Принципиальные электрические схемы металлодетекторов и металлоискателей. Как своими руками сделать металлоискатель – рентабельные и проверенные схемы. Самодельный металлоискатель «Пират»: схема и подробное описание сборки

Многие радиолюбители мечтают сделать металлодетектор своими руками. С его помощью можно обнаруживать металлические предметы в грунте на разной глубине. В интернете можно встретить множество фото схем металлоискателя, которые просты в устройстве. Сделать их сможет любой начинающий радиолюбитель.

Простая сборка

Для примера возьмем схему простого металлоискателя. Он относится к импульсному типу, но из-за простоты конструкции не способен различать разновидности металлов. Поэтому работать таким устройством на территориях, где встречаются предметы из цветного металла, не удастся.

Как собрать устройство

Для сборки схемы простого металлоискателя своими руками понадобятся следующие инструменты и детали:

• Наличие микросхемы КР1006ВИ1, и транзистора IRF740;
• Наличие микросхемы К157УД2 и транзистора ВС547;
• Медный проводник 0,5мм (ПЭВ);
• NPN транзистор;
• Корпус, и различные материалы для него;
• Припой, флюс, паяльник.

Другие детали отображены на схеме. Чтобы собранная схема была надежно закреплена, для нее следует подготовить пластиковый корпус.

Штангу можно сделать при помощи пластиковой трубки небольшого диаметра. В ее нижней части будет установлена катушка для поиска металла.

Начало работы

Схема устройства металлоискателя на транзисторах является распространенным вариантом многих моделей. Сборка начинается с изготовления печатной платы. Далее на нее монтируются все радиоэлементы точно так, как показано на схеме.

Чтобы работа прибора была стабильной, в схеме применяются пленочные конденсаторы. Это позволит без проблем использовать его в холодную погоду.

Тип питания для устройства

Работать прибор может от напряжения 9-12 В. Из-за его достаточной мощности, интенсивно расходуется энергия. Рекомендуется устанавливать до 3 батарей, и соединять их в параллельную цепь. Можно воспользоваться небольшим АКБ, который имеет зарядное устройство. Благодаря его емкости, металлоискатель будет дольше работать.

Монтаж катушки

Имеются разные типы и схемы для изготовления металлоискателей, но в импульсном варианте в монтаже катушки допускаются неточности. При изготовлении оправки следует сделать обмотку до 25 витков, а диаметр кольца 1900-200мм.

Все витки катушки необходимо заизолировать с помощью изоленты. Снижение числа витков до 22, и диаметр оправки 270мм позволит обнаруживать предметы на более глубоком залегании. Сечение провода на катушке используется 0,5мм.

Когда обмотка будет готова, ее крепят на прочный корпус с достаточной жесткостью, на котором не должны находиться металлические детали. Иначе они способны экранировать магнитное поле, и работа металлоискателя будет нарушена. Корпус можно сделать деревянным или пластиковым, но чтобы он мог выдержать различные удары, которые могут повредить катушку.

Имеющиеся на ней выводы следует припаять к проводнику из нескольких жил. Оптимальным вариантом считается двужильный провод.

Монтаж схемы металлоискателя цветных металлов немного сложнее, и при изготовлении катушки нужно соблюдать высокую точность. Количество витков доходит до 100шт, а в качестве сердечника используется виниловая трубка. Сверху на обмотку наматывается фольга, которая образует электростатический экран.

Настройка прибора

Если монтаж схемы выполнен в точности, то металлоискатель не будет нуждаться в дополнительной настройке. Его показатели чувствительности будут максимальными, но возможна тонкая регулировка через переменное сопротивление R13. Ее нужно выполнять до тех пор, пока в наушниках не начнутся редкие щелчки.

Если настройка не удается, то сопротивления нужно заменить на R12. Когда регулировка резистора будет находиться в середине, то это будет считаться нормой.

Для проверки прибора подойдет осциллограф. На нем замеряется частота транзистора Т2, а импульс должен длиться до 150 мск. Оптимальная частота работы составляет до 150 гц.

