Схема использования генератора в качестве металлоискателя. Как частота металлоискателя влияет на поиск Нч генератор для настройки катушек металлоискателей

Спектр применения дынного устройства очень широк в быту, от поиска клада и реликвий до нахождения в стене проводов и арматур. Заводские решения достаточно дорогостоящие, а для хозяйственных целей достаточно самодельного.

Несмотря на свою простоту данный металлодетектор обладает достаточно хорошими характеристиками:

Малое количество используемых деталей, а следовательно дешевый и прост в изготовлении;
Способен обнаружить крупные предметы на глубине до 60 см, пяти рублевую монету на глубине до 25 см, а копейку на глубине 15 см;

Принцип работы данного металлоискателя основан на изменении частоты в измерительном генераторе под воздействием металла.

Принцип работы металлоискателя.

Элемент DD1.2 используется как измерительный генератор. Катушка L1 является датчиком. При попадании металла в зону действия катушку ее индуктивность меняется, это приводит к изменению частоты автогенератора. Элементы C1,C2, C3,L1 определяют начальную частоту автогенератора, конденсатором C1 осуществляется ее регулировка в пределах 465 кГц.

Элемент DD1.1 выполняет роль образцового генератора, стабилизированного пьезофильтром ZQ1.

Затем сигналы с этих элементов попадают на DD1.3 и смешиваются. Цепочка R3, C5 выполняют роль фильтра, он гасит сигнал высокочастотных импульсов и пропускает низкочастотные. Полевой транзистор VT2 выполняет роль усилителя. Резистор R6 служит для регулировки громкости.

Питается данное устройство через стабилизатор основанный на стабилитроне VD1 и транзисторе VT1. Конденсатор C4, C6 выполняют роль фильтра по питанию. Напряжение питания схемы от 5 до 9 В.

Используемые детали

Конденсатор C1 КП-180, его можно взять с любого малогабаритного радиоприемника. Конденсаторы C2и С3 М47, М75 или аналогичные с малым ТКЕ, С4 и С5 серии К10, С6 серии К53-1 на 16В.

Резистор R6 серии СП3-3бм, R5 типа СП3-19а

Пьезофильтр ZQ1 из серии ФП1П-61 или аналогичный с тремя ножками. Его можно найти в любом супергетеродинном радиоприемнике.

Сборка и настройка металлодетектора

Устройство собирается на одностороннем стеклотекстолите размерами 75х40 мм. Плату следует располагать как можно ближе к катушке, экранирование платы не обязательно.

Катушка L1 наматывается на оправке диаметром 20 см. и содержит 30 витков медным проводом ПЭЛ или ПЭВ диаметром 1,2 мм. ее индуктивность примерно равна 480 мкГн. Далее катушка обматывается изолентой или любым другим подходящим диэлектрическим материалом. После этого катушку следует обмотать фольгой типа ДПРХМ 0,1х30 либо аналогичной из алюминия или меди. Место где выходят выводы катушки обматывать фольгой не нужно, это расстояние должно составлять примерно 10мм. как показано на рисунке ниже.

Настройка металлоискателя

Подаем на плату напряжение 8,4В. при наличии осциллографа следует проверить наличие сигнала на выходе автогенератора. Затем при отключенных наушниках проверяем потребляемый ток, он должен составлять 4,8 мА, этого можно добиться путем подбора резистора R4. Далее подстройкой конденсатора С1 следует добиться сигнала разностной частоты (100…3000Гц) на резисторе R5, как паказано на рисунке ниже.

Подключаем наушники и резистором R5 добиваемся меандра на стоке транзистора VT2, как показано на рисунке выше.

Окончательная настройка металлодетектора производится конденсатором С1 при отсутствии металла в радиусе 1 м. Путем подстроки конденсатора С1 можно добиться нулевых биений, при этом металлоискатель будет издавать звук при приближении металла. Однако для большей чувствительности рекомендуется на слух добиться биений в диапазоне 100…500Гц. в таком режиме изменение частоты при приближении к металлу более заметно.

На этом все. Если у Вас есть замечания или предложения по данной статье, прошу написать администратору сайта.

Список используемой литературы: Шелестов И.П. «Радиолюбителям полезные схемы»

Устройство позволяющее отыскивать металлические предметы, расположенные в нейтральной среде, например, грунте, за счет их проводимости называют металлодетектором (металлоискателем). Это прибор позволяет находить металлические предметы в различных средах, в том числе и в организме человека.

Во многом благодаря развитию микроэлектроники металлодетекторы, которые выпускают множество предприятий по всему свету, обладают высокой надежностью и небольшими габаритно-весовыми характеристиками.

Еще не так давно, такие приборы можно было чаще всего увидеть у саперов, то теперь, ими пользуются спасатели, кладоискатели, работники коммунальных служб при поиске труб, кабелей и пр. Более того, многие «кладоискатели» применяют металлодетекторы, которые они собирают своими руками.

Конструкция и принцип работы прибора

Металлодетекторы, предлагаемые на рынке, работают на разных принципах. Многие считают, что они используют принцип импульсной эхо- или радиолокации. Их отличие от локаторов заключается в том, передаваемый и принимаемый сигналы, действуют постоянно и одновременно, ко всему прочему они работают на совпадающих частотах.

Приборы, работающие по принципу «прием-передача», регистрируют отраженный (переизлученный) от металлического предмета сигнал. Этот сигнал появляется из-за воздействия на металлический предмет переменным магнитным полем, которое генерируют катушки металлоискателя. То есть в конструкции устройств этого типа предусмотрено наличие двух катушек, первая – передающая, вторая – приемная.

Приборы этого класса обладают следующими достоинства:

простота конструкции;
большие возможности для обнаружения металлических материалов.

В тоже время, металлоискатели этого класса обладают определенными недостатками:

металлоискатели могут быть чувствительными к составу грунта, в котором производят поиск металлических предметов.
технологические сложности при производстве изделия.

Другими словами, устройства этого типа перед работой необходимо настраивать своими руками.

Другие устройства иногда называют металлоискатель на биениях. Это название пришло из далекого прошлого, точнее со времен, когда широко эксплуатировались супергетеродинных приемников. Биения – это явление, которое становится заметно при суммировании двух сигналов с близкими частотами и равными амплитудами. Биение заключается в пульсировании амплитуды просуммированного сигнала.

Частота пульсирования сигнала равняется разностью частот суммируемых сигналов. Пропуская такой сигнал через выпрямитель, его еще называют детектором, выделяют, так называемую разностную частоту.

Такая схема долго применялось, но в наши дни, ее не применяют. Их сменили синхронные детекторы, но термин остался в применении.

Металлодетектор на биении работает, используя следующий принцип – он регистрирует разность частот от двух генераторных катушек. Одна частота стабильна, вторая содержит в себе катушку индуктивности.

Устройство настраивают своими руками так, чтобы генерируемые частоты совпадали или по крайней мере были близки. Как только, в зону действия попадает металл, происходит изменение заданных параметров и частота изменяется. Разность частот может быть зарегистрирована разными способами, начиная от наушников и заканчивая цифровыми методами.

Устройства этого класса отличаются простой конструкцией датчика, слабой чувствительностью к к минеральному составу почвы.

Но кроме этого, при их эксплуатации необходимо учитывать и то, что у них высокое энергопотребление.

