Схема металлоискателя на транзисторах своими руками: как сделать своими руками простой и эффективный металлоискатель

Содержание

Схема простого металлоискателя, принцип работы, настройка схемы и конструкция

Совсем не просто обнаружить под слоем земли или снега металлическую крышку колодца или отыскать, например, водопроводную трубу не говоря уже о сундуке набитого древними золотыми монетами. Помогают в таких случаях специальные приборы — металлоискатели.

В статье простой металлоискатель мы рассматривали схему 60 годов, которую легко можно собрать, обладая минимальными знаниями радиотехники. Несмотря на простоту, схема устройства работает безупречно. В материале данной статьи рассмотрим схему более совершенного и в тоже время  несложного устройства.

Предлагаемый металлоискатель обладает сравнительно высокой чувствительностью, стабилен в работе и позволяет различать цветные и черные металлы. Металлоискатель собран на одной микросхеме (транзисторной сборке) и нескольких транзисторах. По характеристикам прибор не только не уступает многим промышленным образцам, но и по ряду показателей превосходит их.

Принцип работы металлоискателя

В основе работы металлоискателя лежит принцип биений частот двух генераторов, один из которых опорный, а другой — перестраиваемый, обладающего более высокой чувствительностью.

При приближении выносной катушки колебательного контура перестраиваемого генератора к металлу ее индуктивность изменяется, что вызывает изменение частоты генератора. Если вблизи катушки находится предмет из черного металла (ферромагнетика), индуктивность катушки увеличивается, что приводит к уменьшению частоты генератора. Цветной же металл уменьшает индуктивность, и частота генератора возрастает.

Небольшие изменения частоты перестраиваемого генератора после смешения его колебаний с колебаниями опорного генератора, настроенного примерно на ту же частоту, проявляется в заметном изменении частоты биений. Сигнал с частотой биений далее усиливается и поступает на звуковой или стрелочный индикатор.

Принципиальная схема металлоискателя и описание ее работы

Предлагаемый металлоискатель свободен от ряда недостатков, присущих другим аналогичным конструкциям. Он обладает повышенной стабильностью генераторов, что дает возможность работать на частоте биений 1… 10 Гц. А это, в свою очередь, повышает чувствительность прибора, снижает потребляемый им от источника питания ток и позволяет различать черные и цветные металлы.

Мелкие предметы, например, гвозди, прибор обнаруживает под слоем почвы на глубине до 15 см, а крупные (крышки колодцев) — на глубине до 60 см. Прибор можно запитать от трех пальчиковых батареек, схема потребляет ток менее 2 мА.


Рис. 2 Принципиальная схема металлоискателя

Оба генератора выполнены на микросхеме К159НТ1Г которая представляет собой пару идентичных по параметрам транзисторов, размещенных в одном корпусе. Это позволяет существенно повысить температурную стабильность частот генераторов. Каждый генератор собран по схеме емкостной трехточки, транзисторы включены по схеме с общей базой. Генерация образуется благодаря введению положительной обратной связи между коллектором и эмиттером транзисторов.

Частотозадающими элементами первого генератора являются катушка индуктивности L1 (она выносная) и конденсаторы С1-СЗ, а второго — катушка L2 и конденсаторы С6, С7, С9. Генераторы настроены на частоту 40 кГц. Конденсатор С6 предназначен для грубого подбора частоты одного из генераторов при настройке прибора на нужную частоту биений. Его емкость может быть 100…300 пФ. Стабилитрон V3 используется как варикап, которым осуществляют точную подстройку частоты биений, изменяя смешение на нем переменным резистором R7.

Резисторы R1—R4 задают режим работы транзисторов V1, V2 по постоянному току. Результирующий высокочастотный сигнал, полученный при смещении двух сигналов с близкими частотами, выделяется на резисторе R5 — это резистор нагрузки. Амплитуда сигнала изменяется с частотой биений, которая равна разности частот высокочастотных сигналов. Для выделения низкочастотной огибающей сигнала используется детектор, собранный на диодах V4 и V5 по схеме удвоения напряжения. Конденсатор С11 служит для фильтрации высокочастотной составляющей сигнала.

С нагрузки детектора низкочастотный сигнал биений поступает через конденсатор С12 на предварительный усилитель, выполненный на транзисторе V6. С его коллектора усиленный сигнал подается через конденсатор С13 на усилитель — формирователь прямоугольных импульсов на транзисторе V7. На базу этого транзистора через резисторы R11, R12 подается такое напряжение смещения, при котором транзистор находится на пороге открывания.

Поступающий на базу транзистора V7 синусоидальный сигнал претерпевает двустороннее ограничение и в результате на нагрузке каскада (резистор R13) выделяются прямоугольные импульсы. Далее они дифференцируются цепью C14R14R15 и превращаются в остроконечные пики положительной полярности на месте фронта каждого импульса и отрицательной полярности на месте спада. Длительность этих пиков не зависит от частоты следования прямоугольных импульсов и их длительности.

Положительные пики поступают на базу транзистора V9, а отрицательные «срезаются» диодом V8. Транзистор V9, как и V7, работает в ключевом режиме и ограничивает входной сигнал так, что на коллекторной нагрузке (резисторы R16 и R17) формируются короткие прямоугольные импульсы фиксированной длительности. Конденсатор С15 фильтрует выходной сигнал и улучшает тембр звучания головных телефонов В1.

С резистора R16 (это регулятор громкости) сигнал поступает на каскад из двух транзисторов (V10 и V11), включенных несколько необычно. Это так называемый композитный транзистор, эквивалентный p-n-p транзистору повышенной мощности с большим коэффициентом передачи тока.

Подобный способ формирования импульсного сигнала из синусоидального позволяет снизить потребляемую усилителем мощность, особенно в выходном каскаде, поскольку в паузах между импульсами транзисторы V9-V11 закрыты.

Конструкция и детали металлоискателя

Конструкция металлоискателя несложная. Радиодетали его можно смонтировать на печатной плате размерами 70×110 мм из одностороннего фольгированного стеклотекстолита.

Она рассчитана на использование постоянных резисторов МЛТ-0,125, конденсаторов КСО, 11М, МБМ, К50-6. Стабилитрон V3 может быть, кроме указанного на схеме, Д808 — Д813, КС156А. Диоды V4, V5 — любые из серий Д1, Д9, Д10. Вместо транзистора КТ342Б подойдет КТ315Г, КТ503Е, КТ3102А — КТ3102Е. Транзистор КТ502Е заменим на КТ361, а КТ503Е — на КТ315 с любыми буквенными индексами. Но в этом случае головные телефоны должны быть высокоомные (из отечественных это ТОН-2, ТЭГ-1). При использовании низкоомных телефонов, например, наушники для смартфонов, транзистор V11 должен быть более мощный, например КТ603Б или КТ608Б. Микросхема К159НТ1 может быть с любым буквенным индексом. В крайнем случае вместо нее подойдут два транзистора КТ315Г с одинаковыми или возможно близкими параметрами (статическим коэффициентом передачи тока и начальным током коллектора).

Катушку L2 можно намотать на магнитопроводе СБ-23-11a. Индуктивность катушки 4 мГ. Число витков 250, провод ПЭВ-2 0,1.

Плата размещена в подходящем корпусе размерами 115x170x40 мм. На лицевой панели корпуса укреплены переменные резисторы R7 (СП-1) и R16 (любой конструкции, но совмещенный с выключателем S1), входной разъем X1 (СГ-3) и гнезда Х2, ХЗ для подключения вилок от головных телефонов.

Выносная катушка металлоискателя L1 содержит 100 витков провода ПЭВ-1 0,3 и выполнена в виде тора (кольца) диаметром 160 мм. При изготовлении катушки можно использовать в качестве временного каркаса любой подходящий по размерам круглый предмет. Витки укладывают внавал, после чего катушку снимают и экранируют — обматывают фольгой так, чтобы между концами экрана был зазор. Для повышения механической прочности катушку пропитывают эпоксидным клеем и укрепляют с помощью перемычки со стойкой на штанге из дерева или пластмассы.

К выводам катушки подпаивают проводники кабеля длиной около метра, на другом конце которого установлен разъем СШ-3. Оплетку кабеля соединяют с экраном катушки. В рабочем положении разъем катушки включают в разъем прибора, а прибор носят на плече (для этого к уголкам на корпусе прикрепляют ремень).

В нерабочем положении штангу отсоединяют от катушки и вынимают разъем ее из разъема прибора.

Настройка и налаживание схемы металлоискателя

Налаживание металлоискателя сводится к подбору нужной частоты биений. При этом резистор R7 нужно установить в среднее положение и вращением подстроечника катушки L2 добиться появления в телефонах щелчков частотой 1…5 Гц. Если нужная частота не получается, подбирают конденсатор Сб. Далее подбором резистора R8 устанавливают максимальный коэффициент усиления каскада на транзисторе V6.

Подстроечником катушки L2 можно установить различное соотношение частот генераторов, что приведет как к увеличению частоты биений при приближении поисковой катушки к цветному металлу, так и к обратному результату. В процессе работы переменным резистором R7 поддерживают необходимую частоту биений, которая изменяется при разряде батареи, изменении температуры окружающей среды и изменении магнитных свойств грунта.

Окончательно частоту биений подбирают при приближении выносной катушки к земле.

Металлоискатель для золота своими руками: принцип

Здравствуйте, читатели! Сегодня я хочу поговорить о том, как собрать металлоискатель своими руками. Когда очень хочется купить полезную вещь, а денег на нее нет, приходится откладывать покупку на потом или брать кредит. Кредит обходится дорого. И в голове возникает мысль: «Вот бы найти клад». А какой главный инструмент кладоискателя? Правильно, металлоискатель. Эта статья расскажет вам, как устроен этот прибор и какие детали нужны для его сборки.

Конструкция и принцип работы

Конструкция металлоискателей состоит из следующих основных элементов:

  1. Катушка принимает и передает электромагнитный сигнал, сканируя поверхность с искомым металлом.
  2. Блок управления обрабатывает сигнал, получаемый от катушки, оповещает пользователя графическим или звуковым сигналом, а также позволяет своими руками настраивать режимы работы детектора.
  3. Нижняя штанга фиксирует катушку и регулирует угол ее наклона.
  4. Средняя штанга – промежуточное звено между нижней и верхней штангой, позволяет регулировать высоту металлоискателя.
  5. Верхняя штанга. Здесь размещается блок управления, а также удобная рукоятка с подлокотником, чтобы руки пользователя не устали от длительного удерживания металлоискателя.

Металлоискатель через катушку излучает электромагнитное поле. Когда в этом поле оказывается металл или любой другой токопроводящий материал, поле искажается и ослабляется. Блок управления улавливает это и подает сигнал.

Более электропроводные цветные металлы сильнее искажают излучаемое детектором поле, чем черные.

Поэтому чувствительные электронные схемы позволяют своими руками создавать приборы с дискриминацией металлов, которые могут отличать цветмет от чермета.

Металлоискатель без микросхем

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

Простая схема на тронзисторных генераторах

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

Какие виды можно сделать в домашних условиях своими руками

Для самоделок хорошо подходят параметрические и фазочувствительные детекторы. Они просты в изготовлении, а детали для них стоят сущие копейки. Для сборки своими руками достаточно обладать базовыми знаниями по радиотехнике.

Металлоискатели с накоплением фазы намного чувствительнее параметрических. При правильной настройке они имеют хорошую дискриминацию и позволяют находить даже мелкие драгоценности, что делает их любимым инструментом пляжных золотоискателей. На сухом песке удается найти серьги и кольца на глубине до 38 см.

