Простой экономичный металлоискатель. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Металлоискатели

 Комментарии к статье

Предлагаемое устройство выгодно отличается от ранее опубликованных металлоискателей подобного класса экономичностью электроэнергии, повышенной чувствительностью и упрощенной сигнализацией. Предлагаемый металлоискатель обнаруживает в земле, в стене здания магнитные и немагнитные металлические предметы на глубине: монету 25 копеек - 10...15 см, более крупные предметы - до 60 см. Упрощенная сигнализация дает возможность больше сосредоточить свое внимание на местности поиска. К недостаткам предлагаемого устройства относятся: медленный дрейф частоты поискового генератора, что свойственно металлоискателям этого класса.

Структурная схема металлоискателя показана на рис. 1.

Рис. 1

При воздействии металлических предметов на поисковую катушку ПК происходит повышение частоты поискового генератора ПГ. Изменяющийся по частоте сигнал ПГ усиливается усилителем УС. Усиленный сигнал поступает на кварцевый фильтр КФ. При совпадении частоты ПГ с резонансной частотой КФ (отсутствие металла около ПК) сигнал проходит к амплитудному детектору АД, преобразуется в постоянную составляющую, которая формирует в формирователе импульсов ФИ импульс лог. "1". Лог. "1" действует на систему сигнализации СС, и звуковой сигнал не вырабатывается. При появлении в зоне поисковой катушки ПК металлических предметов генератор ПГ изменяет частоту,в результате чего на входе СС появляется лог. "0", и сигнализация начинает работать до тех пор, пока в зоне ПК находятся металлические предметы. Все необходимые элементы схемы питаются от стабилизатора напряжения СН. Потребляемый ток устройством - до 8,5 мА.

Принципиальная схема показана на рис. 2.

Рис. 2

Поисковый генератор выполнен по схеме емкостной трехточки с общей базой на транзисторе VT1, нагрузкой которого являются катушка L1 и входная цепь C5R3 усилителя сигнала, выполненного по схеме эмиттерного повторителя на транзисторе VT2. Усиленный сигнал с резистора R5 поступает на кварцевый фильтр ZQ1. Сигнал поискового генератора частотой равной резонансной частоте кварцевого фильтра поступает на амплитудный детектор, выполненный на диодах VD1 и VD2. Продетектированный сигнал в виде постоянной составляющей подается на базу транзистора VT3 - ФИ. Через резистор R7 протекает ток, создавая на нем падение напряжения, и формирует лог. "1" на входе 1 DD1.1. В то же время на вход 2 DD1.1 подается лог. "1" с выхода 4 DD1.2. В этот момент одновибратор, выполненный на элементах DD1.1 и DD1.2, закрыт и на выходе 3 DD1.1 присутствует лог. "0".

Мультивибратор, выполненный на элементах DD1.3 и DD1.4.B этот момент не работает вместе с излучателем BQ1. При приближении поисковой катушки L1 к металлическому предмету частота ПГ увеличивается независимо от "цвета" металла. Сигнал ПГ с повышенной частотой выходит за пределы границы пропускания кварцевого фильтра ZQ1. Отсутствие сигнала на выходе ZQ1 приводит к запиранию ФИ, и на 1 DD1.1 одновибратора появляется лог. "0". Одновибратор DD1.1 и DD1.2 срабатывает, и на его выходе 3 DD1.1 появляется лог. "1", что, в свою очередь, запускает мультивибратор DD1.3 и DD1.4. Излучатель BQ1 начинает излучать сигнал звуковой частоты. При кратковременном пропадании сигнала после кварцевого фильтра (быстрое передвижение ПК) длительность работы излучателя BQ1 будет зависеть от величины емкости конденсатора С10. В предлагаемом устройстве сигнализация работает мгновенно и с "памятью". Для плохо слышащих людей можно установить светодиод VD3, подключенный на схеме пунктирными линиями. При этом ток потребления устройства увеличится. Стабилизатор напряжения DA1 упрощает схему стабилизации напряжения в целях схемы устройства.

