Одним из достоинств импульсных металлоискателей, является простота изготовления для них поисковых катушек . При этом с простой катушкой, импульсные металлоискатели имеют хорошую глубину обнаружения. В этой статье будут описаны наиболее простые и доступные способы изготовления поисковых катушек для импульсных металлоискателей своими руками.
Катушки, изготовленные описанными ниже способами изготовления, подойдут практически для всех популярных схем импульсных металлоискателей (Кощей, Клон, Тракер, Пират и др.).
Катушка для импульсного металлоискателя из витой пары
Из провода витая пара, можно получить отличный датчик для импульсных металлоискателей. Такая катушка, будет иметь глубину поиска более 1,5 метра и обладать неплохой чувствительностью к небольшим предметам (Монетам, кольцам и т.д.). Для ее изготовления вам понадобиться провод витая пара (такой провод используется для интернет подключения и есть в продаже на любом рынке и компьютерном магазине). Провод состоит из 4 свитых пар провода без экрана!
Последовательность изготовления катушки для импульсного металлоискателя, из провода витая пара:
- Отрезаем 2,7 метра провода.
- Находим середину нашего куска (135 см) и отмечаем его. Затем от него отмеряем по 41 см и также ставим отметки.
- Соединяем провод по отметкам в кольцо, как показано ниже на рисунке, и фиксируем его скотчем или изолентой.
- Теперь начинаем обвивать концы вокруг кольца. Делаем это одновременно с обеих сторон, и следим, чтобы витки ложились плотно, без зазоров. В результате вы получаете кольцо из 3ох витков. Вот так у вас должно получится:
- Полученное кольцо фиксируем скотчем. А концы нашей катушки отгибаем вовнутрь.
- Затем зачищаем изоляцию проводов, и спаиваем наши провода, в следующей последовательности:
- Места спайки изолируем при помощи термотрубок или изоленты.
- Для вывода катушки, берем провод 2*0.5 или 2*0.75 мм в резиновой изоляции, длинной 1,2 метра, и подпаиваем его к оставшимся концам катушки и также изолируем.
- Затем необходимо подобрать подходящий корпус для катушки, его можно купить готовый, или подобрать подходящего диаметра пластиковую тарелку и т.д.
- Вкладываем катушку в корпус и фиксируем ее там при помощи термоклея, также фиксируем наши спайки и провода на выводы. Вы должны получить нечто подобное:
- Затем корпус заклеивается, или если вы использовали пластиковую тарелку или поддон, то его лучше заполнить эпоксидной смолой, это придаст вашей конструкции дополнительную жесткость. Перед тем как заклеивать корпус, или заполнять его эпоксидной смолой, лучше провести промежуточные испытания работоспособности! Так как после склейки, исправить уже нечего не получится!
- Для крепления катушки к штанге металлоискателя, можно использовать вот такой кронштейн (стоит он совсем недорого), или изготовить его подобие самостоятельно.
- Ко второму концу провода подпаиваем разъем, и наша катушка готова к применению.
При испытании такой катушки с металлоискателей Кощей 5И были получены следующие данные:
- Ворота железные – 190 см
- Каска – 85 см
- Монета 5 кос СССР – 30 см.
Большая катушка для импульсного металлоискателя своими руками.
Тут мы опишем способ изготовления глубинной катушки 50*70 см, для импульсных металлоискателей . Такая катушка хорошо подойдет для поиска крупных металлических целей на большой глубине, но она не пригодна для поиска мелкого металла.
Итак, процесс изготовления катушки для импульсных металлоискателей:
- Изготавливаем лекало. Для этого в любой графической программе, рисуем наше лекало, и распечатываем его в размере 1:1.
- При помощи лекала, чертим контур нашей катушки на листе фанеры или ДСП.
- Вбиваем по периметру гвозди, или вкручиваем шурупы (шурупы необходимо обмотать изолентой, чтобы они не царапали провод), с шагом 5 – 10 см.
- Затем наматываем на них обмотку (для металлоискателя Клон 18 -19 витков) обмоточного эмаль провода 0.7-0.8мм, также можно использовать многожильный изолированный провод, но тогда вес катушки получиться немного больше.
- Между гвоздиками, обмотку стягиваем кабельными стяжками, или скотчем. И промазываем свободные участки эпоксидной смолой.
- После застывания эпоксидной смолы, вынимаем гвозди и снимаем катушку. Удаляем наши стяжки. К концам катушки подпаиваем выводы из многожильного провода длинной 1,5 метра. И обматываем катушку стеклотканью, с эпоксидной смолой.
- Для изготовления крестовины, можно использовать полипропиленовую трубу диаметром 20 мм. Такие трубы продаются под названием «Трубы под термосварку».
- Работать с полипропиленом можно с помощью промышленного фена. Нагревать его надо очень осторожно, т.к. при 280 градусах материал разлагается. Итак, берём два отрезка трубы, у одного из них нагреваем середину, проковыриваем дырку насквозь, расширяем её так, чтобы в неё пролезла вторая труба, нагреваем середину этой самой второй трубы (продолжая поддерживать середину первой в горячем состоянии) и вставляем одно в другое. Не смотря на сложное описание, особой ловкости это не требует — у меня получилось с первого раза. Два разогретых куска полипропилена склеиваются «насмерть», об их прочности можно не беспокоиться.
- Разогреваем кончики крестовины и надрезаем их ножницами (разогретый полипропилен неплохо режется) с целью получения «выемок» для обмотки. Затем вставляем крестовину внутрь обмотки и, поочередно нагревая кончики крестовины с выемками, «запечатываем» в последних обмотку. При надевании обмотки на крестовину можно пропустить кабель через одну из труб крестовины.
- Из отрезка такой же трубы изготавливаем пластинку (методом плющенья в горячем состоянии), изгибаем её буквой » П » и привариваем (опять же в горячем виде) к середине крестовины. Сверлим отверстия под всеми любимые болты от унитазной крышки.
- С целью придания дополнительной прочности и герметичности заделываем оставшиеся щели всевозможными герметиками, заматываем сомнительные места стеклотканью с эпоксидкой, наконец, заматываем всё изолентой.
Металлодетектор используют при поиске предметов с определенными электромагнитными характеристиками, а именно металлов. В профессиональной деятельности данный прибор используется службами, проводящими досмотр, археологами, геологами и профессиональными кладоискателями. Помимо этого, прибор, обнаруживающий металлы, часто применяют в строительстве, например, для обнаружения арматуры, проводки и профилей в стенах.
Профессиональное оборудование имеет очень существенный недостаток — очень высокую стоимость , которая варьируется в зависимости от глубины обнаружения, типа интерфейса и функции распознавания металла.
Потребность в наличии металлоискателя возникает и у обычных людей. Зачастую это те, кто решил попробовать себя в роли кладоискателя. В отличие от профессионалов, которым оборудование или предоставляется организацией, начинающие любители не всегда хотят приобретать дорогой прибор. Это обуславливается тем, что такая покупка не будет использоваться для профессионального применения и вряд ли себя реализует.
Для любителя, который только начинает работу с данными аппаратами, может подойти собранный самостоятельно металлоискатель. Самодельные приборы относительно простые в изготовлении, в интернете есть много подробных инструкций. Металлоискатель своими руками может собрать любой человек при наличии желания и требуемых в сборке компонентов; и их сборка под силу даже тем, кто слабо разбирается в радиомонтаже. Самодельные приборы могут обладать как относительно слабыми характеристиками, так и не уступать фирменным дорогим товарам. Перед тем как собирать прибор, нужно знать его устройство и разновидности.