Разновидности металлодетекторов

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

  1. Грунтовые. Эти приборы предназначены для поиска своими руками металлического лома, ювелирных украшений, монет и пр.
  2. Глубинные. Эти приборы применяют для поиска вышеназванных металлических изделий на большой глубине.
  3. Подводные. Устройства этого типа предназначены для работы подводой. Они могут работать на разных глубинах.
  4. Металлодетекторы для поиска золота. Эти приборы позволяют найти золото и украшения для него в любых средах.
  5. Охранные устройства. Эти приборы применяют для обнаружения металлических изделий на теле человека и в багаже. Такие устройства выполняют в виде арок и устанавливают на входе в места большого скопления людей, например, на вокзалах, торговых центрах и пр.
  6. Промышленные. Это оборудование входит в состав конвейерных линий. Их основная задача обнаружение металла в других веществах. Например, в добываемой песчано-грунтовой смеси.
  7. Армейские. Военные применяют такие приборы для обнаружения своими руками мин, неразорвавшихся снарядов, бомб и пр. Военные называют такие приборы миноискателями.
  8. Устройства собранные своими руками, чаще всего их собирают начинающие «кладоискатели».

Использование современных материалов позволяет проектировать и изготавливать приборы с высокой точности обнаружения металлов в разных средах. Применение микроэлектроники позволило минимизировать их габаритно-весовые параметры. Кроме этого, простота электрической схемы позволяет с минимальными затратами изготовить металлодетектор своими руками.

Основные параметры

Метод поиска

Индукционные металлодетекторы (МД) состоят из приемопередающей катушки индуктивности.

Излучаемый сигнал при попадании на металлический предмет отражается обратно и регистрируется приемником. Эти устройства достаточно просты в изготовлении своими руками, но их чувствительность сильно зависит от типа грунта и качества катушки.

Импульсные МД возбуждают в поисковой зоне вихревые токи и измеряют вторичное затухающее электромагнитное поле. Чувствительность этих приборов выше и не зависит от типа грунта. Однако они потребляют много электроэнергии, что не позволяет работать в автономном режиме продолжительное время.

Фазочувствительные МД могут быть:

  1. Импульсными. Приемник и передатчик здесь – один и тот же элемент. Он фиксирует сдвиг фаз отраженного от металла сигнала. Нарастание сдвига фаз вызывает в наушниках щелчки: чем ближе МД к металлу, тем чаще они становятся, в итоге сливаясь в единый звук. На этом методе основана работа популярного металлоискателя «Пират».
  2. Двухконтурными. Состоят из 2 симметричных генераторов и 2 детекторов. Металлический предмет нарушает синхронизацию генераторов, и возникают те же щелчки, сливающиеся в непрерывный тон.

    Двухконтурные проще в изготовлении своими руками, чем импульсные.

  3. Параметрические МД не имеют ни приемной, ни передающей катушки, что делает их простыми, дешевыми и популярными для сборки своими руками. LC-генератор создает электромагнитное поле звуковой частоты. Любой металл рядом с металлоикателем изменяет параметры катушечного детектора, что влияет на частоту и амплитуду генерируемых сигналов. Схему таких приборов легко найти. Однако чувствительность их низкая и не позволяет вести сложные поиски. Параметрические МД делятся на:
  4. Частотные МД. Излучают многочастотные сигналы. При приближении к металлам прибор фиксирует изменение частоты.
  5. Металлоискатели, регистрирующие изменение добротности контура. Когда расстояние между прибором и металлом уменьшается, прибор фиксирует это.

Глубина обнаружения

Глубина обнаружения зависит от диаметра катушки, электронной схемы и частоты работы. Чем больше диаметр мотка провода, мощнее излучаемое электромагнитное поле и ниже его частота, тем глубже зона обнаружения металлоискателя, сделанного своими руками.

Однако с увеличением глубины поиска ухудшается чувствительность металлоискателя к мелким предметам, селективные возможности также снижаются. Возрастает энергопотребление и вес устройства, что усложняет длительное удержание металлоискателя в руках.

Частота работы

По частоте работы МД делятся на:

  1. Высокочастотные. Работают на частотах нескольких сотен кГц. Применяются в приборах, рассчитанных на поиски золота, так как имеют отличную дискриминацию. Но резко теряют чувствительность на мокрых и магнитных грунтах, а также на глубине больше 40 см.
  2. Среднечастотные. Частота работы до нескольких десятков кГц. Требования к качеству катушки ниже, хорошая чувствительность. Глубина обнаружения до 1,5 метров при условии, что грунт сухой и маломинерализованный.
  3. Низкочастотные. Работают на частоте от сотен Гц до нескольких кГц. Это глубинные металлоискатели, обнаруживающие предметы до 5 метров под землей. Они просты в изготовлении своими руками. Из недостатков: низкая чувствительность и высокое энергопотребление. Подходят в качестве магнитодетекторов, а также для поиска крупных предметов из черного металла (арматура, проводка).
  4. Сверхнизкочастотные. Не подходят для любительского поиска, так как имеют высокое энергопотребление и большие габариты, а для обработки сигнала требуются специальные программы. Частота работы до нескольких сотен Гц. Эти металлоискатели невозможно удерживать на руках, поэтому они устанавливаются на автомобиле.

У нас вы можете найти схемы, для самостоятельной сборки следующих моделей металлоискателей:

Металлоискатель Малыш FM и малыш FM-2
Принцип работыЭлектронного частотомера FM
Дискриминация металловесть (Черный и все остальные)
Максимальная глубина поиска0,6 метра
Программирумые микроконтроллерыесть
Рабочая частота19 кГц
Уровень сложностиначальный
Металлоискатель ПИРАТ
Принцип работыPI (импульсный)
Дискриминация металловнет
Максимальная глубина поиска1,5 метр
Программирумые микроконтроллерынет
Рабочая частота
Уровень сложностиначальный
Металлоискатель ШАНС
Принцип работыPI (импульсный)
Дискриминация металловесть
Максимальная глубина поиска1 метр
Программирумые микроконтроллерыесть
Рабочая частота
Уровень сложностисредний
Металлоискатель Clone PI
Принцип работыPI (импульсный)
Дискриминация металловнет
Максимальная глубина поиска2,5 метра (Зависит от размера катушки)
Программирумые микроконтроллерыесть
Рабочая частота
Уровень сложностисредний
Металлоискатель Clone PI AVR
Принцип работыPI (импульсный)
Дискриминация металловнет
Максимальная глубина поиска2,5 метра (Зависит от размера катушки)
Программирумые микроконтроллерыесть
Рабочая частота
Уровень сложностисредний
Металлоискатель Clone PI W
Принцип работыPI (импульсный)
Дискриминация металловнет
Максимальная глубина поиска2,5 метра (Зависит от размера катушки)
Программирумые микроконтроллерыесть
Рабочая частота
Уровень сложностисредний
Металлоискатель Квазар
Принцип работыIB
Дискриминация металловесть
Максимальная глубина поиска1-1,5 метра (Зависит от размера катушки)
Программирумые микроконтроллерыесть
Рабочая частота4 — 17 кГц
Уровень сложностиСредний
Металлоискатель Квазар ARM
Принцип работыIB
Дискриминация металловесть
Максимальная глубина поиска1-1,5 метра (Зависит от размера катушки)
Программирумые микроконтроллерыесть
Рабочая частота4 — 16 кГц
Уровень сложностиСредний
Металлоискатель Соха 3TD-M
Принцип работыIB
Дискриминация металловесть
Максимальная глубина поиска1 — 1,5 метра (Зависит от размера катушки)
Программирумые микроконтроллерыесть
Рабочая частота5 — 17 кГц
Уровень сложностиСредний
Металлоискатель Фортуна
Принцип работыIB
Дискриминация металловесть
Максимальная глубина поиска1 — 1,5 метра (Зависит от размера катушки)
Программирумые микроконтроллерыесть
Рабочая частота4,5 — 19,5 кГц
Уровень сложностиСредний
Металлоискатель Фортуна ПРО-2
Принцип работыIB
Дискриминация металловесть
Максимальная глубина поиска1 — 2 метра (Зависит от размера катушки)
Программирумые микроконтроллерыесть
Рабочая частота4,5 — 19,5 кГц
Уровень сложностиВысокий
Металлоискатель Фортуна М2 и М3
Принцип работыIB
Дискриминация металловесть
Максимальная глубина поиска1 — 2 метра (Зависит от размера катушки)
Программирумые микроконтроллерыесть
Рабочая частота4,5 — 19,5 кГц
Уровень сложностиВысокий
Металлоискатель Фортунам М
Принцип работыIB
Дискриминация металловесть
Максимальная глубина поиска1,5 — 2 метра (Зависит от размера катушки)
Программирумые микроконтроллерыесть
Рабочая частота7 — 16 кГц
Уровень сложностиВысокий
Металлоискатель ТЕРМИНАТОР-3
Принцип работыIB
Дискриминация металловесть
Максимальная глубина поиска1 метр (Зависит от размера катушки)
Программирумые микроконтроллерынет
Рабочая частота7 — 20 кГц
Уровень сложностиВысокий

Пошаговая инструкция по сборке простого самодельного металлоискателя своими руками

Необходимые инструменты и материалы

Для сборки металлоискателя своими руками понадобятся:

  1. Инструменты: кусачки, ножик, пила мелкая, отвертка, паяльник.
  2. Материалы: провод, припой, флюс, клей, изолента, радиодетали, деревянная или пластиковая палка.

В качестве штанги, а также элементов ее крепления нужно использовать диэлектрики (полимеры, дерево, клей), чтобы они не вносили помех в работу металлоискателя.

Подготовка деталей

Нужно подготовить плату, на которой будет монтироваться электрическая схема. В качестве платы может использоваться даже картон. На ней от руки размечают расположение будущих деталей и проделывают отверстия.

Радиодетали покупают в магазине или выпаивают из старой аппаратуры. Однако нужно следить, чтобы детали были одинаковыми. Это позволит легче согласовать работу двух детекторов.

Схемы металлодетектора для изготовления

Чувствительного металлоискателя на базе схемы двухконтурного осциллятора

Этапы изготовления:

  1. Располагают на плате транзисторы, резисторы и конденсаторы и припаивают согласно приведенной ниже схеме.
  2. Припаивают два провода от батарейного отсека, а также два пьезоэлектрических динамика.
  3. Наматывают провод на круглый каркас диаметром около 22 см. После 10 витков делают отвод провода длиной 20 см. Провод в месте отвода не разрывают, а складывают руками пополам. Делают еще 20 витков. В результате должно получиться три вывода длиной 20 см: начало провода, конец и отвод после 10-го витка.
  4. Снимают катушку с каркаса, придерживая витки руками, и плотно фиксируют изолентой.
  5. Наматывают вторую катушечку, которая должна зеркально повторять первую. Снимают ее с каркаса и фиксируют изолентой.
  6. Припаивают согласно схеме выводы катушечных детекторов.
  7. Собирают подставку. Катушки располагают друг от друга на расстоянии примерно 15 см, а между ними прикрепляют плату.
  8. Настраивают детекторы перед закреплением. Включают металлоискатель и, перемещая руками катушки, добиваются максимальной тишины. Подносят металл к одной из них. Если звук заметно изменяется, значит, металлоискатель работоспособен.
  9. Фиксируют элементы клеем и замазывают масляным лаком.
  10. Прикрепляют к подставке рукоятку.


На трансформаторе с Ш-образными пластинами

Это простой параметрический металлоискатель с индуктивной обратной связью. Позволяет обнаруживать скрытую проводку, арматуру в стенах и перекрытиях, а также крупные металлы в почве. Трансформатор используется маломощный от любого радиоприемника. Чтобы своими руками превратить трансформатор в детектор, нужно разомкнуть его магнитопровод: снять каркас, прямые перемычки и обмотки.

Существуют две схемы переделки трансформатора. В первой используются старые обмотки, во второй они наматываются заново.

В первом случае Ш-образные пластины нужно сложить вместе и на них надеть обмотки. Обмотка на схеме II – сетевая, обмотка I – понижающая на 12 В. Конденсатором С1 настраивается тон звука. Вместо транзистора МП40 можно использовать КТ361.

Во втором случае на Ш-образные пластины наматываются обмотки на 1000 витков (на схеме I) и 200 витков (на схеме II). Для обмотки I используется провод ПЭЛ-0,1. Через 500 витков делается отвод. Обмотка II наматывается проводом ПЭЛ-0,2.

Трансформатор герметизируется и помещается на нижней штанге металлоискателя. При приближении к металлу в наушниках изменится тональность сигнала.