Типовая конструкция

В состав металлоискателя входят следующие составные части:

Катушка – это конструкция коробчатого типа, в ней располагают приемник и передатчик сигнала. Чаще всего катушка имеет эллиптическую форму и для ее изготовления применяют полимеры. К ней подведен провод, соединяющий ее с блоком управления. Это провод передает сигнал от приемника к блоку управления. Передатчик формирует сигнал при обнаружении металла, который транслируется на приемник. Катушку устанавливают на нижнюю штангу.
Металлическую часть, на которой фиксируется катушка и настраивается угол ее наклона, называют нижней штангой. Благодаря такому решению происходит более тщательное исследование поверхности. Существуют модели, в которых нижняя часть может регулировать высоту металлоискателя и обеспечивает телескопическое соединение со штангой, которую называют средней.
Средняя штанга – это узел, расположенный между нижней и верхней штангами. На ней закрепляют приспособления, позволяющие регулировать размеры устройства. на рынке можно встретить модели, которые состоят из двух штанг.
Верхняя штанга, как правило, имеет изогнутый вид. Она напоминает, букву S. Такая форма считается оптимальной для закрепления ее на руке. На ней устанавливают подлокотник, блок управления и рукояткой. Подлокотник и рукоятку изготавливают из полимерных материалов.
Блок управления металлодетектором необходим для обработки получаемых от катушки данных. После того, как сигнал преобразован он направляется на наушники или другие средства индикации. Кроме того, блок управления предназначен для регулировки режима работы устройства. Провод от катушки присоединяется с помощью быстросъемного устройства.

Все устройства входящие в состав металлоискателя выполняют во влагозащищенном исполнении.

Вот такая относительная простота конструкция и позволяет изготовлять металлоискатели своими руками.

Разновидности металлодетекторов

На рынке представлена широкая номенклатура металлодетекторов, применяемых во многих сферах. Ниже приведен список, в котором указаны некоторые разновидности этих устройств:

Большая часть современных металлоискателей может найти металлические объекты на глубине до 2,5 м, специальные глубинные изделия могут обнаружить изделие на глубине до 6 метров.

Частота работы

Второй параметр – это частота работы. Все дело в том, что низкие частоты позволяют металлоискателю видеть на довольно большую глубину, но мелкие детали они увидеть не в состоянии. Высокие частоты позволяют заметить мелкие объекты, но не допускает просмотра грунта на большую глубину.

Самые простые (бюджетные) модели работают на одной частоте, модели которые относят к среднему ценовому уровню используют в работе 2 и более частоты. Существуют модели, которые при поиске применяют 28 частот.

Современные металлодетекторы оснащаются такой функцией, как дискриминация металла. Она позволяет различать тип материала находящегося на глубине. При этом при обнаружении черного металла в наушниках поисковика будет звучать один звук, а при обнаружении цветного другой.

Такие устройства относят к ипульсно – балансным. Они используют в своей работе частоты от 8 до 15 кГц. В качестве источника применяют батареи в 9 – 12 В.

Приборы этого класса способны обнаружить золотой предмет на глубине в несколько десятков сантиметров, а изделия из черных металлов на глубине порядка 1 и более метра.

Но, разумеется, эти параметры зависят от модели устройства.

Как собрать самодельный металлоискатель своими руками

На рынке существует множество моделей приборов для поиска металла в грунте, стенах и пр. Несмотря на его внешнюю сложность, изготовить металлоискатель своими руками не так и сложно и это может сделать практически любой человек. Как уже отмечалось выше, любой металлоискатель состоит из следующих ключевых компонентов – катушки, дешифратора и сигнализирующего устройства блока питания.

Для сборки своими руками такого металлоискателя необходим следующий набор элементов:

контроллер;
резонатор;
конденсаторы разных типов, в том числе и пленочные;
резисторы;
излучатель звука;
стабилизатор напряжения.

Металлоискатель простейший своими руками

Схема металлоискателя не отличается сложностью, а найти ее можно или на просторах мировой сети, или в специализированной литературе. Выше приведен перечень радиоэлементов, которые пригодятся для сборки металлоискателя своими руками в домашних условиях. Простой металлоискатель можно собирать своими руками, используя паяльник или другой доступный способом. Главное при этом, детали не должны касаться корпуса прибора. Для обеспечения работы собранного металлоискателя применяют источники питания в 9 – 12 вольт.

Для намотки катушки применяют провод с диаметром сечения в пределах 0,3 мм, разумеется, это будет зависеть от выбранной схемы. Кстати, намотанную катушку необходимо защитить от воздействия постороннего излучения. Для этого ее экранируют своими руками при помощи обыкновенной пищевой фольги.

Для прошивки контроллера применяют специальные программы, которые также можно найти на просторах интернет.

Металлоискатель без микросхем

Если у начинающего «кладоискателя» нет желания связываться с микросхемами, существуют схемы и без них.

Существуют более простые схемы, основанные на использовании традиционных транзисторов. Такой прибор может найти металл на глубине в несколько десятков сантиметров.

Глубинные металлодетекторы используют для поиска металлов на больших глубинах. Но стоит отметить, что стоят они недешево и поэтому вполне возможно его собрать его своими руками. Но перед тем, как приступить к его изготовлению надо понять как работает типовая схема.

Схема глубинного металлоискателя не самая простая и существует несколько вариантов его исполнения. Перед его сборкой необходимо подготовить следующий набор деталей и элементов:

конденсаторы разного типа – пленочные, керамические и пр.;
резисторы разного номинала;
полупроводники – транзисторы и диоды.

Номинальные параметры, количество зависят от выбранной принципиальной схемы прибора. Для сборки приведенных элементов потребуется паяльник, набор инструмента (отвертка, плоскогубцы, кусачки пр.), материал для изготовления платы.

Процесс сборки глубинного металлодетектора выглядит примерно следующим образом. Сначала собирают блок управления, основу которого составляет печатная плата. Ее изготавливают из текстолита. Затем схему сборки переносят непосредственно на поверхность готовой платы. После того, как рисунок перенесен, плату необходимо протравить. Для этого применяют раствор, в который входят перекись водорода, соль, электролит.

После того, как выполнено травление платы, в ней необходимо выполнить отверстия для установки компонентов схемы. После того, как выполнено лужение платы. Наступает самый важный этап. Установка и пайка своими руками деталей на подготовленную плату.

Для намотки катушки своими руками применяют провод марки ПЭВ с диаметром 0,5 мм. Количество витков и диаметр катушки зависят от выбранной схемы глубинного металлоискателя.

Немного о смартфонах

Существует мнение о том, что вполне возможно изготовить металлоискатель из смартфона. Это не так! Да, есть приложения, которые устанавливают под ОС Android.

Но по факту, после установки такого приложения он действительно сможет находить металлические предметы, но только предварительно намагниченные. Искать и тем более дискриминировать металлы он не сможет.

Это обеспечивает, с одной стороны, слабую реакцию на нежелательные сигналы (например, сигналы, возникающие при наличии мокрого песка, мелких кусочков металла и т. д.), а с другой стороны, хорошую чувствительность при поиске скрытых водопроводных труб и трасс центрального отопления, монет и других металлических предметов.

Для реализации и настройки схемы требуется соответствующий навык и опыт, поэтому начинающему любителю-конструктору следует обратиться сначала к более простым схемам и устройствам, описанным в данной книге.

Блок-схема металлоискателя приводится на рис.1. Генератор металлоискателя возбуждает колебания в передающей катушке на частоте около 3 кГц, создавая в ней переменное магнитное поле. Приемная катушка расположена перпендикулярно передающей катушке таким образом, что проходящие через неё магнитные силовые линии создают малую ЭДС. На выходе приемной катушки сигнал либо отсутствует, либо очень мал. Металлический предмет, попадая в поле катушки, изменяет значение индуктивности, и на выходе появляется электрический сигнал, который затем усиливается, выпрямляется и фильтруется. Таким образом, на выходе системы имеем сигнал постоянного напряжения, значение которого слегка возрастает при приближении катушки к металлическому предмету.

Рис.1. Блок-схема металлоискателя:
1 - генератор (3 кГц); 2 - дискриминатор; 3 - катушки металлоискателя; 4 - усилитель высокой частоты; 5 - детектор; 6 - фильтр низких частот; 7 - звуковой генератор; 8 - электронный ключ звукового сигнала; 9 - усилитель выходных сигналов; 10 - громкоговоритель; 11 - схема сравнения; 12 - регулируемое опорное напряжение.

Этот сигнал поступает на один из входов схемы сравнения, где сравнивается с опорным напряжением, которое прикладывается к его второму входу. Уровень опорного напряжения отрегулирован таким образом, что даже небольшое увеличение напряжения сигнала приводит к изменению состояния на выходе схемы сравнения. Это в свою очередь приводит в действие электронный переключатель, в результате чего на выходные усилительные каскады поступает звуковой сигнал, оповещающий оператора о присутствии металлического предмета.