Для того чтобы понимать, какой именно металлодетектор нужно собирать, необходимо определиться с перечнем проводимых работ, а также тем, какие именно металлы будут целью поиска. Внешне похожие приборы для поиска золота и проведения строительных работ отличаются по конструктиву и техническим характеристикам. Существуют следующие общие параметры поисковых устройств:
Дискриминация поиска может происходить по трем вариантам:
- Пространственная, которая указывает на размещение найденного объекта в зоне электромагнитного поля, а также его глубине нахождения.
- Геометрическая, показывающая размеры и форму найденного объекта.
- Качественная, определяющая то, какими свойствами обладает найденный материал.
Диапазон рабочих частот
Металлоискатели работают в определенном диапазоне частот:
- Сверхнизко частотные, до нескольких сотен Гц. Мощные металлоискатели, требующие высокого напряжения, внушительные габариты, и компьютерная расшифровка сигнала делают денные приборы непригодными для любительского применения.
- Низкочастотные, до нескольких кГц. Достаточно простые схемы и конструкция, хорошая помехоустойчивость и малочувствительны к грунту. Обладают проницанием в зависимости от подаваемого вольтажа, вплоть до 5 метров. Острее всего реагируют на черные металлы и железобетонные конструкции.
- Повышенной частоты, до десятков кГц. Обладают более сложными схемами, но менее требовательны к катушкам. Относительная помехоустойчивость и глубина обнаружения до полутора метров. Очень плохо работают во влажных и минеральных грунтах.
- Радиочастотные, применяются для поиска цветных металлов, например, золота. Глубина обнаружения меньше метра в сухих почвах, очень критичны к конструкции и качеству применяемых катушек.
Классификация по виду поиска
Существует много методов поиска, но многие из них применимы только в профессиональной деятельности, и нереализуемы в самодельных устройствах. К более применимым в домашних условиях можно отнести:
- Без приемника (параметрический).
- На биениях.
- Накопление фазы.
- Приемо-передающий.
Параметрический металлоискатель
В данных приборах нет приемной катушки и приемника, и обнаружение объекта происходит за счет его влияния на катушку генератора, изменение ее параметров, таких как частота и амплитуда вырабатываемых колебаний, фиксируется разными возможными способами. Достаточно просты в сборке и обладают относительно высокой помехоустойчивостью. Чаще используются как магнитодетекторы ввиду слабой чувствительности.
Приемо-передающее устройство
Прибор состоит из передающей и принимающей катушек, передатчика ЭМ колебаний, а также может оснащаться дискриминатором, который будет обнаруживать только определенные металлы.
Катушка создает электромагнитное поле
; если в ее зоне окажутся материалы, обладающие отличным электромагнитным полем, то приемник улавливает их, и подает звуковой сигнал об обнаружении. Если обнаруживается объект не обладающий электропроводными свойствами, но имеющий ферромагнитные характеристики, то он исказит электромагнитное поле за счет экранирования.
Данные приборы добиваются лучшей производительности в своем рабочем частотном диапазоне, но их самостоятельное изготовление требует качественной системы катушек, которые должны идеально располагаться относительно друг друга.
Приемо-передающий металлодетектор с одной катушкой называют индуктивным. Его создание проще за счет того, что не нужно подбирать катушки, но требуется разделять вторичный слабый сигнал относительно излучаемого первичного.
Фазочувствительный прибор
Данные металлодетекторы представлены импульсными с одной катушкой или приборами с двумя катушками, на каждую из которых воздействует отдельный генератор.
В случае с импульсным фазочувствительным металлоискателем, излучаемые импульсы при столкновении с искомым металлом задерживаются, и во время нарастающего сдвига фаз дискриминатор срабатывает и подает сигнал. Чем ближе прибор к объекту, тем чаще становятся сигналы. На этом принципе работает популярный самодельный металлоискатель «Пират» с дискриминацией металлов.
Принцип работы прибора с двумя катушками основан на том, что электромагнитные поля двух катушек синхронизируются и работают в такт; а при искажении поля происходит рассинхронизация, и дискриминатор начинает издавать сигналы. Этот вид прибора проще изготовить, чем одно катушечный, но глубина возможного обнаружения снижается.
На принципе гармоники
В данном приборе конструктивно находятся две катушки: рабочая и опорная. Опорная колебательная катушка маленькая, защищенная от посторонних наводок, или стабилизирована резонатором. Частота рабочей поисковой катушки зависит от наличия искомых предметов в зоне излучения.
Перед началом поисков они настраиваются на совпадение частот и, как следствие, однотонного звука. Изменение тональности означает попадание металлических предметов в зону электромагнитного поля, и от уровня изменения определяют размер и глубину предмета.
Катушки металлоискателя
Главным требованием к качеству самодельных приборов является грамотное изготовление катушки и ее надежное экранирование .
При создании прибора, схему прибора подгоняют под катушку до получения оптимальных значений. С неправильно подобранной катушкой металлоискатель если и будет работать, то с очень плохими характеристиками. В связи с этим при выборе варианта для изготовления нужно внимательно смотреть на описание катушки. Если оно недостаточно полное, лучше изготовить другой прибор.
Размер катушки также важен. Широкие глубже прозванивают грунт, но в случае обнаружения крупных предметов, их сигнал забьет потенциально нужные мелкие предметы. Также, чтобы увеличить глубину обнаружения, нужно иметь более широкую катушку.
Общепринято использовать катушки диаметром до 90 мм при поисках профилей и арматуры, до 150 мм на мелочевку, а диаметры до 600 мм для поиска крупногабаритного железа.
Будет идеально, если металлоискатель рассчитан на работу с катушками разных габаритов.
Помехоустойчивость
Катушки хорошо ловят различного вида наводки, и существует 2 распространенных способа повысить помехоустойчивость:
Корзинки
Данные катушки представлены плоским и объемным вариантами, они стабильны, менее чувствительны к наводкам, обладают высокой дискриминацией. Для новичка проще наматывать плоскую катушку.
В качестве ее оправки могут выступать компьютерные диски, тарелки и блюдца, а рассчитать обмотку можно самостоятельно. Объемный же вариант намотать без расчёта с применением компьютерных программ невозможно.
Простой металлоискатель своими руками
Данный вариант самодельного металлоискателя состоит из дешифратора сигналов, сигнального устройства и катушки. Для его сборки потребуются:
- Микросхема PIC12F675 или ее аналоги и программатор для прошивки.
- Резонатор на 20 мГц.
- Стабилизатор напряжения AMS1117.
- Конденсаторы на 15 пФ и 100 нФ керамические, электролитический на 10 мкФ и пленочный на 100 нФ.
- Резисторы 470 Ом, 10 кОм.
- Звуковой излучатель.
Пайка производится навесным или монтажным способом, для питания схемы требуется напряжение 9−12 В. Стабилизатор контролирует выходные 3,3 В.
Катушка наматывается на оправку 10 см проводом сечения 0,3 мм. Требуется плотно намотать 90 витков, и полученную конструкцию плотно обмотать скотчем и поместить в экран Фарадея.
Получается достаточно мощный металлоискатель для глубинного поиска, которому можно задать дискриминацию: при обнаружении черных и цветных металлов будет издаваться звук разной частоты.
Профессиональные металлодетекторы зачастую довольно дорогие и не по карману любителям. В интернете существуют схемы металлоискателей, некоторые из них можно собрать своими руками, не имея особых навыков радиомонтажа и профессионального оборудования. При желании можно собрать даже подводный металлодетектор, который будет одинаково работать как на суше, так и в воде.
Для того чтобы самостоятельно собранный прибор идеально выполнял все возможные требования, необходимо разбираться в конструкции металлоискателя, определиться с видом поисковых работ, которые будут проводиться с прибором после его сборки. Это поможет подобрать именно тот вариант исполнения металлодетектора, который необходим начинающему кладоискателю.
