная смола). Изготовление производится с помощью минимального набора ручного инструмента, который наверняка найдется в арсенале любой домашней мастерской.
Для начала заготавливаем согласно чертежам все необходимые детали В ребрах для облегчения вырезаем фигурные отверстия произвольной формы — главное, чтобы была сохранена необходимая прочность и жесткость всей конструкции. В основном ребре снизу по центру вырезаем дополнительно прямоугольный паз под блок питания В каркасах датчика и излучателя по кругу выбираем желоб полукруглой формы. Это можно сделать на точиле или за неимением такового — вручную напильником соответствующего сечения.
Датчик:
1 — наружная изоляция (ткань, покрытая нитроэмалью), 2 — рабочий провод датчика и излучателя; 3 — каркас (фанера, s8); 4 — верхний и нижний диски внутренней изоляции (пенопласт, s3 — 5)
Сборку конструкции начинаем с установки и закрепления ребер; сверху по хребту балки монтируем основное ребро, а под углом 120° — ребра жесткости. Сделать это можно двумя способами. Первый — попроще: на балке, в местах установки ребер, аккуратно рубанком или напильником снимаем лыски шириной 8 — 10 мм и на клею пристыковываем к ним ребра с последующим дополнительным креплением шурупами. Второй вариант немного сложнее, но зато обеспечивает более прочное и жесткое соединение деталей в балке в тех же местах и под теми же углами пропиливаем неглубокие (8 — 10 мм) пазы шириной 8 мм и уже в них на клею устанавливаем ребра. Сделать пазы можно фрезерованием (если есть такая возможность), на циркулярной пиле или вручную стамеской (последний вариант более трудоемкий и требует определенного навыка). Как видите, каждый вариант имеет свои преимущества и свои недостатки — выбирать вам.
Далее — датчик и излучатель На фанерный каркас по кругу в желоб на лаке наматываем рабочий провод (какой и сколько — разговор отдельный и в данной работе не рассматривается), сверху и снизу для теплоизоляции укладываем пенопластовые круги, всю конструкцию обматываем тканью и покрываем нитроэмалью. Датчик крепим шурупами к консоли балки, а другой к заднему торцу.
Далее устанавливаем блок управления, блок питания и проводим окончательную наладку.
Все — прибор готов к работе. Удачного поиска!
Конструкция 3
 | |||||
| |||||
Как рассчитать индуктивность катушки?
При разработке конструкции металлоискателя может возникнуть необходимость рассчитать значение индуктивности. Для точного расчета имеется специальная методика, где в расчет берутся основные параметры. Но для быстрого определения искомой величины проще применить номограмму.
Номограмма для оперативного определения индуктивности катушек
Чтобы рассчитать параметры монопетли потребуется знать ряд параметров, которые требуются по схеме, у большинства приборов нужны примерно одинаковые параметры:
- индуктивность L = 10 мГн;
- средний диаметр кольца D = 20 см;
- высота и толщина кольца , l = t = 1 см.
Пользуясь номограммой, определяют количество витков w, которое следует намотать при изготовлении катушки. Задаются плотность укладки k = 0,5. По принятым размерам определяется площадь сечения S = klt, здесь l – высота слоев катушки; t – ширина слоев.
Разделив значение S на w величину, получают диаметр d (намоточного провода). При получении d = 0,5…0,8 мм расчет прекращается. Если получилось больше, то корректируют толщину и ширину кольца.
Помехоустойчивость катушки
Экран Фарадея
Схожесть с рамочной антенной обуславливает высокую активность катушки. Она восприимчива к помехам, возникающим со стороны. Для устранения возможного внешнего воздействия изготовленную катушку помещают внутрь металлической оплетки. Создают специальный экран, придуманный Фарадеем.
Наличие подобного экрана предотвращает поступление внешних электромагнитных импульсов.
Наличие экрана несколько снижает величину электромагнитного поля. Чувствительность несколько снижается. Приходится увеличивать напряжение питания, подаваемого на обмотку.
Экранированным проводом соединяют саму катушку со схемой устройства. Тогда влияние помех максимально снижается. Металлоискатель работает более надежно.
На приведенном рисунке показаны способы намоток: а – бифилярная; б – перекрестная.
Из практики использования катушек в поисковых приборах установлено, что привычная бифилярная намотка неэффективна. При нахождении в толще почвы ферромагнетиков сигнал начинает угасать. Если же использована перекрестная намотка, то при нахождении предмета строго по центру катушки сигнал усиливается.
Поэтому некоторые радиолюбители не берутся наматывать перекрестным способом множество витков. Они предпочитают создавать катушку корзиночного типа. Она проще в изготовлении.
Корзинка
Катушка-корзинка
Создавая монопетли, конструкторы открыли для себя новый тип приемного соленоида. Корзинка оказалась в работе более надежной и удобной. Ее помехозащищенность оказалась на порядок выше. В таких приспособлениях не возникают паразитные электродвижущие силы. При наличии перекрещивающихся проводов внешние воздействия оказывают незначительное воздействие.