Принципиальная электрическая схема металлоискателя представлена на рис. 2. Передатчик, состоящий из транзистора VT1 и связанных с ним элементов, возбуждает колебания в катушке L1. Сигналы, поступающие на катушку L2, затем усиливаются микросхемой D1 и выпрямляются микросхемой D2, включенной по схеме амплитудного детектора.

Рис.2. Электрическая схема мкталлоискателя. Передатчик показан красным цветом.

Сигнал с детектора поступает на конденсатор С9 и сглаживается фильтром низких частот, который состоит из резисторов R14, R15 и конденсаторов С10 и С11 Затем сигнал поступает на вход схемы сравнения D3, где сравнивается с опорным напряжением, устанавливаемым переменными резисторами RP3 и RP4. Переменный резистор RP4 служит для быстрой и грубой настройки, a RP3 обеспечивает точную регулировку опорного напряжения. Генератор, собранный на транзисторе с одним переходом VT2, работает в непрерывном режиме, однако сигнал, вырабатываемый им, поступит на базу транзистора VT4 только тогда, когда закроется транзистор VТ3, так как, находясь в открытом состоянии, этот транзистор шунтирует выход генератора. При поступлении сигнала на вход микросхемы D3 напряжение на ее выходе уменьшается, закрывается транзистор VТЗ и сигнал от транзистора VТ2 через транзистор VТ4 и регулятор громкости RP5 поступает на выходной каскад и громкоговоритель.

В схеме используются два источника питания, что устраняет возможность возникновения любой обратной связи выхода схемы к ее чувствительному входу. Основная схема питается от батареи напряжением 18В, которое с помощью микросхемы D4 понижается до стабильного напряжения 12В. При этом снижение напряжения батареи во время работы схемы не вызывает изменения настройки. Выходные каскады питаются от отдельного источника питания напряжением 9В. Требования по потреблению мощности довольно низкие, поэтому для питания устройства можно использовать три аккумуляторные батареи. Батарея питания выходного каскада не требует специального выключателя, так как в отсутствие сигнала выходной каскад не потребляет тока.

Металлоискатель - довольно сложное устройство, поэтому сборку схемы следует проводить покаскадно с тщательной проверкой каждого каскада. Схему монтируют на плате, на которой имеются 24 медные полоски по 50 отверстий в каждой с шагом 2,5 мм. Прежде всего в полосках делают 64 разреза, как показано на рис. 3, и высверливают три установочных отверстия.

Рис.3. Фольгированная сторона платы.

Затем на обратной стороне платы устанавливают 20 перемычек, штыри для внешних соединений, а также два штыря для конденсатора С5 (рис. 4). Затем устанавливают конденсаторы С16, С17 и микросхему D4. Эти элементы образуют источник питания с напряжением 12В. Проверка этого каскада осуществляется путем временного подключения батареи напряжением 18В. При этом напряжение на конденсаторе С 16 должно составлять 12±0,5В. После этого проводится монтаж элементов выходного каскада: резисторов R23-R26, конденсаторов С14 и С15 и транзисторов VT4-VT6. Следует учесть, что корпус транзистора VТ6 соединен с его коллектором, поэтому контакт корпуса с соседними элементами и перемычками недопустим. Так как выходной каскад при отсутствии сигнала не потребляет тока, его проверяют временным подсоединением громкоговорителя, переменного резистора RP5 и батареи напряжением 9В.

Рис.4. Расположение элементов на плате.

Затем устанавливают резисторы R20-R22 и транзистор VT2, образующие генератор звуковых сигналов. При подключении двух источников питания в динамике прослушивается звуковой фон, меняющийся с изменением положения ручки регулятора громкости. После этого на плате монтируют резисторы R16-R19, конденсатор С12, транзистор VТЗ и микросхему D3. Работа схемы сравнения проверяется следующим образом. К измерительному входу D3 подключают переменные резисторы RP3 и RP4. Этот вход образуется с помощью двух резисторов сопротивлением 10 кОм, один из которых подключается к положительной шине питания +12В, а другой - к нулевой шине. Вторые выводы резисторов подсоединяют к выводу 2 микросхемы D3. Перемычка от этого вывода служит временной точкой соединения. При грубой настройке (включены обе батареи), которая осуществляется переменным резистором RP4, в определенном его положении происходит срыв звукового сигнала, в то время как при точной настройке переменным резистором RP3 должно осуществляться плавное изменение сигнала вблизи этого положения. При выполнении этих условий приступают к установке резисторов R6-R15, конденсаторов С6-С11, диода VD3 и микросхем D1 и D2.

Включив источник питания, сначала проверяют наличие сигнала на выходе микросхемы D1 (вывод 6). Он не должен превышать половины значения напряжения источника питания (приблизительно 6 В). Напряжение на конденсаторе С9 не должно отличаться от напряжения выходного сигнала этой микросхемы, хотя наводки от сети переменного тока могут вызвать небольшое увеличение этого напряжения. Касание пальцем входа микросхемы (основания конденсатора С6) вызывает увеличение напряжения из-за повышения уровня шумов. Если регуляторы настройки находятся в положении, при котором звуковой сигнал отсутствует, касание пальцем конденсатора С6 приводит к появлению и исчезновению этого сигнала. На этом предварительная проверка работоспособности каскадов заканчивается.

Окончательная проверка и настройка металлоискателя проводятся после изготовления катушек индуктивности. После предварительной проверки каскадов схемы на плате устанавливаются остальные элементы за исключением конденсатора С5. Переменный резистор RP2 временно устанавливается в среднее положение. Внутренняя разводка схемы показана на рис.5. Плата крепится к L-образному алюминиевому шасси через пластмассовые шайбы (для устранения возможности короткого замыкания) с помощью трех винтов. Шасси закрепляется в корпусе пульта управления двумя болтами, удерживающими два зажима, предназначенные для крепления корпуса пульта к штанге искателя. Боковая сторона шасси обеспечивает фиксацию источников питания в корпусе. При сборке пульта следует убедиться, что выводы переключателя на обратной стороне переменного резистора RP5 не касаются элементов платы. После высверливания прямоугольного отверстия приклеивается динамик.

Рис.5. Монтажная схема включения узлов металлоискателя:
1 - громкоговоритель; 2 - передающая катушка; 3 - приемная катушка; 4 - 4-жильный экранированный кабель; 5 - питание 9В; 6 -питание 18В

Штанга и соединительные части, образующие держатель головки искателя (рис.6), изготавливаются из пластмассовых трубок диаметром 19 мм. Сама головка искателя представляет собой тарелку диаметром 25 см, изготовленную из прочной пластмассы. Внутренняя ее часть тщательно зачищается наждачной бумагой, что обеспечивает хорошее склеивание с эпоксидной смолой.

Рис.6. Элементы держателя головки металлоискателя

(а) и вид собранного держателя (б) :
1 - ручка велосипедного руля; 2 - пять трубок, согнутых под углом 135°; 3 - три соединителя трубок длиной 5 см; 4 - фиксирующие зажимы для крепления блока управления к штанге; 5 - штанга держателя головки искателя; 6 - Т-образный соединитель; 7 - два трубчатых отрезка длиной 4,5 см; 8 - фиксирующие зажимы, крепящиеся к тарелке и обеспечивающие изменение угла наклона; 9 - пластиковая тарелка диаметром 25 см

Основные характеристики металлоискателей во многом зависят от применяемых катушек, поэтому их изготовление требует особого внимания. Катушки, имеющие одинаковую форму и размеры, наматывают на D-образный контур, который образован из штырей, закрепленных на подходящем куске платы (рис. 7). Каждая катушка состоит из 180 витков эмалированного медного провода диаметром 0,27 мм с отводом от 90-го витка. Прежде чем снять катушки со штырей, их в нескольких местах перевязывают. Затем каждая катушка обматывается прочной нитью, чтобы витки плотно прилегали друг к другу. На этом изготовление передающей катушки заканчивается. Приемная же катушка должна быть снабжена экраном.