Изготовление катушек
для IB металлодетекторов
представляет определенную сложность для тех, кто делает это в первый
раз. Как правило, приобретаются катушки
изготовленные фабричным
методом и
для определенного типа металлодетектора. Но изготовить и настроить
катушку DD
в домашних условиях достаточно просто. Это особенно актуально
для не слишком богатого человека, пространства бывшего СССР. Множество
схем IB металлодетекторов работают, используя часовой кварц на 32768
Гц. Деленная на 4 частота 8192Гц и является основной частотой для
будущей катушки
. Ну теперь приступим к изготовлению катушек
.
Вначале, на листе бумаги рисуем прямоугольник
14,5 см на 23 см. После этого, от левого верхнего и нижнего угла
откладываем по 2,5 см, и соединяем их линией. С правым верхним и
нижними углами проделываем тоже самое, но откладываем по 3 см. По
средине нижней части ставим точку и по точке слева и справа на расстоянии
1 см. Берем подходящую дощечку, накладываем наш эскиз и вбиваем
гвоздики (диаметром 2 мм) во все точки указанные раннее. После срываем
бумагу, откусываем шляпки гвоздей и надеваем на них кембрики (изоляционные
трубочки). Кембрики защищают провод от повреждения на углах и позволяют,
сдвигая их вверх, легко снять готовую катушку. 
Все,
шаблон готов!!! Смотрите рисунок 1. Теперь на шаблоне рисуем направление
намотки (можно забыть после н-ой катушки). Берем разноцветные трубочки
длинной 1,5 - 2 см (снимаем изоляцию с тонкого многожильного провода).
Они служат для двух целей: 1. Не спутаешь, где начало, а где конец
(когда катушка готова). 2. Предохраняет кончики от обламывания.
Берем провод ПЭВ 0,35мм, продеваем первую трубочку и закрепив кончик
на нижних гвоздиках, мотаем 80 витков провода, надеваем кембрик
другого цвета и закрепляем конец провода на гвоздике. Намотку нужно
вести по середине гвоздиков (легче подлезть везде). Далее, не снимая
с шаблона обматываем катушку толстой ниткой (как обматывают жгуты
проводов). После этого покрываем катушку мебельным лаком (прямые
участки, не гвозди). Когда катушка высохнет, аккуратно двигая с
кембриками вверх, снимаем катушку с шаблона. Сжав немного углы катушки,
покрываем и их лаком.
Cледующий этап - обмотка катушки изоляцией
(я использовал фум ленту). Далее - обмотка RX катушки фольгой (я
использовал ленту из электролитических конденсаторов), TX катушку
можно не обматывать фольгой. Не забудьте оставить разрыв в экране,
по середине верхней части катушки, равный 10мм (на рис. 1 показан
красным цветом). Дальше - обмотка фольги луженым проводом (диаметр
0,15-0.25мм). Начиная с места разрыва фольги, обматываем катушку
с двух сторон (от разрыва) до начального провода катушки (в нашем
случае с красной трубочкой) и там скручиваем их вместе. Этот провод
вместе с начальным проводом у нас будет земляным. Последний этап
- обмотка катушки черной (тканевой) изолентой. Причина ее использования
в доступности и хорошим сцеплением с эпоксидной смолой.
Практика показала, что из десяти одинаково
изготовленных катушек, не было ни одной, которая сильно отличалась
индуктивностью. Индуктивность катушек равна 3,680мГ(мили генри)
+- 0,005мГ (при намотке проводом ПЭВ 0,35). Емкость получается около
0,1мкф(100н). Таким же образом, но без экранов делаем еще две катушки.
Теперь расскажу, как объединить обе
изготовленные катушки в общую конструкцию и настроить их. Берем
лист гетинакса (3мм) размером 30 Х 27см. Смотрите рис.2. В 6 - 8
местах сверлим тонкие отверстия для крепления RX катушки. Крепим
ее нитками и заливаем саму катушку эпоксидной смолой. RX катушка
у нас находится снизу листа (ближе к грунту). Выставляем TX катушку
так, чтобы центры находящихся рядом ветвей двух катушек находились
на расстоянии 1 см и закрепляем ее временно (можно скотчем). 
Теперь
берем два куска тонкого коаксиального кабеля (примерно по 1,5 м)
и подключаем катушки. Я обычно использую толстую "лапшу"
(кабель НЧ и Видео для видеомагнитофонов) и если катушки используются
параллельном включении, то работает очень хорошо. Земли катушек
(т.е. выводы, соединенные с обвивающим катушку луженым проводом)
подсоединяем к экранам коаксиальных кабелей, а к дальним (по намотке)
концам катушек - центральные жилы коаксиальных кабелей. 4 монетки
(по 2 коп СССР или им подобные) фиксируем сверху катушки (можно
пластилином); смотрите рис.2.
Теперь преступим к настройке. Данная
настройка пригодна для любых М.Д., но здесь будет описана применительно
к схемам, работающим на частоте 8192 Гц. Для этого используем третью
катушку без экрана. Установим ее на кусок фанеры, подпаиваем сразу
0,1 мкф и одножильный с экраном (коаксиальный) кабель, и разъем
под плату (эту катушку назовем "эталон"). Настраивать
ее в резонанс не нужно, просто поставьте 0,1 мкф. Катушку "эталон"
подвешиваете параллельно основной катушке DD, на расстоянии ~ 1-1,5метра
(кабель для удобства должен быть метра 3). 
Теперь
катушку "эталон" вставляем в гнездо TX, а одну из катушек
DD в RX. На выходе первого усилителя RX измеряем амплитуду (можно
и осциллографом), важна не ее величина, а чтобы она видна была четко
(немного оторвана от шума) и подбирается это расстоянием до катушки
"эталон". Подбираем емкость в DD катушке по максимальной
амплитуде на выходе первого усилителя RX. Вставляем следующую DD
катушку в гнездо RX и повторяем настройку на ней. Все емкости в
DD катушке подобраны. Теперь отключаем катушку "эталон"
и включаем на свои места катушку DD. Сводим ее в <0 по минимуму
сигнала на выходе первого усилителя RX. Если минимум больше 1-2
мВ, то повторяем подстройку емкостей с "эталоном". И таким
образом, повторяя этапы настройки (резонанс - минимум) доводим катушку
до минимальных показаний 0 (не используя, по возможности, разных
металлов для подстройки катушек).
Еще один совет: После первого этапа
закрепите (смолой) катушки намертво, оставив только не залитыми
серединки катушек (ими и подбирайте 0 точно). Таким образом, можно
настроить катушки и на другие частоты, но все расчеты вам придется
делать самим.
С уважением, Михаил (MikeS).
Главным преимуществом, которым обладают импульсные аппараты для поиска предметов из цветного металла, считается то, что довольно просто соорудить катушку для металлоискателя из витой пары. Оснащенные достаточно простой катушкой данные приборы обладают отличными показателями обнаружения. В данной статье будет описана подробная инструкция создания катушки из витой пары для металлоискателя Пират , благодаря которой вы сможете самостоятельно сделать данную конструкцию. Благодаря этому вам не нужно будет приобретать ее на радиорынке за довольно внушительную сумму. В процессе работ понадобятся стандартные элементы, которые наверняка имеются в наличии у каждого электронщика. Катушки, которые созданы нижеизложенными простыми методами, могут использоваться почти со всеми импульсными аппаратами, которые пользуются сегодня большой популярностью.
Катушка для импульсного металлоискателя из витой пары
Из витой пары проводов имеется возможность соорудить замечательный датчик, который является незаменимой составляющей для импульсного прибора. Подобная катушка будет обладать глубину поиска, составляющей больше полутора метра. Данная конструкция отличается хорошей чувствительностью различным изделиям небольшого размера, к которым относятся золотые украшения, мелочь и тд. Для того, чтоб сделать такую катушку, вам нужно предварительно приготовить провод витая пара, которые без проблем можно приобрести везде, где продаются радиоприборы. Провод сделан из четырех свитых пар без наличия экрана, очень важно, что-бы он бым медным,а не биметаллическим
Для того, чтоб изготовить подобную катушку, вам необходимо
следовать данной инструкции:
·
Сделать
отрез провода, длина которого составляет 2,7 метра.
