Самодельные металлоискатели: простые и посложнее – на золото, черный металл, для стройки. Радиосхемы схемы электрические принципиальные Чувствительный металлоискатель

Непрерывная работа с максимальными настройками глубины может помочь извлечь глубоко залегающие цели. В другом случае настраивать глубину нецелесообразно. Тестировать увеличение глубины обнаружения лучше всего в специально подготовленном для этого месте в поле или на собственном земельном участке.

Вот 9 советов о том, как добиться максимальной производительности катушки металлоискателя по глубине.

1. Чувствительность

Настройка чувствительности - самый популярный способ увеличить глубину. Обычно, когда повышается чувствительность, увеличивается и глубина. Но имейте в виду, что есть и побочный эффект, поскольку слишком высоко взвинченная чувствительность может снизить вероятность идентификации цели, а также свести вас с ума постоянными хаотично издаваемыми звуками.

2. Баланс грунта

Каждый современный металлоискатель обычно имеет функцию баланса грунта. Правильно определить его и установить - это прямой путь к увеличению глубины. Ведь от минерализации почвы многое зависит, в том числе и то, на какой глубине вы будете обнаруживать цели.

3. Проводите катушкой как можно ближе к земле

Простой расчет: если вы сможете приблизить катушку к земле на 1,5 см, то и глубина обнаружения увеличится на те самые 1,5 см. Иногда этого бывает достаточно, чтобы поймать слабый сигнал от монеты. Иногда трава мешает перемещать катушку ближе к земле. В таком случае берите катушку побольше и потяжелее, ей проще смять растительность. Однако позаботьтесь о ее дополнительной защите.

4. Снижение дискриминации

Очень глубоко залегающие цели часто определяются металлоискателем неправильно. Но вы никогда не засечете эти многочисленные ложные срабатывания, если уровень дискриминации слишком высокий, например, как при программах «Монеты». Уменьшение дискрима до минимума может привести к успеху. Может быть, вы откопаете древний артефакт, а не очередной гвоздь.

5. Устранение помех

Очень много помех идет в цивилизованных местах, а также около линий электропередач и закопанных кабелей. Работающие электроприборы тоже достаточно сильно фонят. Обычно в таких случаях снижают чувствительность, а это уменьшает глубину. Поэтому лучше постарайтесь работать подальше от помех. Также выключите мобильник и уберите из карманов все металлические предметы. Не носите обувь с металлическим элементами. Не складывайте пели кабеля от катушки на саму катушку.

6. Специальные настройки и девайсы

Изучите инструкцию к своему металлоискателю вдоль и поперек. Ваш прибор может иметь некие уникальные параметры, которые могут помочь вам лучше слышать и видеть глубинные цели. Некоторые детекторы бывают специально созданы для того, чтобы усиливать глубокие, но слабые сигналы, например, в последнее время было некоторое оживление среди отечественных поисковиков по поводу глубинной прошивки металлоискателя АКА Signum MFT. Или также хороший результат дает использование глубинных насадок. XP выпустила такую недавно для Deus.

7. Большая катушка

Поисковые катушки больших размеров дают большую глубину обнаружения и более четкие показания от целей. Осторожно! Большая катушка может иметь большой вес. Поэтому к металлоискателю хорошо было бы приобрести специальную разгрузку, которая облегчает ношение прибора. Напомним, что большая катушка не может быть эффективной на сильно замусоренных железом участках и на высокоминерализованных почвах.

8. Экспериментируйте со скоростью проводки

К примеру, быстрое передвижение с Fisher F75 дает больше шансов на обнаружение глубоких целей, чем медленное. Опять же обращайтесь к руководству пользователя и неустанно проводите тесты - какая скорость передвижения для вашего металлоискателя дает более глубоко проникающий сигнал.

9. Носите наушники

Если вы используете обычный динамик металлоискателя, то вы вполне закономерно можете банально не различать сигналы от глубинных целей. В наушниках вы отвлекаетесь от внешних шумов и улавливаете быстрые, слабые сигналы. Если наушники вы использовать по каким-либо причинам вы не хотите, то попробуйте провести серию воздушных тестов и запомнить звуки для наиболее отдаленных целей. Иногда крошечные, незаметные изменения в аудио-тоне не отражаются на дисплее металлоискателя.

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.

4,88

Металлоискатели на биениях оказываются малочувствительными при поисках металлов со слабыми ферромагнитными свойствами, таких, как, например, медь, олово, серебро. Повысить чувствительность металлоискателей этого типа невозможно, поскольку разность частот биения малозаметна при обычных методах индикации. Значительный эффект дает применение кварцованных металлоискателей. Электронный искатель, принципиальная схема которого приведена на рис. 135, а, состоит из измерительного генератора, собранного на транзисторе ГУ, и буферного каскада — эмиттерного повторителя, собранного на транзисторе Т2, разделенных кварцем Кві от индикаторного устройства — детектора на диоде Д2 с усилителем постоянного тока на транзисторе ТЗ. Нагрузкой УПТ служит стрелочный прибор с током полного отклонения 1 мА.

