Глубинные металлоискатели востребованы поисковыми отрядами, охотниками за метеоритным железом, археологами. Они предназначены для обнаружения крупных предметов на большой глубине. Дискриминация не входит в их задачи, и, если она есть — это приятный бонус.
Читай также: Закон про металлоискатели — как не попасть в тюрьму, не лишиться металлоискателя или не получить милионный штраф?! Читай статью.
Конструкция и принцип работы прибора
Глубинники не строят по схеме VLF, характерной для обычных металлоискателей. Основная функция — это отсев мелкого металломусора, этакая массогабаритная дискриминация целей. Для достижения рекордной глубины поиска применяются большие поисковые детекторы — не только катушки, но и квадратные рамки размерами от метр на метр и больше.
Разновидности металлодетекторов
Глубинные металлоискатели строят по двум схемам. Первая из них — RF или Radio Frequency. Например, прибор Fisher Gemini 3. Принцип RF основан на использовании двух катушек. Передающая параллельна земле, принимающая — перпендикулярна.
Читай также: Китайские металлоискатели — обзор дорогих и дешевых аппаратов, сравнение с американскими, отзывы покупателей и выбор лучшей модели
Этим обусловлен конструктив прибора — он напоминает гигантскую гантель, которую кладоискатель несёт за середину.
Работает прибор на частоте 82 кГц.
Недостатки схемы: большие габариты, неглубокое обнаружение — невозможно сделать большой поисковый детектор, иначе придётся возить металлоискатель на неметаллической телеге. И нет дискриминации чермета.
Этих недостатков лишён металлодетектор по схеме PI — Pulse Induction. Катушка одна, она же принимающая, она же передающая. Например, болгарский металлодетектор Deep Hunter 3 Pro SE может поставляться с рамкой 180х180 см. И эту рамку реально носить одному человеку, хотя обычно работают вдвоём — находиться внутри рамки запрещает инструкция к прибору.
Работает Дип Хантер на частоте от 100 до 400 кГц, умеет автоматически отстраиваться от грунта, обнаруживает каску на глубине до 5 метров, различает чёрный и цветной металл.
Читай также: Сфинкс — обзор линейки металлоискателей, плюсы и минусы и отзывы пользователей
Металлоискатель с дискриминацией металлов
Современные металлодетекторы оснащаются такой функцией, как дискриминация металла. Она позволяет различать тип материала находящегося на глубине. При этом при обнаружении черного металла в наушниках поисковика будет звучать один звук, а при обнаружении цветного другой.
Такие устройства относят к ипульсно – балансным. Они используют в своей работе частоты от 8 до 15 кГц. В качестве источника применяют батареи в 9 – 12 В.
Приборы этого класса способны обнаружить золотой предмет на глубине в несколько десятков сантиметров, а изделия из черных металлов на глубине порядка 1 и более метра.
Металлоискатель с дискриминацией металлов
Но, разумеется, эти параметры зависят от модели устройства.
Основные параметры
Мы уже выяснили, что строятся глубинники по двум разным схемам. И для каждой схемы важны свои конструктивные параметры. Для RF — расстояние между катушками и их размер. А для PI — размер рамки и мощность.
Подбирая оптимальные конструктивные параметры, конструкторы добиваются от металлоискателей достижения определённых характеристик. О них ниже.
Глубина обнаружения
У Фишера Джемини заявлена глубина обнаружения до 9 метров, но непонятно, что именно он на этой глубине обнаруживает — вероятно, танки римской империи.
Реально с глубинниками искать пушечные ядра на полуметровой глубине, метеориты, обнаруживать блиндажи по печкам в них. До трёх-пяти метров.
Читай также: Мини металлоискатели — принцип работы, для чего он создан и вообще нужен ли он вам?! Ответы в этой статье.
Частота работы
Для PI частоты в районе всего 100-500 герц, поэтому при работе рядом с ЛЭП неплохо бы иметь отстройку от электромагнитных помех — токи в ЛЭП имеют частоты того же порядка — 50 или 60 Гц.
Для RF такие проблемы не актуальны.
