Простой металлоискатель с высокой чувствительностью. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Металлоискатели

Комментарии к статье

Особенности металлоискателя

Представленный металлоискатель сравнительно прост в изготовлении, не содержит дефицитных элементов, но при этом обладает достаточно высокой чувствительностью.

С его помощью можно обнаружить монету, закопанную в грунт на глубину 15-20 см.

Принцип действия

Поиск металлических предметов в грунте базируется в основном на двух физических явлениях. Одно из них - влияние магнитных свойств предмета на индуктивность катушки или на коэффициент связи между двумя катушками. Указанные величины могут возрастать или уменьшаться в зависимости от относительной магнитной проницаемости материала.

Все известные вещества по магнитным свойствам делят на три группы:

• диамагнетики (висмут, стекло, медь, вода, серебро);
• парамагнетики (алюминий, кремний, воздух, платина, палладий);
• ферромагнетики (кобальт, никель, железо, закись железа, сталь).

Различия в проницаемости диамагнетиков и парамагнетиков весьма незначительны. Но ферромагнитные материалы выделяются по этому признаку очень сильно. Второе явление - вихревые токи, возникающие в электропроводных предметах, находящихся в переменном магнитном поле. Интенсивность токов зависит как от размеров и формы предмета, так и от удельного электрического сопротивления его материала.

В плоской металлической пластине вихревые токи намного сильнее, чем в предмете сложной формы с неровной поверхностью. Имеет значение и положение предмета в магнитном поле (количество пронизывающих его силовых линий). Если учесть еще зависимость эффекта от расстояния и влияние грунта, станет очевидным, насколько сложна задача.

Описываемый простой металлоискатель работает по принципу TR/IB. Это сокращение расшифровывается как Transmit-Receive/lnduction Balance - передача, прием и баланс индукции. При этом в датчике устанавливают две катушки, передающую и приемную. Присутствие металла изменяет индуктивную связь между ними, что влияет на принимаемый сигнал.

Его датчик состоит из двух катушек. Прибор содержит всего два транзистора и одну микросхему.

Принципиальная схема

Приведенная на рис. 2.20 схема довольно проста. Генератор па транзисторе VT1 работает в режиме прерывистых колебаний. Он генерирует одновременно две частоты - высокую и низкую, причем высокочастотные колебания дополнительно промодулированы низкочастотными. С началом генерации конденсатор С2 заряжается через диод VD1. По достижении определенного напряжения на (2 высокочастотные колебания срываются, и конденсатор разряжается через резистор R1. Через некоторое время колебания возникают вновь, и цикл повторяется.

Рис. 2.20. Принципиальная электрическая схема простого металлоискателя с высокой чувствительностью (нажмите для увеличения)

Между коллектором и базой транзистора VT1 включены передающие катушки L1-L3, конструктивно выполненные таким образом, что емкостные воздействия на них окружающих предметов взаимно уничтожаются. Конденсатор С5, расположенный в непосредственной близости от катушек, определяет генерируемую частоту.

Катушки L4 и L5 - приемные, они размещены рядом с передающими. Охватываемые витками приемных и передающих катушек зоны частично перекрываются. В отсутствие металлических предметов индуктированный в приемных катушках сигнал скомпенсирован поступающим непосредственно от генератора через переменный конденсатор Сб. Появившийся рядом металл нарушает баланс. Сигнал поступает на инвертирующий вход компаратора DA1, который сравнивает его с постоянным напряжением.

Последнее устанавливают переменными резисторами R5 (ГРУБО) и R6 (ТОЧНО). Диод VD2 необходим, чтобы на вход компаратора поступало только положительное напряжение. Если сигнал выше установленного порога, на выходе компаратора появляется напряжение, открывающее транзистор VT2.

Так как через компаратор проходят вершины вспышек сигнала, в акустической головке ВА1 (мощность - 0,1 Вт, сопротивление - не менее 8 Ом) слышен звук. Изменение связи между передающими и приемными катушками влияет на амплитуду принятого сигнала, что, в свою очередь, приводит к изменению ширины импульсов на выходе компаратора. На слух это воспринимается как изменение громкости и тембровой окраски звука.