На транзисторах

Также несложная схема, состоящая из транзисторов К315Б или К3102, конденсаторов, резисторов, наушника и элемента питания.

Первый транзистор создает задающий генератор, второй – поисковый генератор. Если к катушке приблизить металл, в наушниках появляется звук. Подробная схема приведена ниже.

На микросхеме К561ЛЕ5

Схема состоит из микросхемы, наушников, резисторов и конденсаторов. Катушка L1 подключается к задающему генератору, а L2 – к поисковому генератору микросхемы. Металлический предмет влияет на частоту поискового генератора, меняя звук в наушниках. Настраивается МД конденсатором С6. Он устраняет лишние шумы. Напряжение питания прибора 9 В.

Необходимые детали и инструменты для сборки

Для сборки такого металлоискателя необходимо в первую очередь подготовить набор необходимых деталей и инструментов.

В случае с импульсным металлоискателем примерныйсписок деталей будет выглядеть так:

  1. Электролитные конденсаторы с напряжением минимум 16 В следующих емкостей: 2 конденсатора емкостью 10 мкФ, один емкостью 2200 мкФ, 2 шт – 1 мкФ.
  2. Конденсаторы из керамики: 1 шт емкостью 1 нф.
  3. Пленочные конденсаторы самого минимальное значения напряжения, к примеру, 63 В – 2 шт по 100 нф.
  4. Резисторы по 0, 125 Вт: 1 к — один, 1,6 к – один, 47 к – один, 62к – два, 100 к – один, 120 к – один, 470 к – один, 2 ом – один, 100 ом – один, 470 ом – один, 150 ом – один,
  5. Резисторы по 0,25 Вт: 10 ом – один.
  6. Резисторы по 0,5 Вт: 390 ом – один
  7. Резисторы 1 Вт: 220 ом – один.
  8. Резисторы переменные: 10 к –один, 100 к – один,
  9. Транзисторы: ВС 557 – один, ВС 547 – один, IRF 740 – один,
  10. Диоды: 1N4148 — два, 1N4007 – один.
  11. Микросхемы: К157 УД2, NE555.
  12. Панели для каждой из них.


Детали для металлоискателя
Из инструментов при выполнении работ понадобятся:

  • Паяльник, олово, специальный припой, прочие принадлежности для пайки.
  • Набор отверток, кусачки, плоскогубцы и другой слесарный инструмент.
  • Материалы для производства печатной платы.

Как собрать своими руками без использования микросхем

Это самый простой в сборке вариант. Так сказать, для чайников. Не нужно даже ничего паять. Металлоискатель строится из калькулятора, радиоприемника и картонки или коробки от CD диска. Приемник и калькулятор нужно брать самые простые, без защиты от электромагнитных помех.

Принцип действия основан на том, что калькулятор создает радиопомехи в АМ диапазоне, а приемник их улавливает. Изготовление металлоискателя своими руками состоит из следующих стадий:

  1. Радио поставить на самый верхний АМ диапазон, но при этом свободный от станций. Должны слышаться только помехи.
  2. Приемник двухсторонним скотчем приклеить тыльной стороной к одной створке коробки от CD диска. Калькулятор приклеить к другой створке.
  3. Включить калькулятор. При полностью открытой створке приемник должен усилить свое звучание.
  4. Плавно сложить коробку. Когда угол между приемником и калькулятором станет примерно 90°, радио утихнет.
  5. Зафиксировать коробку в этом положении.

При попадании металла в зону действия МД вектор поля повернется, и приемник снова усилит свое звучание. В зависимости от конструкции приемника может оказаться, что при угле 90° звучание, наоборот, усиливается. В этом случае постепенно увеличивают угол между створками коробки, добиваясь ослабления тона.

Сборка печатной платы

Есть несколько вариантов разводки плат своими руками. На рисунках ниже приведены схемы разведения плат для металлоискателей на двухконтурном осцилляторе, на трансформаторе, транзисторах и на микросхеме К561ЛЕ5.

Собранную своими руками электронику нужно разместить в пластиковом корпусе для исключения помех.

Как сделать катушку

Используется медный эмалированный провод диаметром 0,4–0,6 мм и оправа нужного размера. Диаметр оправы зависит от целей применения металлоискателя:

  • до 9 см – подходит для поиска арматуры и профилей;
  • 14-18 см – для поиска мелких драгоценностей;
  • 22-50 см – для поиска крупных и глубоко залегающих предметов.

Также для правильной работоспособности металлоискателя нужно следить за индуктивностью катушки. Индуктивность можно измерить специальным прибором или рассчитать в интернете на калькуляторе.

Оправу для катушки можно приобрести в магазине или сделать самому. Для этого подойдут фанера или прочный пластик. Лучше всего использовать пластик (поликарбонат, компьютерный диск, ковш), так как он меньше всего влияет на электромагнитное поле и не поглощает влагу.

Расположение деталей на плате для микросхемы в корпусе DIP

Если используется микросхема в DIP корпусе, то детали размещают как на рисунке ниже.

Расположение деталей на плате для микросхемы в корпусе SM

Ниже приведена схема расположения деталей при использовании микросхемы в SM корпусе.

Как влияет катушка на работоспособность металлоискателя

Катушка — это основная деталь металлодетектора, генерирующая ЭМП. Разрабатывая схему будущего прибора, следует грамотно рассчитать параметры этого узла и довести их до оптимальных значений.

Оптимальные размеры

Крупные диски обеспечивают эффективное излучение ЭМП и глубокое «просвечивание» почвы. Но если в сканируемой области окажется крупный и бесполезный предмет, металлоискатель определит его как искомую мелочь.


Крупные диски обеспечивают эффективное излучение.

Стандартный диаметр приемника для обнаружения металлических профилей и арматуры составляет 20-90 мм. При желании заняться поиском «пляжного золота» используются параметры 130-150 мм, а для крупного железа — 200-600 мм.

Монопетля

Классический вариант катушки называется одинарной петлей или монопетлей. Конструкция представляет собой кольцо из нескольких витков медного провода, которое может применяться на любой почве, обеспечивая точную локализацию находки.

Негативной стороной использования изделия является невысокая добротность и вероятность уязвимости к помехам.

Инструкция по изготовлению

Чтобы изготовить диск, генерирующий ЭМП из медной проволоки, нужно придерживаться руководства:

  1. Для наматывания провода будет использоваться деревянная основа с направляющими. Между этими элементами выдерживается расстояние, которое соответствует диаметру основания.
  2. Проволока наматывается по периметру в 20-30 витков на каждое крепление. В отдельных точках ее усиливают изолентой.
  3. Дальше следует снять обмотку с проволоки и придать ей эстетичную форму.
  4. В завершение контур подключается к устройству и проверяется на работоспособность.


Чтобы изготовить диск, проволока наматывается по периметру.

Расчет индуктивности

Выбирая схему изготовления металлоискателя, следует рассчитать индуктивность. Даже если вы конструируете прибор из готовых деталей, этот параметр нужно проверить путем измерений или расчетов, чтобы не столкнуться со сбоями на этапе проверки почвы.

Существуют различные программы и онлайн-калькуляторы для расчета индуктивности. Также можно воспользоваться ручным методом, придерживаясь следующей инструкции:

  1. Укажите параметр индуктивности L из технического паспорта МД и габариты петли D. I и t берутся оттуда же или указываются индивидуально. Типовые характеристики выглядят примерно так: L = 10 мГн, D — 20 см, I = t = 1 см.
  2. С помощью монограммы уточните число витков — w.
  3. Определите коэффициент укладки k = 0,5 по размерам (ширина и высота катушки), продиагностируйте площадь сечения петли и площадь чистого медного проводника.
  4. Разделив S на w, определите диаметр обмоточного провода и сечение основного проводника — d.
  5. Если показатель d составляет 0,5-0,6 мм, расчет выполнен правильно. В других случаях потребуется увеличить или уменьшить I и t катушки.

Корзинка

Корзинкам свойственны идентичные особенности, что и монопетлям. Они гарантируют стабильную работу и умеют различать металлы.

Корзиночные приемники выпускаются в плоской или объемной конфигурации. При этом электрические параметры 2 вариантов сопоставимы.


Корзинки гарантируют стабильную работу и умеют различать металлы.

Начинающему мастеру следует выбрать плоскую корзинку. Для изготовления прибора «под золото» подойдет старый компьютерный диск с тонкой и слабой металлизацией никелевым покрытием. Расчет номограммы для плоского изделия не требуется.

Определение поправочного коэффициента

Чтобы определить поправочный коэффициент, следует:

  1. Уточнить значение диаметра D2, чтобы оно соответствовало внешнему диаметру оправки с исключением 2-3 мм, и взять D1 = 0,5D2. Подобные параметры являются оптимальными для любительского прибора.
  2. Используя формулу, необходимо определить число витков и диаметр провода с изоляционным покрытием.

ДД катушки

Маркировка ДД используется для двойных детекторов. Подобная катушка состоит из 2 идентичных частей, которые складываются со специфическим пересечением.


ДД катушки состоят из 2 идентичных частей.

При правильном балансе плеч ДД электромагнитное поле перемещается в зону пересечения. Любые неоднородности в пространстве сопровождаются генерацией сильного сигнала.

Катушки ДД разработаны для поиска золотых изделий, поэтому большинство детекторов с приставкой Gold оборудованы ДД-комплектующими.

Как самостоятельно закрепить

Готовый каркас для катушки металлоискателя можно купить в любом тематическом магазине. Однако стоимость заготовки бывает неоправданно высокой, поэтому пользователи отдают предпочтение самодельным аналогам.

Кто-то использует фанерный лист, но этот материал обладает свойством поглощения ЭМП. Поэтому лучше выбрать компьютерный CD-диск или тарелку из пластика. 2 конструкции соединяются друг с другом, а в качестве оправки используется сотовый поликарбонат.

Модернизация

Чтобы металлоискатель лучше находил мелкие драгоценности, нужно увеличить его рабочую частоту.

Чувствительность прибора увеличивается и при добавлении в схему дополнительной RC-цепи.

Установка переменных резисторов позволяет настраивать прибор своими руками, не трогая катушки.

Применение динамиков с конденсаторами делает выдаваемый звук громче. Полезно также создание надежного крепления катушек и блока управления. Защита от ударов и трясок уменьшит помехи, а настройки будут реже сбиваться.

Функциональные и технические параметры металлодетекторов

Прежде чем выбрать и купить хороший металлоискатель, следует чётко определиться с тем, в какой среде будут вестись поисковые работы. Также необходимо учесть предполагаемые размеры искомых предметов и глубину их залегания. Рассмотрим основные характеристики, на которые нужно обратить особое внимание при покупке детектора:

  • принцип действия;
  • рабочая частота прибора;
  • чувствительность;
  • вес;
  • балансировка грунта;
  • целеуказание;
  • дискриминатор;
  • дополнительные функции.

Принцип работы и рабочая частота детектора – основные характеристики, определяющие возможности прибора и показывающие, к какой категории его можно отнести (простой грунтовый, средний класс или профессиональный). Чувствительность определяет глубину залегания предметов, с которой может работать прибор. Как правило, этот показатель находится в пределах от 100−150 мм до 600−1500 мм. Однако существуют глубинные модели, предназначенные для поиска предметов на глубине 5 метров. Дискриминатор даёт возможность настроить прибор на поиск определённого вида металла. Это позволяет оператору не отвлекаться на металлизированный мусор.

Импульсный металлоискатель «Пират» на TL072 и NE555.

Импульсный металлоискатель «Пират» на TL072 и NE555.

Металлоискатель своими руками. Схема металлоискателя с одной катушкой на ОУ TL072 с низким потреблением тока при хорошей дальности.

Решил собрать для игры металлоискатель. Перерыл много схем. Понравились две схемы. Первая на двух NE555 с двумя катушками. Вторая с одной катушкой на операционном усилителе TL072.

С первой схемой все понятно, просто приемник и передатчик.

Выбор пал на вторую. Хотелось разобраться как работает металлоискатель на TL072. Есть схема с лучшими характеристиками на К157УД2, но я люблю SMD 🙂


Схема состоит из 3х частей.