Что такое рамка для глубинника
Рамками оперируют приборы, построенные по схеме PI. Рамка — это квадратная катушка из одного контура. Сторона рамки может быть очень большой, но реально максимальный габарит — 2 метра. Свыше уже сложно обеспечить жёсткость конструкции, да и вес уже слишком велик — без телеги, построенной без единого гвоздя, не обойдёшься.
Читай также: ТОП-5 самых дорогих металлоискателей на сегодня в мире. Краткий обзор этих моделей.
В чем разница между глубинниками с рамкой и с катушкой
Использование глубинника с катушкой возможно для обычного поиска, но металлоискатели по схеме VLF при поиске монет эффективнее. Глубинник начинает отрабатывать свою цену только с рамкой. Не зря большинство глубинников PI продаётся как комплект рамки и блока управления. Штанги и катушки — дополнительные аксессуары.
Чем глубинные металлоискатели отличаются от прочих
Глубинные металлоискатели могут напоминать обычные. Но это частные случаи. Глубинник, в отличие от обычного монетника, выглядит или как рамка или как большая гантель, которую оператор несёт за ручку.
То же в равной степени относится и к глубинным насадкам — такие есть для Garrett 2500, для XP Deus.
Читай также: Teknetics Liberator — отзывы клиентов, видео с находками и разбор до костей аппарата.
Принцип работы металлоискателя Volksturm
Постараюсь в двух словах о принципе работы: передача,прием и баланс индукции. В поисковом датчике металлоискателя устанавливают 2 катушки – передающую и приемную. Присутствие металла изменяет индуктивную связь между ними (в том числе и фазу), что влияет на принимаемый сигнал, который затем обрабатывается блоком индикации. Между первой и второй микросхемой стоит коммутатор управляемый импульсами генератора сдвинутого по фазе относительно передающего канала (т.е. когда передатчик работает, приемник отключен и наоборот если приемник включен передатчик отдыхает, а приемник спокойно ловит отраженный сигнал в этой паузе).
Итак, вы включили металлоискатель и он пищит. Отлично, если пищит – значит многие узлы работают. Давай разберёмся почему именно он пищит. Генератор на у6Б постоянно генерирует тональный сигнал. Далее он поступает на усилитель на двух транзисторах, но унч не откроется (не пропустит тон) пока напряжение на выходе у2Б (7-й вывод) не разрешит ему этого. Данное напряжение выставляется изменением режима с помощью этого самого резистора трэш. Им надо выставить такое напряжение, чтоб унч почти открылся и пропустил сигнал с генератора. И входные пару милливольт с катушки металлоискателя пройдя усилительные каскады, превысят этот порог и он откроется окончательно и динамик запищит.
Теперь проследим прохождение сигнала, точнее сигнала отклика. На первом каскаде (1-у1а) будет пару милливольт, можно до 50. На втором каскаде (7-у1Б) это отклонение увеличится, на третьем(1-у2А) будет уже пару вольт. Но без отклика везде на выходах по нулям.
Что важно знать при покупке глубинного металлоискателя
Важно отдавать себе отчёт в том, что производитель замерял глубину обнаружения в идеальных условиях — в чистом грунте, с неповреждённой целью. В реальной жизни приходится работать на замусоренных участках, а каски, ядра и прочие цели изрядно попортила коррозия.
При выборе стоит обратить внимание на возможность применения и катушек и рамок, стабильность работы, хорошее игнорирование мелкого мусора, возможность отстройки от грунта и радиопомех от ЛЭП, телефонов, другой электроники.
Глубина обнаружения крупной цели (металлическая каска) в 3-4 метра для большинства задач является достаточной, не стоит гнаться за глубиной в ущерб стабильности или фильтрации мусора. Народная мудрость гласит: «дурная голова ногам покою не даёт». А в нашем случае неправильный выбор металлодетектора чреват бесплодными раскопками на большую глубину.
Читай также: Teknetics G2 — почему этот аппарат так любят за рубежом и ничего про него не знают в СНГ?!
Металлоискатель по принципу передача-прием
Предлагаемый металлоискатель предназначен для «дальнего» поиска сравнительно крупных предметов. Он собран по простейшей схеме без дискриминатора по типам металлов. Прибор несложен в изготовлении.
