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:

Двойная система антител летучих мышей против опасных вирусов 17.09.2026

Летучие мыши давно занимают особое место в исследованиях инфекционных заболеваний. Эти животные способны быть естественными носителями вирусов, представляющих серьезную опасность для человека, однако сами зачастую избегают тяжелых последствий заражения. Такая необычная способность особенно интересна ученым, поскольку позволяет изучать механизмы, с помощью которых организм может одновременно сосуществовать с потенциально опасными патогенами и контролировать их воздействие. Исследователи из Тюлейнского университета, Стэнфорда и Центров по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) приблизились к объяснению этого феномена. По их данным, важную роль может играть необычная организация иммунной системы рукокрылых. У представителей семейства лиликовых (Vespertilionidae), насчитывающего более 500 видов и распространенного на всех континентах, кроме Антарктиды, специалисты обнаружили сразу две независимые генетические системы, участвующие в создании тяжелых цепей антител. Антитела пред ...>>

Экологичный ноутбук Acer Vero 16 с модульным корпусом 17.09.2026

Современный ноутбук постепенно перестает быть устройством, которое после нескольких лет эксплуатации проще заменить новым. Производители все чаще пытаются увеличить срок службы техники за счет переработанных материалов, ремонтопригодной конструкции и возможности модернизации отдельных компонентов. Новый Acer Vero 16 (V16-I71 / V16-I71T) стал одним из примеров такого подхода: при высокой производительности модель ориентирована не только на современные вычислительные задачи, но и на снижение экологической нагрузки на протяжении всего жизненного цикла устройства. В основе концепции Acer лежит расширенный принцип 4R, включающий Reduce - уменьшение использования ресурсов, Reuse - повторное применение, Recycle - переработку и Repairability - ремонтопригодность. Разработчики постарались реализовать эти четыре направления непосредственно в конструкции ноутбука. В частности, верхняя крышка и рабочая панель изготовлены из сплава, в котором сочетаются 50% переработанного и 50% низкоуглеродисто ...>>

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Случайная новость из Архива Беспроводная СВЧ-зарядка 05.02.2021 Компания Xiaomi разработала беспроводное зарядное устройство Mi Air Charge, способное заряжать гаджеты буквально по воздуху. Mi Air Charge - это название технологии и одновременно небольшого устройства, внутри которого расположены специализированные антенны. Часть этих антенн используется для отслеживания местоположения гаджета в помещении, тогда как другие отвечают за направленную передачу энергии. С имеющимися на рынке смартфонами Mi Air Charge работать не будет - эту технологию Xiaomi приберегла для своих будущих новинок. Основной бокс Mi Air Charge содержит пять фазовых антенн для "слежки" за смартфоном или другим совместимым устройством. Xiaomi заявила, что в будущем эта технология подойдет для ее умных часов, браслетов и другой портативной электроники. На отслеживание местонахождения устройства для подзарядки у Mi Air Charge уходят миллисекунды. За саму зарядку отвечает массив из 144 антенн, позволяющих направленно передавать миллиметровые волны. Это кардинально отличает Mi Air Charge от существующих беспроводных зарядок, в которых используется электромагнитная индукция. Смартфон или любое совместимое устройство выступает в схеме Mi Air Charge приемником. В него Xiaomi предлагает монтировать два антенных блока, где первый, маячок, позволяет основной станции определять текущее положение гаджета в пространстве. Второй - это блок из 14 мини-антенн, улавливающих микроволны. Также устройство должно быть оснащено преобразователем этих микроволн в электроэнергию. Максимальная мощность по-настоящему беспроводной зарядки Mi Air Charge составляет 5 Вт.

Другие интересные новости:

▪ Семейный кроссовер Nissan Pathfinder

▪ Генная инженерия для биотоплива

▪ Томаты без косточек

▪ Микроскопические роботы из воздуха

▪ Глаза подскажут, какое число загадано

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Нормативная документация по охране труда. Подборка статей

▪ статья Метательные планеры. Советы моделисту

▪ статья Есть ли среди животного мира однодневки? Подробный ответ

▪ статья Крюгер. Чудо природы

▪ статья Окрашивание бильярдных шаров. Простые рецепты и советы

▪ статья Соревнование двух карандашей. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026