Кварцованный металлоискатель. Радиосхемы схемы электрические принципиальные Малогабаритный чувствительный электронный металлоискатель

Радиосхемы бытового применения

Сомов М.П.
Радиоконструктор, 2000 год, №10 , стр 34- 35

Прежде всего хотелось-бы развеять предвзятое мнение окружающих к человеку с металлоискателем в руке. В глазах многих такие люди могут выглядеть и нелепо (вот, дескать, человек клад пытается найти!), а у некоторых и того хуже- человек ассоциируется с "черными копателями" или "осквернителями могил"...

На самом же деле у большинства "искателей кладов" задачи куда чем более приземленные- это или коллекционеры пытающиеся найти какой-нибудь артифакт на развалинах старинного здания или, еще чаще, просто обыкновенный металлолом с целью немного подзаработать в наше нелегкое время...

Как правило большинство металлоискателей построены по одному принципу- два генератора: один с опорной частотой и поисковый. Частота поискового генератора меняется от внешнего воздействия- при приближении поисковой внешней катушки к металлическому предмету.
Частоты генераторов устанавливаются примерно одинаковыми (как правило около 100 кГц). Небольшую расстройку поискового генератора, которая необходима для работы устройства, производят при помощи переменного конденсатора или варикапа.
Срабатывание устройства возникает при несовпадении частот этих двух генераторов- то есть при одинаковой частоте устройство будет молчать. При разнице в частотах хотя- бы в 10 Гц, на устройстве сравнения возникают биения с этой частотою, которые и запускают звуковую сигнализацию детектора. Таким образом чем больше разница между двумя генераторами, тем и сигнал будет сильнее.

Увеличить чувствительность металлоискателя при таком построении схемы можно если увеличить частоту опорного генератора в 10 раз по сравнению с поисковым.
Таким образом возникают биения между колебаниями опорного генератора и 10-й гармоникой колебаний поискового генератора. В результате изменение частоты поискового генератора хотя-бы на 10 Гц даст увеличение частоты разностных пульсаций на 100 Гц, а это уже более заметно.

Применив этот принцип удалось создать металодетектор способный обнаружить копеечную монету на глубине в 100 мм, а более крупный предмет- на глубине 0,6- 0,7 метра. Схема данного металодетектора представлена на рисунке

Как видим опорный генератор (а собран он на элементах D2.1, D2.2 и D2.3) здесь работает на довольно высокой частоте: в его частотозадающей цепи пришлось применить даже кварцевый резонатор.
Поисковый генератор собран на элементах D1.1- D1.3. В его частотозадающей цепи включена поисковая катушка L1. Расстройка частоты поискового генератора выполнена на варикапе VD1- изменения параметров происходят за счет регулировки напряжения переменным резистором R3.

Поисковая катушка изготавливается на каркасе внешним диаметром в 200 мм. Толщина ребра катушки- 15 мм. Мотается проводом ПЭЛШО- 0,27 в количестве 50 витков. При отсутствие данного провода можно применить ПЭЛ-0,27...0,35.
Поверх обмотки наматывается экранирующая фольга, но таким образом чтобы витки фольги не прикасались друг с другом- то есть намотку ведут с шагом 1...5 мм.
После чего поверх наматывается слой изоленты.
Готовую катушку желательно разместить на каркасе для придания ей жесткости. Для этого можно использовать любое диэлектрическое кольцо внешним диаметром 200- 250 мм.

Если Вам интересны подробности и описание устройства- Вы можете прочесть это в журнале-источнике скачав его в нашей бесплатной библиотеке.