Выпрямленное диодом VD3 напряжение отрицательной полярности, пропорциональное уровню сигнала на коллекторе транзистора VT2, возвращается на вход компаратора. Этим достигается автоматическая регулировка порога, компенсирующая медленные изменения наведенного в приемных катушках сигнала. На выходе прибора имеется микроамперметр РА1 стоком полного отклонения 100-250 мкА. Поэтому судить о наличии вблизи катушек металлических предметов можно и по колебаниям его стрелки. При нажатой кнопке SB1 с помощью микроамперметра можно проконтролировать напряжение батареи питания.

Кострукция металлоискателя

Хорошей работы металлодетектора можно достигнуть лишь при правильном изготовлении датчика, чертеж которого показан на рис. 2.21. Каркасами катушек служат две пластины из органического стекла или другого прочного диэлектрического материала. Древесина в данном случае не годится из-за своей гигроскопичности. По периметру каждой пластины в ее кромке фрезой или напильником нужно сделать канавку для укладки обмоток.

Рис. 2.21. Чертеж датчика

Все катушки нужно наматывать медным проводом диаметром 0,3 мм с эмалевой изоляцией. Начало провода следует закрепить каплей клея в точке А каркаса, намотать 22 витка катушки L2 по часовой стрелке. Конец обмотки также нужно приклеить к пластине в точке А. Не обрезая провод, желательно очистить от изоляции его небольшой участок и припаять к нему начало другого отрезка провода, которым намотать четыре витка против часовой стрелки - катушку L1.

После этого проводом, которым была намотана катушка L2, нужно сделать еще 22 витка по часовой стрелке - катушку L3. Выводы всех обмоток следует прочно приклеить к пластине - каркасу в точке А. Катушки L4 и L5 предлагается разместить на второй пластине. Каждая из них начинается и заканчивается в точке В и содержит по 36 витков, намотанных в одном и том же направлении.

Конденсаторы С5 и С7 нужно припаять непосредственно к выводам катушек в соответствии со схемой и приклеить к пластинам. Пластины с обмотками следует наложить друг на друга и скрепить вместе болтами из изоляционного материала (на пример, нейлона), как показано на рис. 2.21.

Дугообразный пропил в одной из пластин позволяет при настройке прибора зафиксировать пластины в оптимальном положении. Всю сборку лучше всего закрепить на конце деревянного или пластмассового стержня длиной 1-1,5 м. Для закрепления сборки ни в коем случае нельзя пользоваться металлическими шурупами, винтами или гайками.

На противоположном (верхнем) конце стержня нужно установить корпус (можно металлический) с печатной платой прибора. Рукоятки органов управления (SA1, SB1, С6, R5 и R6) желательно вывести на переднюю панель корпуса. Катушки L1 - L5 нужно соединить с платой металлодетектора экранированными проводами.

Настройка металлоискателя

Перед настройкой металлоискателя обе пластины с катушками следует развернуть под максимальным углом, не фиксируя их. Проволочные перемычки А и В пока не устанавливать. После включения питания при определенном положении переменных резисторов R5 и R6 в головке ВА1 должен быть слышен звук. Медленно сдвигать катушки (вблизи них не должно быть никакого металла) до тех пор, пока громкость звука не начнет уменьшаться.

Вращая оси переменных резисторов и передвигая катушки, необходимо добиться минимальной громкости. Иногда для этого требуется несколько попыток. Найдя минимум, катушки еще немного (менее чем на 1 мм) сдвинуть и зафиксировать. Далее металлоискатель можно выключить и установить проволочную перемычку А. После включения питания нужно попытаться найти положение ротора конденсатора С6, в котором звука не слышно. Если этого сделать не удастся, перемычку А придется удалить, установить перемычку В и повторить попытку.