Как использовать устройство

Не следует торопиться и приступать к работе сразу после включения металлоискателя. Он должен стабилизироваться, поэтому нужно подождать до 20 сек. После соответствующей настройки резистора, можно начинать искать металл.

Обратите внимание!

Фото схемы металлоискателя

Обратите внимание!

Обратите внимание!

Металлоискатель своими руками - как это следует из самого названия, такие устройства изготавливаются самостоятельно и предназначены для поиска металлических предметов, используются по достаточно узкому назначению. Однако способы их реализации достаточно разнообразны и составляют целое направление в радиоэлектронике.

Металлоискатель Н. Мартынюка

Металлоискатель по схеме Н. Мартынюка (рис. 1) выполнен на основе миниатюрного радиопередатчика, излучение которого модулировано звуковым сигналом [Рл 8/97-30]. Модулятор — низкочастотный генератор выполнен по хорошо известной схеме симметричного мультивибратора.

Сигнал с коллектора одного из транзисторов мультивибратора подается на базу транзистора высокочастотного генератора (VT3). Рабочая частота генератора располагается в области частот УКВ-ЧМ радиовещательного диапазона (64... 108 МГц). В качестве катушки индуктивности колебательного контура использован отрезок телевизионного кабеля в виде витка диаметром 15.. .25 см.

Рис. 1. Принципиальная схема металлоискателя Н. Мартынюка.

Если к катушке индуктивности колебательного контура приблизить металлический предмет, частота генерации заметно изменится. Чем ближе поднесен предмет к катушке, тем больше будет уход частоты. Для регистрации изменения частоты используется обычный ЧМ-радиоприемник, настроенный на частоту ВЧ генератора.

Систему автоподстройки частоты приемника следует отключить. В отсутствие металлического предмета из громкоговорителя приемника слышен громкий звуковой сигнал.

Если к катушке индуктивности поднести кусок металла, то частота генерации изменится, а громкость сигнала снизится. Недостатком устройства является его реакция не только на металлические, но и на любые другие токопроводящие предметы.

Металлоискатель на основе низкочастотного LC-генератора

На рис. 2 - 4 показана схема металлоискателя с другим принципом действия, основанным на использовании низкочастотного LC-генератора и мостового индикатора изменения частоты. Поисковая катушка металлоискателя выполнена в соответствии с рис. 2, 3 (с коррекцией числа витков).

Рис. 2. Поисковая катушка металлоискателя.

Рис. 3. Поисковая катушка металлоискателя.

Выходной сигнал с генератора поступает на мостовую измерительную схему. В качестве нуль-индикатора моста использован высокоомный телефонный капсюль ТОН-1 или ТОН-2, который можно заменить стрелочным или иным внешним измерительным прибором переменного тока. Генератор работает на частоте f1, например, 800 Гц.

Мост перед началом работы балансируют на нуль подстройкой конденсатора С* колебательного контура поисковой катушки. Частоту f2=f1, при которой мост будет сбалансирован, можно определить из выражения:

Изначально в телефонном капсюле звук отсутствует. При внесении в поле поисковой катушки L1 металлического предмета, частота генерации f1 изменится, произойдет разбалансировка моста, в телефонном капсюле будет слышен звуковой сигнал.

Рис. 4. Схема металлоискателя с принципом действия, основанным на использовании низкочастотного LC-генератора.

Мостовая схема металлоискателя

Мостовая схема металлоискателя с использованием поисковой катушки, изменяющей свою индуктивность при приближении металлических предметов, представлена на рис. 5. На мост подается сигнал звуковой частоты от низкочастотного генератора. Потенциометром R1 мост балансируют на отсутствие звукового сигнала в телефонном капсюле.

Рис. 5. Мостовая схема металлоискателя.

Для повышения чувствительности схемы и повышения амплитуды сигнала разбаланса моста к его диагонали может быть подключен усилитель низкой частоты. Индуктивность катушки L2 должна быть сопоставима с индуктивностью поисковой катушки L1.

Металоискатель на основе приемника с СВ диапазоном

Металлоискатель, работающий совместно с радиовещательным супергетеродинным радиоприемником средневолнового диапазона, можно собрать по схеме, показанной на рис. 6 [Р 10/69-48]. В качестве поисковой катушки может быть использована конструкция, изображенная на рис. 2.