1) Питание металлоискателя Пират.

Я поставил диод D2, чтобы не спалить ничего если вдруг подключу питание на оборот. Выключатель и несколько конденсаторов для более стабильного питания. Вообще конденсаторы C8, C10 советуют брать на 2200 мкФ, чтобы не было просадки во время импульса. C12 можно не ставить, я решил добавить его возле таймера.

Питание у меня от 6 батареек АА. Ток потребления на текущий момент выставлен на 15 мА.

2) Генератор импульсов.

С помощью микросхемы NE555 можно генерировать достаточно стабильные импульсы. Есть схемы на транзисторах, но по мне это сложнее и труднее в настройке.

Оптимально люди подобрали частоты 140-150 Гц. R3 я установил на 68 кОм. С помощью лог. анализатора я проверил, у меня вышло 194 Гц. Можно понизить еще, будет экономичнее расход заряда.

RV1 задает скважность, а PNP транзистор Q1 (я установил SS8550) инвертирует сигнал для управления N-канальным полевым транзистором IRF740. Я пробовал ставить IRFZ44, но он, недолго поработав, сгорел, так как выход с катушки может достигать сотен Вольт. Сейчас у меня установлен FQPN10N60. Это транзистор на 600В. Выбор транзистора думаю не принципиален для такой частоты, главное чтобы выдерживал напряжение. Можно взять от 400В и выше.  R5, R6 подбираем чтобы транзистор быстро мог открыться, тут повлияет емкость затвора. Я установил R5 на 100 Ом и R6 на 150 Ом.

Когда на выходе 3 NE555 низкий уровень, транзистор Q1 открыт и открыт Q3. Таким образом в катушке L1 начинает накапливаться заряд. Чем дольше транзистор будет открыт тем больше потребление тока. Нет смысла держать его открытым очень долго, так как заряда не накопится больше чем может катушка. А вот батарею это посадит, да и сам транзистор может греться.

Я намотал две катушки для сравнения.

Первая катушка 15 см 32 витка проволокой примерно 0.5 мм (взял со старого телевизора для размагничивания кинескопа).

Вторая катушка 20 см 27 витков.

Мотал на внутренней часте от пяльцы для вышивания.

Залил все это дело с помощью термоклея для пистолета.


А потом обмотал полностью изолентой.

R7 можно установить на 220 — 390 Ом на 1 Вт. Он шунтирует катушку. Для максимальной дальности советуют настроить с помощью переменного резистора на 1 кОм 3 Вт. Я не стал этого делать, установил последовательно два резистора по 120 Ом в корпусе 1210. Встречал описание что для TL072 лучше вообще выкинуть этот резистор, и поставить небольшой, на пару десятков Ом, последовательно катушке, но я не проверял.

Когда транзистор закрывается, с катушки накопленный заряд течет через R8 в измерительную часть.

D1 можно заменить на пару 1n4148. Я установил BAV99 так как они были под рукой. Эта пара диодов служит для отсечения высоковольтных импульсов прилетевших с катушки.

3) Измерительная часть.

Это самая интересная для меня часть, ради которой и была выбрана эта схема.

Конденсатор C3, от 4 до 10 мкФ, отсеивает постоянную составляющую тока, и пропускает только переменный ток. Делитель R9, R10 устанавливает некое опорное напряжение на (+) входе ОУ TL072.

U2A включен как повторитель напряжения. R11 на 1-3 МОм. У меня установлен на 1.8 МОм. На выходе мы получим напряжение с делителя на R9, R10 плюс то, что пропустит конденсатор C3.

RV2 для более точной настройки нужно составить из 2х резисторов. Я поставил на 50 кОм и на 1 кОм. Резистором в 50 кОм настраиваем на момент где в холостую находится граница между тем когда динамик будет выдавать щелчки и тем когда не будет. А резистором в 1 кОм можно более точно выставить эту границу, чтобы получить максимальную дальность.

Конденсатор C5 (20 nF) заряжается через RV2, R12. Это напряжение попадает на инвертирующий (-) вход ОУ U2B.

На неинвертирующий вход (+) напряжение попадает через делитель R13, R14, соответсвенно оно ниже чем на (-) и звука в динамике нет. Конденсатор C6 на 10 uF. Значительно больше чем C5. В добавок еще сопротивление R13 ограничивает ток для изменения заряда C6.

Когда поступает измерительный импульс, конденсаторы C5 и C6 начинают разряжаться. Но C5 разряжается быстрей. Я думаю для более точной настройки, нужно попробовать заменить R13 на переменный.

Когда в зону магнитного поля катушки попадает металлический предмет длительность импульса увеличивается, таким образом, нужно настроить скорость разрядки так, чтобы  C5 не успевал разрядиться ниже C6 пока предмета в зоне действия нет.  Когда предмет появится, импульс станет более длительный, и конденсатор C5 разрядится ниже C6. В этот момент произойдет переключение компаратора. Сигнал пропал, конденсаторы зарядились, компаратор переключился обратно. Эти переключения и будут щелчком в динамике.

4) Оповещение.

Тут все просто. C7 отсеивает постоянное напряжение, и пропускает только изменения чтобы были щелчки. Параллельно можно установить светодиод, когда компаратор переключится и на выходе появится напряжение, светодиод загорится. Чем чаще и сильней сигнал, тем визуально ярче горит светодиод.

Пока на этом все. Возможно проведу эксперимент с заменой R13 на переменный резистор.


Схема, плата и прочие файлы Kicad: скачать.

При копировании материалов ссылка на https://terraideas.ru/ обязательна

Простой металлоискатель «Метелик» | NiceTV


Схема простого металлоискателя


Схема второй версии металлоискателя

Прислана схема очень простого металлоискателя «Метелик». Состоит из двух генераторов на кт315. Можно использовать и другой высокочастотный транзистор. Рабочая частота составляет не более 0,5 МГц (по-видимому 150-200кГц). В спокойном состоянии генераторы вырабатывают одну и ту же частоту. Разность которой даёт модуляцию. Это довольно сложно добиться — синхроной работы генераторов, поэтому девиация (скорее всего) будет присутствовать постоянно — низкочастотный писк. Но как только рамку-антенну подведут к металлическому предмету изменится частота одного из генераторов (частота снижается). Эта разность между двумя генераторами будет смодулирована в динамик. Чем ближе к металлу, тем больше меняется тональность звука. По звуку можно определить о металлическом предмете в зоне действия металлоискателя. Схему питают от аккумуляторной батареи, хватает до 20-30 часов работы. Используются обычные низкоомные наушники.


Конструкция металлоисктеля

Рамка-антенна в диаметре 15 см, мотают 30 + 10 витков. Количество витков может быть и больше, но рамки должны быть одинаковыми. Схема собирается и устанавливается «навесным монтажем». Её приклеивают к куску легкого и прочного пластика, либо картона, но его нужно обработать водонепроинциаемым лаком.


Монтаж деталей

Детали распологают как можно меньшим растоянием друг от друга. Желательно чтобы детали генераторов были одинаковыми.


Фото металлискателя.

Конструкцию крепят на пластмассовую трубу, либо можно использовать деревянную палку. Вероятно возникнет необходимость настройки генераторов. Без осциллографа такую настройку трудно произвести. Главное чтобы разность между генераторами в спокойном состоянии была как можно меньше.

 

Владимир.

Бабочка, металлоискатель на двух транзисторах: последние отзывы

Старые советские и дореволюционные монеты на рынке стоят достаточно дорого. Найти же их можно в том числе и в заброшенных старых деревнях и поселках. Однако поиск таких мелких предметов, в большинстве случаев уже присыпанных землей, без особого инструмента, был бы, конечно же, крайне затруднительным. Поэтому современные кладоискатели используют для этой цели специальные детекторы.

Видов таких устройств на современном рынке существует множество. И самым простым при этом является «Бабочка». Металлоискатель (фото его представлены на странице) такой конструкции стоит относительно недорого и при этом достаточно удобен в работе. Поэтому отзывы потребителей он заслужил просто превосходные.

Особенности конструкции

Свое название этот инструмент получил за наличие двух катушек, напоминающих крылья бабочки и расположенных в одной плоскости. Работает такой металлоискатель по принципу срыва синхронизации генераторов частоты. Элементами его конструкции являются:

  1. Микросхемы на операционных усилителях. Два из них принимают сигналы катушек. Третий усилитель высчитывает разницу.

  2. Динамик. Именно на него и выводится разница сигналов.

  3. Конденсатор переменный. Этот элемент предназначен для предотвращения искажения емкости при регулировке.

  4. Диэлектрическая коробка под схему. Может быть изготовлена из разных материалов.

  5. Основание для катушек и штанги. Длина его может составлять 30-45 см.

  6. Штанга, изготовленная из диэлектрического материала.

  7. Провод ПЭЛ 0.3-0.35 мм.

  8. Аккумуляторы.

  9. Двухжильный кабель.

Как видите, конструкция этого металлоискателя действительно проста. В том числе и поэтому он заслужил неплохие отзывы от потребителей.

При желании сегодня можно приобрести металлоискатель «Бабочка» и с одной катушкой. Работают такие модели, конечно же, несколько хуже обычных. Однако некоторые искатели монет все же считают их достаточно перспективными.

Принцип действия

Расстояние между катушками инструмента «Бабочка» составляет примерно 10 мм. Как только какой-либо металлический предмет, находящийся в том числе и под землей, попадает в зону действия одной из них, процесс синхронизации генераторов обрывается. В результате звуковой сигнал проникает в наушники искателя монет.

Металлоискатель «Бабочка»: отзывы

Конечно же, большинству более сложных и дорогих моделей в плане удобства использования инструменты «Бабочка» уступают. Однако и с помощью этого металлоискателя можно находить предметы в земле достаточно эффективно. К примеру, пятикопеечную монету времен СССР «Бабочка» «видит» на расстоянии примерно в 15 см, крышки от банок — 30 см, люки — 60 см. Хорошее мнение об этом устройстве у потребителей сложилось в том числе и потому, что он может работать под водой.

К плюсам этого металлоискателя многие относят также длительную работу. Одной зарядки аккумулятора «Бабочка» обычно хватает на целых 20-30 часов. Как считает большинство искателей, работать с этим устройством удобно еще и потому, что оно не слишком много весит — всего около 500 г.

Достоинств у этого прибора, таким образом, существует множество. Однако есть у него и некоторые недостатки. К примеру, многие искатели монет отмечают тот факт, что у катушек прибора «Бабочка» часто ломаются уши. Кроме того, у таких устройств иногда перетираются жилы в кабеле. В некоторых случаях у этих металлоискателей могут давать сбои и сами штатные катушки.

Еще одним косвенным недостатком этого прибора, по мнению многих потребителей, является то, что в случае его поломки найти мастера для его ремонта бывает сложно. Для людей, не имеющих опыта работы с радиоэлектроникой, это часто становится проблемой. Однако устройство у этого прибора на самом деле простое. И даже при наличии минимума навыков работы с радиотехникой починить домашнему мастеру такой металлоискатель будет не особенно сложно. Тем более что разного рода детали к нему стоят не слишком дорого и найти их в продаже можно обычно без труда. Продаются они как в специализированных, так и просто в строительных магазинах.

Устройство металлоискателя и схема

Итак, отзывы об этих приборах имеются хорошие, в том числе и из-за их простой конструкции. Какое же устройство имеет металлоискатель «Бабочка»? Давайте разберемся с этим поподробнее.

Для того чтобы инструмент эффективно работал, диаметр его катушек должен составлять не менее 21 см. Витков провода на них при этом должно быть 30. Отвод обычно идет от 10-ого. На основании устройства закреплена штанга. Здесь же зафиксирована и система регулировки чувствительности. Внутри штанги вместе с выходами для наушников протянут кабель. Источником питания для металлоискателей этого типа иногда служит даже простая батарейка от мобильного телефона (в самодельных моделях).