Детали. Все резисторы типа МЛТ 0,125 Вт. Конденсатор настройки С1 типа 1КПВМ или другого типа с воздушным диэлектриком. .При отсутствии таковых можно применить малогабаритный конденсатор переменной емкости с твердым диэлектриком от карманных радиоприемников емкостью до 50 пф. Если нет и такого конденсатора, можно применить конденсатор большей емкости, включив с ним последовательно конденсатор постоянной емкости необходимой величины. Конденсаторы контура С2-С4 желательно применить с отрицательной группой ТКЕ, например М47-М750. Можно попробовать смешать группы М и ПМО. Конденсатор С2 можно взять из схемы контуров малогабаритных радиоприемников.

Кварцевый резонатор малогабаритный от 100 кГц до 1 МГц. При этом под соответствующий резонатор придется подбирать количество витков поисковой катушки L1. Пьезоэлектрический излучатель BQ1 китайского производства от малогабаритных телефонов или часов. Можно применить отечественный излучатель типа 3П-1, но он больше размером и потребляет больше мощности. Вся электронная часть устройства монтируется на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. К торцу платы под углом 90° припаивается плата управления, изготовленная из того же материала, на которой установлены конденсатор настройки С1 и малогабаритный выключатель SA1.

В авторском варианте плата размером в спичечный коробок помещена в прямоугольный алюминиевый короб (экран контура ПЧ от радиоприемника "Казахстан"). Штанга изготовлена из сантехнической трубки, выполненной из алюминия и покрытой изнутри и снаружи пластмассовой оболочкой диаметром 16 мм. Поисковая катушка L1 изготавливается следующим образом: на доске или толстой фанере вычерчивается окружность диаметром 150 мм. В точках пересечения хорд забить металлические гвоздики длиной 20 мм под углом 45° с наклоном в сторону от центра окружности. На получившийся шаблон намотать катушку L1 проводом ПЭВ-2, ПЭЛШО диаметром 0,31...0,47 мм. В авторском варианте катушка намотана проводом ЛЭШО 10x0,07 - 15 витков. После намотки катушки L1 конец провода не обрезайте, так как возможно придется доматывать или отматывать ее во время налаживания. Концы катушки зачистить и припаять к соединительному кабелю. Количество витков в вашем варианте можно приблизительно подсчитать пропорционально авторскому по имеющемуся у вас кварцевому резонатору.

После намотки катушки и закрепления ее концов, производится закрепление витков катушки путем перевязки несколькими витками ниток и закрепление их узлом. Такое крепление производится по всему периметру катушки через два гвоздика, после чего гвоздики вытаскиваются. Соединительный кабель катушки L1 может быть экранированным. В авторском варианте применен экранированный провод, покрытый сверху пластмассовой оболочкой диаметром 1,2 мм. Можно применить обычный гибкий монтажный провод, плотно свитый для стабилизации его емкости.

После настройки всего устройства и подгонки количества витков поисковой катушки, ее вкладывают в ПХВ трубку соответствующего диаметра, разрезанную с одной стороны по всей длине в одной плоскости. Длина трубки должна превышать длину окружности катушки на 5 мм, соединяется концами на катушке внахлест. Кабель соединения катушки выводить в месте стыковки ПХВ трубки. В дальнейшем на этом месте будет зазор между экранирующим покрытием. Старайтесь уложиться в размер, стыковки трубки и вывода кабеля, в 5... 10 мм. Уложенную в трубку катушку расположить на ровной поверхности разрезом вверх. Под низ подстелите газету. Последовательно растопыривая разрез трубки с помощью отвертки, пространство, в котором находится катушка, заливайте приготовленным эпоксидным клеем. Места выпучивания или расхождения стенок трубки необходимо скрепить нитками. Лучше выбирать ПХВ трубку, хранившуюся в круглых рулонах нужного диаметра. После разреза такой трубки меньше будут расходиться ее стенки.