Если и это не помогло, положение катушек, вероятно, было найдено неправильно. Последняя возможность настроить металлоискатель - подключить конденсатор емкостью 470 пФ параллельно С6 и еще раз попытаться найти точку баланса. В случае неудачи придется изготовить другие катушки, строго соблюдая все рекомендации. Приступая к регулировке узла контроля напряжения питания, последнее установить равным 9 В. С помощью R5 и R6 добиться, чтобы звук из головки ВА1 слышен не был, а стрелка микроамперметра РА1 не отклонялась. Нажав на кнопку SB1, с помощью R14 установить стрелку на последнее деление шкалы. Уменьшив напряжение питания до 7 В, отметить положение стрелки, соответствующее минимально допустимому напряжению.

Остается отрегулировать чувствительность прибора переменным резистором R12 по собственному усмотрению. Иногда слышимый в головке ВА1 звук сопровождается гулом с частотой 100-150 Гц. Чтобы избавиться от гула, следует включить последовательно с R1 подстроенный резистор сопротивлением 50 кОм и подобрать положение его движка.

Начало работы

Прежде чем начать работу с металлодетектором, нужно убедиться, что при малейшем отклонении ротора конденсатора С6 от точки баланса в головке ВА1 раздается звук. Приобретя некоторый опыт, удается, устанавливая С6 в различные положения, даже отличать диамагнитные материалы от парамагнитных.

Литература:

1. Металлодетектор. "Elector" 1986, №6

Смотрите другие статьи раздела Металлоискатели.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Канада планирует построить космодром 06.04.2026

Развитие космической инфраструктуры все чаще становится вопросом не только науки и технологий, но и национальной безопасности. Многие государства стремятся получить независимый доступ к космическим запускам, чтобы не зависеть от внешних партнеров и укреплять собственный технологический суверенитет. На этом фоне Канада объявила о запуске масштабного проекта по созданию собственного космодрома. Министр обороны Канады Дэвид Мак-Гинти сообщил, что правительство страны инвестирует 200 млн канадских долларов, что составляет около 150 млн долларов США, в строительство национального космодрома. Эти средства станут частью долгосрочной программы развития суверенных возможностей космических запусков. По словам Мак-Гинти, Министерство обороны подписало 10-летнее соглашение с компанией MLS на сумму 200 млн долларов. В рамках этого контракта планируется строительство стартовой площадки, которая будет использоваться не только военными структурами, включая Министерство обороны и Вооруженные силы ...>>

Обновленные телевизоры Xiaomi S Mini LED TV 2026 06.04.2026

Компания Xiaomi представила обновленную серию телевизоров S Mini LED TV 2026, которая заметно отличается от версии, недавно вышедшей на европейский рынок. Новое поколение ориентировано на расширенные возможности отображения и более гибкую конфигурацию экранов, что делает линейку более универсальной для разных сценариев использования. В обновленной серии Xiaomi S Mini LED TV 2026 предлагается сразу пять диагоналей, начиная от 55 дюймов и заканчивая внушительными 100 дюймами. Флагманская модель оснащена 1920 зонами локального затемнения, способна достигать пиковой яркости до 2000 нит и поддерживает частоту обновления изображения до 288 Гц, что делает ее особенно привлекательной для динамичного контента и игр. Младшая модель в линейке отличается в первую очередь количеством зон локального затемнения, которых здесь 576, однако остальные ключевые характеристики остаются на уровне старших версий. Это позволяет сохранить высокое качество изображения даже в более доступном сегменте, не ж ...>>

Беспилотный грузовой самолет с двигателем AEP100 05.04.2026

Авиационная отрасль стоит перед масштабной задачей перехода к экологически чистым технологиям, и одним из наиболее перспективных направлений считается использование водорода в качестве топлива. Этот элемент рассматривается как потенциальная альтернатива традиционным видам авиационного топлива благодаря своей энергоэффективности и отсутствию углеродных выбросов при использовании. На этом фоне Китай сообщил об успешном испытании беспилотного грузового самолета, оснащенного турбовинтовым двигателем AEP100 мегаваттного класса, работающим на водороде. Это событие стало важным этапом в развитии авиационных технологий, так как позволило протестировать двигатель в реальных условиях полета, а не только в лабораторной среде. Испытательный полет был проведен в субботу, 4 апреля, в городе Чжучжоу, расположенном в китайской провинции Хунань. Именно там впервые в реальных условиях был задействован водородный авиационный двигатель подобной мощности, что дало возможность оценить его стабильность ...>>