Кабель внутри штанги в таких металлоискателях протягивается вместе с разъемом для наушников. Этот элемент предназначен для включения/выключения устройства. Отзывы о приборах такой конструкции существуют, таким образом, неплохие еще и потому, что они начинают работать сразу после того, как разъем будет вставлен в наушники.

Выше представлена схема простого металлоискателя «Бабочка» на двух транзисторах. Как можно заметить, особой сложностью она не отличается. В любом случае схема этого устройства не критична в отношении номинала деталей, количества витков и питания.

За что еще заслужил хорошие отзывы прибор

Искать монеты с помощью этого устройства на самом деле не слишком сложно. Хорошее мнение о приборах «Бабочка» у потребителей сложилось еще и потому, что они могут автоматически настраиваться под любой грунт. Также искатель монет может по звуку сигнала определить вид металла, находящегося под землей. Помимо этого, благодаря простоте конструкции этого прибора, его при желании можно легко усовершенствовать. За это, конечно же, также отзывы от потребителей он заслужил просто отличные.

В некоторых случаях домашние мастера даже не приобретают детали для металлоискателя «Бабочка», а просто берут их от старой аппаратуры. К примеру, для катушек этого устройства подходит кабель от отклоняющейся системы и петли размагничивания телевизора. Единственное, в таких приборах используются обычно наушники с высоким сопротивлением. А их то найти, к сожалению, достаточно сложно. Обычные же аудионаушники от старой аппаратуры с этим устройством использовать нельзя. Звука на них в процессе поиска просто не будет слышно.

Основной недостаток прибора

Таким образом, минусов у недорогого металлоискателя «Бабочка», по мнению многих потребителей, практически нет. В особенности это касается эффективности работы и удобства в использовании. Монеты это устройство находит на такой же глубине, что и большинство достаточно дорогих, в том числе и импортных, моделей.

Однако в отношении удобства в применении у этого устройства один довольно-таки серьезный недостаток все-таки имеется. При эксплуатации металлоискателя «Бабочка» часто возникает неудобство в подстройке рабочей частоты генератора. Искать нужное положение стержня на доли миллиметра в степи или лесу, конечно же, довольно-таки сложно.

Нюансы изготовления

Сделать металлоискатель «Бабочка» своими руками, как уже упоминалось, достаточно просто. Схема этого устройства особой сложностью не отличается. Единственное, при ее сборке следует позаботиться о том, чтобы левая и правая ее части были одинаковыми. Плату устройства помещают в пластиковую коробочку. Приклеивают ее к рамке-катушке. Вторую плату обычно дополняют усилителем с контактными площадками для трех батареек и разъемом для наушников. Лепестки вырезаются из жестяной консервной банки.

При наличии усилителя металлоискатель «Бабочка» можно будет использовать в том числе и с обычными наушниками на 30-60 Ом. Этим, помимо всего прочего, обеспечивается и экономичный режим работы прибора.

К плюсам этого устройства многие потребители относят и то, что как уже упоминалось, его можно легко усовершенствовать. Помимо наушников, при желании несложно будет сделать металлоискатель «Бабочка» своими руками и более удобным в отношении точной подстройки частоты. Для этого на той плате, к которой припаяны лепестки, следует расположить переменный резистор с сопротивлением в 100…150 Ом. Далее эту плату, как и первую, помещают в коробочку, а затем прикрепляют последнюю на штанге поблизости от ручки.

Как сделать металлоискатель «Бабочка» своими руками: подробная инструкция

Собственно собирается этот прибор следующим образом:

  • изготавливается штанга, к примеру, из пластиковой трубы 26 мм.

  • к одному из ее концов прикрепляется руль от велосипеда;

  • из фанеры, поликарбоната и т. д. изготавливается основание;

  • к основанию прикрепляется собранная схема вместе с катушками;

  • также на основании фиксируется штанга и узел подстройки чувствительности;

  • внутри штанги протягивается провод;

  • аккумулятор от мобильного телефона приклеивается к основанию;

  • к его контактам припаиваются провода питания генераторов и разъема зарядки;

  • катушка и схема покрываются мебельным лаком, а далее — силиконом;

  • рядом с катушкой приклеивается узел подстройки;

  • из водопроводной трубы изготавливается подлокотник.

Для настройки металлоискателя во время работы используется пластиковая гайка и винт с кусочком алюминия. Резьба этого узла смазывается густой смазкой.

Вместо заключения

Итак, судя по отзывам, металлоискатель «Бабочка» можно считать прибором в эксплуатации достаточно удобным. Находить с его помощью монеты как маленькие, так и большие, а также любые другие металлические предметы в земле несложно. Конечно же, у этого дешевого прибора имеются и свои недостатки. Некоторые искатели называют его даже «игрушкой» для новичков. Однако при желании этот прибор всегда можно немного усовершенствовать и сделать более удобным и эффективным в работе.

Металлоискатель своими руками — схема металлодетектора для самостоятельного изготовления

Металлоискатель на трех транзисторах с кварцевой стабилизацией опорного генератора.

 

Описание схемы:

Эталонный генератор на транзисторах Q1 и Q2 стабилизирован кварцем. Подстроить частоту генерации можно конденсатором C2, меняя номинал в пределах от 1000 до 4000 пФ. Поисковый генератор на транзисторе Q3 настраивается резистором R6. Когда частоты поискового и эталонного генератора станут близки – на смесителе из диодов D1 и D2 появится разностная частота звукового диапазона, которую воспроизводит высокоомный капсюль.

Детали: Катушка состоит из 70 витков провода с диаметром жилы 0.3-1 мм. На каркасе диаметром 12 см. Значение индуктивности такой катушки около 1,5 мГн.Транзисторы – любые маломощные, p-n-p типа.Диоды – любые высокочастотные маломощные для детектирования. Конденсаторы – для поискового генератора желательно с небольшим ТКЕ. Резисторы можно использовать любые, в пределах ±20% от указанных номиналов. Кварц Cr1 – часовой на частоту 32 КГц. Капсюль EP1 типа ТА-56М 1600 Ом или аналогичный высокоомный.

Характеристики: Частота поискового генератора около 20 КГц (первая гармоника) Частота эталонного генератора 32 КГц (первая гармоника) Смеситель выделяет сигнал смешивания второй гармоники эталонного генератора и третей гармоники поискового генератора, который лежит в звуковом диапазоне. Подбором элементов С4,С5,С6 можно настраивать частоту колебаний в поисковом генераторе, а элементом С2 – в эталонном. Главное – настроить генераторы так, чтобы разница частот гармоник генераторов находилась в хорошо слышимом диапазоне: |Fэталон — Fпоиск| = 1000 ± 600 Гц. При U питания 9 В потребляемый ток около 5 мА. Амплитуда сигнала эталонного генератора около 0.42В Амплитуда сигнала поискового генератора около 1.26 В. Амплитуда сигнала на капсюле 0.2 В Достоинства схемы: Минимум индуктивных элементов Питание от 5 до 9 В

Для получения дополнительной информации по самостоятельному изготовлению металлодетектора следите за дальнейшими публикациями на сайте.

Нас находят по запросам: сделать металлоискатель, металлоискатель своими руками, схема металлоискателя, как сделать металлоискатель, схема простого металлоискателя, схемы металлоискатель своими руками.

Сборка комплекта металлодетектора DIY | Пошаговая инструкция

Комплект металлоискателя «сделай сам» в сборе

    Привет, ребята, с возвращением. Сегодня мы поговорим о сборке металлоискателя своими руками поэтапно. У нас можно купить этот комплект металлоискателя по самой низкой цене на рынке. Также для реализации этого комплекта металлоискателя не требуются знания программирования. Благодаря этому мы можем легко идентифицировать скрытые металлы. То есть, когда этот модуль будет помещен близко к металлу, здесь будет звенеть зуммер.

Как работает самодельный комплект для обнаружения металла

Во-первых, получите представление о том, как компоненты в этом модуле соединены на принципиальной схеме ниже.

Этот модуль имеет непрерывную катушку на печатной плате, а также несколько электронных устройств. В основном это транзисторы, конденсаторы, резисторы, светодиод и зуммер. Также этот модуль металлоискателя включает в себя гладкую цепь. То есть излучает плавные волны. Когда эта схема включена, сигнал излучается постоянно.Кроме того, Q1 (транзистор 9018) обеспечивает необходимый импульс мощности, который помогает настроенной схеме генерировать сигнал.

Процесс, когда нет металлического предмета.

Когда сигнал проходит через катушку, транзистор s9018 излучает усиленный сигнал для создания колебаний с амплитудой в начальной точке (L1) катушки. (мы можем контролировать амплитуду с помощью VR1 [переменный резистор]). Затем этот сигнал усиливается транзисторами 9012. Кроме того, резистор 2k предотвращает зарядку конденсатора 100 мкФ.Затем Q3 (транзистор 9012) становится неактивным, поэтому пьезозуммер остается неактивным.

Процесс, когда есть металлическая вещь.

При этом амплитуда магнитного поля на катушке (L2) уменьшается с амплитудой колебаний. Тогда Q2 (транзистор 9012) становится неактивным. Также в Q3 (транзистор 9012) возникает небольшое напряжение между базой и эмиттером. Так, создавая небольшое напряжение между выводами пьезошины. Затем прозвенит зуммер.

С помощью этого комплекта для обнаружения металла мы можем идентифицировать металлические детали на расстоянии 30–60 мм.Также нам нужно подать на этот модуль напряжение от 3 до 5 вольт. Ну а теперь будем пошагово подключать включенные сюда устройства. Если вам нужен этот модуль, вы можете купить его по следующим ссылкам.

Шаг 1

Во-первых, давайте определим эти компоненты.

Печатная плата металлоискателя
Зуммер 5 В
Клемма разъема провода
Переключатель
Переменный резистор
Конденсатор 100 мкФ
Светодиодная лампа
Резистор 200k
2k резистор
Резистор 470 Ом
Транзистор S9012 x 2
Транзистор S9018 x 1
104 конденсатор x 2
222 конденсатор x 2

Шаг 2

Во-вторых, припаяем эти компоненты.Затем сначала припаяйте резистор 2k.

Шаг 3

В-третьих, припаяйте два конденсатора с222.

Шаг 4

Далее подключите светодиод и резистор 470 Ом.

Шаг 5

После этого присоедините транзистор s9012 и транзистор s9018.

Шаг 6

В следующий раз подключите резистор 200k и зуммер 5v.

Шаг 7

Затем припаяйте конденсатор 100 мкФ и конденсаторы 104.

Шаг 8

Далее присоединяем переменный резистор и транзистор С9012.

Шаг 9

Наконец, прикрепите переключатель и клемму разъема провода.

Шаг 10

Теперь подключите этот металлоискатель к напряжению от 3В до 5В. Затем откалибруйте этот модуль металлоискателя. Используйте для этого переменный резистор.

Хорошо, проверьте этот модуль обнаружения металла. Полное видео-руководство ниже. Мы встретимся в следующем уроке.

Сборка комплекта металлодетектора «сделай сам» | Пошаговая инструкция

Схемы металлодетекторов | Схема

своими руками

Одним из типов металлодетекторов является генератор частоты биений (BFO).Методы, используемые в металлодетекторах, в основном заключаются в изменении характеристик генератора при приближении датчика к металлу. Детектор работает на основе резонансной частоты, которая изменяется при наличии металлического предмета, расположенного достаточно близко к датчикам поисковой катушки.

Схема настройки (настроенная схема) должна быть частью нашей схемы генератора, чтобы при приближении к ней металлического датчика катушки выходная частота схемы колебаний могла измениться.Изменение выходной частоты зависит от выбранной частоты. Выбор более высокой частоты приведет к увеличению чувствительности схемы, поскольку чем больше изменение частоты. Оставайтесь, если частота выбора слишком высока, тогда практика приведет к нечувствительной системе. Это связано с тем, что высокая частота большинства не будет отражаться обратно, а будет поглощаться почвой, строительными материалами.

Добавить подпись Схема металлоискателя 

Используемая частота (f1, создаваемая цепью резервуара с L1) обычно превышает возможности человеческого слуха.Поскольку это не может быть услышано пендегараном-человеком, происходящие изменения частоты также не будут услышаны. Чтобы преодолеть это, необходимо сделать отдельный тон (слышимая частота-f2), который показывает изменение частоты. Это сказано в такт.