После полимеризации эпоксидного клея (через сутки) катушку необходимо подчистить от потеков, убрать нитки сделать поверхность гладкой. На гладкую поверхность катушки наматывается экранирующий слой из медной или латунной фольги шириной 8...10 мм толщиной 0,05...0,1 мм. Назначение его -ликвидировать емкостное влияние земли и других предметов на параметры поисковой катушки. Начинать намотку экранирующего слоя необходимо с места стыковки ПХВ трубки и заканчивать намотку с другого конца стыковки ПХВ трубки. Зазор между началом и концом экранирующего слоя может составлять 5...20 мм. Ни в коем случае нельзя соединять начало и конец экранирующего слоя, так как получится короткозамкнутый виток. Один из концов экранирующего слоя соединяется с выводом катушки и экранирующим слоем соединительного кабеля. Экранирующий слой катушки L1 по внутреннему периметру пропаивается по всей длине шириной пайки 5...10 мм.

Во многих публикациях экранирующий слой поисковой катушки предлагают выполнить из алюминиевой фольги. При авторских испытаниях нескольких конструкций поисковых катушек с экраном из алюминиевой фольги выявились следующие недостатки:

• ненадежный и недолговечный контакт экранирующего слоя с проводом выводного кабеля из-за невозможности пайки алюминия в домашних условиях;
• контакт между витками из алюминиевой фольги экранирующего слоя непостоянный, поэтому параметры поисковой катушки изменяются.

Некоторые публикации предлагают экранирующий слой поисковой катушки обматывать ПХВ лентой. При испытании нескольких катушек, покрытых таким способом, выяснилось, что при изменении температуры или механических нагрузках параметры поисковой катушки изменялись. Это связано с тем, что намотать плотно экранирующий слой вручную не удается. Под действием эластичности ПХВ ленты при воздействии температуры и других факторов зазоры между фольгой экранирующего слоя и катушкой изменяются, а с ними и параметры поисковой катушки.

Для устранения вышеуказанных недостатков экранированная катушка была помещена в разрезанную ПХВ трубку и залита эпоксидным клеем. Готовая катушка крепится к текстолитовой пластине формы полумесяца с помощью толстых ниток, пропущенных через отверстия, просверленные в пластине в местах прилегания катушки. Места прилегания катушки к текстолитовой пластине и бандажи крепления из ниток промазываются эпоксидным клеем. Пластина с катушкой крепится к штанге изогнутой на конце по форме "клюшки" посредине с помощью хомута, изготовленного из листа латуни, стали, алюминия шириной 30 мм и толщиной 0,5... 1 мм. Хомут по периметру стягивается двумя болтами М3. Разогнутые лапы хомута крепятся к текстолитовой пластине катушки с помощью 2-х, 4-х болтов М3. Соединительный кабель катушки пропускается во внутрь штанги и через отверстие соединяется с электронным блоком. Батарея "Крона" расположена под электронным блоком и закреплена с помощью прямоугольного хомута. Металлоискатель вместе с батареей "Крона" весит 300 г.

Налаживание. Подключите устройство к источнику питания напряжением 9 В через миллиамперметр. Миллиамперметр должен показать ток 8мА. Излучатель BQ1 должен излучать НЧ сигнал. Подгонкой резистора R9 добейтесь максимальной громкости. Для отключения сигнализации необходимо отключить вывод 1 DD1.1 от схемы или резистор R7. Вместо конденсатора С2 подключите конденсатор переменной емкости 0...500 пФ. Лучше для налаживания применить сдвоенный конденсатор 2x500 пФ с воздушным диэлектриком. "Неоконченную" поисковую катушку подключите в схему через соединительный кабель определенной длины. Подключите осциллограф к эмиттеру VT2. На экране должна появиться ВЧ составляющая с уровнем около 3 В. Подключите цифровой частотомер к эмиттеру VT2 и определите частоту поискового генератора. Переменный конденсатор С1 установите в среднее положение.