Глубина обнаружения составляет:
| пистолет | 0,5 (м) |
| каска | 1 (м) |
| ведро | 1,5 (м) |
Рис. 17. Структурная схема металлоискателя по принципу «передача-прием «.
Структурная схема изображена на рис.17. Она состоит из нескольких функциональных блоков.Генератор является источником прямоугольных импульсов, из которык в дальнейшем формируется сигнал, поступающий на излучающую катушку. Этот же сигнал используется для формирования сигнала звуковой индикации. Сигнал генератора делится по частоте на 4 с помощью кольцевого счетчика на триггерах. По кольцевой схеме счетчик выполнен для того, чтобы на его выходах можно было сформировать два сигнала, сдвинутых друг относительно друга по фазе на 90°.
Прямоугольный сигнал (меандр) подается с первого выхода кольцевого счетчика на вход усилителя мощности, нагрузкой которого является колебательный контур с излучающей катушкой. По своему типу усилитель мощности является преобразователем «напряжение-ток», что позволяет предотвратить перегрузки выходного каскада в моменты смены полярности входного прямоугольного сигнала усилителя мощности.
Приемный усилитель напряжения усиливает сигнал, поступающий с приемной катушки. В приемную катушку кроме полезного проникает также и паразитный сигнал, обусловленный неидеальностью конструкции системы катушек металлоискателя, проводимостью грунта и др. причинами. Для его устранения предназначена схема компенсации. Смысл ее работы заключается в том, что в сигнал приемного усилителя подмешивается некоторая часть сигнала с выходного колебательного контура так, чтобы минимизировать (в идеале — довести до нуля) выходной сигнал синхронного детектора при отсутствии вблизи датчика металлических предметов. Настройка схемы компенсации осуществляется с помощью регулировочного потенциометра.
Синхронный детектор преобразует полезный переменный сигнал, поступающий с выхода приемного усилителя, в постоянный сигнал. Важной особенностью синхронного детектора является возможность выделения полезного сигнала на фоне шумов и помех, значительно превышающих полезный сигнал по амплитуде. Опорный сигнал синхронного детектора берется со второго выхода кольцевого счетчика, сигнал которого имеет сдвиг по фазе относительно первого выхода на 90°. Динамический диапазон изменения полезного сигнала как на выходе приемной катушки, так и на выходе синхронного детектора очень широк.
Чтобы устройство индикации — стрелочный прибор или звуковой индикатор одинаково хорошо регистрировали как очень слабые сигналы, так и очень (например, в 100 раз) более сильные сигналы, необходимо иметь в составе прибора устройство, сжимающее динамический диапазон. Таким устройством является нелинейный усилитель, амплитудная характеристика которого приближается к логарифмической. К выходу нелинейного усилителя подключен стрелочный измерительный прибор.
Формирование звукового сигнала индикации начинается ограничителем по минимуму, т.е. блоком, имеющим зону нечувствительности для малых сигналов. Это означает, что звуковая индикация включается только для сигналов, превосходящих по амплитуде некоторый порог. Таким образом, слабые сигналы, связанные в основном с движением прибора и его механическими деформациями, не раздражают слух.
Формирователь опорного сигнала звуковой индикации формирует пачки прямоугольных импульсов частотой 2(кГц) с частотой повторения пачек 8(Гц). С помощью балансного модулятора этот опорный сигнал перемножается на выходной сигнал ограничителя по минимуму, формируя таким образом сигнал нужной формы и нужной амплитуды. Усилитель пьезоизлучателя увеличивает амплитуду сигнала, который поступает на акустический преобразователь — пьезоизлучатель. Принципиальная схема
Принципиальная схема разработанного автором металлоискателя по принципу «передача — прием» приведена на рис.18 — входной блок и рис.19 — блок индикации. Разделение на блоки — условно и не отражает особенностей конструкции.
Рис.18. Принципиальная электрическая схема входного блока металлоискателя по принципу «передача-прием «.