Рис. 7. Головка металлоискателя (вид спереди) :
1 - разрыв в экранировке; 2 - передающая катушка; 3 - винты фиксирующих зажимов; 4 - контур тарелки; 5 - кабель, проходящий через просверленное в тарелке отверстие; 6 - приемная катушка Рис. 15.7. Катушка индуктивности:

1 - обмотки; 2 - штыри; 3 - центр окружности диаметром 20 см; 4 - петля для центрального отвода; 5 - концы катушек

Экранирование катушки обеспечивается следующим образом. Сначала она обматывается проволокой, а затем обертывается слоем алюминиевой фольги, которая снова обматывается проволокой. Такая двойная обмотка гарантирует хороший контакт с алюминиевой фольгой. В обмотках проволоки и в фольге должен быть предусмотрен небольшой разрыв или зазор, как показано на рис. 15.8, препятствующий образованию замкнутого витка по окружности катушки.

Изготовленные таким образом катушки закрепляются с помощью зажимов,по краям пластмассовой тарелки и подсоединяются к блоку управления при помощи четырёхжильного экранированного кабеля. Два центральных отвода и экран приемной катушки подсоединяются к нулевой шине через экранирующие провода. Если включить устройство и радиоприемник, расположенный недалеко от катушки, можно услышать высокотональный свист (на частоте металлоискателя), обусловленный наводкой звукового сигнала в радиоприемнике. Это указывает на исправность генератора металлоискателя.

В данном случае неважно, на какой диапазон настроен радиоприемник, поэтому для проверки вместо него можно использовать любой кассетный магнитофон. Место рабочего положения катушек определяется либо по выходному сигналу металлоискателя, который должен быть минимальным, либо по показаниям измерительного прибора (вольтметра), подключенного непосредственно к конденсатору С9.

Второй вариант для подгонки катушек значительно проще. Напряжение на конденсаторе должно составлять приблизительно 6В. После этого внешние части катушек приклеиваются эпоксидной смолой, а внутренние, проходящие через центр, остаются незакрепленными, что позволяет провести окончательную настройку.

Окончательная настройка состоит в установке незакрепленных частей катушек в такое положение, при котором предметы из цветного металла, например монеты, вызывают быстрое увеличение выходного сигнала, а стальные предметы - его незначительное уменьшение. Если требуемый результат не достигается, необходимо поменять местами концы одной из катушек. Следует помнить, что окончательная настройка или подгонка катушек должна проводиться при отсутствии металлических предметов. После установки и прочного закрепления катушки покрываются слоем эпоксидной смолы, затем на них накладывается стеклоткань и все это герметизируется эпоксидной смолой.

После изготовления головки искателя в схему встраивается конденсатор С5, переменный резистор RP1 устанавливается в среднее положение, а переменный резистор RP2 настраивается на минимум выходного сигнала. При этом, по одну сторону среднего положения переменный резистор RP1 обеспечивает распознавание стальных предметов, а по другую сторону - предметов из цветного металла. Следует иметь в виду, что при каждом изменении номинального значения сопротивления переменного резистора RP1 необходимо проводить повторную настройку устройства.

На практике металлоискатель представляет собой легкое, хорошо сбалансированное, чувствительное устройство. В течение первых нескольких минут после включения устройства может быть разбаланс нулевого уровня, однако через некоторое время он исчезает или становится незначительным.

Элементы металлоискателя:

Резисторы:

R1,R6, R7, R8 100 кОм
- R2, R3, R22, R23 100 Ом
- R4, R5 6,8 кОм
- R9, R11, R21, R25 10 кОм
- R10 220 кОм
- R14 15 кОм
- R15, R19 68кОм
- R16 8,2 кОм
- R17 18кОм
- R18 3,9 МОм
- R12, R13 47кОм
- R24 4,7 кОм
- R20 33 кОм
- R26 1,8 кОм

Переменные резисторы:

RP1, RP4 10кОм(линейные)
- RP2 10 кОм (микроминиатюрный, с горизонтальной установкой)
- RP3 100 кОм (линейный)
- RP5 10 кОм (совмещённый с переключателем)

Конденсаторы:

С1 100 мкФ, 16 В (электролитический)
- С2, С5, С14 0,01 мкФ
- СЗ, С4 0,22 мкФ
- С6, C13 0,1 мкФ
- С7, С8, С12 1мкФ
- С9 47 мкФ, 16В
- С10 2,2 мкФ, 35В
- С11 0,47 мкФ, 35В
- С15, С16 220 мкФ, 16В (электролитический)
- С17 470 мкФ, 25В (электролитический)

Транзисторы:

VT1, VТ5 BC214L (КТ3107Б, КТ3107И)
- VТ2 TIS43 однопереходный (КТ117)
- VТ3, VТ4 BC184L (КТ3102Д)
- VТ6 BFY51 (КТ630Д)

Диоды:

VDl, VD2, VD3 1N914 (КД521А)

Микросхемы:

D1, D2,D3 САЗ 140 (К1109УД1)
- D4 uA78L12AWC стабилизатор напряжения +12В, 100 мА (К142ЕН1, К142ЕН2)

Плата:

24 медные полоски с 50 отверстиями, шаг 2,5 мм; штыри;

Динамик с сопротивлением катушки 8 Ом;

Эмалированный медный провод диаметром 0,27 мм;
- Ручки управления - 4 шт.;
- 4-х жильный изолированный кабель -2 м;
- Ручка от велосипедного руля.

1080 878 Поиск с металлодетектором Garrett АСЕ 250 http://сайт/wp-content/uploads/2013/11/cda775a0bad3-1259x1024.jpg 01.11.2013 23.03.2018

Решил намотать катушку «на золото». По моим прикидкам, это должна быть небольшая DD-катушка, работающая на удвоенной частоте. Если родная катушка на АСЕ 250 дает примерно 6,5 кГц, то я попробую на «самоделке» развить 11-12 кГц.

Попробуем посмотреть, на какой частоте АСЕ 250 работает сейчас:

Сделал так. Намотал пробную катушку-зонд. Это громко сказано, потому что намотка заняла… секунд 10. Вот она:

В пробной катушке всего 5 витков (взял одну жилку от т.н. «витой пары»). На картинке также виден соединительный кабель («витая пара» длиной 2 м.) и разъем («джек» в зеленой изоленте) — он нужен для подключения пробной катушки к звуковой карте компьютера. В разъеме/джеке/штекере находятся два ограничительных диода КД103, включенных встречно-параллельно, они предназначены для защиты микрофонного входа звуковой карты от наводок и перенапряжения (по результатам первого применения, выяснилось, что диоды можно не ставить, см. ниже).

Далее мне понадобилось на время превратить свой компьютер в виртуальную лабораторию. Я зашел на этот сайт и забрал там осциллограф и частотомер — на сайте они стоят первыми, как выглядят, сейчас приведу ниже.

Включил АСЕ 250 с родной катушкой 6,5х9″ и положил катушку на пробную катушку-зонд, которую, в свою очередь, подключил к звуковой карте компьютера на микрофонный вход (т.е. выдернул кабель звука, идущий от вэбкамеры и воткнул свой). На экране виртуального осциллографа я увидел, что зонд, несмотря на его простоту, ловит сигнал, излучаемый АСЕй. Можно пересчитать по миллисекундам, какая именно частота генерируется катушкой АСИ, но лучше проинсталить вирт. частотомер и посмотреть на нем.

Виртуальный частотомер показал частоту 6700 Гц.

Выводы : пробная катушка-зонд — рабочая, виртуальные приборы тоже со своей задачей справились. Судя по форме сигнала на осциллографе, зонд имеет достаточную чувствительность, кроме того, можно сделать вывод, что защитные диоды (КД103) — не нужны: перегрузки по сигналу на осциллограмме не наблюдается, хотя зонд находился вплотную к излучающей катушке. Показанный зонд работает хоть с микрофонного входа звуковой карты, хоть с линейного (у меня интегрированная в мат.плату).