При смешивании двух сигналов (f1 и f2) будут получены сигналы f1, f2, (f1 + f2) и (f1-f2). Сигнал, слышимый человеческим слухом, является сигналом (f1-f2). Таким образом, когда происходят изменения частоты, вызванные изменениями характеристик поисковой катушки, люди могут услышать это как изменение ритма-биения.Ритм-доля — это то, что раньше было сигналом (f1-f2).

Настройка VC1 непроста, поскольку требует экспериментов с определенными металлами. Точно так же при установке ритма слышен ритм, потому что при определенных условиях ритм этого ритма будет ощущаться очень тревожно. Так что не было никакой возможности, чтобы бит или ритм не производился битня ниже, чем обычно, потому что все эти условия могут быть установлены на VC1.

Таким образом, при изменении характеристик поисковой катушки она будет производить звук, частота которого также зависит от различных частот, генерируемых частотами L1 и L2, генерируемыми.

Этот метод все еще имеет недостаток, заключающийся в том, что изменение его выходной частоты все еще слишком мало, чтобы изменение его частоты почти не было видно. Кроме того, при определенных условиях Дапа издает звук ниже слышимого звука. Для этого нам нужна реконфигурация разделительных конденсаторов и частота использования.

Значения существующих компонентов dirangkaian Рисунок 2 представляет значения, указанные в металле. Таким образом, для конкретного металлического компонента значения должны быть скорректированы, особенно VC1, C1, C4 и C5.

Катушка индуктивности L1 сформирована из катушки, которая служит поисковой катушкой. Эта катушка индуктивности будет резонировать вместе с VC1, создавая колебательный контур с высокой добротностью. Второй генератор формируется из L2, C4, C5, R4 и Q2, и схема генератора будет производить сигнал с фиксированной частотой. D1 служит простым микшированием между f1 и f2 и будет генерировать сигнал с частотой (f1-f2) и большим количеством гармонических сигналов. Сигнал с частотой (f1-f2) сделан таким образом, чтобы он мог быть в зонах, слышимых человеческим слухом.

Предположим, что f1 и f2 на частоте 100 кГц 101 кГц, тогда после димикшера сигнал (f1-f2) будет давать сигнал с частотой 1 кГц. Этот дифференциальный сигнал необходимо заранее усилить с помощью операционного усилителя, который сможет управлять наушниками только с высоким импедансом. Если холод использовать для обычных наушников, то микросхема усилителя Dapa LM741 заменяется на тип аудиоусилителей. Потому что аудиовыход усилителя имеет низкое сопротивление. Коэффициент усиления усилителя определяется значением R7 и R10, и при необходимости выход LM741 может быть включен в схему усилителя мощности для управления рассеивателем.

Схема на рис. 2 очень проста, чтобы допустить дрейф частоты — сдвиг частоты. Обычно это связано с температурным фактором. Однако эта проблема не является серьезной проблемой. Permsalahan может ditanganni путем поиска компонентов конденсатора, которые имеют достаточно большой температурный допуск. Кроме того, разводка печатной платы также оказывает огромное влияние на эту проблему.

Размер поисковой катушки зависит от чувствительности металлоискателя, охлаждаются и формы самого датчика.Например, большая поисковая катушка, которая, конечно, может легко найти металл, который вы ищете, на большой площади, а не металлоискатель с маленькой поисковой катушкой. Вместо металлоискателей нельзя определить расположение кабелей на стене тертана именно из-за большого размера датчика.

Таким образом, чем больше поисковая катушка, тем меньше точность у него, но больше чувствительность, а вместо этого маленькие поисковые катушки, обычно используемые для компактных металлоискателей, имеют высокую точность, но меньшую чувствительность.Форма поисковой катушки обычно представляет собой круг или квадрат. Помимо необходимости в защитном слое, который служит для уменьшения электростатических эффектов и эффектов, вызванных емкостными объектами.

Протестировано

китайских электронных продуктов (111 тестов): протестирован комплект металлоискателя

(Опубликовано 03.12.2019, исправлено 21.01.2020 )
0

0 Это кажется таким привлекательным! Комплект, который стоит всего четыре евро и позволяет обнаруживать металлические предметы в ваших стенах.Ведь за металлоискатель Brennenstuhl нужно заплатить примерно двадцать евро. Но делает ли это китайское устройство то, что обещает производитель?

Сборочный комплект металлоискателя


Комплект поставки
Различные китайские компании, занимающиеся доставкой по почте, продают небольшой набор по цене чуть более четырех евро, включая доставку. Если вы хотите найти продукт, вам нужно ввести в Google «Набор металлоискателя своими руками» .Через три недели вы обнаружите в своем почтовом ящике маленькую пластиковую коробочку с печатной платой, компонентами и батарейным отсеком. Однако у заказанного для этого теста пластиковая коробка треснула из-за очень плохой упаковки. Достаточно было одного письма китайскому поставщику Banggood с изображением треснувшей коробки, чтобы тут же бесплатно получить новую копию полного комплекта.
Комплект поставляется в твердой пластиковой коробке, которая может быть повреждена при транспортировке.
(© 2019 Jos Verstraten)
Содержимое коробки
Доставленная печатная плата выглядит отлично: двухсторонняя, сквозные отверстия, шелкография и паяльная маска с обеих сторон. С компонентами тоже все в порядке. Две катушки выполнены в виде «печатной катушки » на обеих сторонах печатной платы, что является отличным способом получения чрезвычайно стабильных катушек. Сама упаковочная коробка становится корпусом устройства. Вам нужно всего лишь купить две батарейки AA 1,5 В для питания схемы с 3.0 V. Прилагается один лист бумаги с описанием конструкции, к сожалению, только на китайском языке.
Содержимое коробки. (© 2019 Джос Верстратен)

Принципиальная схема металлоискателя
На рисунке ниже мы перерисовали принципиальную схему этого металлоискателя. Катушки L1 и L2 вытравлены на печатной плате.
T Схема подключения этого металлоискателя.(© 2019 Jos Verstraten)

Работа контура без металла возле катушек
Транзистор T1 вместе с компонентами L1, L2, C2, C3 образует генератор Хартли. Вы можете отрегулировать усиление этого каскада, поворачивая потенциометр настройки P1. В какой-то момент коэффициент усиления становится настолько большим, что выполняется условие осцилляций. Благодаря связи через катушки L1 и L2 схема будет колебаться с частотой около 300 кГц.
Из-за ВЧ-сигнала на катушке L2 транзистор T2 находится в состоянии проводимости в течение отрицательных полупериодов сигнала. Тогда база становится отрицательной по отношению к эмиттеру. На резисторе R2 создается пульсирующее напряжение, которое сглаживается конденсатором С4. Это напряжение на R2 препятствует открытию транзистора T3. Между эмиттером и базой слишком мало напряжения, чтобы открыть этот полупроводник. Ток коллектора не протекает, а светодиод D1 и зуммер LS1 остаются в состоянии покоя.


Работа схемы с металлом возле катушек
Удерживая блок с катушками рядом с металлическим предметом, вы уменьшите индуктивную связь между двумя катушками L1 и L2. Металлический предмет поглотит часть сигнала связи между двумя катушками. Связь между коллектором и базой T1 через катушки становится меньше, и генератор выключается. В результате пропадет ВЧ-сигнал на базе Т2 и этот полупроводник начнет барахлить.База теперь висит на эмиттере только через небольшое сопротивление постоянному току L2. Через R2 ток коллектора не протекает, напряжение на этом резисторе уменьшается, делая напряжение эмиттера/базы T3 достаточно большим, чтобы проводить этот полупроводник. В результате на коллекторе создается постоянное напряжение, в результате чего загорается светодиод и включается зуммер.

Конструкция устройства


Сборка печатной платы
Несмотря на китайское руководство, сборка печатной платы не представляет проблем благодаря четкой шелкографии компонентов на печатной плате.Обратите внимание при пайке пьезоизлучателя: у него есть плюс и минус и менять их нельзя. То же самое касается электролитического конденсатора и светодиода. Короткий соединительный провод является катодом. Светодиод необходимо установить на медной стороне печатной платы, а затем согнуть так, чтобы корпус был параллелен зуммеру. Наконец, вы можете припаять два провода держателя батареи к печатной плате и снабдить держатель двумя батареями 1,5 В.
Теперь вы должны проверить печатную плату на предмет правильной работы. Поверните движок регулировочного потенциометра P1.С определенного положения пьезоэлемент должен загудеть и загореться светодиод. Ненадолго поверните стеклоочиститель назад, пока шум не прекратится.
Полная распаянная печатная плата. (© 2019 Jos Verstraten)
Монтаж в корпусе
Теперь вы можете приклеить печатную плату и держатель батареи в корпус несколькими каплями клея. Если у вас есть миниатюрный кулисный переключатель, вы можете установить его на одной из сторон корпуса и вставить в красный плюсовой провод питания, чтобы вы могли выключить устройство.Будьте осторожны при сверлении отверстия для выключателя в жестком пластике корпуса. Этот материал довольно легко рвется.
Металлоискатель готов к работе. (© 2019 Jos Verstraten)
Регулировка контура
Поместите прибор на деревянный стол и осторожно поверните движок регулировочного потенциометра P1 до тех пор, пока не прозвучит звуковой сигнал. Теперь немного поверните дворник назад. Эту настройку следует выполнять очень осторожно, потому что чем точнее вы настроите осциллятор в его критической точке, тем больше станет дальность действия металлоискателя.Но если вы отрегулируете потенциометр слишком критично, есть шанс, что схема будет издавать звуковой сигнал в нежелательные моменты, что, конечно, не является намерением.

Металлоискатель на практике


Слишком маленький диапазон …
Производитель указывает в характеристиках максимальный диапазон в пять сантиметров. К сожалению, на практике мы так и не добились этого. Мы поставили прибор нижней частью на деревянную столешницу и прикрепили под столешницей кусок медной водопроводной трубы с помощью двух клеевых хомутов.Сдвинув коробку назад и вперед по столешнице, можно легко определить диапазон. С помощью тонких деревянных листов мы увеличили расстояние между нижней частью столешницы и верхней частью медной трубы на два миллиметра, чтобы определить максимальную дальность действия.
Даже при самой деликатной настройке регулировочного потенциометра мы не вышли за пределы диапазона 4,2 см между дном шкафа и верхом медной водопроводной трубы под столешницей. И в этом чрезвычайно чувствительном положении устройство время от времени автоматически пищало, когда рядом не было никакого металла.

Потребляемая мощность
В режиме ожидания тестируемое устройство потребляло 940 мкА тока от аккумуляторов. В активном режиме (пищание) потребление тока увеличилось до 10,8 мА. Если вы не устанавливаете переключатель, рекомендуется вынимать одну из батарей, когда вы не используете устройство.

Частота генератора
Конечно, нам было любопытно, на какой частоте работает генератор. Как показывает следующая осциллограмма, схема работает на частоте 322 кГц и сигнал вполне синусоидальный.

Выходной сигнал генератора. (© 2019 Джос Верстратен)

Наше мнение об этом металлоискателе


Мы были немного разочарованы производительностью этого комплекта. Хотя протестированный комплект делает то, что обещает производитель, вопрос в том, практично ли с ним работать. Если вы хотите соответствовать указанному производителем диапазону в 5,0 см, вы должны настроить устройство настолько чувствительно, чтобы оно время от времени издавало звуковой сигнал при отсутствии поблизости металла.Этот факт, конечно, сильно ограничивает надежность этого металлоискателя. (реклама спонсора Banggood)
DIY-набор металлоискателя

Металлоискатель — OpenLearn — Открытый университет

Задача
В Rough Science сквозит золотая тема, и одной из задач первой программы было создание металлоискателя, помогающего найти этот драгоценный металл.