Генератор
Собран на логических элементах 2И-НЕ D1.1-D1.4. Частота генератора стабилизирована кварцевым или пьезокерамическим резонатором Q с резонансной частотой 2^15(Гц)» 32(кГц) («часовой кварц»). Цепочка R1C1 препятствует возбуждению генератора на высших гармониках. Через резистор R2 замыкается цепь ООС, через резонатор Q — цепь ПОС. Генератор отличается простотой, малым потребляемым током от источника питания, надежно работает при напряжении питания 3^(-15)(В), не содержит подстроечных элементов и чересчур высокоомных резисторов. Выходная частота генератора — около 32(кГц).
Кольцевой счетчик
Кольцевой счетчик выполняет две функции. Во-первых, он делит частоту генератора на 4, до частоты 8(кГц) (рекомендации по выбору частоты — см. гл. 1.1). Во-вторых, он формирует два сигнала, сдвинутых друг относительно друга на 90° по фазе. Один сигнал используется для возбуждения колебательного контура с излучающей катушкой, другой — в качестве опорного сигнала синхронного детектора. Кольцевой счетчик представляет собой два D- триггера D2.1 и D2.2, замкнутых в кольцо с инверсией сигнала по кольцу. Тактовый сигнал — общий для обоих триггеров. Любой выходной сигнал первого триггера D2.1 имеет сдвиг по фазе на плюс-минус четверть периода (т.е. на 90°) относительно любого выходного сигнала второго триггера D2.2.
Усилитель мощности
Собран на операционном усилителе (ОУ) D3.1. Колебательный контур с излучающей катушкой образован элементами L1C2. Параметры катушки индуктивности приведены в таблице. Марка провода обмоток — ПЭЛШО 0,44.
В цепь ОС усилителя выходной колебательный контур включен только на 25%, благодаря отводу от 50-го витка излучающей катушки L1. Это позволяет увеличить амплитуду тока в катушке при приемлемом значении емкости прецизионного конденсатора С2.
Таблица. Параметры катушек индуктивности датчика.
| Обозначение | Назначение | Количество витков | Внутр. диаметр |
| L1 | излучающая | 50+150 | 190мм |
| L2 | приемная | 100 | 125мм |
Величина переменного тока в катушке задается резистором R3. Этот резистор должен иметь минимальную величину, но такую, чтобы ОУ усилителя мощности не попадал в режим ограничения выходного сигнала по току (не более 40(мА)) или, — что вероятнее всего при рекомендуемых параметрах катушки индуктивности L1,- по напряжению (не более ±3,5(В) при напряжении батарей питания ±4,5(В)). Для того, чтобы убедиться в отсутствии режима ограничения, достаточно проверить осциллографом форму сигнала на выходе ОУ D3.1. При нормальной работе усилителя на выходе должен присутствовать сигнал, приближающийся по форме к синусоиде. Вершины волн синусоиды должны иметь плавную форму, «обрезание» вершин должно отсутствовать. Цепь коррекции ОУ D3.1 состоит из корректирующего конденсатора СЗ емкостью 33(пФ).
Приемный усилитель
Приемный усилитель — двухкаскадный. Первый каскад выполнен на ОУ D5.1. Он обладает высоким входным сопротивлением благодаря последовательной ООС по напряжению. Это позволяет исключить потери полезного сигнала вследствие шунтирования колебательного контура L2C5 входным сопротивлением усилителя. Коэффициент усиления первого каскада по напряжению составляет: Кu =(R9/R8) + 1 = 34. Цепь коррекции ОУ D5.1 состоит из корректирующего конденсатора С6 емкостью 33 (пФ).
Второй каскад приемного усилителя выполнен на ОУ D5.2 с параллельной ООС по напряжению. Входное сопротивление второго каскада: Rвх = R10 = 10(к0м) — не так критично, как первого, ввиду низкоомности его источника сигнала. Разделительный конденсатор С7 не только предотвращает накапливание статической погрешности по каскадам усилителя, но и корректирует его ФЧХ. Емкость конденсатора выбирается такой, чтобы создаваемое цепочкой C7R10 опережение по фазе на рабочей частоте 8(кГц) компенсировало запаздывание по фазе, вызванное конечным быстродействием ОУ D5.1 и D5.2.