·
Наметить
ровно половину отрезка. После этого следует также отмерить с каждого конца по
41 см.
·
Согласно
сделанным меткам нужно сделать кольцо из данного провода и произвести фиксацию с
использованием обычного скотча или клейкой ленты.
·
Концы
будущей катушки следует немного отогнуть внутрь.
· Далее следует тщательная зачистка изоляции проводов, после чего понадобиться спаять эти провода в таком порядке:
· После вышеуказанной процедуры необходимо произвести изоляцию спаек с использованием специальных термотрубок или клейкой ленты.
·
Для
того, чтоб сделать вывод изготавливаемой катушки, нужно взять провод 2*0.75 миллиметра,
который находится в резиновой изоляции и имеет длину 1,2 метра, после чего припаять
его к другим концам будущей катушки. После этого также необходимо заизолировать
провода.
·
Следует
определиться с наиболее подходящим корпусом катушки. Вы вполне можете приобрести
заводское изделие.Также подойдет обычная тарелка, выполненная из пластика.
·
Катушку
нужно вложить в корпус и произвести фиксацию элементов с использованием
термоклея. Спайки и провода также нужно будет зафиксировать.
·
На
следующем этапе предстоит заклеить корпус. В том случае, если вы использовали
не готовый корпус, а тарелку из пластика, то для придания большей жесткости
необходимо ее заполнить эпоксидной смолой. Предварительно нужно все-таки
провести пробное испытания функциональности, ведь после того, как вы все
склеите, внести поправки у вас не выйдет.
·
Для
того, чтоб закрепить катушку к штанге вы можете использовать заводской
кронштейн или придумать аналог самостоятельно, тут все зависит от вашего
выбора.
·
После
припаивания разъема ко второму концу провода катушка будет полностью готовой к использованию.
Металлоискатель или металлодетектор предназначен для обнаружения предметов, по своим электрическим и/или магнитным свойствам отличающихся от среды, в которой они находятся. Попросту говоря, он позволяет находить металл в земле. Но не только металл, и не только в грунте. Металлодетекторами пользуются службы досмотра, криминалисты, военные, геологи, строители для поиска профилей под обшивкой, арматуры, сверки планов-схем подземных коммуникаций, и люди многих других специальностей.
Металлоискатели своими руками чаще всего делают любители: кладоискатели, краеведы, члены военно-исторических объединений. Им, начинающим, и предназначена в первую очередь данная статья; описанные в ней устройства позволяют найти монету с советский пятак на глубине до 20-30 см или железяку с канализационный люк примерно в 1-1,5 м под поверхностью. Однако этот самодельный приборчик может пригодиться и на хозяйстве при ремонте или на стройке. Наконец, обнаружив в земле центнер-другой брошенной трубы или металлоконструкций и сдав находку в металлолом, можно выручить приличную сумму. А подобных сокровищ в земле российской точно больше, чем пиратских сундуков с дублонами или боярско-разбойничьих кубышек с ефимками.
Примечание: если вы не сведущи в электротехнике с радиоэлектроникой, не пугайтесь схем, формул и специальной терминологии в тексте. Самая суть излагается попросту, и в конце будет описание прибора, который можно сделать за 5 мин на столе, не умея не то что паять, а проводки скрутить. Но он позволит «пощупать» особенности поиска металлов, а возникнет интерес – придут и знания с навыками.
Немного больше внимания по сравнению с остальными будет уделено металлоискателю «Пират», см. рис. Этот прибор достаточно прост для повторения начинающими, но по своим качественным показателям не уступает многим фирменным моделям ценой до $300-400. А главное – он показал отличную повторяемость, т.е. полную работоспособность при изготовлении по описаниям и спецификациям. Схемотехника и принцип действия «Пирата» вполне современны; по его настройке и методике использования имеется достаточно руководств.
Принцип действия
Металлоискатель действует по принципу электромагнитной индукции. В общем схема металлоискателя состоит из передатчика электромагнитных колебаний, передающей катушки, приемной катушки, приемника, схемы выделения полезного сигнала (дискриминатора) и устройства индикации. Отдельные функциональные узлы часто объединяют схемотехнически и конструктивно, напр., приемник и передатчик могут работать на одну катушку, приемная часть сразу выделяет полезный сигнал и т.п.
Катушка создает в среде электромагнитное поле (ЭМП) определенной структуры. Если в зоне его действия оказывается электропроводящий предмет, поз. А на рис., в нем наводятся вихревые токи или токи Фуко, которые создают его собственное ЭМП. В результате структура поля катушки искажается, поз. Б. Если же предмет не электропроводящий, но обладает ферромагнитными свойствами, то он искажает исходное поле за счет экранирования. В том и другом случае приемник улавливает отличие ЭМП от исходного и преобразует его в акустический и/или оптический сигнал.
Примечание: в принципе для металлоискателя не обязательно, чтобы предмет был электропроводящим, грунт – нет. Главное, чтобы их электрические и/или магнитные свойства отличались.
Детектор или сканер?
В коммерческих источниках дорогие высокочувствительные металлодетекторы, напр. Терра-Н, нередко называют геосканерами. Это неверно. Геосканеры действуют по принципу измерения электропроводности грунта по разным направлениям на разной глубине, эта процедура называется боковым каротажем. По данным каротажа компьютер строит на дисплее картинку всего, что в земле, включая различные по свойствам геологические слои.
Разновидности
Общие параметры
Принцип действия металлодетектора возможно воплотить технически разными способами соответственно назначению прибора. Металлоискатели для пляжного золотоискательства и строительно-ремонтного поиска внешне могут быть похожи, но существенно отличаться по схеме и техническим данным. Чтобы правильно сделать металлоискатель, нужно четко представлять себе, каким требованиям он должен удовлетворять для данного рода работы. Исходя из этого, можно выделить следующие параметры поисковых детекторов металла:
- Проницание, или проникающая способность – максимальная глубина, на которую распространяется ЭМП катушки в грунте. Глубже прибор ничего не обнаружит при любом размере и свойствах объекта.
- Величина и размеры зоны поиска – воображаемая область в земле, в которой объект будет обнаружен.
- Чувствительность – способность обнаруживать более или менее мелкие предметы.
- Избирательность – способность сильнее реагировать на желательные находки. Сладкая мечта пляжных старателей – детектор, который пищит только на драгоценные металлы.
- Помехоустойчивость – способность не реагировать на ЭМП посторонних источников: радиостанций, грозовых разрядов, ЛЭП, электротранспорта и др. источников помех.
- Мобильность и оперативность определяются энергопотреблением (на сколько батареек хватит), массогабаритами прибора и размерами зоны поиска (сколько можно «прощупать» за 1 проход).
- Дискриминация, или разрешающая способность – дает оператору или управляющему микроконтроллеру возможность по реакции прибора судить о характере найденного объекта.
Дискриминация, в свою очередь, параметр составной, т.к. на выходе металлоискателя наличествует 1, максимум 2 сигнала, а величин, определяющих свойства и расположение находки, больше. Тем не менее, с учетом изменения реакции прибора во время приближения к объекту, в нем выделяются 3 составляющих:
- Пространственная – свидетельствует о расположении объекта в зоне поиска и глубине его залегания.
- Геометрическая – дает возможность судить о форме и размерах объекта.
- Качественная – позволяет строить предположения о свойствах материала объекта.