Чувствительный малогабаритный металлоискатель с использованием кварцевого резонатора

Металлоискатели, основанные на регистрации на биений, оказываются малочувствительными при поисках металлов со слабыми ферромагнитными свойствами, таких как, например, медь, олово, серебро. Повысить чувствительность металлоискателей этого типа невозможно, поскольку разность частот биения малозаметна при обычных методах индикации. Значительный эффект дает применение кварцованных металлоискателей. Металлоискатель, принципиальная схема которого приведена на рис. 1, а, состоит из измерительного генератора, собранного на транзисторе VT1, и буферного каскада - эмиттерного повторителя, собранного на транзисторе VT2, отделенных кварцевым резонатором ZQ1 от индикаторного устройства - детектора на диоде VD2 с усилителем постоянного тока на транзисторе VT3. Нагрузкой усилителя служит стрелочный прибор с током полного отклонения 1 мА.

Рис.1. (Малогабаритный чувствительный металлоискатель)

Вследствие высокой добротности кварцевого резонатора малейшие изменения частоты измерительного генератора будут приводить к уменьшению полного сопротивления последнего, как это видно из характеристики, приведенной на рис. 1, б, а это, в конечном итоге, повысит чувствительность прибора и точность измерений.

Подготовка к поиску заключается в настройке генератора на частоту параллельного резонанса кварца, равную 1 МГц. Эта настройка производится конденсаторами переменной емкости С2 (грубо) и подстроечным конденсатором С1 (точно) при отсутствии около рамки металлических предметов. Поскольку кварц является элементом связи между измерительной и индикаторной частями устройства, его сопротивление в момент резонанса велико и минимальное показание стрелочного прибора свидетельствует о точной настройке устройства. Уровень чувствительности регулируется переменным резистором R8.
Особенностью устройства является кольцевая рамка L1, изготовленная из отрезка кабеля. Центральную жилу кабеля удаляют и вместо нее продергивают шесть витков провода типа ПЭЛ 0,1 -0,2 мм длиной 115 мм. Конструкция рамки показана на рис. 1, а. Такая рамка обладает хорошим электростатическим экраном.

Жесткость конструкции рамки обеспечивается размещением ее между двумя дисками из оргстекла или гетинакса диаметром 400 мм и толщиной 5-7 мм.

В приборе использованы транзисторы КТ315Б, опорный диод - стабилитрон 2С156А, детекторный диод типа Д9 с любым буквенным индексом. Частота кварца может быть в интервале частот от 90 кГц до 1,1 МГц. Кабель - типа РК-50.

Список радиоэлементов

Данный металлоискатель является усовершенствованным вариантом металлоискателя, основанного на сравнении частот двух генераторов, один из которых опорный, а второй поисковый — изменяет частоту своих колебаний при приближении к металлическим предметам. Устройство может «различать» цветные и черные металлы.

Принципиальная схема

Опорный генератор собран на элементе DD1.1, а поисковый — на элементах DD2.1 и DD2.2. Частота колебаний опорного генератора, определяемая данными его контурной катушки L1 и конденсаторов С1 и С2, и при указанных номиналах составляет 100 кГц (рис. 1).

Частота поискового генератора, колебательный контур которого образуют выносная катушка L2 и конденсаторы СЗ—С5, близка к частоте опорного генератора. Ее плавно изменяют конденсатором переменной емкости СЗ в пределах одного-двух килогерц.

Элемент DD1.2 выполняет функцию каскада, служащего для развязки между генераторами по переменному напряжению. Микросхемы DD1 и DD2 металлоискателя питаются от источника постоянного тока GB1 через развязывающие фильтры R6C8 и R7C9.

Элемент DD3.1 — смеситель сигналов генераторов. На его выходе формируются колебания с суммарными и разностными частотами генераторов и их гармоник. Для выделения сигналов разностной, т. е. звуковой частоты предназначен фильтр низких частот (НЧ) R3C6.

Такое схемотехническое построение металлоискателя позволяет получить биения генераторов частотой в несколько герц.

Чтобы обеспечить прослушивание сигналов столь низких частот на головные телефоны использовано преобразование синусоидального, а точнее — треугольного сигнала в короткие импульсы с удвоенной частотой следования. Достигается это с помощью компаратора напряжения, собранного на элементах DD3.2 — DD3.4.

Рис. 1. Принципиальная схема металлоискатель повышенной чувствительности на трех микросхемах K561ЛE5.