Рис. 135. Малогабаритный чувствительный электронный металлоискатель

Вследствие высокой добротности кварца малейшие изменения частоты измерительного генератора будут приводить к уменьшению полного сопротивления последнего, как это видно из характеристики, приведенной на рис. 135,6, а это в конечном итоге повысит чувствительность н точность отсчета.

Подготовка к поиску заключается в настройке генератора на частоту параллельного резонанса кварца, равную 1 мГц. Эта настройка производится конденсаторами переменной емкости С2 (грубо) и подстроечным конденсатором С1 (точно) при отсутствии около рамки металлических предметов. Поскольку кварц является элементом связи между измерительной и индикаторной частями устройства, его сопротивление в момент резонанса велико и минимальное показание стрелочного прибора свидетельствует о точной настройке устройства. В остальном работа с прибором не отличается от таковой с металлоискателями на биениях. Уровень чувствительности регулируется переменным резистором R8.

Особенностью устройства является кольцевая рамка L1, изготовленная из отрезка кабеля. Центральную жилу кабеля удаляют и вместо нее продергивают шесть витков провода типа ПЭЛ 0,1—0,2 длиной 115 мм. Конструкция рамки и порядок выводов показаны на рис. 135, в. Такая рамка обладает хорошим электростатическим экраном. Жесткость конструкции рамки обеспечивается размещением ее между двумя дисками из оргстекла или гетинакса диаметром 400 мм и толщиной 5—7 мм,

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

Примечание. Чтобы в отрезки кабеля РК-50 протянуть 6 витков провода ПЭЛ 0,1—0,2, необходимо взять рыбацкую лесу диаметром 0,7—0,8 мм, произвести намотку, как указано выше, смазать клеем БФ-2, дать высохнуть, а затем продернуть в середину кабеля,

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

Принципиальная схема

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Детали и конструкция металлоискателя

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 3. Выносная катушка поискового генератора металлоискателя.

Налаживание прибора

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

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

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

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

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

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

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

Область деятельности(техники), к которой относится описываемое изобретение

Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к области физики и геофизики в части обнаружения токопроводящих и ферромагнитных предметов с помощью индукционных катушек, создающих переменное магнитное поле.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Металлоискатель (8) содержит опорный и перестраиваемый генераторы, усилитель обратной связи, передающую катушку, соединенную с выходом усилителя, и устройство индикации.

Металлоискатель (8) работает следующим образом. При приближении передающей катушки перестраиваемого генератора к металлическому предмету в нем в результате облучения переменным магнитным полем возникают вихревые токи, создающие вторичное магнитное поле предмета, которое достигает передающей катушки перестраиваемого генератора и наводит в ней ЭДС сигнала, вызывающую изменение частоты генератора и срабатывание устройства индикации, что указывает на наличие предмета поиска в зоне действия передающей катушки.

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Однако, вследствие резкого ослабления низкочастотных магнитных полей с расстоянием от источника поля (по законам физики) и отсутствия их усиления глубина обнаружения предметов в этом металлоискателе относительно невелика.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение чувствительности металлоискателя.

Поставленная задача решается за счет того, что в металлоискателе, содержащем опорный и перестраиваемый генераторы и устройство индикации, причем перестраиваемый генератор содержит усилитель обратной связи и соединенные с его выходом передающую катушку и цепь обратной связи, перестраиваемый генератор дополнительно снабжен приемной катушкой и сумматором, входы которого соединены с выходом приемной катушки и выходом цепи обратной связи, а выход соединен с входом усилителя обратной связи.

Таким образом, за счет совокупности признаков достигнуто создание металлоискателя, чувствительность которого, а следовательно, глубина обнаружения предметов, значительно выше, чем то же самое у прототипа.

Заявляемое техническое решение поясняется на чертеже.

Блок- , изображенная на фиг. 1, состоит из следующих элементов:
1. Перестраиваемый генератор
2. Опорный генератор
3. Усилитель обратной связи
4. Передающая катушка
5. Приемная катушка
6. Устройство индикации
7. Сумматор
Кроме того, для пояснения работы металлоискателя на блок-схеме фиг. 1 дополнительно показаны:
9. Предмет поиска
10. Переменное магнитное поле передающей катушки.

11. Вторичное поле от предмета поиска
12. Остаточное поле передающей катушки, наводящее остаточную ЭДС в приемной катушке.

работает следующим образом

В металлоискателе (см. блок-схему на фиг. 1) передающая 4 и приемная 5 катушки взаимно ориентированы и закреплены так, чтобы остаточное напряжение, наводимое в приемной катушке 5 от поля передающей катушки 4 было близко к нулю, а коэффициент передачи цепи обратной связи 7 выбирается настолько малым, чтобы суммарное напряжение на входе усилителя 3 было минимальным, но достаточным для самовозбуждения перестраиваемого генератора 1.