Второй каскад приемного усилителя, благодаря своей схеме, позволяет легко осуществить суммирование (подмешивание) сигнала от схемы компенсации через резистор R11. Коэффициент усиления второго каскада по напряжению полезного сигнала составляет: Кu = — R12/R10 = -33, а по напряжению компенсирующего сигнала: Кuк = -R12/R11» -4. Цепь коррекции ОУ D5.2 состоит из корректирующего конденсатора С8 емкостью 33(пФ).
Схема компенсации
Вьшолнена на ОУ D3.2 и представляет собой инвертор с Кu = — R7/R5 = -1. Регулировочный потенциометр R6 включен между входом и выходом этого инвертора и позволяет снять сигнал, лежащий в диапазоне [-1,+1] от выходного напряжения ОУ D3.1. Выходной сигнал схемы компенсации с движка регулировочного потенциометра R6 поступает на компенсирующий вход второго каскада приемного усилителя (на резистор R11). Регулировкой потенциометра R6 добиваются нулевого значения на выходе синхронного детектора, что приблизительно соответствует компенсации проникшего в приемную катушку нежелательного сигнала. Цепь коррекции ОУ D3.2 состоит из корректирующего конденсатора С4 емкостью 33 (пФ).
Синхронный детектор
Синхронный детектор состоит из балансного модулятора, интегрирующей цепочки и усилителя постоянных сигналов (УПС). Балансный модулятор реализован на основе многофункционального коммутатора D4, выполненного по интегральной технологии с комплементарными полевыми транзисторами как в качестве управляющих дискретных вентилей, так и в качестве аналоговых ключей. Коммутатор работает в качестве аналогового переключателя. С частотой 8(кГц) он поочередно замыкает на общую шину выходы «треугольника» интегрирующей цепочки, состоящей из резисторов R13 и R14 и конденсатора С10. Сигнал опорной частоты поступает на балансный модулятор с одного из выходов кольцевого счетчика.
Сигнал на вход «треугольника» интегрирующей цепочки поступает через разделительный конденсатор С9 с выхода приемного усилителя. Постоянная времени интегрирующей цепочки t» R13·C10 = R14·C10. Она должна быть, с одной стороны, как можно больше, чтобы как можно сильнее ослабить влияние шумов и помех. С другой стороны, она не должна превышать некоторый предел, когда инерционность интегрирующей цепочки препятствует отслеживанию быстрых изменений амплитуды полезного сигнала.
Наибольшую скорость изменения амплитуды полезного сигнала можно охарактеризовать некоторым минимальным временем, за которое может произойти это изменение (от установившегося значения до максимального отклонения) при движении датчика металлоискателя относительно металлического предмета. Очевидно, что максимальная скорость изменения амплитуды полезного сигнала будет наблюдаться при максимальной скорости движения датчика. Она может достигать 5(м/с) для «маятникового» движения датчика на штанге. Время изменения амплитуды полезного сигнала можно оценить как отношение базы датчика к скорости движения. Положив минимальное значение базы датчика, равное 0,2(м), получим минимальное время изменения амплитуды полезного сигнала 40(мс). Это в несколько раз больше, чем постоянная времени интегрирующей цепочки при выбранных номиналах резисторов R13, R14 и конденсатора С10. Следовательно, инерционность интегрирующей цепочки не исказит динамику даже самых быстрых из всех возможных изменений амплитуды полезного сигнала от датчика металлоискателя.
Выходной сигнал интегрирующей цепочки снимается с конденсатора С 10. Так как у последнего обе обкладки находятся под «плавающими потенциалами», УПС представляет собой дифференциальный усилитель, выполненный на ОУ D6. Помимо усиления постоянного сигнала, УПС выполняет функцию фильтра нижних частот (ФНЧ), дополнительно ослабляющего нежелательные высокочастотные компоненты на выходе синхронного детектора, связанные, в основном, с неидеальностью балансного модулятора. ФНЧ реализуется благодаря конденсаторам С 11, С 13. В отличие от остальных узлов металлоискателя, ОУ УПС по своим параметрам должен приближаться к прецизионным ОУ. В первую очередь, это относится к величине входного тока, величине напряжения смещения и величине температурного дрейфа напряжения смещения. Удачным вариантом, сочетающим хорошие параметры и относительную доступность, является ОУ типа К140УД14 (или КР140УД1408). Цепь коррекции ОУ D6 состоит из корректирующего конденсатора С12 емкостью 33 (пФ).