Случайная новость из Архива Эмоции отличаются по цвету лица 08.04.2018 В художественной литературе часто встречаются выражения типа "его лицо покраснело от гнева" или "он побледнел от страха". Что мы представляем, когда читаем такое? Искаженное от гнева или страха лицо соответствующего цвета - уж если человек начал краснеть или бледнеть, значит, эмоции бьют через край. Сильное эмоциональное потрясение действует на кровеносные сосуды, так что изменение кровотока в коже становится видно невооруженным глазом. А если эмоциональные переживания не очень сильные? Исследователи из Университета штата Огайо решили глубже изучить связь между цветом лица и эмоциями. Их интересовало, насколько специфично меняется цвет в зависимости от того, что чувствует человек, и насколько это помогает нам понять, что чувствует другой человек. Собрав несколько сотен фото, на которых люди демонстрировали самые разные эмоции, они пропустили их через различные цветофильтры - и оказалось, что у эмоций действительно есть определенные цветовые коды. То есть если человек, к примеру, счастлив, у него на лице проступит характерная цветовая "печать счастья": в коже вокруг носа, бровей, на щеках, подбородке и лбу слегка изменится кровоток, и эти изменения будут характерны именно для счастливого переживания. Более того, такие изменения не зависят от пола, этнической принадлежности и оттенка кожи. И речь идет о довольно сложных оттенках; скажем, для отвращения характерно усиление желто-синего вокруг губ и красно-зеленого на лбу и вокруг носа. Когда цветовой узор разных эмоций накладывали на лица с нейтральным выражением и после показывали их другим людям, то оказалось, что в большинстве случаев одних лишь цветовых изменений достаточно, чтобы верно узнать эмоцию. Так, счастье по цветовой "раскраске" правильно определяли в 70% случаев, грусть - в 75%, а гнев - в 65% случаев. Стоит добавить, что эмоций для эксперимента выбрали не одну и не две, а целых восемнадцать, и среди них были как простые ("счастье", "грусть" и т. д.), так и сложные (вроде "счастливого удивления" или "печальной злости"). А вот если цветовой код одной эмоции накладывали на другую эмоцию (то есть на несоответствующее выражение лица - например, цвета счастья совмещали со злым лицом), то участникам эксперимента казалось, что с той физиономией, которую им показывают, творится что-то не то, даже если они не могли понять, что именно. Полностью результаты работы описаны в статье в PNAS. Авторам работы удалось даже научить компьютер распознавать эмоции по цветам: с помощью специального алгоритма машина угадывала счастье с 88-процентной точностью, гнев - с 80-процентной, страх - с 70-процентной; самым трудным оказалось отвращение, смешанное со страхом - его компьютер узнавал с точностью 65%. Такая программа очень пригодилась бы для роботов, которые должны общаться с людьми. С другой стороны, многие из нас сами наверняка не отказались бы от похожего устройства, которое помогало бы узнать, что чувствует собеседник, изо всех сил скрывающий от нас свои эмоции.

Другие интересные новости:

▪ Генеалогия цыган

▪ Ксенон - спаситель нервных клеток

▪ Выращены кровеносные сосуды

▪ Дисплейный контроллер ELSA Datapath FX4

▪ Мультиварка с Wi-Fi

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Звонки и аудио-имитаторы. Подборка статей

▪ статья Нам королей менять, - о, да! - Совсем не стоило труда! Крылатое выражение

▪ статья Зачем сенбернаров изображают с бочонками бренди на шее? Подробный ответ

▪ статья Оформитель готовой продукции. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Радиолюбительский дозиметр. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Хранение и монтаж микросхем КМОП. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026