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:

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Устройство идеальной очистки воздуха 28.11.2025

Качество воздуха в закрытых помещениях давно стало важнейшим фактором здоровья, особенно в городах, где люди проводят подавляющую часть времени внутри зданий. В последние годы исследователи уделяют все больше внимания именно тем технологиям, которые способны задерживать или разрушать вредоносные частицы до того, как они попадут в дыхательные пути человека. Одним из таких новаторских направлений стала разработка инженеров Университета Британской Колумбии в Оканагане, которые предложили принципиально иной подход к очистке воздуха в присутствии людей. По словам профессора Школы инженерии доктора Санни Ли, традиционные персонализированные вентиляционные системы действительно могут улучшать качество воздуха вокруг пользователя, однако их принцип работы имеет ряд ограничений. Человек вынужден находиться в строго определенной зоне, а одновременное использование одной системы несколькими людьми снижает эффективность. Кроме того, непрерывный поток сухого очищенного воздуха способен вызывать ...>>

Ощущение текстуры через экран гаджета 27.11.2025

Гаджеты научились передавать изображение и звук с впечатляющей реалистичностью, но тактильные ощущения по-прежнему остаются недоступными для полноценной цифровой симуляции. Именно поэтому инженеры и исследователи во всем мире стремятся создать технологии, которые позволят "почувствовать" виртуальный объект так же естественно, как и настоящий. Новая разработка специалистов Северо-Западного университета США стала одним из самых заметных шагов в этом направлении. Возглавлявшая исследование аспирантка Сильвия Тан (Sylvia Tan) подчеркивает, что прикосновение остается последним фундаментальным чувственным каналом, для которого пока нет зрелого цифрового аналога. По ее словам, если визуальные и звуковые интерфейсы давно обеспечивают высокую степень реалистичности, то осязание лишь начинает приближаться к этому уровню. В недавней публикации в журнале Science Advances Тан отмечает, что новая технология способна изменить само представление о взаимодействии человека с устройствами. Разработ ...>>

Случайная новость из Архива Лук без слез 03.02.2003 Японские биохимики раскрыли механизм образования летучего вещества, возникающего при резке лука и заставляющего плакать. До сих пор полагали, что это едкое соединение - неотъемлемая часть специфического вкуса, за который мы и ценим лук. Оказалось, однако, что за выработку лукового "слезоточивого газа" отвечает отдельный фермент, названный японцами "синтаза лакримогенного фактора". Теперь, говорят исследователи, нетрудно будет найти ген, отвечающий за образование этого фермента, и методами генной инженерии убрать или отключить его. Причем вкус нового сорта лука нисколько не изменится. Другим путем подошли к решению той же задачи английские биологи. Поскольку едкий газ, выделяемый луком при резке, представляет собой органическое соединение серы, они предложили выращивать лук на гидропонике, на питательном растворе, лишенном серы. Лук получается исключительно сладким.

Другие интересные новости:

▪ Промышленные датчики CMOS от Canon с функцией глобального затвора

▪ Однослойный графен продемонстрировал гигантское магнитосопротивление

▪ Ядро Земли твердое

▪ Гарнитура HP Omen Mindframe с охлаждением ушей

▪ Стекло, генерирующее солнечную энергию

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Индикаторы, датчики, детекторы. Подборка статей

▪ статья Да, были люди в наше время. Крылатое выражение

▪ статья Когда появился первый пенсионный фонд? Подробный ответ

▪ статья Погрузка в суда лесных грузов и их выгрузка. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Электронный звонок для велосипеда. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Яйцо в соленой воде. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025