Металлоискатель биениях своими руками

Металлоискатель биениях своими руками

интересные РАДИОСХЕМЫ самодельные

Данный раздел сайта радиосхемы посвящён исключительно металлоискателям. По этой теме написаны уже тысячи страниц нашего форума, где обсуждаются все популярные самодельные металлоискатели. Отдельно создана ветка про находки, сделанные металлоискателями, собранными своими руками — различные монеты, медальоны, ножи и залотые украшения. Более опытные радиолюбители могут попробовать свои силы в сборке металлодетекторов на микроконтроллерах — к ним относятся Клон, Шанс (на Atmega8), Крот и некоторые другие, имеющие отличную повторяемость модели. А если вы делаете только первые шаги в изготовлении металлоискателей, обратите внимание на приборы попроще — Терминатор, volksturm, Малыш FM или Анкер. Хотя последний будет гораздо сложнее многих моделей собранных с применением МК. Для совсем начинающих радиолюбителей представленно несколько совсем уже простых схем металлодетекторов на биениях. В ряде случаев (конечно при грамотной настройке) они не намного хуже работают, а по своей экономичности и простоте сборки даже выигрывают, по сравнению с такими детекторами, как Whites или Каспер. Оправдана ли сборка металлоискателя своими руками? Безусловно. При цене готового промышленного устройства около 1000$, в случае самостоятельной сборки можно потратить не больше сотни. В общем выбирайте сами, все схемы проверены и многократно повторены. Список металлоискателей нашего сайта смотрите ниже.

Источник

Простой чувствительный BFO металлоискатель

Усовершенствованный металлоискатель «на биениях частоты»

В настоящее время хобби по обнаружению металлов переживает настоящий бум и охотники за сокровищами охотятся не только за золотом.

Цена на драгоценный металл выросла, старые монеты и реликвии тоже стоят дорого, так что здесь есть что посмотреть…

Металлодетекторы обнаруживают от одного из нескольких эффектов, которые можно наблюдать, когда металлический объект воздействует на магнитное поле. Основные эффекты таковы: структура магнитного поля, окружающего катушку, будет изменена и индуктивность катушки изменится.

Различные типы металлоискателей по разному электронно обрабатывают эти изменения, вызванные в катушке металлическим объектом. Неметаллические предметы или материалы также могут влиять на катушку аналогичными способами.

Существует несколько методов, используемых для использования вышеуказанных эффектов (PI, IB, BFO…).

Самый простой метод обнаруживает изменение индуктивности одной поисковой катушки. Если эта катушка является частью настроенного контура генератора, то сравнение частоты «поискового» генератора со стабильным эталонным генератором будет указывать на наличие металлического объекта. Этот детектор называется «генератор частоты биения» или тип BFO.

Два генератора установлены таким образом, когда есть небольшая разница в их частотах и их выходы смешаны. Результирующей будет частота «биения», равная разнице между двумя частотами генератора. Основные преимущества этого типа — простая схема и настройка, хорошая способность к точному определению, а также способность различать типы металлов.

В прошлом большинство опубликованных проектов страдали от явного недостатка чувствительности, а также плохой стабильности настройки. Хитрая техника смешивания и несколько других способов помогут преодолеть эти проблемы.

Наш новый металлоискатель Phil Wait — это тип BFO, включающий в себя некоторые современные усовершенствования. Он обладает хорошей чувствительностью, его легко построить и настроить, поскольку нет никаких критических настроек.

Схема металлоискателя

Расположение деталей

Список деталей

• Все сопротивления 1/2W, 5%:
  R1 100R
  R2 1k
  R3 100k
  R4 1M
  R5 100R
  R6 10M
  R7 22k
  R8, R9 4k7
• Переменные резисторы:
  RV1 10k lin
  RV2 100k lin
  RV3 100k log switch pot
• Конденсаторы:
  C1 100n greencap
  C2 1n styroseal
  C3 5n6 styroseal
  C4 100n greencap
  C5 47p ceramic
  06 100n greencap
  C7 10p ceramic
  C8 100n greencap
• Микросхемы:
  Q1, Q2 BC548, BC108, etc.
  IC1, IC2 . . . . 4001B
  IC3, IC4 . . . .4013
• Остальное:
• Динамик SP1 8 ohm,
• Батареи B1,B2 9 V,
• Кварц 3,579545 МГц,
• Печатная плата,
• Двойной экранированный кабель,
• Пластиковая подставка для горшка или крышка (около 150 мм),
• Пластиковая труба,
• Эмалированная проволока 0,4 мм (ПЭВ, ПЭЛ, ПЭТВ и т.п…),
• Алюминиевая фольга,
• Коробка для схемы (приблизительно 105 x 125 x 75 мм),
• Три ручки,
• Разъёмы для батареек,
• Изоляционная лента.