С помощью наладочного конденсатора установите частоту поискового генератора равной частоте кварцевого резонатора ZQ1. Если частота поискового генератора выше и наладочным конденсатором невозможно ее понизить, подключите параллельно наладочному конденсатору вторую секцию этого конденсатора. Если эта операция не помогла снизить частоту ПГ до резонансной КФ, то необходимо домотать несколько витков ПК. Если, наоборот, частота ПГ низкая и наладочным конденсатором не удается ее повысить, то необходимо отмотать от ПК несколько витков. После сравнения частот ПГ и КФ подключите осциллограф на выход КФ в точке соединения VD1 и VD2. Ползунок резистора R5 установите верхнее положение. При исправном ZQ1 и подстройке ПГ на экране осциллографа должна появится картинка ВЧ составляющей. При подключенном резисторе R7 на эмиттере VT3 должна появится лог. "1", т.е. напряжение 2,4...5,7 В. При подключенной СС излучатель должен молчать. Количество витков ПК должно быть подобрано таким, чтобы емкость конденсатора С2 равнялась примерно 50 пФ.

При дальнейшей доработке ПК, т.е. нанесении экранирующего слоя, заливки эпоксидной смолой, креплении к штанге, индуктивность катушки уменьшится. Для этого перед полным завершением изготовления ПК добавьте еще 2-4 витка. После завершения изготовления ПК необходимо снова сделать повторную наладку и определить величину емкости С2 с помощью измерителя емкости. При отсутствии вышеперечисленных приборов наличие генерации ПГ можно определить по постоянной составляющей на R5 путем отключения и подключения конденсатора С3. Наличие совпадения частоты ПГ с КФ можно определить по постоянной составляющей на R7 и работой СС. Определить величину емкости конденсатора С2 можно опытным путем по положению ротора наладочного конденсатора.

При окончательной наладке необходимо ПГ настроить на резонансную частоту с КФ с помощью конденсатора С1 до прекращения звучания излучателя. При этом емкость конденсатора С2 должна быть таковой, чтобы резонанс частот наступал при среднем положении конденсатора настройки С1. Ползунок резистора R5 поворачиваем "вниз" до конца, при этом должна сработать сигнализация. Поворачиваем ползунок R5 обратно до исчезновения сигнала сигнализации и еще на пару градусов. Для окончательной настройки после полной сборки в корпусе устройства необходимо просверлить отверстие для подстройки резистора R5.

Необходимо запомнить, что максимальная чувствительность металлоискателя будет при частоте ПГ, находящейся на краю верхней полосы пропускания КФ. При появлении металлических предметов в области ПК, частота изменяется "вверх" на единицы, десятки герц в зависимости от величины поисковых предметов и расстояния от них ПК. При настройке ПГ на нижнюю полосу пропускания КФ, воздействие металлических предметов на ПК приведет к перестройке ПГ на среднюю полосу пропускания КФ, что не вызовет срабатывания СС. На основании вышеизложенного лучше в устройстве иметь дрейф частоты "вверх",что автоматически увеличивает чувствительность до срабатывания сигнализации, чем дрейф "вниз", что снижает чувствительность на длительное время. Поэтому в контуре ПГ лучше применять конденсаторы с отрицательным ТКЕ или вместе с отрицательным и положительным ТКЕ.

Литература

1. Схемы из Интернета - Радиоаматор. - 2001. - №1. - С.37.
2. Дубинин Б.Н. Охранное устройство - Радиоаматор. - 2002 - №1. - С.36.
3. Заяц Н. Сигнализатор поклевки - Радиоаматор. - 2002. - №10. - С.20.

Автор: Б.Н.Дубинин, г.Новояворовск, Львовская обл.

Смотрите другие статьи раздела Металлоискатели.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Микропластик в атмосфере - скрытый ускоритель глобального потепления 31.05.2026

Микропластик уже давно признан одним из самых масштабных загрязнителей планеты. Он проникает в океаны, почву, организмы животных и даже в тело человека. Однако до недавнего времени мало кто задумывался о его влиянии на климатические процессы. Новое исследование показало, что микро- и нанопластик в атмосфере способен поглощать тепло, тем самым внося дополнительный вклад в глобальное потепление. Ученые обнаружили, что воздействие пластиковых частиц на климат зависит от их цвета. Светлые частицы отражают солнечный свет и способствуют некоторому охлаждению, в то время как более темные - активно поглощают тепло и излучение. Со временем пластик в атмосфере темнеет под воздействием ультрафиолета, что усиливает его согревающий эффект. Этот процесс напоминает пожелтение пластиковых парковочных талонов, оставленных на солнце. Соавтор исследования, заслуженный профессор наук о Земле в Университете Дьюка Дрю Шинделл отметил, что влияние микропластика на изменение климата пока относительно не ...>>