 

Железо, золото и другие металлы
Металлы обычно блестящие, твердые и проводят электричество, некоторые из них также обладают магнитными свойствами. Хорошим тестом для металла является проверка того, проводит ли он электричество, но это не сильно помогает нам, когда он похоронен под землей! Если бы мы искали железо, мы могли бы каким-то образом модифицировать компас, но, к сожалению, поскольку золото не обладает магнитными свойствами, нам нужно найти какой-то другой способ его обнаружения.

Что такое металлоискатель?
Металлоискатель — это электронное устройство, состоящее из большой катушки провода, называемой поисковой катушкой (поисковая катушка — это круглый конец металлоискателя) и некоторой специальной электроники, позволяющей нам «услышать» наличие закопанных металл по изменению ноты из динамика металлоискателя.

Как это работает?
Электроника металлоискателя подает на поисковую катушку сигнал, заставляющий ее создавать вокруг себя электромагнитное поле (электромагнитное поле — это любое движущееся или меняющееся электрическое или магнитное поле).

Электронное устройство, создающее электромагнитные поля, называется генератором (генератором называется электрическая цепь, способная очень быстро включаться и выключаться). Это невидимо, подобно силовым линиям магнитного поля вокруг магнита, но постоянно меняющимся.

Если поисковая катушка находится на земле, поле простирается наружу и вниз на глубину, примерно равную диаметру катушки. На поле влияют и изменяют близлежащие объекты. Изоляторы, такие как сухой камень, не очень сильно изменяют поле, но металлы, которые проводят электричество, вызывают усиление или ослабление поля.

Электроника также может определять, изменяется ли каким-либо образом поле, создаваемое катушкой. Если поисковая катушка натыкается на металл, электроника обнаруживает изменения в поле, производя соответствующее изменение в ноте из динамика.Это изменение в примечании говорит нам, что мы обнаружили погребенный металл.

Электромагнитное поле быстро меняется, возможно, со скоростью 100 000 раз в секунду — намного больше, чем может услышать ухо. Возможно, вы знаете, что два музыкальных инструмента можно настроить вместе, играя одну и ту же ноту, когда инструменты расположены близко друг к другу. Мы можем сделать то же самое в электронном виде с генераторами, используемыми в металлоискателе.

Мы можем смешать колебания поисковой катушки с другим встроенным генератором на той же частоте — в результате получится нота, которую мы слышим.При обычном использовании один осциллятор настраивается таким образом, чтобы металлоискатель издавал постоянную ноту. Если поисковая катушка проходит над землей с присутствующим металлом, она сдвинет частоту поисковой катушки, что приведет к изменению высоты тона ноты.

Как мы делали детектор
Здание металлоискателя можно увидеть в трех секциях:

1. Два электронных устройства или осциллятора (один с поисковой катушкой)
2. Микшер — для объединения двух осцилляторов
3.Усилитель мощности для управления динамиком.

Мы использовали три старых радиоприемника, чтобы получить электронные компоненты для металлодетектора. Один из радиоприемников работал, поэтому я использовал усилитель для питания динамика металлоискателя.

Электроника и схемы
Радио — это электронное устройство, состоящее из электронных компонентов, в том числе резисторов, конденсаторов, транзисторов, диодов и т. д. Компоненты соединены вместе в цепь с помощью проводов и пайки.В основе электроники лежат транзисторы. Транзистор можно использовать для усиления слабых сигналов в более крупные копии оригинала, а также для очень быстрого включения и выключения напряжения. Универсальные свойства транзисторов привели к тому, что они используются почти во всех электронных изобретениях, включая радиоприемники, компьютеры, мобильные телефоны, космические путешествия — они произвели революцию в нашем мире.

Как был сделан металлоискатель
Сначала была построена поисковая катушка. Был вырезан деревянный каркас диаметром 30 см.На первый было намотано около 20 витков изолированного провода и затем закреплено на деревянной ручке.

Мы решили разместить электронику в небольших пластиковых коробках, которые используются для хранения продуктов, и сделать их максимально водонепроницаемыми. Аккумулятор разместили в одном ящике, а электронику встроили в другой. Запасное радио использовалось как усилитель динамика и крепилось к верхней части рукоятки.

Электроника металлоискателя была соединена вместе, чтобы сформировать правильную цепь, используя провод и металлический припой.Мы использовали пластиковый лист в качестве печатной платы, на которой крепились компоненты. Там, где должны были пройти провода компонентов, были просверлены отверстия, а затем концы компонентов были спаяны и соединены с помощью проволоки под самодельной платой, а затем помещены в водонепроницаемую коробку.

Электроника поисковой катушки — генератор — была построена с использованием транзистора и нескольких резисторов, конденсаторов и подключена к катушке. Настроечный конденсатор (ручка настройки радио) был использован из списанного радиоприемника и подключен к катушке, чтобы можно было регулировать ее частоту.Затем был изготовлен второй осциллятор. Он был идентичен первому, но имел меньшую катушку вместо большой поисковой катушки. Поскольку катушка меньше и не находится близко к земле, на нее не влияет любой металл, зарытый в землю. Для этого использовалась катушка от списанного радиоприемника.

Затем была сделана «микшерная схема», которая электронным образом объединяет два сигнала генератора, чтобы мы могли обнаружить разницу между ними. Это генерирует сигнал, который мы в конечном итоге услышим (после того, как он будет усилен в каскаде усилителя) в динамике.Эта заметка изменится, когда мы столкнемся с закопанным металлом, и будет нашим индикатором от металлоискателя.

Наконец, мы подключили батарею к радио и всем остальным схемам и убедились, что все различные этапы, т.е. блоки схем, правильно подключены друг к другу. Все это было собрано и «зажжено» в прямом эфире на ТВ — и чудом заработало с первого раза!

Использование металлодетектора
Чтобы использовать металлоискатель, вы подключаете аккумулятор и регулируете громкость на усилителе динамика.Ручка на конденсаторе настройки поисковой катушки регулируется до тех пор, пока из динамика не будет слышна нота. Если поисковая катушка наткнется на металл, звуковой сигнал из динамика изменится, указывая на зарытый металл.

Если вы хотите попробовать сделать свой собственный металлоискатель, ознакомьтесь с пошаговыми инструкциями в интерактивном режиме металлоискателя.

Забытый соперник электронных ламп

Во время Второй мировой войны немецкие военные разработали, по тем временам, очень сложные технологии, в том числе Ракеты «Фау-2» обрушили на Лондон разрушительный дождь.Тем не менее, V-2, как и многое другое немецкое военное оборудование, зависел от малоизвестного и, казалось бы, устаревшего компонента, о котором вы, вероятно, никогда не слышали, так называемого магнитного усилителя или магнитного усилителя.

Согласно одному источнику, в Соединенных Штатах магнитные усилители долгое время считались устаревшими — «слишком медленными, громоздкими и неэффективными, чтобы их можно было воспринимать всерьез». Так что американские специалисты по военной электронике того времени были сбиты с толку широким использованием немцами этого устройства, о котором они впервые узнали из допросов немецких военнопленных.Что знали инженеры Третьего рейха из того, что ускользнуло от американцев?


После войны американские разведчики прочесывали Германию в поисках полезной научной и технической информации. Четыреста экспертов просмотрели миллиарды страниц документов и отправили обратно в Соединенные Штаты 3,5 миллиона микрофильмированных страниц вместе с почти 200 тоннами немецкого промышленного оборудования. Среди этой массы информации и оборудования был секрет немецких магнитных усилителей: металлические сплавы, делавшие эти устройства компактными, эффективными и надежными.

Американские инженеры вскоре смогли воспроизвести эти сплавы. В результате в 1950-х и 60-х годах произошло возрождение магнитных усилителей, во время которого они широко использовались в военной, аэрокосмической и других отраслях промышленности. Они даже появились в некоторых ранних твердотельных цифровых компьютерах, прежде чем полностью уступили место транзисторам. Сейчас эта история почти забыта. Итак, здесь я расскажу малоизвестную историю магнитного усилителя.

Усилитель, по определение, это устройство, которое позволяет маленькому сигналу управлять большим.Старомодная триодная вакуумная лампа делает это, используя напряжение, подаваемое на ее сетчатый электрод. Современный полевой транзистор делает это с помощью напряжения, подаваемого на его затвор. Упражнения на магнитный усилитель управляются электромагнитным способом.

Чтобы понять, как это работает, сначала рассмотрим простой индуктор, скажем, провод, намотанный на железный стержень. Такой индуктор будет стремиться заблокировать протекание переменного тока по проводу. Это потому, что при протекании тока катушка создает переменное магнитное поле, сосредоточенное в железном стержне.И это переменное магнитное поле индуцирует напряжения в проводе, которые противодействуют переменному току, который изначально создал поле.

Если такая катушка индуктивности пропускает большой ток, стержень может достичь состояния, называемого насыщением, при котором железо не может стать более намагниченным, чем оно уже есть. Когда это происходит, ток проходит через катушку практически беспрепятственно. Насыщение обычно нежелательно, но усилитель использует этот эффект.

Физически магнитный усилитель построен вокруг металлического сердечника из материала, который легко насыщается, обычно это кольцевая или квадратная петля с намотанной на нее проволокой.Второй провод, также намотанный на сердечник, образует обмотку управления. Обмотка управления включает в себя множество витков провода, поэтому, пропуская через нее относительно небольшой постоянный ток, железный сердечник можно принудительно ввести в состояние насыщения или вывести из него.

Таким образом, магнитный усилитель ведет себя как переключатель: при насыщении он пропускает переменный ток в своей основной обмотке беспрепятственно; в ненасыщенном состоянии он блокирует этот ток. Усиление происходит потому, что относительно небольшой постоянный ток управления может изменить гораздо больший переменный ток нагрузки.

История магнитных усилителей начинается в Соединенных Штатах с подачи нескольких патентов в 1901 году. К 1916 году большие магнитные усилители использовались для трансатлантической радиотелефонии благодаря изобретению, названному Генератор переменного тока Александерсона, производивший мощный высокочастотный переменный ток для радиопередатчика. Магнитный усилитель модулировал выходной сигнал передатчика в соответствии с силой передаваемого речевого сигнала.

В одном учебном пособии ВМФ 1951 года магнитные усилители подробно объяснялись, хотя и с оборонительным отношением к их истории.

В 1920-х годах усовершенствования электронных ламп сделали эту комбинацию генератора переменного тока Александерсона и магнитного усилителя устаревшей. В результате магнитный усилитель играл лишь второстепенную роль, например, в качестве регулятора освещенности в театрах.

Более поздние успехи Германии в магнитных усилителях во многом зависели от разработки передовых магнитных сплавов. Магнитный усилитель, построенный из этих материалов, резко переключался между состояниями «включено» и «выключено», обеспечивая больший контроль и эффективность.Однако эти материалы были исключительно чувствительны к примесям, изменениям размера и ориентации кристаллов и даже к механическим воздействиям. Поэтому они требовали строгого производственного процесса.

Самый лучший немецкий материал, разработанный в 1943 году, назывался Permenorm 5000-Z. Это был чрезвычайно чистый сплав железа и никеля пятьдесят на пятьдесят, расплавленный в частичном вакууме. Затем металл подвергали холодной прокатке толщиной с бумагу и наматывали на немагнитную форму. Результат напоминал рулон ленты с тонким металлом Permenorm, составляющим ленту.После намотки модуль отжигали в водороде при 1100 °С в течение 2 часов, а затем быстро охлаждали. Этот процесс ориентировал кристаллы металла так, чтобы они вели себя как один большой кристалл с однородными свойствами. Только после этого провода обматывались вокруг сердечника.

К 1948 году ученые США. Военно-морская артиллерийская лаборатория в Мэриленде выяснила, как производить этот сплав, который вскоре был продан компанией Arnold Engineering Co. под названием Deltamax. Появление этого магнитного материала в Соединенных Штатах вызвало новый энтузиазм в отношении магнитных усилителей, которые выдерживали экстремальные условия и не перегорали, как электронные лампы.Таким образом, магнитные усилители нашли множество применений в сложных условиях, особенно в военных, космических и промышленных целях.