Особенности конструкции

Наш новый металлоискатель Phil Wait имеет три элемента управления: грубая регулировка частоты, тонкая регулировка частоты и громкости с выключателем. Грубая регулировка частоты используется для первоначальной установки частоты поискового генератора, компенсируя различные факторы, влияющие на любой дрейф в этом генераторе (в основном температура и напряжение батареи).

Затем тонкая регулировка частоты используется для установки низкочастотного тона, когда детектор находится над землей, что позволяет компенсировать влияние Земли на частоту поискового генератора.

Регулятор громкости регулирует громкость выходного сигнала динамика, совмещен с выключателем питания.

Две основные проблемы конструкции этого типа детектора представляют собой стабильность частоты двух генераторов и малое изменение частоты, которое должно быть обнаружено.

Поисковый генератор, который мы использовали, был установлен после некоторых экспериментов. Наша первая попытка использование генератора LC, построенный на чипе CMOS-затвора. Это оказалось не так стабильно, как нам требовалось и мы обнаружили, что попытка получить постоянный контроль частоты путем изменения напряжения питания имела недостатки. После некоторых экспериментов с конфигурациями осцилляторов мы наткнулись на дискретный компонент осциллятора, который, как мы обнаружили, вел себя примерно так же, как мы искали.

Поисковый генератор

Поисковая катушка в схеме, которую мы использовали, является индуктором в генераторе Colpitts oscillator. Однако эта конкретная схема может быть немного незнакома многим читателям. Чтобы увеличить ВЧ-ток в катушке, ее помещают в коллекторную цепь Q1. Обратная связь находится между коллектором и излучателем, а основание эффективно находится на радиочастотном заземлении.

Частота, определяющая емкость настроенной цепи, «генерируется» для обеспечения обратной связи, причем С2 и С3 выполняют эту функцию. Особое внимание было уделено базовой частотной стабильности этого генератора. Для С2 и С3 были использованы высококачественные стирольные конденсаторы. Они имеют температурный коэффициент, примерно противоположный коэффициенту других температурных воздействий на частоту генератора. В целом, стабильность этого осциллятора довольно хороша. Поисковый генератор работает на частоте чуть выше 100 кГц.

Особая конфигурация схемы генератора дала нам очень полезный бонус-постоянное управление частотой генератора в небольшом диапазоне. Изменение смещения базы на транзисторе приведет к изменению емкости коллектора-базы.

В этой схеме емкость c-b является частью общей «блуждающей» емкости, которая определяет точную частоту колебаний. По мере увеличения смещения основания емкость c-b уменьшается, увеличивая частоту генератора. Таким образом, частота генератора может быть изменена в диапазоне около десяти процентов. Мы предусмотрели два элемента управления, причем тонкое управление обеспечивает вариацию примерно в одну десятую от грубого управления.

Поисковый генератор слабо связан через конденсатор 47p со следующим КМОП-триггером Шмитта и двумя инверторами, которые преобразуют выход в импульсы прямоугольной формы и другие два инвертора изолируют генератор от последующей схемы, что еще больше повышает стабильность работы поискового генератора.

Опорный генератор

В качестве опорного генератора мы выбрали Кварц из-за присущей ему стабильности. Было доказано, что если для опорного генератора используется обычная LC-схема, то она будет иметь такие же дрейфовые характеристики, как и поисковый генератор, и общий дрейф будет уменьшен. На самом деле, опорный генератор может быть выполнен с использованием стандартного трансформатора 455 кГц IF. Однако на практике эти два фактора имеют тенденцию дрейфовать с заметно отличающимися темпами. Мы считаем, что лучший подход заключается в том, чтобы сделать оба осциллятора максимально стабильными. Следовательно, Кварц-это легко доступный тип и дешевле, чем трансформатор IF!

Опорный генератор-это простой кварцевый генератор «инвертор», построенный на одном CMOS элементе IC2. Выход генератора имеет прямоугольную форму и управляет схемой деления на четыре, IC3, через другие три элемента в IC2, действуя как буферы.

Кварц, который мы использовали имеет частоту 3,579545 МГц (NTSC chrominance sub-carrier frequency), обычно доступным во многих схемах. Выход IC3 находится на частоте около 890 кГц. Точная частота не имеет значения, просто пока она стабильна.

Поисковый генератор работает на частоте чуть выше 100 кГц, что составляет примерно одну восьмую этой частоты.
Секрет общей чувствительности нашего металлоискателя заключается в схеме смесителя. Используется одна секция триггера 4013.