Универсальный бытовой робот-гуманоид GigaAI SeeLight S1 31.05.2026

Развитие робототехники постепенно переносит сложные машины из промышленных цехов прямо в повседневную жизнь людей. Китайская компания GigaAI сделала важный шаг в этом направлении, представив SeeLight S1 - первую в стране модель универсального бытового робота-гуманоида. Эта разработка призвана взять на себя рутинные домашние дела и стать настоящим помощником в повседневной жизни. Уже в конце текущего месяца сотня роботов SeeLight S1 начнет проходить испытания в специализированном жилом комплексе, предназначенном для работников высокотехнологичных отраслей. По словам генерального директора GigaAI Чжу Чжэна, в первой половине 2027 года роботы будут переданы для бесплатного тестирования обычным семьям в Ухане - столице провинции Хубэй. Такой подход позволит собрать реальные данные о работе устройства в домашних условиях. В демонстрационном видео робот, передвигающийся на колесах, уверенно справляется с множеством бытовых задач. Он нарезает овощи, жарит яйца, загружает стиральную маши ...>>

Вкусовые пристрастия формируются еще в утробе 30.05.2026

Предпочтения человека к еде закладываются задолго до первого прикорма. Современная наука подтверждает, что ребенок начинает знакомиться с ароматами и вкусами пищи еще до рождения, через околоплодные воды. Новое международное исследование показало, что регулярное потребление определенных продуктов беременной женщиной может формировать долгосрочные пищевые предпочтения у ребенка, сохраняющиеся даже спустя годы после появления на свет. Ученые из университетов Великобритании, Франции и Нидерландов провели эксперимент с участием беременных женщин. Одной группе будущих мам давали капсулы с порошком капусты кейл, другой - с порошком моркови. Реакцию детей на эти запахи проверяли в три этапа: сначала в утробе матери с помощью 4D-УЗИ на поздних сроках беременности, затем в возрасте трех месяцев и, наконец, когда детям исполнилось три года. Результаты оказались весьма убедительными. Дети женщин, принимавших порошок кейла, положительно реагировали на запах этой капусты, но негативно - на ар ...>>

Случайная новость из Архива Модель протуберанца 03.08.2000 В отделе прикладной физики Калифорнийского технологического института (США) реализована модель солнечных протуберанцев. Протуберанцы представляют собой плазму - раскаленный газ из свободных электронов и положительных ионов. Долгое время было неизвестно, почему эти выбросы солнечной атмосферы принимают такие разнообразные формы. Сейчас считается, что форма, размер и скорость протуберанцев (а они иногда долетают до Земли) определяются взаимодействием магнитных полей и электрических токов в проводящей плазме. Физики смоделировали процесс развития протуберанца, пропуская через плазму в вакуумной камере ток напряжением около 6000 вольт и силой до 60 килоампер, прилагая одновременно магнитное поле, в несколько тысяч раз более интенсивное, чем магнитное поле Земли.

Другие интересные новости:

▪ Живые батарейки

▪ Двухкаскадные токовые датчики

▪ Тело усиливает звук

▪ Чтобы избежать спаривания, самки лягушек притворяются мертвыми

▪ Buddy - умный ошейник для собаки

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Должностные инструкции. Подборка статей

▪ статья Генри Бокль. Знаменитые афоризмы

▪ статья Какая женщина выжила и родила после падения из-за неудачно раскрывшегося парашюта? Подробный ответ

▪ статья Эксплуатация и обслуживание шишкосушилок. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Детекторный приемник с УЗЧ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Норвежские пословицы и поговорки. Большая подборка

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026