При появлении металлического предмета 9 в переменном магнитном поле 10 передающей катушки 4 возникающее вторичное поле 11 достигает одновременно обеих катушек 4 и 5 и индуцирует в них малую ЭДС сигнала, которая в первом случае суммируется непосредственно с высоким напряжением на передающей катушке, во втором - с соизмеримо малым же напряжением на входе усилителя 3. Фаза ЭДС сигнала, наводимого вторичным полем в катушке, зависит от вида металла (магнитный, немагнитный), конфигурации предмета, его положения и т.д. и практически никогда не совпадает с фазой напряжения обратной связи на входе усилителя. Как известно, при суммировании переменных напряжений различной фазы фазовое смещение суммарного сигнала будет тем большим, чем меньше разница сигналов по амплитуде. Так как усилитель имеет свойство сохранять фазовое соотношение между входом и выходом неизменным, получим, что малая ЭДС сигнала, суммируясь на входе усилителя с соизмеримо малым же напряжением обратной связи, приведет к значительно большему фазовому смещению напряжения на передающей катушке и вызовет также значительно большее смещение частоты перестраиваемого генератора, чем непосредственное влияние ЭДС сигнала на передающую катушку 4, т. е. приведет к существенному повышению чувствительности металлоискателя. При этом непосредственное влияние вторичного поля 11 предмета 9 на передающую катушку 4 относительно настолько мало, что им можно пренебречь.

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Принципиальная электрическая схема чувствительного металлоискателя приведена на фиг. 2. В ней перестраиваемый генератор 1 выполнен на микросхеме DD1 и содержит передающую катушку L1 и конденсатор C1 для ручной настройки. Опорный генератор 2 выполнен на микросхеме DD2, кварцевом резонаторе ZQ1 и резисторе R3. Усилитель обратной связи 3 выполнен на микросхеме DA1, состоящей из двух элементов DA1.1 и DA1.2. К входу первого элемента DA1.1 подключена приемная катушка L2. Цепь обратной связи состоит из резисторов R5 и R6, суммирование сигналов на входе усилителя осуществляется с помощью сумматора, выполненного на резисторах R4 и R5. Устройство индикации выполнено на микросхемах DD3... DD8.

Заявляемое техническое решение полностью решает задачу, стоящую перед изобретением.

На настоящее время техническое решение, характеризующееся совокупностью заявляемых отличительных признаков, не известно в Российской Федерации и за границей и отвечает требованиям категории "новизна".

Заявляемое техническое решение является оригинальным, существенно упрощая и улучшая известные технические решения, оптимизирует конструкцию, не вытекает очевидным образом из существующего уровня техники и отвечает требованиям критерия "изобретательский уровень".

В настоящее время изготовлены и испытаны два макета и готовится запуск изделий в производство.

Заявляемый металлоискатель может быть реализован промышленным способом с использованием известных технических средств, технологий, материалов и комплектующих и отвечает требованиям критерия "промышленная применимость".

Заявляемое решение существенно улучшает основной параметр металлоискателя - его чувствительность, и следовательно, глубину обнаружения предметов при сохранении других важных свойств, таких как различение черных и цветных металлов, эффективность сочетания оптической и звуковой индикации и др.

Источники информации

1. Измерительное устройство, А. С. СССР N 393713, G 01 V 3/10, 1973 г.

2. Металлоискатель, А. С. СССР N 1327033, G 01 V 3/11, 1987 г.

3. Металлоискатель, А. С. СССР N 1422200, G 01 V 3/11, 1986 г.

4. Радiо Аматор (Киев), 5 - 7, 1993 г. с. 30 В.Петрушенко, Металлоискатель с повышенной чувствительностью.

5. Радио, N 10, 1994 г., с. 26, И. Александров, Металлоискатель с повышенной чувствительностью.

6. Радио, N 8, 1990 г., с. 33, P.Скетерис, Три металлоискателя на микросхемах.

7. Моделист-конструктор, N 4, 1996 г., с. 15, С электроникой за кладами (по материалам болгарского "Млад конструктор").

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

8. Металлоискатель на биениях, в кн. А.И. Щедрин, Металлоискатели для поиска кладов и реликвий, М., "Арбат-Информ", 1998, с. 82.

Формула изобретения

Чувствительный металлоискатель, содержащий опорный и перестраиваемый генераторы и устройство индикации, причем перестраиваемый генератор содержит усилитель обратной связи и соединенные с его выходом передающую катушку и цепь обратной связи, отличающийся тем, что перестраиваемый генератор дополнительно снабжен приемной катушкой и сумматором, входы которого соединены с выходом приемной катушки и выходом цепи обратной связи, а выход соединен со входом усилителя обратной связи.

Категории

Популярное