Рабочая частота
Все параметры металлоискателя связаны сложным образом и многие взаимосвязи взаимоисключающие. Так, напр., понижение частоты генератора позволяет добиться большего проницания и зоны поиска, но ценой увеличения энергопотребления, и ухудшает чувствительность и мобильность вследствие возрастания размеров катушки. В целом же каждый параметр и их комплексы так или иначе привязаны к частоте генератора. Поэтому первоначальная классификация металлоискателей строится по диапазону рабочих частот:- Сверхнизкочастотные (СНЧ) – до первых сотен Гц. Абсолютно не любительские приборы: энергопотребление от десятков Вт, без компьютерной обработки по сигналу ни о чем судить нельзя, для перемещения нужен автотранспорт.
- Низкочастотные (НЧ) – от сотен Гц до нескольких кГц. Просты схемотехнически и конструктивно, помехоустойчивы, но мало чувствительны, дискриминация плохая. Проницание – до 4-5 м при энергопотреблении от 10 Вт (т. наз. глубинные металлодетекторы) или до 1-1,5 м при питании от батареек. Реагируют острее всего на ферромагнитные материалы (черный металл) или большие массы диамагнитных (бетонные и каменные строительные конструкции), поэтому иногда называются магнитодетекторами. К свойствам грунта мало чувствительны.
- Повышенной частоты (ПЧ) – до нескольких десятков кГц. Сложнее НЧ, но требования к катушке невысоки. Проницание – до 1-1,5 м, помехоустойчивость на троечку, хорошая чувствительность, удовлетворительная дискриминация. Могут быть универсальными при использовании в импульсном режиме, см. ниже. На обводненных или минерализованных грунтах (с обломками или частицами скальных пород, экранирующих ЭМП) работают плохо или вовсе ничего не чуют.
- Высокой, или радиочастоты (ВЧ или РЧ) – типичные металлоискатели «на золото»: отличная дискриминация на глубину до 50-80 см в сухих непроводящих и немагнитных грунтах (пляжный песок и т.п.) Энергопотребление – как в пред. п. Остальное – на грани «неуда». Эффективность прибора во многом зависит от конструкции и качества исполнения катушки (катушек).
Примечание: мобильность металлоискателей по пп. 2-4 хорошая: от одного комплекта солевых элементов («батареек») АА и без переутомления оператора можно работать до 12 час.
Особняком стоят импульсные металлоискатели. У них первичный ток в катушку поступает импульсами. Задав частоту следования импульсов в пределах НЧ, а их длительность, которая определяет спектральный состав сигнала, соответствующей диапазонам ПЧ-ВЧ, можно получить металлодетектор, совмещающий в себе положительные свойства НЧ, ПЧ и ВЧ или перестраиваемый.
Метод поиска
Насчитывается не менее 10 методов поиска предметов с помощью ЭМП. Но такие, как, скажем, метод непосредственной оцифровки ответного сигнала с компьютерной обработкой – удел профессионального применения.
Самодельный металлоискатель схемотехнически строят более всего следующими способами:
- Параметрическим.
- Приемо-передающим.
- С накоплением фазы.
- На биениях.
Без приемника
Параметрические металлоискатели в некотором роде выпадают из определения принципа действия: в них нет ни приемника, ни приемной катушки. Для детекции используется непосредственно влияние объекта на параметры катушки генератора – индуктивность и добротность, а структура ЭМП значения не имеет. Изменение параметров катушки ведет к изменению частоты и амплитуды вырабатываемых колебаний, что фиксируется разными способами: измерением частоты и амплитуды, по изменению тока потребления генератора, измерением напряжения в петле ФАПЧ (системы фазовой автоподстройки частоты, «подтягивающей» ее к заданному значению) и др.
Параметрические металлоискатели просты, дешевы и помехоустойчивы, но пользование ими требует определенных навыков, т.к. частота «плывет» под влиянием внешних условий. Чувствительность у них слабая; более всего используются как магнитодетекторы.
С приемником и передатчиком
Устройство приемопередающего металлоискателя показано на рис. в начале, к пояснению принципа действия; там же описан и принцип работы. Такие приборы позволяют добиться наилучшей эффективности в своем диапазоне частот, но сложны схемотехнически, требуют особо качественной системы катушек. Приемопередающие металлоискатели с одной катушкой называются индукционными. Их повторяемость лучше, т.к. проблема правильного расположения катушек относительно друг друга отпадает, но схемотехника сложнее – нужно выделить слабый вторичный сигнал на фоне сильного первичного.
Примечание: в импульсных приемопередающих металлоискателях от проблемы выделения также удается избавиться. Объясняется это тем, что в качестве вторичного сигнала «ловят» т. наз. «хвост» переизлученного объектом импульса. Первичный импульс вследствие дисперсии при переизлучении расплывается, и часть вторичного импульса оказывается в промежутке между первичными, откуда ее несложно выделить.
До щелчка
Металлоискатели с накоплением фазы, или фазочувствительные, бывают либо однокатушечными импульсными, либо с 2-мя генераторами, работающими каждый на свою катушку. В первом случае используется тот факт, что импульсы при переизлучении не только расплываются, но и задерживаются. Во времени сдвиг фаз нарастает; когда он достигает определенной величины, дискриминатор срабатывает и в наушниках раздается щелчок. По мере приближения к объекту щелчки становятся чаще и сливаются в звук все более высокого тона. Именно на этом принципе построен «Пират».
Во втором случае техника поиска та же, но работают 2 строго симметричных электрически и геометрически генератора, каждый на свою катушку. При этом вследствие взаимодействия их ЭМП происходит взаимная синхронизация: генераторы работают в такт. При искажении общего ЭМП начинаются срывы синхронизации, слышимые как те же щелчки, а затем тон. Двухкатушечные металлоискатели со срывом синхронизации проще импульсных, но менее чувствительны: проницание их в 1,5-2 раза меньше. Дискриминация в обоих случаях близка к отличной.
Фазочувствительные металлодетекторы – любимые инструменты курортных старателей. Асы поиска настраивают свои приборы так, что точно над объектом звук снова пропадает: частота следования щелчков переходит в ультразвуковую область. Таким способом на ракушечном пляже удается находить золотые серьги размером с ноготь на глубине до 40 см. Однако на грунте с мелкими неоднородностями, обводненном и минерализованном, металлоискатели с накоплением фазы уступают прочим, кроме параметрических.
По писку
Биения 2-х электросигналов – сигнал с частотой, равной сумме или разности основных частот исходных сигналов или кратных им – гармоник. Так, напр., если на входы специального устройства – смесителя – подать сигналы с частотами 1 МГц и 1 000 500 Гц или 1,0005 МГц, а к выходу смесителя подключить наушники или динамик, то услышим чистый тон 500 Гц. А если 2-й сигнал будет 200 100 Гц или 200,1 кГц, случится то же самое, т.к. 200 100 х 5 = 1 000 500; мы «поймали» 5-ю гармонику.
В металлоискателе на биениях действуют 2 генератора: опорный и рабочий. Катушка колебательного контура опорного маленькая, защищенная от посторонних влияний, или его частота стабилизирована кварцевым резонатором (попросту – кварцем). Контурная катушка рабочего (поискового) генератора – поисковая, и его частота зависит от наличия предметов в зоне поиска. Перед поиском рабочий генератор настраивают на нулевые биения, т.е. до совпадения частот. Полного нуля звука как правило не добиваются, а настраивают до очень низкого тона или хрипа, так удобнее искать. По изменению тона биений судят о наличии, величине, свойствах и расположении объекта.
Примечание: чаще всего частоту поискового генератора берут в несколько раз ниже опорной и работают на гармониках. Это позволяет, во-первых, избежать вредного в данном случае взаимного влияния генераторов; во-вторых, точнее настроить прибор, в-третьих, вести поиск на оптимальной в данном случае частоте.
Металлоискатели на гармониках в общем сложнее импульсных, однако работают на любом грунте. Правильно изготовленные и настроенные, они не уступают импульсным. Об этом можно судить хотя бы по тому, что золотоискатели-пляжники никак не сойдутся во мнениях, что же лучше: импульсник или на биениях?