За один период частоты биений компаратор дважды переключается из одного логического состояния в другое. Формируемые им прямоугольные импульсы дифференции-руюгся цепью C7R8.

Поэтому на телефоны, подключенные к разъему Х2, поступают короткие импульсы напряжения и громкость звукового сигнала мало зависит от его частоты.

В телефонах, которые могут быть как высокоомными, так и низкоомными, слышатся «щелчки». Громкость их регулируют переменным резистором R8 (он совмещен с выключателем питания SA1).

Все детали, кроме разъемов и контурной катушки поискового генератора, нужно разместить на печатной плате из двустороннего фольгированного материала (рис. 2).

Монтаж односторонний — со стороны печатных проводников. Фольга другой стороны, которую по краям платы соединяется с общим проводом питания, выполняет роль экрана.

Детали и конструкция металлоискателя

Монтажную плату и источник питания (батарея «Корунд») лучше разместить в металлическом корпусе подходящих размеров, например, спаянном из пластин фольгированного текстолита.

Если корпусом будет служить пластмассовая коробка, то по краям платы, а также в местах, обозначенных на рис. 1 штриховыми линиями, надо припаять вертикально полоски медной фольги шириной 7—10 мм.

Микросхемы K561ЛE5 можно заменить на K176ЛE5, К176ЛА7, К561ЛА7. Конденсатор СЗ — КП-180 или другой, с максимальной емкостью 180—240 пФ. Конденсаторы С8—С10 — оксидные К50-6 или серий К52, К53, остальные—КМ, КЛС.

Рис 2. Печатная плата для металлоискателя повышенной чувствительности на микросхемах K561ЛE5.

Резистор R8 — СПЗ-Зв, остальные — ВС, MЛT. Разъемы X1 и Х2 — любые малогабаритные. Для повышения термостабильности конденсаторы С1, С2, С4 и С5 надо использовать с ТКЕ не хуже MI500.

Катушка L1, содержащая 300 витков провода ПЭВ-2 0,08, должна быть намотана на каркасе контура ПЧ радиоприемника «Альпинист-407».

Выносную катушку L2 поискового генератора (рис. 3) рекомендуется выполнить в такой последовательности:

1. на оправке диаметром 240—250 мм намотать 30 витков провода ПЭВ-2 0,6 мм;
2. получившийся жгут скрепить в 10—12 местах тонкой прочной ниткой;
3. нагревая катушку над пламенем газовой плиты до температуры 50—60 °С, пропитать эпоксидной смолой;
4. после отверждения смолы катушку обмотать лакотка-нью или (в крайнем случае) изоляционной лентой;
5. готовую катушку заэкранировать, обмотав тонкой медной фольгой с таким расчетом, чтобы в передней части образовался небольшой, длиной 5—10 мм, незамкнутый участок экрана катушки (можно, конечно, использовать и алюминиевую фольгу);
6. готовую выносную катушку и ее экран соединить (через разъем X1) с конструкцией металлоискателя двужильным экранированным проводом.

Рис. 3. Выносная катушка поискового генератора металлоискателя.

Налаживание прибора

Налаживание металлоискателя следует начинать с настройки опорного генератора и проверки работоспособности компаратора напряжения. Для этого ротор конденсатора С3 установить в положение средней емкости и подстроечником катушки L1 изменять частоту опорного генератора до появления в телефоне звукового сигнала.

Затем этим же подстроечником следует добиться «нулевых биений» — «щелчков» в телефоне, следующих с частотой в несколько герц. Бывает, что достигнуть этого не удается. Причиной тому могут быть неполадки в компараторе.

В таком случае надо проверить работоспособность остальной части устройства — к выходу элемента DD3.1 подключить высокоомный телефон (на пример, ТОН-2) и тем же подстроечником катушки L1 добиться звукового сигнала.

В противном случае придется искать ошибку в монтаже генераторов или неисправные детали.