Выход делителя опорного генератора (на частоте 890 кГц) подается на D-вход IC4a, а выход квадратного поискового генератора-на тактовый вход. Если тактовая частота (т. е. частота поискового генератора) изменяется на 1 Гц, то выходной ритм (с Q-выхода IC4a) изменится на 8 Гц, что значительно умножит наименьшие изменения частоты генератора.

Выход микшера подается на простой аудиоусилитель (Q2) с громкоговорителем. Поисковый и опорный Генераторы должны быть хорошо отделены друг от друга и буферизованы от ступени смесителя, чтобы предотвратить «вытягивание» генераторов, что приведет к неустойчивой работе, особенно при установке на низкочастотный выход.

Мы использовали развязку питающей цепи, а также буферные каскады после каждого генератора. Мы также сочли необходимым использовать отдельную батарею для звукового каскада, чтобы предотвратить очень короткие, но сильные импульсы тока к звуковому каскаду, влияющие на генераторы.

Поисковые катушки

Самой важной характеристикой поисковой катушки является ее размер. Удивительно, но фактическая индуктивность, похоже, не оказывает большого влияния на чувствительность. Чем больше диаметр катушки, тем больше глубина проникновения, но тем менее она чувствительна к мелким предметам. Чувствительность обратно пропорциональна шестой степени расстояния между катушкой и объектом.

Все это означает, что при уменьшении размера объекта вдвое чувствительность снижается до одной восьмой. Кроме того, при удвоении глубины чувствительность снижается до одной шестьдесят четвертой. Легко понять, почему все металлодетекторы, предназначенные для сбора мелких предметов, используют небольшие катушки (диаметром от 150 до 300 мм).

Вы выбираете для себя размер катушки из ходя из того, для чего Вам нужен металлоискатель и какие по размеру и глубине Вам нужно искать металлы.

Если поисковая катушка удваивается в диаметре для большего проникновения, то чувствительность к мелким предметам падает до одной восьмой. Вы быстро сталкиваетесь с законом убывающей отдачи.

Некоторые из более дорогих металлодетекторов улучшают проникновение, сохраняя при этом чувствительность, используя очень сложное расположение катушек, которое изменяет картину поля. Это можно сделать в некоторой степени, сделав катушку на детекторе BFO овальной формы.

Мы выбрали круглую катушку диаметром 150 мм, чтобы обеспечить хорошую чувствительность к мелким предметам, дающим около 100-150 мм проникновения, которую легко построить. Вы можете проделать свои эксперименты с размером и формой катушки. Однако помните, что при увеличении диаметра катушки число витков придется уменьшить, чтобы поисковый генератор оставался на той же частоте (около 110 кГц).

Если поисковая катушка перемещается по кругу, то емкость между ней и землей или другими объектами изменяется. Эта изменяющаяся емкость «вытягивает» частоту генератора и может полностью заглушить небольшое изменение индуктивности, которое нам нужно. Катушка может быть экранирована от этого эффекта емкости с помощью экрана Фарадея вокруг катушки. Она состоит из кольца трубок или в нашем случае — обертки из алюминиевой фольги, вокруг катушки, но с промежутком в одном месте, чтобы не было короткозамкнутого витка. Затем этот экран подключается к общей питающей магистрали (0В) на генераторе.

Изготовление BFO металлоискателя

Мы сознательно выбрали широко доступные электронные компоненты, чтобы изготовление схемы было максимально простым — особенно для новичка.

Поисковая катушка установлена на пластиковой крышке или подставке для горшков, диаметром 165 мм, которую можно приобрести в хозяйственных магазинах. Электроника установлена внутри простой алюминиевой коробки, прикрепленной к штанге, сделанной из длинной пластиковой трубки, которая идет вниз к поисковой катушке и служит ручкой.

Подключение к экранированию поисковой катушки осуществляется через отрезок экранированного кабеля. Органы управления монтируются на одной стороне коробки, в которой размещена электроника.

Динамик монтируется на конце коробки, обращенном к оператору. Ручка сделана с загнутым вверх концом, за который Вы держитесь. Это уравновешивает инструмент достаточно хорошо, избегая напряжения руки.

Плата и элементы управления крепятся к крышке коробки. Расположите элементы управления на той стороне, которая подходит для Вашей руки. С какой стороны Вы их устанавливаете, зависит от того, правша Вы или левша.

Изготовление поисковой катушки

Теперь о поисковой катушке. Число витков — 70, намотана проводом в лаковой изоляции, диаметром 0,4мм, диаметр катушки в нашем случае около 100-150 мм. Она намотана так, чтобы её можно было засунуть внутрь края перевернутой вверх дном пластиковой подставки. Сначала сделайте картонный формообразователь соответствующего диаметра. Сверните полоску плотного картона вокруг обода таким образом, чтобы она свободно прилегала, и надежно приклейте ее скотчем или скрепкой (чтобы она не открылась в неудобный момент).