Катушка и прочее
Самое распространенное заблуждение начинающих радиолюбителей – абсолютизация схемотехники. Мол, если схема «крутая», то все будет тип-топ. Относительно металлоискателей это вдвойне неверно, т.к. их эксплуатационные достоинства сильнейшим образом зависят от конструкции и качества изготовления поисковой катушки. Как выразился некий курортный старатель: «Находимость детектора должна тянуть карман, а не ноги».
При разработке прибора его схему и параметры катушки подгоняют друг к другу до получения оптимума. Определенная схема с «чужой» катушкой если и заработает, то до заявленных параметров не дотянет. Поэтому, выбирая прототип для повторения, смотрите прежде всего описание катушки. Если оно неполное или неточное – лучше строить другой прибор.
О размерах катушки
Большая (широкая) катушка эффективнее излучает ЭМП и глубже «просветит» грунт. Ее зона поиска шире, что позволяет уменьшить «находимость ногами». Однако, если в зоне поиска окажется крупный ненужный предмет, его сигнал «забьет» слабый от искомой мелочи. Поэтому желательно брать или делать металлодетектор, рассчитанный на работу с катушками разного размера.
Примечание: типичные диаметры катушек 20-90 мм для поиска арматуры и профилей, 130-150 мм «на пляжное золото» и 200-600 мм «на большое железо».
Монопетля
Традиционный тип катушки детектора металла т. наз. тонкая катушка или Mono Loop (одинарная петля): кольцо из многих витков эмалированного медного провода шириной и толщиной раз в 15-20 меньше среднего диаметра кольца. Достоинства катушки-монопетли – слабая зависимость параметров от типа грунта, сужающаяся книзу зона поиска, что позволяет, двигая детектор, точнее определять глубину и расположение находки, и конструктивная простота. Недостатки – малая добротность, отчего в процессе поиска «плывет» настройка, подверженность помехам и расплывчатая реакция на объект: работа с монопетлей требует значительного опыта пользования данным конкретным экземпляром прибора. Самодельные металлоискатели начинающим рекомендуется делать с монопетлей, чтобы без особых проблем получить работоспособную конструкцию и приобрести с ней поисковый опыт.
Индуктивность
При выборе схемы, чтобы убедиться в достоверности обещаний автора, и тем более при самостоятельном конструировании или доработке, нужно знать индуктивность катушки и уметь ее рассчитывать. Даже если вы делаете металлоискатель из покупного набора, индуктивность все равно нужно проверить измерениями или расчетом, чтобы не ломать потом голову: почему, все вот вроде исправно, а не пищит.
Калькуляторы для расчета индуктивности катушек имеются в интернете, но компьютерная программа все случаи практики предусмотреть не может. Поэтому на рис. дана старая, десятилетиями проверенная номограмма для расчета многослойных катушек; тонкая катушка – частный случай многослойной.
Для расчета поисковой монопетли номограммой пользуются следующим образом:
- Берем величину индуктивности L из описания прибора и размеры петли D, l и t оттуда же или по своему выбору; типичные значения: L = 10 мГн, D = 20 см, l = t = 1 см.
- По номограмме определяем количество витков w.
- Задаемся коэффициентом укладки k = 0,5, по размерам l (высота катушки) и t (ширина ее) определяем площадь сечения петли и находим площадь чистой меди в ней как S = klt.
- Поделив S на w, получим сечение обмоточного провода, а по нему – диаметр провода d.
- Если получилось d = (0,5…0,8) мм, все ОК. В противном случае увеличиваем l и t при d>0,8 мм или уменьшаем при d<0,5 мм.
Помехоустойчивость
Монопетля хорошо «ловит» помехи, т.к. устроена точно так же, как рамочная антенна. Увеличить ее помехоустойчивость можно, во-первых, поместив обмотку в т. наз. экран Фарадея (Faraday shield): металлическую трубку, оплетку или обмотку из фольги с разрывом, чтобы не образовался короткозамкнутый виток, который «съест» все ЭМП катушки, см. рис. справа. Если на исходной схеме возле обозначения поисковой катушки есть пунктирная линия (см. схемы далее), то это значит, что катушка данного прибора обязательно должна быть помещена в экран Фарадея.
Также обязательно экран соединяется с общим проводом схемы. Тут таится подвох для новичков: заземляющий проводник нужно подключать к экрану строго симметрично разрезу (см. тот же рис.) и подводить его к схеме также симметрично относительно сигнальных проводов, иначе помехи все-таки «пролезут» в катушку.
Экран поглощает и некоторую долю поискового ЭМП, что снижает чувствительность прибора. Особенно этот эффект заметен в импульсных металлоискателях; их катушки вообще нельзя экранировать. В таком случае увеличения помехозащищенности можно добиться, симметрируя обмотку. Суть в том, что для удаленного источника ЭМП катушка – точечный объект, и э.д.с. помех в ее половинах подавят друг друга. Симметричная катушка может понадобиться и схемно, если генератор двухтактный или индуктивная трехточка.
Однако симметрировать катушку привычным радиолюбителям бифиллярным способом (см. рис.) в данном случае нельзя: при нахождении в поле бифиллярной катушки проводящих и/или ферромагнитных предметов ее симметрия нарушается. Т.е., помехоустойчивость металлоискателя пропадет как раз тогда, когда она больше всего нужна. Поэтому симметрировать катушку-монопетлю нужно перекрестной намоткой, см. тот же рис. Ее симметрия не нарушается ни при каких обстоятельствах, но мотать тонкую катушку с большим количеством витков перекрестным способом – адский труд, и тогда лучше сделать корзиночную катушку.
Корзинка
Корзиночные катушки имеют все достоинства монопетель в еще большей степени. Вдобавок, катушки-корзинки стабильнее, их добротность выше, а то, что катушка плоская – двойной плюс: чувствительность и дискриминация возрастут. К помехам корзиночные катушки менее восприимчивы: вредные э.д.с. в перекрещивающихся проводах гасят друг друга. Единственный минус – для катушек-корзинок нужна точно сделанная жесткая и прочная оправка: общая сила натяжения многих витков достигает больших величин.
Корзиночные катушки конструктивно бывают плоскими и объемными, но электрически объемная «корзинка» эквивалентна плоской, т.е. создает такое же ЭМП. Объемная корзиночная катушка еще менее чувствительна к помехам и, что важно для импульсных металлоискателей, дисперсия импульса в ней минимальна, т.е. легче поймать дисперсию, вызванную объектом. Преимущества оригинального металлоискателя «Пират» во многом обусловлены тем, что его «родная» катушка – объемная корзинка (см. рис.), однако ее намотка сложна и трудоемка.
Новичку самостоятельно лучше мотать плоскую корзинку, см. рис. ниже. Для металлоискателей «на золото» или, скажем, для описанных далее металлоискателя-«бабочки» и простого приемопередающего 2-катушечного хорошей оправкой будут негодные компьютерные диски. Их металлизация не повредит: она очень тонкая и никелевая. Непременное условие: нечетное, и никак иначе, число прорезей. Номограмма для расчета плоской корзинки не требуется; расчет ведут таким образом:
- Задаются диаметром D2, равным внешнему диаметру оправки минус 2-3 мм, и берут D1 = 0,5D2, это оптимальное соотношение для поисковых катушек.
- По формуле (2) на рис. вычисляют количество витков.
- По разности D2 – D1 с учетом коэффициента плоской укладки 0,85 вычисляют диаметр провода в изоляции.