Приборы у нас есть. (Недавно заметил, что показанный виртуальный частотомер не смог работать с WINDOWS7 (x64), поэтому для измерения частоты советую пользоваться виртуальным спектроанализатором Simple Audio Spectrum Analyzer specan22 вот с этого сайта, программа работает также под WINDOWS-10). Теперь можно переходить к практической части, а именно: намотать небольшую катушку (одну половинку будущей DD-катушки) и подключив ее к генераторной части схемы АСИ, выйти на резонанс в 12 кГц.
Намотал эту катушку из проводов от «витой пары».

Здесь 9 витков этого кабеля, лишенного внешней оболочки, т.е. 9 х 8 = 72 витка, соответственно, распаянных «конец-начало». Подключаю выход катушки через предохранительный резистор 1,1 Ом к контактам 1,4 разъема (купил за 5 грн.). Для того, чтобы не возбуждался вход АСИ — на контакты 2,3 (к которым будет подключаться катушка Rx) временно припаиваю резистор 10 Ом. Вот схемка:

Подтыкаю разъем и включаю АСЕ 250 — она два раза пикнула и включилась как обычно, не заметив подмены. Осциллограф показал наличие генерации «новоявленной» катушки Тх (сигнал снимал пробной катушкой-зондом):

А частотомер показал ожидаемую частоту:

Немного капризничала звуковая карта — не хотела распознавать пробную катушку-зонд как микрофон, пришлось обмануть ее, подпаяв к катушке резистор на 10 кОм и конденсатор 0,47 мкФ, смотрите картинки:

Приемную катушку сделал на 11 х 8 = 88 витков (нашел «витую пару» чуть более тонкого диаметра, поэтому катушки кажутся одинаковыми, хотя на Rx витков больше на 22%).

Теперь у нас есть обе половинки DD-катушки, проверим возможность «сведения» катушек.

Подключил катушку Тх к АСЕ 250 (см. в пред. сообщении схему запуска катушки Тх от генератора АСЕ 250), а на выход катушки Rx подключил мультиметр в режиме измерения переменного напряжения. Двигая одну катушку относительно другой легко можно получить на приемной катушке три нуля после запятой по переменному напряжению, т.е. «сведение» катушек делается без проблем. Обрисовал взаимное расположение на нижележащем листке бумаги, чтобы примерно перенести конфигурацию на будущую «постель».

Катушки получились «толстенькие» — когда они круглые, то от края до края имеют диаметр ровно 10 см., их легко можно превратить в овальные:

Красоты ради, ввел в кадр мультиметр, а с ним сведение не получается. Однако, если удалить измерительный прибор сантиметров на 30, то взаимным перемещением катушек можно легко добиться «нулей» на табло (т.е. разбаланс меньше 0,001 В).
Окончательно, DD-катушку буду делать на овальных катушках: чувствительность будет ниже, чем на круглых, но судя даже по этим снимкам, зона «просвечивания» земли с овальными катушками процентов на 50 больше.
Главные прикидки сделаны, скоро — монтаж.

Не надо думать, что я использую бросовые дешевые материалы, на самом деле, все наоборот — это лучшие материалы. Катушки выполнены проводом в толстой полиэтиленовой изоляции с повивом, что способствует снижению межвитковой емкости и, в итоге, дает высокую добротность Q, а значит — хорошо выраженный индуктивный эффект и большой циркуляционный ток в генераторной катушке Тх, высокая добротность также полезна и для приемной катушки Rx. Катушки «рыхлые», т.е. в проводе нет механической напряженности — это дает повышенную термостабильность. (При нагреве полиэтилен «подвинется», где наружу, где внутрь и общая площадь катушки останется неизменной, а значит L = const, R при нагреве изменится, от формул не уйдешь, но оно изменится меньше, чем у простых катушек, поскольку изначально отсутствует механическая напряженность). Есть и другие положительные эффекты (напр. отсутствие старения изоляции провода из-за магнитострикции — именно из-за нее изнашивается лак на обычных обмоточных проводах). Катушки намотаны без всяких ухищрений, за одну минуту, на обыкновенной банке из-под кофе. Немаловажно и то, что в собранной конструкции, помимо провода, не будет никаких радиокомпонентов (а вспомните целые платы с радиодеталями и подстроечными резисторами(!) в катушках от «брэндов»). Еще более высокие параметры можно получить, используя кабель «витая пара для компьютерных сетей», в котором каждая жилка выполнена из многожильного провода — но я не нашел такого в продаже, а этот просто был под рукой.
Очень скромные траты пришлось понести для изготовления соединительного кабеля (разъем — 5 грн., 4 отрезка многожильного бескислородного медного провода во фторопластовой изоляции и медном посеребренном экране — 4 х 2 м. х 1 грн. = 8 грн. Пятый провод, предназначенный для соединения статического экранирования катушки с «землей» блока АСИ — тоже во фторопластовой изоляции, многожильный МГТФ — 2 м. х 1 грн. = 2 грн. Термоусадочные трубки были только метровые — еще 4 грн.). В итоге, кабель вместе с разъемом обошелся в 19 грн.

Кабель получается лучшим из всех возможных (без преувеличений): каждая катушка будет соединена с блоком АСЕ 250 двумя экранированными кабелями, по экранам сигнал пускаться не будет, «земля», соединяющая «землю» блока АСЕ 250 со статическим экраном DD-катушки идет по отдельному проводу со шпильки 5 разъема (см. схему). Все провода соединительного кабеля — МГТФ. (Радиолюбитель сразу заметит, что «земля» разведена «пауком» — таким образом, все помехи, пришедшие из окружающей среды в разных фазах и амплитудах, взаимно вычтутся в точке 5 разъема).
(Для справки: вся разводка кабелей космического корабля делается только проводом МГТФ).

Вот и копаный графит пригодился))). Весит килограммов 20, по-видимому это от электролизной ванны, сверху есть 3 дырочки для подключения кабеля.

Здесь показаны обе катушки и «постель». Постель/стапель/подложка — это стеклотекстолит, толщиной 3 мм, монтаж катушек на ней означает, что никакой работы снизу будущей DD-катушки не будет — в самом деле: положим на постель катушки Rx, Tx, сведем, зафиксируем эпоксидкой со стеклотканью и ВСЁ.

С утра сходил в огород, отпилил от своей «суперзаначки» кусочек графита и сделал дальнейшие шаги по катушке.

Взял сверло на 10 мм, просверлил дырку и немного разогнал ее в кубике графита, а полученный порошок собрал. Обмотал х/б ниткой катушку Rx для улучшения адгезии с клеем ПВА. Размешал клей с порошком графита в пропорции 50 на 50 и покрыл этой смесью катушку Rx. Положил намазанную катушку на предназначенное для нее место на «постели» и поставил на просушку. Катушку Tx мазать антистатиком не буду вообще.

Катушка Rx, покрытая вчера «антистатикой» высохла. Проверил сопротивление графитового экрана:

Разрезал экран (там видно красную полоску от изоляционной ленты) и занялся соединительным кабелем.
После того, как сделал соединительный кабель (протянул 4 экранированных провода и один простой в термоусадочную трубку) и все распаял (обе катушки и провод экрана, см. схему выше), то подсоединив разъем к АСЕ 250 и убедившись что все работает (частота снизилась до 11 кГц), свел катушки до разбаланса 1 мВ и испытал на столе DD-катушку с золотой сережкой в сравнении с родной катушкой от АСЕ 250.
Итог. Для застегнутой золотой сережки стало 17 см, а было 13, для расстегнутой: стало 7 см, а было 5. Продольный размер «асиной» катушки 6,5х9″ — 22,5 см, а моей, размером 5х5,8″ — всего 12 см.
Интересно, что шкала дискриминации сдвинулась сильно в области черных металлов (расширилась), а начиная с пятака СССР, осталась прежней и на своем месте, 5 коп. СССР и 50 коп.укр. — откликаются «беллтоном», а вот пятак укр. из нержавейки перекочевал на одну ячейку правее (2 ячейка шкалы). Пинпойнт работает. Также заметил, что на 25 коп.укр., 50 коп.укр и пятак СССР чуйка, по-сравнению с родной катушкой — упала, а на золото — увеличилась, т.е. золото «выпятилось» на фоне ходячки, как и было задумано.