К недостаткам самодельщики относят необходимость точного изготовления подобного устройства. Нужна довольно прочная оправка. При натяжении проводов, когда производится намотка, возможна деформация.
При создании корзинки у изготовителя имеются варианты:
- получить объемную конструкцию;
- изготовить плоскую корзиночную катушку.
У довольно известного металлоискателя «Пират» используется корзиночка объемного типа. Новичкам проще изготовить плоское изделие. Они получили название «бабочка».
В качестве оправки рекомендуют использовать CD (DVD) диски от компьютеров.
Конструкция корзиночной катушки
Расчет проводят по формулам:
- Сначала нужно задаться значением диаметра D₂. Он принимается равным диаметру имеющейся оправки за минусом 2…4 мм.
- Значение D₁ определяется, как D₁ = 0,5·D₂.
- Рассчитывают число витков по формуле:
где L – индуктивность катушки, рассчитанная по формуле
k – поправочный коэффициент, определяемый по таблице.
Таблица: определение поправочного коэффициента
| D₂+D₁ D₂ – D₁ | k |
| 1,2 | 3,31 |
| 1,5 | 2,98 |
| 1,8 | 2,72 |
| 2,0 | 2,58 |
| 3,0 | 2,07 |
| 5,0 | 1,57 |
| 8,0 | 2,23 |
| 10,0 | 1,03 |
Зная разность D₂ – D₁, рассчитывают диаметр провода. Полагают, что плотность укладки составляет 0,85.
ДД катушки
Монопетля и двойная петля
Обозначение ДД свидетельствует об использовании двойной петли (Double Detector). Наличие двух обмоток позволяет значительно усилить восприимчивость катушки. Она анализирует не сам новый возникающий сигнал. В этих схемах производится анализ искажений, которые возникают при попадании металла в зону действия соленоидов.
Предварительно их балансируют так, чтобы в разных плечах существовали одинаковые импульсы. Размещают подобные петли параллельно.
При попадании черного металла генерируются низкие звуки. А если присутствует цветной металл или золото, то оператор услышит изменение сигнала к звукам более высокой частоты.
Во всех металлоискателях, обозначенных символами GOLD, применяется Double Detector. С ними работать интереснее. Но следует помнить, что в рыхлых грунтах подобные катушки могут запищать даже от скопления муравьев.
Несколько конструкций металлоискателей
Параметрический прибор обнаружения металлов
Для поиска черного металла и трубопроводов в земле. Нахождения электропроводки в стенах используют простые и надежные схемы. В их основе применяют транзистор МП40, цена которого сегодня составляет несколько рублей (дешевле, чем проехать на трамвае). Возможна замена на более мощную модель КТ361 (учитывать, что у него обратная полярность, при подключении питания следует поменять способ включения батарейки).
Простейший металлоискатель
Этот прибор работает на низкой частоте. Подбор частоты звучания осуществляется изменением емкости конденсатора С₁. При нахождении металла тон заметно понижается. Поэтому при начальной настройке стараются задать писк, подобный комариному.
Когда в зоне работы прибора окажется металл, оператор услышит низкий басовитый звук. Его частота соответствует 50 Гц. Именно такой ток протекает в бытовой и промышленной электропроводке.
Импульсный параметрический прибор
Схема прибора для поиска металлов с простым кварцевым фильтром
Данная конструкция реализуется на базе старого транзисторного приемника, работающего на средних волнах. Его используют только потому, что внутри имеется ферритовая антенна. Именно она задает нужную частоту колебаний.
Все устройство питается от двух батареек типа АА (пальчиковые). Энергопотребление довольно низкое.
Схема довольно простая, спаять ее нетрудно. Детали стоят недорого. Набор комплектующих обойдется (отечественные детали) в пределах 200 руб.
Многих отпугивает подобная конструкция тем, что требуется длительная и тщательная отладка. Приходится подбирать резисторы и конденсаторы. Раньше подобные радиоприборы использовали детали с большим разбросом показателей. С той поры разброс никто не устранял.
Приемопередающие металлоискатели
Схема приемопередающего прибора
При желании создать эффективный прибор для поиска цветных и драгоценных металлов ориентируются на использование металлоискателей, оснащенных передатчиком и приемником.
Здесь работают ДД катушки, на которые подается питание с частотой 2000-2500 Гц. Подобные устройства могут обнаруживать сплавы цветных металлов на глубине 9-11 см. Черные металлы массой до 100 г диагностируются на глубине около 20 см. Крупные предметы из чугуна или стали можно обнаруживать на глубине до 60-70 см.
Иногда подобные устройства помещают в герметичные оболочки, получают глубинные металлоискатели для работы под водой. Подводный металлодетектор расширяет круг поиска ценных предметов
При создании подобных металлоискателей катушки наматывают по специальным шаблонам
Источник https://samodelkinu.blogspot.com/2021/04/blog-post_18.html