Намотайте катушку на эту форму в соответствии с параметрами, приведенными в схеме. Оставьте отрезок провода с запасом на каждом конце, чтобы сделать соединение. Завяжите катушку несколькими отрезками бечевки (нитки) в разных местах для удержания формы, а затем снимите её.

Теперь намотайте два слоя изоляционной ленты вокруг катушки, выводя два конца наружу в одном и том же месте.

Затем намотайте экран Фарадея, для этого разрежьте алюминиевую кухонную фольгу на полоски шириной около 15 мм и намотайте их вокруг катушки, чтобы сделать два слоя, но оставляя небольшой зазор шириной от 5 мм до 10 мм там, где концы катушки выходят наружу. Очень важно, чтобы два конца экрана Фарадея не соединялись, так как это приведет к «короткому замыканию» и катушка не будет работать так, как нужно.

Чтобы плотно закрепить фольгу вокруг катушки и установить соединение с экраном, намотайте вокруг экрана отрезок луженой медной проволоки с шагом около 10 мм (т. е. примерно 10 мм между последовательными витками). Один конец этого провода выходит в том же месте, что и соединения катушки, другой не подключается ни кчему и остается на катушке. Этот провод тоже не должен шунтировать катушку, так же как и экран.

Теперь намотайте еще два слоя изоляционной ленты вокруг всей сборки.

Просверлите отверстие диаметром 3 мм в боковой части подставки (крышки), а затем прижмите катушку вниз к ободу с помощью соединительных проводов, прилегающих к отверстию. Пропустите провода через отверстие. Залейте быстросохнущую эпоксидную смолу поверх катушки, чтобы удержать ее на месте.

Поисковая катушка крепится к штоку с помощью двух прямоугольных кронштейнов и болта, пропущенного прямо через конец штока. Мелкие элементы металла здесь сильно не оказывают отрицательного влияния на работу детектора, но нужно помнить — чем меньше металла, тем лучше.

Припаяйте соединения катушки к двойному экранированному кабелю. Экран катушки к экрану кабеля. Приклейте кабель и провода, чтобы они держались жестко. Если Вы хотите, то «нижняя сторона» крышки может быть полностью заполнена эпоксидной смолой.

Обмотайте кабель вокруг штанги, чтобы он оставался механически жестким, и пропустите его через отверстие с люверсами в коробке. Подключите кабель на плате, экран припаяйте к минусу питания (земле).

1. Подробнее с фото про изготовление катушки можно почитать здесь: простой металлоискатель
2. Можно использовать вот такой вариант изготовления поисковой катушки (фото ниже). Здесь можно подробнее прочитать о металлоискателе

Настройка металлоискателя

Когда конструкция будет завершена, включите детектор, выдвиньте регулятор громкости и поверните ручку грубой частоты. Вы услышите несколько «гармоник», один из которых очень сильный.

Этот сигнал является одним из наиболее часто используемых, а другие являются нечетными кратными опорного сигнала, бьющегося с кратными поискового генератора. Вы можете обнаружить, что некоторые из этих более слабых сигналов более чувствительны к скрытым объектам, чем более сильный.

Установите точную регулировку частоты на средний диапазон и установите регулировку частоты рядом с сильным гетеродином, удерживая поисковую катушку вдали от Земли и металла. Опустите детектор на землю, и вы заметите сдвиг частоты. Это влияние Земли и будет варьироваться в зависимости от различных типов почвы. Используйте тонкую регулировку частоты, чтобы установить генератор на низкочастотный тон и проведите по поверхности.

Металлический предмет вызовет изменение высоты тона, которое будет отчетливо слышно.

Ухо более чувствительно к изменениям высоты тона на низких частотах, чем на высоких частотах, и поэтому лучше всего настроить тонкую регулировку частоты на низкий тон.

Теоретически частота поискового генератора должна увеличиваться, когда цветной объект находится в пределах досягаемости поисковой катушки, и уменьшаться, когда железистый (или диамагнитный) объект находится в пределах досягаемости. Этот эффект трудно обнаружить на практике, поскольку вихревые токи в черных материалах поглощают этот эффект, и они реагируют почти так же, как цветные металлы. Однако, минералы, такие как гематит, могут показать этот эффект.

С помощью поискового генератора, установленного на одной стороне нулевого биения, металлические предметы рядом с поисковой катушкой будут вызывать увеличение тона, в то время как магнитные минералы будут вызывать уменьшение. Если поисковый осциллятор установлен на другую сторону нулевого биения, то произойдет обратное.

Существует целый ряд книг по обнаружению металлов с разными методами, которые использует успешный охотник за сокровищами.

Источник