Рис. 6. Металлоискатель, работающий совместно с супергетеродинным радиоприемником СВ-диапазона.

Устройство представляет собой обычный генератор высокой частоты, работающий на частоте 465 кГц (промежуточная частота любого АМ-радиовещательного приемника). В качестве генератора можно использовать схемы, представленные в главе 12.

В исходном состоянии частота генератора ВЧ, смешиваясь в близкорасположенном радиоприемнике с промежуточной частотой принимаемого приемником сигнала, приводит к образованию сигнала разностной частоты звукового диапазона. При изменении частоты генерации (при наличии в поле действия поисковой катушки металла), тональность звукового сигнала меняется пропорционально количеству (объему) металлического предмета, его удалению, природе металла (одни металлы повышают частоту генерации, другие, напротив, понижают).

Простой металлоискатель на двух транзисторах

Рис. 7. Схема простого металлоискателя на кремниевом и полевом транзисторах.

Схема простого металлоискателя представлена на рис. 7. В устройстве использован низкочастотный LC-генера-тор, частота которого зависит от индуктивности поисковой катушки L1. При наличии металлического предмета частота генерации изменяется, что можно услышать с помощью телефонного капсюля BF1. Чувствительность такой схемы невысока, т.к. на слух определять малые изменения частоты достаточно сложно.

Металлоискатель малых количеств магнитного материала

Металлоискатель малых количеств магнитного материала может быть выполнен по схеме на рис. 8. В качестве датчика такого устройства использована универсальная головка от магнитофона. Для усиления слабых сигналов, снимаемых с датчика, необходимо использовать высокочувствительный усилитель низкой частоты, выходной сигнал которого поступает на телефонный капсюль.

Рис. 8. Схема металлоискателя малых количеств магнитного материала.

Схема индикатора металла

Иной метод индикации наличия металла использован в устройстве по схеме на рис.9. Устройство содержит высокочастотный генератор с поисковой катушкой индуктивности и работает на частоте f1. Для индикации величины сигнала использован простейший высокочастотный милливольтметр.

Рис. 9. Принципиальная схема индикатора металла.

Он выполнен на диоде VD1, транзисторе VT1, конденсаторе С1 и миллиамперметре (микроамперметре) РА1. Между выходом генератора и входом высокочастотного милливольтметра включен кварцевый резонатор. Если частота генерации f1 и частота кварцевого резонатора f2 совпадают, стрелка прибора будет на нуле. Стоит частоте генерации измениться в результате внесения металлического предмета в поле поисковой катушки, стрелка прибора отклонится.

Рабочие частоты таких металлоискателей обычно находятся в диапазоне 0,1...2 МГц. Для начальной установки частоты генерации этого и других приборов подобного назначения используют конденсатор переменной емкости или подстроечный конденсатор, подключенный параллельно поисковой катушке индуктивности.

Типовый металлоискатель с двумя генераторами

На рис. 10 приведена типовая схема самого распространенного металлоискателя. Его принцип действия основан на биениях частот эталонного и поискового генераторов.

Рис. 10. Схема металоискателя с двумя генераторами.

Рис. 11. Принципиальная схема блока-генератора для металлоискателя.

Однотипный узел, общий для обоих генераторов, показан на рис. 11. Генератор выполнен по общеизвестной схеме «емкостной трехточки». На рис. 10 показана полная схема устройства. В качестве поисковой катушки L1 применяется конструкция, представленная на рис. 2 и 3.

Начальные частоты генераторов должны быть одинаковы. Выходные сигналы с генераторов через конденсаторы С2, СЗ (рис. 10) подаются на смеситель, выделяющий разностную частоту. Выделенный звуковой сигнал через усилительный каскад на транзисторе VT1 поступает на телефонный капсюль BF1.

Металлоискатель на принципе срыва частоты генерации

Металлоискатель может работать и на принципе срыва частоты генерации. Схема такого устройства изображена на рис.12. При выполнении определенных условий (частота кварцевого резонатора равна резонансной частоте колебательного LC-контура с поисковой катушкой) ток в цепи эмиттера транзистора VT1 минимален.