Настройка компаратора заключается в подборе резистора R9, показанного на рис. 1 штриховыми линиями. Его сопротивление может быть в пределах 300 кОм...1 МОм.

Если на выходе компаратора (выводы 10, 11 микросхемы DD3) напряжение высокого уровня, то этот резистор включают между выводами 5 и 6 элемента DD3.2 и общим проводом.

После настройки опорного генератора подстроечник катушки L1 необходимо зафиксировать в каркасе каплей клея. Для удобства работы с металлоискателем его выносную катушку лучше всего снабдить деревянной или пластмассовой ручкой. Можно, кроме того, сделать несколько выносных катушек разного диаметра.

Купили металлоискатель, стали кладоискателем и любителем приборного поиска. Поздравляю, нашего полка прибыло. Однако у начинающего поисковика сразу начинают возникать вопросы по поводу настройки своего металлоискателя, ибо сложно сразу понять, что и как настраивать и от чего зависит правильность той или иной настройки. В этой статье мы разберемся, что такое чувствительность металлоискателя, как ее настроить в зависимости от мест поиска и других условий.

Многие думаю, что если я поставлю чувствительность металлодетектора на максимум — то глубина обнаружения монет и кладов вырастет. Это самое первое заблуждение. не всегда глубина увеличивается, очень часто при максимальной «чуйке» прибор начинает глючить и лагать, показывать неверные значения и вообще, вести себя неадекватно. При малейшем ударе о стебли растений возникают фантомные сигналы, вводящие в заблуждение начинающего копателя. И он копает и ничего не находит. Если так проделать раз 10-20, то нервы начнут сдавать и новичок-копатель может забросить столь увлекательное занятие. Поэтому прежде чем ставить «чуйку» по максимуму, поймите, от чего зависит правильность установки чувствительности. Кстати, это касается не только дешевых металлоискателей, но и более дорогих.

Общие правила регулировки чувствительности:

Если ищите монеты и прочие предметы на поле, неважно распаханное оно или нет, если на поле совсем немного металломусора попадается, то чувствительность металлоискателя можно поставить на значение, близкое к максимальному. Я вообще не люблю ставить «чуйку» на максимум, ибо при ударах о камни могут возникать непонятные сигналы. Поэтому на своем Минелаб т34 я ставлю чувствительность на 7-8, даже на поле. Хотя если металломусора на поле вообще не попадается, да еще и с минерализацией все в порядке — то можно поставить и на максимум, а если еще и катушку мощную добавить — то глубина поиска заметно вырастет.

Второй фактор, от которого зависит регулировка чувствительности — это степень минерализации почвы. Чем выше минерализация — тем меньше нужно ставить «чуйку». Был у нас один случай, когда мы поехали копать на обычное с виду поле, однако оба наших металлоискателя стали «глючить», показывать черт те что. Убавив чуйку, все вроде нормализовалось. То же самое можно сказать и о местах поиска вдоль электрических проводов. Хотя модели начального уровня вообще не имеют защиты и ходить вдоль линий электропередач вообще невозможно.

Кстати, при поиске на пляже чувствительность лучше также убавить до 70 процентов от максимума, поскольку там тоже минерализация будь здоров, так еще и мусора огромное количество.

Далее — металломусор. Все мы копали в таких местах, откуда поскорее хочется свалить, поскольку прибор звенит не умолкая, огромное количество металломусора(пробки, проволока и прочие металлические остатки), однако место — перспективное, в промежутках между пробками и проволокой вылазят довольно интересные находки. Поэтому мы и копаем на таких мусорках. Ставьте чувствительность вашего детектора также на 60-70 процентов, иначе рехнетесь копать мусор. Конечно, в первую очередб эффективность поиска на замусоренных местах зависит от правильного выбора поисковой катушки, штатные Моно катушки на недорогих детекторах подходят отлично, также можно порекомендовать так называемые «снайперки» — катушки малого диаметра(6 дюймов), с ними искать на замусоренном месте — просто красота.