Как не надо и надо мотать корзинки
Некоторые любители берутся самостоятельно мотать объемные корзинки способом, показанным на рис. ниже: делают оправку из изолированных гвоздей (поз. 1) или саморезов, мотают по схеме, поз. 2 (в данном случае, поз. 3, для количества витков, кратного 8; через каждые 8 витков «узор» повторяется), затем запенивают, поз. 4, оправку вытаскивают, а лишнюю пену обрезают. Но вскоре оказывается, что натянутые витки порезали пену и вся работа пошла всмятку. Т.е., чтобы намотать надежно, нужно отрезки прочного пластика вклеить в отверстия основы, и только тогда мотать. И помните: самостоятельный расчет объемной корзиночной катушки без соответствующих компьютерных программ невозможен; методика для плоской корзинки в данном случае неприменима.
ДД катушки
ДД в данном случае значит не дальнодействие, а двойной или дифферециальный детектор; в оригинале – DD (Double Detector). Это катушка из 2-х одинаковых половин (плеч), сложенных с некоторым пересечением. При точном электрическом и геометрическом балансе плеч ДД поисковое ЭМП стягивается в зону пересечения, справа на рис; слева – катушка-монопетля и ее поле. Малейшая неоднородность пространства в зоне поиска вызывает разбаланс, и появляется резкий сильный сигнал. ДД-катушка позволяет неопытному искателю обнаружить мелкий глубокий хорошо проводящий предмет, когда рядом с ним и выше залегла ржавая банка.
Катушки ДД четко ориентированы «на золото»; все металлоискатели с маркировкой GOLD комплектуются ими. Однако на мелко-неоднородных и/или проводящих грунтах они или вовсе отказывают, или часто дают ложные сигналы. Чувствительность ДД катушки очень высока, но дискриминация близка к нулевой: сигнал или предельный, или его вовсе нет. Поэтому металлодетекторы с ДД катушками предпочитают искатели, которых интересует только «находимость на карман».
Примечание: подробнее о ДД катушках можно будет узнать далее в описании соответствующего металлоискателя. Мотают плечи ДД или внавал, как монопетлю, на специальной оправке, см. далее, или корзинками.
Как крепить катушку
Готовые каркасы и оправки для поисковых катушек продаются в широком ассортименте, но с накрутками продавцы не стесняются. Поэтому многие любители делают основу катушки из фанеры, слева на рис.:
Несколько конструкций
Параметрические
Самый простой металлоискатель для поиска арматуры, проводки, профилей и коммуникаций в стенах и перекрытиях можно собрать по рис. Древний транзистор МП40 безо всякого меняется на КТ361 или его аналоги; чтобы применить транзисторы pnp, нужно поменять полярность батарейки.
Этот металлоискатель – магнитодетектор параметрического типа, работающий на НЧ. Тон звука в наушниках можно менять, подбирая емкость С1. Под влиянием объекта тон понижается, в отличие от всех прочих типов, поэтому изначально нужно добиваться «комариного писка», а не хрипа или ворчания. Прибор отличает проводку под током от «пустой», на тон накладывается гул 50 Гц.
Схема – импульсный генератор с индуктивной обратной связью и стабилизацией частоты LC-контуром. Контурная катушка – выходной трансформатор от старого транзисторного приемника или маломощный «базарно-китайский» низковольтный силовой. Очень хорошо подходит трансформатор от негодного источника питания польской антенны, в его же корпусе, срезав сетевую вилку, можно собрать и все устройство, тогда запитать его лучше от литиевой батарейки-таблетки на 3 В. Обмотка II на рис. – первичная или сетевая; I – вторичная или понижающая на 12 В. Именно так, генератор работает с насыщением транзистора, что обеспечивает ничтожное энергопотребление и широкий спектр импульсов, облегчающий поиск.
Чтобы превратить трансформатор в датчик, его магнитопровод нужно разомкнуть: снять каркас с обмотками, убрать прямые перемычки сердечника – ярма – а Ш-образные пластины сложить в одну сторону, как справа на рис., затем надеть обмотки обратно. При исправных деталях прибор начинает работать сразу; если нет – нужно поменять местами концы любой из обмоток.
Параметрическая схема посложнее – на рис. справа. L с конденсаторами С4, С5 и С6 настраивается на 5, 12,5 и 50 кГц, а кварц пропускает на измеритель амплитуды 10-ю, 4-ю гармоники и основной тон соответственно. Схемка более на любителя попаять на столе: возни с настройкой много, а «чутье», как говорят, никакое. Приводится только для примера.
Приемопередающий
Гораздо чувствительнее приемопередающий металлоискатель с ДД катушкой, который можно без особого труда сделать в домашних условиях, см. рис. Слева – передатчик; справа – приемник. Там же описаны свойства разных типов ДД.
Этот металлоискатель – НЧ; поисковая частота около 2 кГц. Глубина обнаружения: советский пятак – 9 см, консервная жестянка – 25 см, канализационный люк – 0,6 м. Параметры «троечные», но можно освоить методику работы с ДД, прежде чем переходить к более сложным конструкциям.
Катушки содержат по 80 витков провода ПЭ 0,6-0,8 мм, намотанных внавал на оправку толщиной 12 мм, чертеж которой показан на рис. слева. Вообще прибор к параметрам катушек не критичен, были бы точно одинаковы и расположены строго симметрично. В целом, хороший и дешевый тренажер для тех, кто хочет освоить любую технику поиска, в т.ч. «на золото». Хотя чувствительность этого металлоискателя и невысока, но дискриминация очень хорошая несмотря на использование ДД.
Для налаживания прибора сначала вместо L1 передатчика включают наушники и по тону в них убеждаются, что генератор работает. Затем закорачивают L1 приемника и подбором R1 и R3 устанавливают на коллекторах VT1 и VT2 соответственно напряжение, равное примерно половине напряжения питания. Далее R5 выставляют ток коллектора VT3 в пределах 5..8 мА, размыкают L1 приемника и все, можно искать.
С накоплением фазы
Конструкции в этом разделе показывают все преимущества метода накопления фазы. Первый металлоискатель преимущественно строительного назначения обойдется очень недорого, т.к. его самые трудоемкие части сделаны… из картона, см. рис.:
Наладки прибор не требует; интегральный таймер 555 – аналог отечественной ИМС (интегральной микросхемы) К1006ВИ1. Все преобразования сигнала происходят в ней; способ поиска – импульсный. Единственное условие – динамик нужен пьезоэлектрический (кристаллический), обычный динамик или наушники перегрузят ИМС и она скоро выйдет из строя.
Индуктивность катушки – около 10 мГн; рабочая частота – в пределах 100-200 кГц. При толщине оправки в 4 мм (1 слой картона) катушка диаметром 90 мм содержит 250 витков провода ПЭ 0,25, а 70-мм – 290 витков.
Металлоискатель «Бабочка», см. рис. справа, по своим параметрам уже близок к профессиональным приборам: советский пятак находит на глубине 15-22 см в зависимости от грунта; канализационный люк – на глубине до 1 м. Действует на срывах синхронизации; схема, плата и вид монтажа – на рис. ниже. Учтите, здесь 2 отдельные катушки диаметром 120-150 мм, а не ДД! Пересекаться они не должны! Оба динамика – пьезоэлектрические, как и в пред. случае. Конденсаторы – термостабильные, слюдяные или высокочастотные керамические.
Свойства «Бабочки» улучшатся, а настроить ее будет проще, если, во-первых, намотать катушки плоскими корзинками; индуктивность определяется по заданной рабочей частоте (до 200 кГц) и емкостям контурных конденсаторов (по 10 000 пФ на схеме). Диаметр провода – от 0,1 до 1 мм, чем больше, тем лучше. Отвод в каждой катушке делается от трети витков считая от холодного (нижнего по схеме) конца. Во-вторых, если отдельные транзисторы заменить 2-х транзисторной сборкой для схем дифусилителей К159НТ1 или ее аналогами; выращенная на одном кристалле пара транзисторов имеет совершенно одинаковые параметры, что важно для схем со срывом синхронизации.