Если резонансная частота LC-контура заметно изменится, то генерация сорвется, а показания прибора значительно возрастут. Параллельно измерительному прибору рекомендуется подключить конденсатор емкостью 1 ...100 нФ.

Рис. 12. Схема металлоискателя что работает на принципе срыва частоты генерации.

Металлодетекторы для поиска мелких предметов

Искатели металла, предназначенные для поиска небольших металлических предметов в быту, могут быть собраны по представленным на рис. 13 — 15 схемам.

Такие металлоискатели работают также на принципе срыва генерации: генератор, в состав которого входит поисковая катушка индуктивности, работает в «критическом» режиме.

Режим работы генератора установлен подстроенными элементами (потенциометрами) так, что малейшее изменение условий его работы, например, изменение индуктивности поисковой катушки, приведет к срыву колебаний. Для индикации наличия/отсутствия генерации использованы светодиодные индикаторы уровня (наличия) переменного напряжения.

Катушки индуктивности L1 и L2 в схеме на рис. 13 содержат, соответственно, 50 и 80 витков провода диаметром 0,7...0,75 мм . Катушки намотаны на ферритовом сердечнике 600НН диаметром 10 мм и длиной 100... 140 мм. Рабочая частота генератора около 150 кГц.

Рис. 13. Схема простого металлоискателя на трех транзисторах.

Рис. 14. Схема простого металлоискателя на четырех транзисторах со световой индикацией.

Катушки индуктивности L1 и L2 другой схемы (рис. 14), выполненной в соответствии с патентом ФРГ(№ 2027408, 1974 г.), имеют 120 и 45 витков, соответственно, при диаметре провода 0,3 мм [Р 7/80-61]. Использован ферритовый сердечник 400НН или 600НН диаметром 8 мм и длиной 120 мм.

Бытовой искатель металла

Бытовой искатель металла (БИМ) (рис. 15), выпускавшийся ранее заводом «Радиоприбор» (г. Москва), позволяет обнаружить мелкие металлические предметы на удалении до 45 мм. Намоточные данные его катушек индуктивности неизвестны, однако при повторении схемы можно ориентироваться на данные, приводимые для приборов аналогичного назначения (рис. 13 и 14).

Рис. 15. Схема бытового искателя металла.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год

Предлагаю для повторения лично собранный недавно и успешно заработавший простой металлоискатель. Этот металлоискатель работает по принципу "передача-прием". В качестве передатчика использован мультивибратор, а в качестве приемника - усилитель звуковой частоты. Принципиальная схема была опубликована в журнале Радио.

Схема приёмника МД - второй вариант

Параметры металлоискателя

Рабочая частота - около 2 кГц;
- глубина обнаружения монеты диаметром 25 мм - 9 см;
- железной закаточной крышки от банки - 25 см;
- алюминиевого листа размерами 200x300 мм - 45 см;
- канализационного люка - 60 см.

Подключенные к нему поисковые катушки должны быть абсолютно одинакавые по размеру и намотачным даным. Их необходимо расположить так, чтобы в отсутствие посторонних металлических предметов связь между ними практически отсутствовала, примеры катушек приведены на рисунке.

Если катушки передатчика и приемника расположить именно так, то сигнал передатчика в приемнике прослушиваться не будет. При появлении поблизости от этой сбалансированной системы металлического предмета, в ней под действием переменного магнитного поля передающей катушки возникают так называемые вихревые токи и как следствие, собственное магнитное поле, которое наводит в приемной катушке переменную ЭДС.

Сигнал, принятый приемником, преобразуется телефонами в звук. Схема металлоискателя действительно очень проста, но несмотря на это, довольно хорошо работает, да и чувствительность не плохая. Мультивибратор передащего блока можно собрать и на других транзисторах аналогичной структуры.

Катушки металлоискателя имеют размер 200х100 мм и содержат около 80 витков проводом 0.6-0.8мм. Для проверки работы передатчика вместо катушки L1 подключают наушники и убеждаются в том, что при включении питания в них слышен звук. Затем, подключив на место катушку, контролируют ток, потребляемый передатчиком - 5...8 мА.