В 1950-х годах вооруженные силы США использовали магнитные усилители в автопилотах, аппаратуре управления огнем, сервосистемах, радарах и гидролокаторах. Зенитная ракета RIM-2 Terrier и многие другие роли. В одном военно-морском учебном пособии 1951 года магнитные усилители подробно объяснялись, хотя и с оборонительным отношением к их истории: «У многих инженеров сложилось впечатление, что магнитный усилитель изобрели немцы; на самом деле это американское изобретение.Немцы просто взяли наше сравнительно грубое устройство, улучшили эффективность и время отклика, уменьшили вес и габариты, расширили область его применения и вернули нам».

Космическая программа США также широко использовала магнитные усилители из-за их надежности. Например, В ракете «Редстоун», запустившей Алана Шепарда в космос в 1961 году, использовались магнитные усилители. В миссиях «Аполлон» на Луну в 1960-х и 70-х годах магнитные усилители управляли источниками питания и вентиляторами.Спутники той эпохи использовали магнитные усилители для обработки сигналов, измерения и ограничения тока, а также для телеметрии. Даже космический шаттл использовал магнитные усилители для приглушения флуоресцентных ламп.

Магнитные усилители также использовались в ракетах Редстоун, например, показанный здесь позади астронавтов Джона Гленна, Вирджила Гриссома и Алана Шепарда. Universal Images Group/Getty Images

Магнитные усилители также нашли широкое применение в промышленном управлении и автоматизации, и многие продукты, содержащие их, продаются под такими торговыми марками, как General Electric. Amplistat, Increductor от CGS Laboratories, Cypak от Westinghouse (кибернетический пакет) и Unidec от Librascope (универсальный элемент принятия решений).

Магнитные материалы , разработанные в Германии во время Второй мировой войны, оказали наибольшее послевоенное влияние на компьютерную индустрию. В конце 1940-х годов исследователи сразу же признали способность новых магнитных материалов хранить данные. Круглый магнитный сердечник мог быть намагничен против часовой стрелки или по часовой стрелке, сохраняя 0 или 1. Наличие так называемой прямоугольной петли гистерезиса гарантировало, что материал останется намагниченным в одном из этих состояний после отключения питания.

Вскоре исследователи построили так называемую основную память из плотных сеток магнитных сердечников. И эти технологи вскоре перешли от использования сердечников из намотанного металла к сердечникам из феррита, керамического материала, содержащего оксид железа. К середине 1960-х ферритовые сердечники были выштампованы миллиардами, поскольку производственные затраты упали до долей цента на сердечник.

Но основная память — не единственное место, где магнитные материалы оказали влияние на ранние цифровые компьютеры. Первое поколение этих машин, начиная с 1940-х годов, выполняло вычисления с использованием электронных ламп.Они были заменены в конце 1950-х вторым поколением, основанным на транзисторах, за которым последовали компьютеры третьего поколения, построенные на интегральных схемах.

Транзисторы не были очевидным победителем для первых компьютеров, и было разработано множество других альтернатив, включая магнитные усилители.

Но технологический прогресс в вычислительной технике на самом деле не был таким линейным. Ранние транзисторы не были очевидным победителем, и было разработано много других альтернатив. Магнитные усилители были одной из нескольких почти забытых вычислительных технологий, пришедших из поколения в поколение.

Это потому, что исследователи в начале 1950-х поняли, что магнитные сердечники могут не только хранить данные, но и выполнять логические функции. Поместив несколько обмоток вокруг сердечника, можно было бы объединить входы. Например, обмотка в противоположном направлении может блокировать другие входы. Сложные логические схемы могут быть реализованы путем соединения таких сердечников вместе в различных схемах.

В 1956 году Sperry Rand Co. разработала высокоскоростной магнитный усилитель под названием Ferractor, способный работать на частоте в несколько мегагерц.Каждый Феррактор был построен путем намотки дюжины витков пермаллоевой ленты толщиной одна восьмая мила (около 3 микрометров) на немагнитную катушку из нержавеющей стали диаметром 0,1 дюйма (2,5 мм).

Производительность Ferractor была обусловлена ​​замечательной тонкостью этой ленты в сочетании с крошечными размерами катушки. Сперри Рэнд использовал Ferractor в военном компьютере под названием Univac Magnetic Computer, также известном как компьютер Кембриджского исследовательского центра ВВС (AFCRC). Эта машина содержала 1500 ферракторов и 9000 германиевых диодов, а также несколько транзисторов и электронных ламп.

Позже Sperry Rand создала бизнес-компьютеры на базе компьютера AFCRC: Univac Solid State (известный в Европе как Univac Calculating Tabulator), за которым последовал менее дорогой компьютер STEP (Simple Transition Electronic Processing). Хотя Univac Solid State не полностью соответствовал своему названию — в его процессоре использовалось 20 вакуумных ламп — он был умеренно популярен, и были проданы сотни.

Другое подразделение Sperry Rand построило компьютер под названием Богарта, чтобы помочь с дешифрованием в U.С. Агентство национальной безопасности. Поклонники Casablanca и Key Largo будут разочарованы, узнав, что этот компьютер был назван в честь известного редактора New York Sun Джона Богарта. Этот относительно небольшой компьютер получил такое название, потому что он редактировал криптографические данные до того, как они были обработаны более крупными компьютерами АНБ.

Пять компьютеров Bogart были доставлены в АНБ в период с 1957 по 1959 год. В них использовалась новая схема магнитного усилителя, разработанная Сеймур Крей, позже создавший знаменитые суперкомпьютеры Cray.Сообщается, что из десятков своих патентов Крей больше всего гордился своей конструкцией магнитного усилителя.

Однако компьютеры на основе магнитных усилителей не всегда работали так хорошо. Например, в начале 1950-х годов шведский миллиардер-промышленник Аксель Веннер-Грен создал линейку ламповых компьютеров, названных ALWAC (Автоматический компьютер Акселя Л. Веннера-Грена). В 1956 году он сообщил Совету Федеральной резервной системы США, что может поставить версию магнитного усилителя ALWAC 800 за 15 месяцев.После того, как Совет Федеральной резервной системы заплатил 231 800 долларов США, разработка компьютера столкнулась с техническими трудностями, и проект закончился полным провалом.

Достижения в области транзисторов в 1950-х годах, конечно же, привели к упадку компьютеров, использующих магнитные усилители. Но какое-то время было неясно, какая технология лучше. В середине 1950-х годов, например, Сперри Рэнд вел дебаты между магнитными усилителями и транзисторами для Афина, 24-битный компьютер для управления ядерной ракетой Титан.Cray построил два эквивалентных компьютера для прямого сравнения технологий: Magstec (компьютер для испытаний магнитных переключателей) использовал магнитные усилители, а Transtec (компьютер для испытаний транзисторов) использовал транзисторы. Хотя Magstec работал немного лучше, становилось ясно, что за транзисторами будущее. Поэтому Сперри Рэнд построил компьютер Univac Athena из транзисторов, оставив магнитным усилителям второстепенные функции внутри блока питания компьютера.

В Европе тоже транзистор сражался с магнитным усилителем.Например, инженеры компании Ferranti в Соединенном Королевстве разработали схемы магнитных усилителей для своих компьютеров. Но они обнаружили, что транзисторы обеспечивают более надежное усиление, поэтому магнитный усилитель заменили трансформатором в сочетании с транзистором. Они назвали эту схему Нейроном, потому что она производила выход, если вход превышал пороговое значение, аналогично биологическому нейрону. Neuron стал сердцем бизнес-компьютеров Ferranti Sirius и Orion.

Другим примером является польский компьютер EMAL-2 1958 года, в котором использовалась логика с магнитным сердечником и 100 электронных ламп.Этот 34-битный компьютер был первым по-настоящему производительным цифровым компьютером в Польше. Он был компактным, но медленным, выполняя около 150 операций в секунду.

А в Советском Союзе в 15-разрядной ЭВМ ЛЭМ-1 1954 года использовалось 3000 ферритовых логических элементов (вместе с 16000 селеновых диодов). Он мог выполнять 1200 сложений в секунду.

Во Франции магнитные усилители использовались в CAB 500 (Calculatrice Arithmétique Binaire 500), проданный в 1960 году для научно-технического использования компанией Société d’Electronique et d’Automatisme (SEA).Этот 32-битный настольный компьютер использовал магнитный логический элемент под названием Symmag, а также транзисторы и ламповый источник питания. Помимо программирования на Fortran, Algol или собственном языке SEA, PAF (Programmation Automatique des Formules), CAB 500 можно было использовать в качестве настольного калькулятора.

Некоторые компьютеры той эпохи использовали многоапертурные ядра сложной формы для реализации логических функций. В 1959 году инженеры Bell Laboratories разработали магнитный элемент в форме лестницы, названный Laddic, который реализовывал логические функции, отправляя сигналы по разным «ступеням».Позднее это устройство использовалось в некоторых системах безопасности ядерных реакторов.

Другим подходом в этом направлении было то, что называлось Логический элемент Biax — ферритовый куб с отверстиями по двум осям. Другой назвали трансфлюксором, имевшим два круглых отверстия. Примерно в 1961 году инженеры Стэнфордского исследовательского института построили полностью магнитный логический компьютер для ВВС США, используя такие многоапертурные магнитные устройства. Дуг Энгельбарт, который, как известно, изобрел мышь и большую часть современного компьютерного пользовательского интерфейса, был ключевым инженером на этом компьютере.

В некоторых компьютерах того времени использовались транзисторы в сочетании с магнитными сердечниками. Идея заключалась в том, чтобы минимизировать количество дорогих тогда транзисторов. Этот подход, называемый базовой транзисторной логикой (CTL), использовался в британской Компьютер Elliott 803 , небольшая система, представленная в 1959 году, с необычной длиной слова 39 бит. Магнитный компьютер Burroughs D210 1960 года, компактный компьютер весом всего 35 фунтов (около 16 кг), разработанный для аэрокосмических приложений, также использовал логику сердечник-транзистор.

Логика ядра-транзистора была особенно популярна для космических приложений. Компания под названием Di/An Controls произвела линейку логических схем и заявила, что «большинство космических кораблей оснащены ими». Pico-Bit компании был конкурирующим продуктом на базе транзисторной логики, рекламируемым в 1964 году как «Ваш лучший бит в космосе». Ранние прототипы НАСА Управляющий компьютер Apollo был построен на базе транзисторной логики, но в 1962 году конструкторы Массачусетского технологического института сделали рискованный переход на интегральные схемы.

Даже в некоторых «полностью транзисторных» компьютерах время от времени использовались магнитные усилители. Массачусетский технологический институт TX-2 1958 года использовал их для управления двигателями своих ленточных накопителей, в то время как IBM 7090, представленный в 1959 году, и популярные мэйнфреймы IBM System/360, представленные в 1964 году, использовали магнитные усилители для регулирования своих источников питания. Миникомпьютер Control Data Corp. 160 1960 года выпуска использовал магнитный усилитель в своей консольной пишущей машинке. Магнитные усилители были слишком медленными для логических схем суперкомпьютера Univac LARC 1960 года, но они использовались для управления его основной памятью.

В 1950-х годах инженер ВМС США назвал магнитные усилители «восходящей звездой» и одним из «чудес послевоенной электроники». Еще в 1957 году более 400 инженеров посетили конференцию по магнитным усилителям. Но интерес к этим устройствам неуклонно снижался в течение 1960-х годов, когда на смену пришли транзисторы и другие полупроводники.

Однако спустя долгое время после того, как все поняли, что этим устройствам суждено отправиться на свалку истории, магнитные усилители нашли новое применение.В середине 1990-х гг. Стандарт ATX для персональных компьютеров требовал тщательно регулируемого источника питания на 3,3 вольта. Оказалось, что магнитные усилители были недорогим, но эффективным способом управления этим напряжением, что сделало магнитные усилители ключевой частью большинства блоков питания ПК. Как и прежде, это возрождение магнитных усилителей длилось недолго: стабилизаторы постоянного тока в значительной степени заменили магнитные усилители в современных источниках питания.

В целом история магнитных усилителей насчитывает около века, когда они становились популярными, а затем несколько раз угасали.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.