Для налаживания «Бабочки» нужно точно подогнать индуктивности катушек. Автор конструкции рекомендует раздвигать-сдвигать витки или подстраивать катушки ферритом, но с точки зрения электромагнитной и геометрической симметрии лучше будет подключить параллельно емкостям по 10 000 пФ подстроечные конденсаторы на 100-150 пФ и крутить их при настройке в разные стороны.
Собственно налаживание несложно: только что собранный прибор пищит. Поочередно подносим к катушкам алюминиевую кастрюльку или пивную банку. К одной – писк становится выше и громче; к другой – ниже и тише или вовсе замолкает. Здесь чуть-чуть добавляем емкости подстроечника, а в противоположном плече убираем. За 3-4 цикла можно добиться полной тишины в динамиках – прибор готов к поиску.
Еще о «Пирате»
Вернемся к прославленному «Пирату»; он импульсный приемопередающий с накоплением фазы. Схема (см. рис.) очень прозрачна и может считаться классикой для данного случая.
Передатчик состоит из задающего генератора (ЗГ) на том же 555-м таймере и мощного ключа на Т1 и Т2. Слева – вариант ЗГ без ИМС; в нем придется выставить по осциллографу частоту следования импульсов 120-150 Гц R1 и длительность импульса 130-150 мкс R2. Катушка L – общая. Ограничитель на диодах D1 и D2 на ток от 0,5 А спасает усилитель приемника QP1 от перегрузки. На QP2 собран дискриминатор; вместе они составляют сдвоенный операционный усилитель К157УД2. Собственно «хвостики» переизлученных импульсов накапливаются в емкости С5; когда «резервуар переполняется», на выходе QP2 проскакивает импульс, который усиливается Т3 и дает щелчок в динамике. Резистором R13 регулируется скорость заполнения «резервуара» и, следовательно, чувствительность прибора. Еще о «Пирате» можно узнать из видео:
Видео: металлоискатель “Пират”
а об особенностях его настройки – из следующего ролика:
Видео: настройка порога металлоискателя “Пират”
На биениях
Желающие ощутить все прелести процесса поиска на биениях со сменными катушками могут собрать металлоискатель по схеме на рис. Его особенность, во-первых, экономичность: вся схема собрана на КМОП-логике и в отсутствие объекта потребляет очень маленький ток. Второе – прибор работает на гармониках. Опорный генератор на DD2.1-DD2.3 стабилизирован кварцем ZQ1 на 1 МГц, а поисковый на DD1.1-DD1.3 работает на частоте около 200 кГц. При настройке прибора перед поиском нужную гармонику «ловят» варикапом VD1. Смешение рабочего и опорного сигналов происходит в DD1.4. Третье – этот металлоискатель пригоден для работы со сменными катушками.
ИМС 176-й серии лучше заменить на такие же 561-й, ток потребления уменьшится, а чувствительность прибора возрастет. Заменять старые советские высокоомные наушники ТОН-1 (лучше ТОН-2) на низкоомные от плеера просто так нельзя: они перегрузят DD1.4. Нужно либо поставить усилитель вроде «пиратского» (C7, R16, R17, T3 и динамик на схеме «Пирата»), либо использовать пьезодинамик.
Настройки после сборки этот металлоискатель не требует. Катушки – монопетли. Их данные на оправке толщиной 10 мм:
- Диаметр 25 мм – 150 витков ПЭВ-1 0,1 мм.
- Диаметр 75 мм – 80 витков ПЭВ-1 0,2 мм.
- Диаметр 200 мм – 50 витков ПЭВ-1 0,3 мм.
Проще не бывает
Теперь выполним данное вначале обещание: расскажем, как сделать, ничегошеньки не смысля в радиотехнике, металлодетектор, который ищет. Металлоискатель «проще простого» собирается из радиоприемника, калькулятора, картонной или пластиковой коробки с откидной крышкой и отрезков двухстороннего скотча.
Металлоискатель «из радио» импульсный, однако для обнаружения объектов используется не дисперсия и не запаздывание с накоплением фазы, а поворот магнитного вектора ЭМП при переизлучении. На форумах об этом устройстве пишут разное, от «супер» до «отстой», «разводка» и слов, которые на письме употреблять не принято. Так вот, чтобы получилось если не «супер», но хотя бы вполне работоспособное устройство, его составные части – приемник и калькулятор – должны удовлетворять определенным требованиям.
Калькулятор нужен самый раздрянной и дешевый, «альтернативный». Делают такие в оффшорных подвальчиках. О нормах на электромагнитную совместимость бытовой техники там понятия не имеют, а если о чем-то таком и слыхали, то чхать хотели от души и свысока. Поэтому тамошние изделия являются довольно мощными источниками импульсных радиопомех; их дает тактовый генератор калькулятора. В данном случае его строб-импульсы в эфире используются для зондирования пространства.
Приемник нужен тоже дешевый, от подобных производителей, без всяких средств повышения помехоустойчивости. В нем должен быть АМ диапазон и, что абсолютно необходимо, магнитная антенна. Поскольку приемники с приемом коротких волн (КВ, SW) на магнитную антенну редко продаются и стоят дорого, придется ограничиться средними волнами (СВ, MW), но зато это облегчит настройку.
- Разворачиваем коробку с крышкой в книжку.
- На тыльные стороны калькулятора и радио наклеиваем полоски скотча и закрепляем оба устройства в коробке, см. рис. справа. Приемник – желательно в крышке, чтобы был доступ к органам управления.
- Включаем приемник, ищем настройкой на максимальной громкости вверху АМ диапазона (диапазонов) участок, свободный от радиостанций и как можно более чистый от эфирных шумов. Для СВ это будет в районе 200 м или 1500 кГц (1,5 МГц).
- Включаем калькулятор: приемник должен загудеть, захрипеть, зарычать; в общем, дать тон. Громкость не убираем!
- Если тона нет, осторожно и плавно подстраиваемся, пока не появится; это мы поймали какую-то из гармоник строб-генератора калькулятора.
- Потихоньку складываем «книжку», пока тон не ослабеет, не станет более музыкальным или вовсе не пропадет. Скорее всего это случится при развороте крышки около 90 градусов. Таким образом мы нашли положение, в котором магнитный вектор первичных импульсов ориентирован перпендикулярно оси ферритового стержня магнитной антенны и она их не принимает.
- Фиксируем крышку в найденном положении пенопластовым вкладышем и резинкой или подпорками.
Примечание: в зависимости от конструкции приемника возможен обратный вариант – для настройки на гармонику приемник кладут на включенный калькулятор, а затем, раскладывая «книжечку», добиваются смягчения или пропадания тона. В таком случае приемник будет ловить отраженные от объекта импульсы.
А что же дальше? Если вблизи раскрыва «книжки» окажется электропроводящий или ферромагнитный предмет, он станет переизлучать зондирующие импульсы, но их магнитный вектор повернется. Магнитная антенна их «почует», приемник опять даст тон. Т.е., мы уже что-то нашли.
Нечто странное напоследок
Есть сообщения еще об одном металлоискателе «для полных чайников» с калькулятором, только вместо радио нужны якобы 2 компьютерных диска, CD и DVD. Еще – пьезонаушники (именно пьезо, по уверениям авторов) и батарейка «Крона». Откровенно говоря, выглядит данное творение техномифом, вроде приснопамятной ртутной антенны. Но – чем черт не шутит. Вот вам видео:
попробуйте, если желаете, авось что-то там и отыщется, и в предметном и в научно-техническом смысле. Удачи!
В качестве приложения
Схем и конструкций металлоискателей насчитываются сотни, если не тысячи. Поэтому в приложение к материалу даем еще список моделей, кроме упомянутых в тесте, имеющих, как говорится, хождение в РФ, не чрезмерно дорогих и доступных для повторения или самосборки:
- Клон. 11 оценок, среднее: 4,91 из 5)