Если щелкнуть на левом кадрике — это первый шаг по заливке катушки эпоксидкой со стеклотканью — то можно увидеть отвод «земли» от экрана. Он представляет собой голый медный проводок, длиной 10 см, местами вплавленный паяльником в графитовый экран.

Между дел подремонтировал родную «асину» катушку, были забоинки, а оставшейся черной шпаклевкой (эпоксидка с порошком лазерного принтера САМСУНГ) приклеил пару стеклотканевых латочек на датчик. Мой малышок движется к финишу, скоро выведу его погулять, да морским воздухом подышать, правда что-то с эпоксидкой не угадал — сохнет медленно. Обратите внимание, что катушки Rx и Тх остались фактически не пропитанными эпоксидкой до проводов — так и задумано — это и экономия веса, но главное — сохранение высочайшей электрической добротности Q. Мы получаем броневой корпус из эпоксидной смолы со стеклотканью, но сами катушки — сухие, эпоксидка до них не добралась.

Ниже привожу сравнение основных параметров новой самодельной «катушки на золото» и маленькой родной катушки от АСИ (показываю два скрина программы specan22).

Катушка более-менее получилась, после проверки новой катушки, сделанной на ближнем пляжике (она показала 10 см на капсюль в песке, что очень порадовало меня), тут же захотелось проехаться на горпляж и пробежаться с ней по-настоящему.

На городском пляже Керчи появились первые отдыхающие, поэтому выбрал тихий уголок за его пределами. Это место было парой дней раньше обследовано двумя катушками (6,5х9″ и НЕЛ Торнадо), однако, моя самодельная малышка вдруг стала выдергивать копейки СССР и украинские пятаки. С украинскими пятаками из нержавейки было понятно — ранее, если выключить первый квадратик шкалы дискриминации, прибор их видел, но не озвучивал, потому что считал их черным металлом, а новая катушка, работающая на частоте 11 кГц «растянула» левую часть шкалы металлов (как у Ace 350 Euro) и стала пищать «цветом» на нержавейку. Зато копеечки СССР действительно стали индикатором качества моей катушки, потому что некоторые выскакивали с глубины 15 см и были явно пропущены мною ранее, когда я ходил с родной и «торнадовской» катушками. Несмотря на маленькие размеры, катушка показала довольно большой охват, схожий с привычным от родной асевской катушки 6,5х9″ (по центральной линии охват составил 18 см на лежащую на поверхности песка монетку в 10 коп.укр.), так что мне не пришлось уплотнять шагов при поиске.

Потом попалась ажурная серебряная цепочка. Я не уверен, что смог бы ее найти с родной асевской катушкой (надо будет проверить).

Где-то здесь нашел серебряную цепочку.
Понравился резкий звук и острая реакция на цель, наверное, характерные для этого типа катушек.
Тучи стали сгущаться, задул холодный ветерок, и чтобы не попасть под ливень, я укатил домой.

Скромные находки, сделанные при тестировании. Золотой медальон был поднят двумя днями ранее при помощи родной АСЕвской катушки, показываю его, потому что тоже тестировал на нем свою «катушку на золото».

Приведена АЧХ катушки в сравнении с другими катушками (показаны практические скрины программы specan22 некоторых катушек для АСИ в сравнении с данной новодельной «катушкой на золото») .

Статью я начал в декабре 2013, а вот окончательную проверку реакции катушки на мелкое золото провел только в начале июня 2014 вдвоем с товарищем.

А можно увидеть эту катушку в сравнении с заводскими катушками для АСЕ 250.

И показана работа катушки на пляже в 2017 г.

— — — — — — — — — — — —

В марте 2015 года ко мне поступили вопросы. Ни в коей мере не считаю, что есть глупые вопросы, а считаю, что бывают глупыми ответы.

Начнем с первого вопроса.

1. Подключение разъема на наушники на какие контакты, или без разницы?

Ответ: без разницы. Припаяете «джек», воткнете его на вход в звуковую карту компьютера и зонд начнет принимать частоты, излучаемые катушками металлодетекторов, а компьютер, превращенный в анализатор, «разберется» и покажет частоту. приведена немножко другая схема зонда и подробности с работой в программе specan22 .

2. Как спаяны провода на катушках? 8 в один или по цветам друг с другом? Как 2 выхода получилось?

Ответ:

Это будущая излучающая катушка Тх (вторая катушка Rx будет сделана по тому же принципу).

В основном тексте (см. выше) я пишу: «Здесь 9 витков этого кабеля, лишенного внешней оболочки, т.е. 9 х 8 = 72 витка, соответственно, распаянных «конец-начало».

Опишем подробнее.

Сначала я намотал на банке из под кофе (диаметр, примерно как у литровой стеклянной банки) 9 витков кабеля, потом снял катушку, прихватил ее в четырех местах белой изолентой и начал распаивать. Т.е. до начала работы по превращении в единую катушку в 72 витка, у меня было 8 отдельных катушек по 9 витков в каждой (или 8 «начал» и 8 «концов», лежащих напротив друг-друга — я разделил их условной красной чертой), которые мне предстояло соединить в одиную катушку.

Разберемся теперь именно с этим конкретным снимком катушки, хотя он не очень удачен для демонстрации.

Берем первую попавшуюся жилку «начал» — у меня это зеленая жилка (она ныряет в катушку в верхней половинке всех «начал» и обозначена красной стрелкой), теперь находим эту зеленую жилку среди «концов» снизу катушки (т.е. наша зеленая жилка сделал 9 витков и наконец, вынырнула среди «концов» — я его отметил также красной стрелочкой) и этот ее «конец» и спаиваем с «началом» любой другой жилки (если щелкнуть на кадрике и присмотреться, то видно, что конец зеленой жилки спаян с началом какой-то следующей жилки и на счалку надета изолирующая трубочка со звездочкой). Потом отыскиваем конец второй жилки и соединяем с началом уже какой-то третьей жилки. Такие операции нам придется, под запись, сделать 7 раз, т.е. сделать 7 счалок жил кабеля, пока не останется единственный «конец», который уже некуда припаивать — на картинке это жилка белого цвета с зеленым прожилком.

В итоге получаем единую катушку в 72 витка, у которой «начало» — это зеленая жилка и «конец» — жилка белого цвета с зеленым прожилком.

Недавно увидел эту картинку и забрал ее себе на сайт — вот так нужно счаливать концы, чтобы получить единую катушку, понятно, что здесь другие цвета начала и конца катушки.

3. С катушки 2 выхода. Какой куда паять на разъёме? Или без разницы?

Ответ: На каждой катушке 2 выхода, чтобы опробовать будущую катушку Тх на генерацию частоты и измерить её, катушку нужно подбросить к шпилькам 1, 4 разъема, разъем воткнуть в АСЮ. У законченной катушки будет есс-но 4 выхода, распайка к разъему показана в тексте. Долгое время будет без разницы, как именно распаяны концы — уже и катушку полностью сделаете, уже на пляж пойдете испытывать (и делать финишную операцию сведения, как я рекомендую самым пытливым конструкторам) и только потом понадобится поперекидывать концы на разъеме и испытать пинпойнтер в работе с «цветными» целями. В литературе такая финишная операция называется «фазированием» катушек. У меня никаких приборов не требуется, оппоненты не могут обойтись без отдельного генератора, осциллографа и других приборов. Правильно сфазированный датчик не уводит пин в сторону от объекта, а четко показывает, что цель лежит в пересечении обмоток.

4. Остается ли резистор на ТХ катушке после проверки на компе и сборке на подложке?

Ответ: Нет, этот резистор 1,1 Ом я ставил единственно, чтобы оценить частоту и не сжечь случайно АСЕ 250. На рабочей катушке никаких резисторов, конденсаторов и вообще ничего нет, только сами катушки.

5. Как правильно проверить сопротивление на графитовом экране? И зачем резать графитовый экран?