Нелинейный усилитель
Выполнен на ОУ D7.1 с нелинейной ООС по напряжению. Нелинейная ООС реализована двухполюсником, состоящим из диодов VD1-VD8 и резисторов R20-R24. Амплитудная характеристика нелинейного усилителя приближается к логарифмической. Она представляет собой кусочно-линейную, с 4-мя точками излома для каждой полярности, аппроксимацию логарифмической зависимости. Благодаря плавной форме вольтамперных характеристик диодов амплитудная характеристика нелинейного усилителя сглажена в точках излома.
Рис.19. Принципиальная электрическая схема блока индикации металлоискателя по принципу «передача-прием «.
Малосигнальный коэффициент усиления нелинейного усилителя по напряжению составляет: Кuк = -(R23+R24)/R19 » -100. С ростом амплитуды входного сигнала коэффициент усиления уменьшается. Дифференциальный коэффициент усиления для большого сигнала составляет: дUвых/дUвх = — R24/R19 = -1. К выходу нелинейного усилителя подключен стрелочный измерительный прибор — микроамперметр с последовательно включенным добавочным резистором R25. Так как напряжение на выходе синхронного детектора может иметь любую полярность (в зависимости от сдвига фазы между его опорным и входным сигналами), использован микроамперметр с нулем в середине шкалы. Таким образом, стрелочный прибор имеет диапазон индикаций -100 … 0… +100(мкА). Цепь коррекции ОУ D7.1 состоит из корректирующего конденсатора С 18 емкостью 33(пФ).
Ограничитель по минимуму
Реализован на ОУ D7.2 с нелинейной параллельной ООС по напряжению Нелинейность заключена во входном двухполюснике и состоит из двух встречно-параллельно включенных диодов VD9, VD10 и резистора R26.
Формирование звукового сигнала индикации из выходного сигнала нелинейного усилителя начинается с еще одной корректировки амплитудной характеристики усилительного тракта. В данном случае формируется зона нечувствительности в области малых сигналов. Это означает, что звуковая индикация включается только для сигналов, превосходящих некоторый порог. Этот порог определяется прямым напряжением диодов VD9, VD10 и составляет около 0,5(В). Таким образом, слабые сигналы, связанные в основном с движением прибора и его механическими деформациями, отсекаются и не раздражают слух.
Малосигнальный коэффициент усиления ограничителя по минимуму равен нулю. Дифференциальный коэффициент усиления по напряжению для большого сигнала составляет: дUвых/дUвх = — R27/R26 = -1. Цепь коррекции ОУ D7.2 состоит из корректирующего конденсатора С 19 емкостью 33(пФ).
Балансный модулятор
Сигнал звуковой индикации формируется следующим образом. Постоянный или медленно меняющийся сигнал на выходе ограничителя по минимуму перемножается на опорный сигнал звуковой индикации. Опорный сигнал задает форму для звукового сигнала, а выходной сигнал ограничителя по минимуму — амплитуду. Перемножение двух сигналов осуществляется с помощью балансного модулятора. Он реализован на многофункциональном коммутаторе D11, работающем в качестве аналогового ключа, и ОУ D8.1. Коэффициент передачи устройства равен +1 при разомкнутом ключе и -1 — при замкнутом. Цепь коррекции ОУ D8.1 состоит из корректирующего конденсатора С20 емкостью 33(пФ).
Формирователь опорного сигнала звуковой индикации
Реализован на двоичном счетчике D9 и счетчикедешифраторе D10. Счетчик D9 делит частоту 8(кГц) с выхода кольцевого счетчика до частоты 2(кГц) и 32(Гц). Сигнал с частотой 2(кГц) поступает на младший разряд адреса А0 многофункционального коммутатора D11, задавая таким образом тональный сигнал с наиболее чувствительной для человеческого уха частотой. Этот сигнал будет воздействовать на аналоговый ключ балансного модулятора только в том случае, когда на старшем разряде адреса А1 многофункционального коммутатора D11 будет присутствовать логическая единица. При логическом нуле на А1 аналоговый ключ балансного модулятора все время разомкнут.
