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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Прорыв в регенерации конечностей 09.03.2019 Ученые из университета Тафтс (США) раскрыли генетические механизмы, объясняющие то, почему блокировка электрических сигналов в теле плоских червей иногда ведет к тому, что у них вырастает лишняя голова вместо хвоста. Их изучение поможет вернуть людям способность к регенерации конечностей. Три года назад ученые выяснили, что процессом регенерации головы у червей-планарий управляют не только гены, но и электрические сигналы, которыми обмениваются клетки этих беспозвоночных при отращивании утерянного хвоста или передней части тела. Изучая этот процесс, команда специалистов научилась заставлять червей отращивать "чужие" головы с совершенно иной архитектурой мозга, используя электрические сигналы, записанные при наблюдениях за ростом головы иных видов планарий. Впоследствии ученые попытались пойти дальше и решили вырастить червя, имеющего две головы и ни одного хвоста. Год назад им удалось решить эту задачу, разрезав несколько десятков планарий на три части, отделив их головы и хвосты, и обработав эти "обрубки" спиртом октанолом, блокирующим передачу электрических сигналов между клетками. Успешное завершение этих опытов заставило задуматься о том, что играет в этом процессе первоочередную роль - электрические сигналы или гены. Вполне возможно, что первые могут не дирижировать регенерацией, а просто отражать изменения в активности тех участков ДНК, которые отвечают за восстановления потерянного хвоста или головы. Для ответа на этот вопрос ученые провели еще одну серию подобных экспериментов. Они разрезали несколько планарий на части и проследили за тем, как менялся уровень активности определенных генов, связанных с "программами" роста хвоста и головы, в первые часы после операции. Параллельно они наблюдали за флуктуациями в электрическом потенциале клеток, расположенных на краю раны. Как оказалось, различия в напряжении на мембранах клеток в разных частях раны появились задолго до того, как поменялся уровень активности генов Wnt, notum и прочих участков ДНК, непосредственно отвечающих за формирование новых органов и конечностей. Это говорит о том, что именно электрические сигналы "дирижировали" генами, а не наоборот.

Другие интересные новости:

▪ ILD6070 и ILD6150 - новые импульсные регуляторы от Infineon для светодиодов

▪ Бешеный рост популярности мобильников с камерами

▪ Электроника оценит тонус пользователя компьютера

▪ Открыты нейронные механизмы кашля и чихания

▪ Электрический мотоцикл для спецназа

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки. Подборка статей

▪ статья Всё великое земное разлетается как дым. Крылатое выражение

▪ статья Как передается пространство в живописи и графике? Подробный ответ

▪ статья Заместитель главного врача больницы по клинико-экспертной работе. Должностная инструкция

▪ статья Самодельная ветросиловая установка. Головка. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Совершенствование электрогенераторов для мини-электростанций. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025