Ответ:

На картинке видно, что я просто прижал щупы к графитовому экрану в противоположных точках катушки, прибор показал сопротивление между щупов чуть больше 1 кОм — это вполне нормальное сопротивление. Экран прекрасно будет работать и при сопротивлении 10 кОм. Он предназначен для того, чтобы по нему стекали на «землю» МД колоссальные статические заряды в десятки тысяч вольт, поэтому сопротивление экранирующей обмазки катушки Rx не имеет принципиального значения.

Кольцевой разрез нужен для того, чтобы не образовался замкнутый контур (виток) в виде графитового экрана. Несмотря на довольно большое сопротивление экрана, мне представляется, что такой разрез делать нужно. Разные авторы считают по-разному. Я добивался максимума от этой катушки на каждом шаге, поэтому сделал разрез в экране, чтобы экран ни в коем случае не был замкнутым ВИТКОМ на данной катушке.

6. Стоит ли покрывать графитовым экраном ТХ катушку?

Ответ: Я оставил передающую катушку Тх без экрана. Считаю, что экран хоть чуть-чуть, но уменьшит сигнал, который будет «закачиваться» в землю. Дальнейшие испытания показали нейтральную реакцию на статическое электричество — т.е. действительно достаточно экранировать лишь приемную катушку Rx.

7. Какие размеры у ушек крепления катушки? Из чего делали и на что клеили? Что за крестик на подложке и как его высчитали?

Ответ: Мне представлялось, что ушки должны были крепиться непосредственно к постели/подложке и не должны быть механически связаны с катушками. Я подготовил посадочные места на торцах постели и сперва приклеил эти 2 ушка на какой-то клей, а потом усилил эпоксидкой со стеклотканью в процессе формирования всей катушки. Ушки вырезаны из листа текстолита, толщиной 0,5 см. Расстояние между ними не стандартное для АСЕ 250. Ушки хорошо видно, если пощелкать по соответствующим кадрикам выше. Нижний узел колена штанги сделан из «Т»-образного разветвителя садового шланга и обрезан так, чтобы он с трением вставлялся между ушек. Крестик на подложке почти ничего не обозначает, просто он хорошо был виден сквозь бумажный лист, на котором я делал первоначальное сведение катушек и обрисовал их взаимное расположение.

8. По поводу кабеля: термоусадку феном усаживали? Чем и как крепили к катушке сам кабель? Ну и главный вопрос: КАК спаяли кабель? Просто соединили 4 выхода с катушек и припаяли к разъёму, а к чему на готовой катушке крепили 5 кабель?

Ответы: Термоусадочную трубку я грел над обычной электрической кухонной плиткой.

Кабель просто утонул в слоях эпоксидки со стеклотканью, так и закрепился на катушке.

Распайка кабеля у меня сделана лучше, чем в любой заводской или самодельной катушке. Сейчас постепенно объясню почему, хотя не буду описывать физику.

Во-первых, охарактеризую сам провод, легший в основу соединительного кабеля: у меня применены 4 одинаковых отрезка экранированного провода МГТФ и один отрезок неэкранированного провода МГТФ, все они имеют длину 1,5 м. Это самый лучший существующий многожильный провод (в моем 24 очень тонких медных жилки диаметром 0,08 мм, а его изоляция выдерживает температуру паяльника, поскольку сделана из фторопласта; его экранирующая оплетка (иногда я пишу просто «экран») — медная посеребренная, короче — это отличный «военный» провод).

И во-вторых, обратимся к распайке соединительного кабеля, который показан в голубой рамке. Можно видеть, что все экранированные провода подготовлены одинаково, как показано в красной рамке, а именно: левый конец не имеет вывода экрана (только сам провод), а правый конец имеет вывод экрана, и все такие выводы экранов четырех проводов собраны в одну точку, обозначенную кружочком. Для полной ясности восприятия добавлю, что цилиндрик в красной рамке — это экран провода, а сам сигнальный провод проходит внутри цилиндрика, так принято обозначать на большинстве схем в мире и есс-но, провод изолирован от экранирующей оплетки (экрана), изолятор — фторопластовая пленка.

Осталось только разобраться с пятым проводом, не имеющим экрана (но имеющим изоляцию). Его левый конец показан такой «куриной лапкой» — в этом месте провод имеет контакт с графитовым покрытием катушки Rх — провод там оголен и приклеен (точнее, вплавлен жалом паяльника) в нескольких точках к графитовому экрану. Как бы не было заманчиво пустить этот контакт через любой из экранов четырех проводов (а многие заводские катушки грешат этим для экономии меди), я делаю это отдельным проводом (и тоже самого высокого качества).

Что мы имеем в результате распайки соединительного кабеля? — все концы всех катушек пущены по экранированным проводам, каждый по своему проводу, все экранирующие оплетки проводов и провод, идущий от экранирующей оболочки приемной катушки Rx спаяны в одной точке (и потом соединены через 5 шпильку разъема с главной «землей» на плате МД).

Получившийся самодельный кабель обмотан изолентой по всей длине и потом протянут через термоусадочную трубку.

Теоретически, параметры соединительного кабеля еще можно улучшить, если использовать не просто экранированные провода, а каждый из них дополнительно заизолировать по всей длине (мои провода имели голую экранирующую оплетку).

9. Не могли бы Вы поподробней рассказать про сведение катушек? Интересует, как подключить тестер, если штекер и катушки припаяны к кабелю?

Ответ: Вам нужно замерить (и свести к нулю) переменное напряжение на выходе приемной катушки Rx и желательно это сделать в полевых условиях. Но сначала все нужно опробовать на столе, чтобы сделать рисунок взаимного расположения катушек, а по рисунку сделать постель/подложку.
Выводы разъема 1, 4 у вас сейчас идут в блок АСИ и от него запускается в генерацию катушка Тх. Напряжение индукции наводится в приемной катушке Rx и при настройке/сведении катушек должно будет сведено к минимуму (ко всем нулям на тестере). Практически сделайте так: выводы 1, 4 не трогайте, а выводы катушки Rx совсем отпаяйте от шпилек 2, 3 разъема и к этим проводкам подключите (подпаяйте щупы) тестер в режиме измерения переменного напряжения. После получения «нуля» напряжения на выходе катушки Rx, зарисуйте взаимное расположение катушек и на основании рисунка выпилите постель/подложку. Затем приклейте к ней катушку Rx (она должна быть уже в графитовом экране, а экран соединен проводом со шпилькой 5 разъема), теперь можно ехать на пляж, чтобы максимально точно выставить «ноль», с учетом влияния земли. (В АСЕ 250 отсутствует отстройка от грунта, она выставляется единственный раз «по среднему» на заводе, поэтому сделав катушку с заранее компенсированным влиянием грунта, Вы значительно улучшите заложенные заводом параметры МД. «Рев грунта», кстати, в десятки раз превышает полезный сигнал).
В полевых условиях Вам нужно сначала найти абс. чистое от металломусора место (здесь вам поможет родная катушка), затем положить на песок новую катушку и провести «сведение», как у себя дома, на столе, т.е. подключить катушку по вышеописанной методике, провести «сведение» до четырех нулей по прибору, и после «сведения катушек» зафиксировать клеем их положение на подложке. Тестер нужно держать подальше от катушки. Клей для фиксации конечного положения катушек нужно использовать не пластичный (он может «поплысть» при эксплуатации катушки в жару), а лучше всего типа «капелька», который продается в маленьких тюбиках. По приезду домой можно будет уже накладывать первый слой эпоксидки со стеклотканью.

Нижнее колено штанги было изготовлено из подходящей полиэтиленовой трубки. Это колено с трением надевается на алюминиевую штангу и никаких других элементов крепления не имеет. Концы колена усилены эпоксидкой со стеклотканью.

И последнее. Если бы я сейчас начал делать эту катушку, то дал бы гораздо больший припуск на «постель». Что плохого в том, что именно она бы встречала всякие преграды на пути движения катушки? — тогда катушкой (выпирающим краем постели/подложки) можно было бы буквально копать песок.

Все картинки «кликабельные».