Сигнал звуковой индикации формируется прерывистым, чтобы меньше утомлялся слух. Для этого используется счетчик-дешифратор D10, который управляется тактовой частотой 32(Гц) с выхода двоичного счетчика D9 и формирует на своем выходе прямоугольный сигнал с частотой 8(Гц) и соотношением длительности логической единицы и логического нуля, равным 1/3. Выходной сигнал счетчикадешифратора D10 поступает на старший разряд адреса А1 многофункционального коммутатора D11, периодически прерывая формирование тональной посылки в балансном модуляторе.
Усилитель пьезоизлучателя
Реализован на ОУ D8.2. Он представляет собой инвертор с коэффициентом усиления по напряжению Кu = -1. Нагрузка усилителя — пьезоизлучатель — включена по мостовой схеме между выходами ОУ D8.1 и D8.2. Это позволяет в два раза увеличить амплитуду выходного напряжения на нагрузке. Выключатель S предназначен для отключения звуковой индикации (например, при настройке). Цепь коррекции ОУ D8.2 состоит из корректирующего конденсатора С21 емкостью 33 (пФ). Типы деталей и конструкция
Типы используемых микросхем приведены в таблице. Вместо микросхем серии К561 возможно использование микросхем серии К 1561. Можно попытаться применить некоторые микросхемы серии К 176 и зарубежные аналоги.
Сдвоенные операционные усилители (ОУ) серии К 15 7 можно заменить любыми сходными по параметрам одиночными ОУ общего назначения (с соответствующими изменениями в цоколёвке и цепях коррекции), хотя применение сдвоенных ОУ удобнее (возрастает плотность монтажа). ОУ синхронного детектора D6, как уже указывалось выше, по своим параметрам должен приближаться к прецизионным ОУ. Кроме типа, указанного в таблице, подойдут К140УД14, 140УД14. Возможно применение ОУ К140УД12, 140УД12, КР140УД1208 в соответствующей схеме включения.
Таблица. Используемые микросхемы.
| Обозначение по рис.18, рис.19 | Тип | Функциональное назначение |
| D1 | К561ЛА7 | 4 эл-та 2И-НЕ |
| D2 | К561ТМ2 | 2 D-триггера |
| D3, D5, D7, D8 | К157УД2 | сдвоенный ОУ |
| D4,D11 | К561КП1 | 2 коммутатора 4 на 1 |
| D6 | КР140УД1408 | точный ОУ |
| D9 | К561ИЕ10 | 2 двоичн. счетчика |
| D10 | К561ИЕ9 | счетчик-дешифратор |
К применяемым в схеме металлоискателя резисторам не предъявляется особых требований. Они лишь должны иметь прочную конструкцию и быть удобны для монтажа. Номинал рассеиваемой мощности 0,125 — 0,25(Вт).
Потенциометр компенсации R6 желателен многооборотный типа СП5-44 или с нониусной подстройкой типа СП5-35. Можно обойтись и обычными потенциометрами любых типов. В этом случае желательно их использовать два. Один — -для грубой подстройки, номиналом 10(к0м), включенный в соответствии со схемой. Другой — для точной подстройки, включенный по схеме реостата в разрыв одного из крайних выводов первого потенциометра, номиналом 0,5-1(к0м).
Конденсаторы С 15, С 17 — электролитические. Рекомендуемые типы — К50-29, К50-35, К53-1, К53-4 и др. малогабаритные. Остальные конденсаторы, за исключением конденсаторов колебательных контуров приемной и излучающей катушек, — керамические типа К 10-7 (до номинала 68(нФ)) и металлопленочные типа К73-17 (номиналы выше 68(нФ)). Конденсаторы контуров — С2 и С5 — особые. К ним предъявляются высокие требования по точности и термостабильности. Каждый конденсатор состоит из нескольких (5…10 шт.) конденсаторов, включенных в параллель. Настройка контуров в резонанс осуществляется подбором количества конденсаторов и их номинала. Рекомендуемый тип конденсаторов К 10-43. Их группа по термостабильности — МПО (т.е. приблизительно нулевой ТКЕ). Возможно применение прецизионных конденсаторов и других типов, например, К71-7. В конце концов, можно попытаться использовать старинные термостабильные слюдяные конденсаторы с серебряными обкладками типа КСО или полистирольные конденсаторы.