Существует два типа чувствительности детектора. Один повышает силу тока - мощность сигнала, который передает металлоискатель. Другой тип усиливает принимающие свойства прибора. При увеличении чувствительности второго типа вы усиливаете сигналы от хороших целей, а также пороговый шум и электромагнитные помехи (если они есть в данной местности).

Настройка баланса грунта непосредственно влияет на генерируемые сигналы. При одном значении, например, горячие камни будут подавать сигналы. Если выбрать другое значение баланса грунта, то эту гальку с содержанием железа слышно не будет. Если при этом увеличить чувствительность, сигналы от хорошей цели и от горячего камня просто будут звучать громче. Однако, когда верно настроен баланс грунта, и горячие камни исключены, то громче будет только «хороший» сигнал.

Так что баланс грунта, или, на некоторых металлоискателях тип грунта, или режим поиска - имеют первичное, более важное значение, так как именно они определяют, что будет видеть металлодетектор. А вот Чувствительность (Sensitivity) и Усиление (Gain) имеют вторичное значение.

Настройка звука, громкость сигнала, порог, тон, аудиоотклик и прочие настройки предназначены для того, чтобы менять сигнал после свершившегося факта обнаружения. Проще говоря, с помощью этих опций вы настраиваете на металлоискателе те звуки, которые хотите слышать.

Отмечу, что основной проблемой копателей, которые экспериментируют с настройками, является вера в какой-то «удачный» или «волшебный» сет настроек. Он, по идее, должен принести огромное количество находок. Так вот: этих волшебных настроек не существует. Никакой магии. Просто различные типы целей выдают различные сигналы, и мы влияем на их обнаружение, выставляя первичные настройки. А наш мозг позже все это обрабатывает при помощи сигналов, за которые ответственны вторичные настройки.

Основная настройка проста - баланс грунта. По-моему, лучше выбрать тот тип этой настройки, когда мусорные цели отсечены. Однако после этого все равно тяжело. Я, например, хочу металлоискатель, который молчит все время и сигналит только на золото. И ни на что другое!

Тут снова всплывает проблема. Даже самый тихий детектор все равно выдает пороговый тон. Некоторые поисковики любят вслушиваться в него, определяя по паузам в пороговом тоне мелкую или глубоко залегающую цель. И такие люди теряются, если не слышат порог.

Иногда начинается «игра с настройками». Понижается порог, но повышается чувствительность. Сравнивая с автомобилем, вы нажимаете тормоз, при этом увеличивая давление на педаль газа. Нужно понимать, что обе настройки - и «чуйка», и «порог» - вторичные. И работать с первичной, как я писал выше - с подстройкой детектора под грунтовые условия.

После нескольких лет, подержав в руках сотни металлоискателей и пообщавшись с тысячами людей, я пришел к пониманию того, что, на самом деле, все зависит от наших ушей и мозгов. У всех разные уши: вот, к примеру, я ставлю порог тихо, а вам он может показаться оглушительным. Как правило, пороговый тон, фоновый гул устанавливается на пороге слышимости - но он у всех разный. Что до мозга, то представьте, что вы ведете поиск уже много часов, а фоновый гул все тот же. Естественно, хочется выкрутить его пониже. Я часто его делаю практически неслышным.

Мой мозг и мой стиль требуют постоянной акустической обратной связи. В теории, я мечтаю о металлоискателе, который подает сигнал только на золото. Но десятки лет в деле приборного поиска научили меня, что такое невозможно. Поэтому сейчас для меня в приоритете прибор с постоянным сигналом, ну как минимум - с постоянным пороговым тоном. И с полифонией. Я хочу слышать сигналы от всего грунта, по которому иду. У каждого металлоискателя есть свой язык, и где люди слышат лишь неприятный гул, я понимаю симфонию. Я понимаю эти языки. И самые главные настройки чувствительности металлоискателя - в моем мозгу.

Главная » Электрооборудование » Кварцованный металлоискатель. Радиосхемы схемы электрические принципиальные Малогабаритный чувствительный электронный металлоискатель