Приемник настраивают при замкнутом входе. Подбором резистора R1 в первом каскаде и R3 во втором устанавливают на коллекторах соответственно транзисторов напряжение, равное примерно половине напряжения питания. Затем подбором резистора R5 добиваются того, чтобы ток коллектора транзистора VT3 стал равным 5...8 мА. После этого, разомкнув вход, подключают к нему катушку приемника L1 и, принимая сигнал передатчика на расстоянии примерно 1 м, убеждаются в работоспособности устройства.

Даже самые серьёзные и респектабельные граждане, при слове «клад» испытывают легкое волнение. Мы ходим в буквальном смысле слова по сокровищам, которых в нашей земле неизмеримо много.

Но как заглянуть под слой почвы, чтобы точно знать, где копать?

Профессиональные кладоискатели пользуются дорогостоящим оборудованием, покупка которого может окупиться после одной удачной находки. Археологи, строители, геологи, члены поисковых обществ – пользуются техникой, предоставленной организацией, в которой они работают.

А как быть начинающим искателям сокровищ с ограниченным бюджетом? Можно изготовить металлоискатель в домашних условиях своими руками.

Для понимания предмета, рассмотрим конструкцию и принцип работы прибора

Популярные металлоискатели работают, используя свойства электромагнитной индукции. Основные компоненты:

• передатчик – генератор электромагнитных колебаний
• передающая катушка, приемная катушка (в некоторых моделях для компактности катушки объединены)
• приемник электромагнитных колебаний
• дешифратор, выделяющий полезный сигнал из общего фона
• сигнальное устройство (индикатор).

Генератор, с помощью передающей катушки, создает вокруг нее электромагнитное поле (ЭМП) с заданными характеристиками. Приемник сканирует окружающую среду и сравнивает показатели поля с эталонными. Если изменений нет – в схеме ничего не происходит.

• При попадании в зону действия поля какого-нибудь проводника (любой металл), базовое ЭМП наводит в нем токи Фуко. Эти вихревые токи создают собственное электромагнитное поле предмета. Приемник определяет искажение базового ЭМП и дает сигнал на индикатор (звуковое или визуальное оповещение).
• Если исследуемый предмет не металлический, но имеет ферромагнитные свойства, он экранирует базовое ЭМП, также вызывая искажения.

Важно! Существует ошибочное мнение, что грунт, в котором производятся поиски, не должен быть электропроводящим.

Это не так. Главное, чтобы электромагнитные или ферромагнитные свойства среды и объектов поиска были отличны друг от друга.

То есть, на фоне определенных характеристик ЭМП, сформированного средой поиска, поле отдельных предметов будет выделяться.

Разновидности металл детекторов

Понимание особенностей разных схем поможет не только выбрать готовый детектор. Если вы решите собрать металлоискатель для монет своими руками, вам не нужно закладывать в него детектор для водопроводных труб или арматуры в бетоне.

Вы изначально должны знать, для чего нужен прибор, поскольку универсальные металлоискатели имеют высокую стоимость, как при покупке, так и при самостоятельной сборке. К тому же, узкопрофильный прибор более компактный и легкий.

Основные параметры

1. Глубина поиска. Определяет проникающую способность для стандартных грунтов: ниже этой полосы катушка не будет реагировать на артефакты.
2. Площадь покрытия: чем она шире, тем меньше времени уйдет на «прочесывание». Правда избирательность и чувствительность при этом снижается.
3. Избирательность: выделение из множества предметов требуемого объекта. Например, при поиске золотых украшений на пляже, ваш прибор не будет реагировать на стальные заколки для волос, или монеты.
4. Чувствительность: чем она выше, тем вероятнее найти мелкие предметы. Правда при этом катушка реагирует на различный мусор, типа гвоздей или шпилек для волос.
5. Помехозащищенность. На датчик детектора воздействует множество посторонних факторов: гроза, линии электропередач, мобильные телефоны и пр. Необходимо их отфильтровывать.
6. Автономность: это и расход энергии, и запас заряда элементов питания.
7. Дискриминация – способность различать артефакты по типу. На этом параметре остановимся подробнее.