ВНИМАНИЕ! При настройке и эксплуатации металлодетектора следует соблюдать меры электробезопасности, так как в приборе имеется высокое, потенциально опасное для жизни напряжение – на коллекторе ключевого транзистора и на поисковой катушке.

ВНИМАНИЕ! Изучите законодательство Вашей страны, связанное с возможными последствиями поисковых действий с металлоискателем, и соблюдайте эти требования!

Вся информация на сайте представлена исключительно в образовательных целях.
Администратор сайта не несет ответственности за возможные последствия использования представленной информации.

Типы металлодетекторов

Существует три основных типа металлодетекторов:

Импульсный (англ. Pulse Induction, PI ) металлодетектор (металлоискатель) (англ. Pulse Induction Metal Detector ) представляет собой одну из многочисленных разновидностей этих полезных и занимательных устройств. Импульсные металлодетекторы известны с начала 1960-х годов. Большой вклад в их разработку внес английский инженер Эрик Фостер (Eric Foster) .

Теоретические основы работы импульсного металлодетектора

В процессе его работы с помощью мощного транзисторного ключа поисковая катушка-излучатель периодически на короткое время подключается к источнику питания, что вызывает протекание через катушку тока экспоненциально нарастающего тока силой до нескольких ампер и более (первая часть кривой a ).
Напряженность магнитного поля $H$, создаваемого током $I$ в круглой катушке из $w$ витков радиусом $R$, на оси катушки расстоянии $z$ от центра катушки определяется выражением: $H = { {2 w I {R^2}} \over { {({R^2} + {z^2})}^{3 \over 2} } }$.
При резком прерывании этого тока (вторая часть кривой a ) на катушке возникает импульс напряжения самоиндукции (кривая b ) величиной до сотен вольт. Подобный процесс происходит и в катушке зажигания автомобиля.
При расположении вблизи катушки токопроводящего объекта - мишени (англ. target ) резко изменяющееся при прерывании тока первичное магнитное поле катушки пронизывает этот объект и создает в нем вихревые токи (англ. eddy currents ) (кривая c ). Эти вихревые токи всегда оказывают противодействие вызвавшему их изменению магнитного поля, создавая вторичное магнитное поле. Это переменное магнитное поле достигает витков поисковой катушки и наводит в ней переменное напряжение, которое накладывается на напряжение самоиндукции и приводит к удлинению заднего фронта импульса напряжения на катушке (кривая d ).
Для детектирования факта удлинения фронта импульса сигнал (напряжение на поисковой катушке) стробируется с помощью электронного ключа (кривая e ). При этом отсекается сигнал от передаваемого импульса и всплеск напряжения самоиндукции сразу после его окончания. Короткая задержка стробирования выбирается таким образом, чтобы за это время успели завершиться переходные процессы, вызванные прерыванием тока в катушке (кривая b ).
Таким образом происходит разделение передаваемого и принимаемого сигналов, а единственная катушка используется как для передачи, так и для приема сигнала (TR ).

Схема импульсного металлодетектора

В импульсном металлодетекторе можно выделить генератор импульсов, транзисторный ключ, узел поисковой катушки, схему детектирования и схему индикации.
Генератор импульсов
Две основные разновидности - генератор на интегральном таймере NE555 и генератор на двух транзисторах.

Транзисторный ключ
В качестве ключевого элемента используется мощный MOSFET с предварительным каскадом на биполярном транзисторе.
Во многих конструкциях в качестве ключевого транзистора применяется IRF740 (400 В, 0,55 Ом, 10 А).
Узел поисковой катушки
Катушка намотана "внавал" медным проводом диаметром 1,4 мм. Сопротивление катушки составляет ~ 0,3 Ом.

изготовление поисковой катушки

собранная катушка
Нижеприведенная схема применяется в металлодетекторах PIRAT , BM8042 - КОЩЕЙ-5И, White"s Surfmaster PI .

Параллельно поисковой катушке L включен резистор R7 для гашения импульса напряжения самоиндукции, а два включенных встречно-параллельно диода VD1 и VD2 совместно с резистором R8 ограничивают величину импульса, поступающего на вход схемы детектирования.
Диоды VD1 , VD2 - 1N4148.
Резистор R7 - 220...390 Ом.
Резистор R8 - 390...1000 Ом.
Схема детектирования
Схема детектирования состоит из двух операционных усилителей, один из которых работает в режиме усилителя, а второй в режиме компаратора.
Схема индикации
В простейшем случае схема звуковой индикации представляет собой усилитель звуковой частоты на биполярном транзисторе, нагруженный на динамик.

Моделирование металлодетектора

Изучить особенности работы и настройки рассматриваемого устройства можно с помощью схемотехнического моделирования металлодетектора. Предлагаю Вашему вниманию разработанную мной модель импульсного металлодетектора PIRAT (сокращение от PI - импульсный, RA-T - radioskot - сайт разработчиков) для популярного симулятора LTspice :
щелкните мышкой по рисунку для просмотра в крупном масштабе

Снимок окна программы LTspice с открытой моделью

Для изучения возможностей программы LTspice и основ работы с ней можете воспользоваться моим пособием:
Воронин А.В. Компьютерное моделирование переходных процессов в линейных электрических цепях: учеб.-метод. пособие. - Гомель: БелГУТ, 2014. - 94 с.
(скачать - PDF, 1,98 МБ)

Модель металлодетектора содержит генератор на таймере NE555 , узел поисковой катушки и схему детектирования (без схемы индикации).
Файл модели:
Для запуска также потребуются файлы модели операционного усилителя TL072 :
и .
Файл TL072.asy скопировать в директорию \lib\sub директории LTspice .
Файл TL072.sub скопировать в директорию \lib\sym\Opamps директории LTspice

Вы можете изменять при моделировании:
напряжение питания - параметр U ;
сопротивления резисторов настройки - параметры R12 и R13 ;
индуктивность и сопротивление поисковой катушки - параметры L и R ;
индуктивность мишени и коэффициент связи с ней - параметры Lt и Km соответственно,
а также номиналы других элементов цепи.

Результаты моделирования позволяют анализировать электромагнитные процессы в металлодетекторе:

импульсы на выходе таймера NE555

Генератор на базе таймера NE555 вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов с большой скважностью.
В моем металлоискателе длина импульса составляет 0,17 мс, период повторения - 15,6 мс (частота повторения 64 Гц), причем расчетные значения совпадают с полученными при моделировании.

Резистор R7 предназначен для создания пути для тока при размыкании цепи посредством выключения MOSFET а (в модели обозначен M1 ). Энергия магнитного поля, накопленная в катушке, рассеивается в этом резисторе. Я выполнил моделирование при различных значения сопротивления шунтирующего катушку резистора (напряжение питания 9 вольт) и представил зависимость максимального напряжения на MOSFET е от сопротивления резистора в виде графика:

Как видно из графика, при увеличении сопротивления резистора пиковое значение напряжения возрастает (теоретически стремится к бесконечности). Если это напряжение превысит предельно допустимое напряжение для транзистора, то это может вызвать его пробой.

Также на максимальное значение импульса напряжения на катушке оказывает сильное влияние величина напряжения питания. Результаты моделирования приведены для сопротивления шунтирующего резистора R7 , равного 300 Ом:

На вышеприведенном графике видна линейная зависимость пика импульса напряжения на катушке от напряжения питания.

токи в катушке и мишени

щелкните мышкой по рисунку для просмотра в крупном масштабе

ток в катушке и напряжения в детектирующей части схемы

Увеличение сопротивления переменных резисторов R12+R13 смещает вниз напряжение на прямом входе ОУ2, и оно перестает превышать напряжение на инверсном входе ОУ2, при этом импульсы на выходе ОУ2 отсутствуют. При повышении напряжения питания требуется увеличивать сопротивление переменных резисторов до исчезновения импульсов на выходе ОУ2.

импульс напряжения на катушке

О применении Arduino в таком металлодетекторе Вы можете прочитать .

Источники
1 Энциклопедия полимеров. В.А. Каргин и др. Т.1 - М.: "Советская Энциклопедия", 1972. С. 742.