Диоды VD1-VD10 типа КД521, КД522 или аналогичные кремниевые маломощные.
Микроамперметр — любого типа на ток 100(мкА) с нулем посередине шкалы. Удобны малогабаритные микроамперметры, например, типа М4247.
Кварцевый резонатор Q — любой малогабаритный часовой кварц (аналогичные используются также в портативных электронных играх).
Выключатель питания — любого типа малогабаритный. Батареи питания — типа 3R12 — по международному обозначению, «квадратные» — по нашему.
Пьезоизлучатель Y1 — может быть типа 3П1…3П18. Хорошие результаты получаются при использовании пьезоизлучателей импортных телефонов (идут в огромных количествах «в отвал» при изготовлении телефонов с определителем номера).
Конструкция прибора может быть достаточно произвольной. При ее разработке желательно учесть рекомендации, изложенные ниже, а также в параграфах, посвященных датчикам и конструкции корпусов.
Внешний вид прибора приведен на рис.20.
Рис.20. Конструкция металлоискателя по принципу «передача-прием «. Общий вид.
По своему типу датчик предлагаемого металлоискателя относится к датчикам с перпендикулярными осями. Катушки датчика склеены из стеклотекстолита эпоксидным клеем. Этим же клеем залиты обмотки катушек вместе с арматурой их электрических экранов. Штанга металлоискателя изготовлена из трубы из алюминиевого сплава (АМГЗМ, АМГ6М или Д16Т) диаметром 48 мм и с толщиной стенки 2-3 мм. Катушки приклеены к штанге эпоксидным клеем. Соосная (излучающая) — с помощью переходной усиливающей втулки, перпендикулярная к оси штанги (приемная) — с помощью подходящей формы переходника. Указанные вспомогательные детали изготовлены также из стеклотекстолита. Корпус электронного блока изготовлен из фольгированного стеклотекстолита путем пайки. Соединения катушек датчика с электронным блоком выполнены экранированным проводом с внешней изоляцией и проложены внутри штанги. Экраны этого провода подключены только к шине общего провода на плате электронной части прибора, куда также подключаются экран корпуса в виде фольги и штанга. Снаружи прибор покрашен нитроэмалью
Печатная плата электронной части металлоискателя может быть изготовлена любым из традиционных способов, удобно также использовать готовые макетные печатные платы под DIP корпуса микросхем (шаг 2,5 мм). Налаживание прибора
Налаживание прибора рекомендуется производить в следующей последовательности.
1. Проверить правильность монтажа по принципиальной схеме. Убедиться в отсутствии коротких замыканий между соседними проводниками печатной платы, соседними ножками микросхем и т.п.
2. Подключить батареи или двуполярный источник питания, строго соблюдая полярность. Включить прибор и измерить потребляемый ток. Он должен составлять около 20(мА) по каждой шине питания. Резкое отклонение измеренных значений от указанной величины свидетельствует о неправильности монтажа или неисправности микросхем.
3. Убедиться в наличии на выходе генератора чистого меандра с частотой около 32(кГц).
4. Убедиться в наличии на выходах триггеров D2 меандра с частотой около 8(кГц).
5. Подбором конденсатора С2 настроить выходной контур L1C2 в резонанс. В простейшем случае — по максимуму амплитуды напряжения на нем (около 10(В)), а более точно — по нулевому фазовому сдвигу напряжения контура относительно меандра на выходе 12 триггера D2.
6. Убедиться в работоспособности приемного усилителя. Настроить его входной колебательный контур L2C5 в резонанс. В качестве входного сигнала вполне достаточно паразитного сигнала, проникающего из излучающей катушки. Настройка в резонанс, как и для выходного контура, осуществляется подпайкой или удалением необходимого количества конденсаторов подходящих номиналов.
7. Убедиться в возможности компенсации паразитного сигнала потенциометром R6. Для этого сначала осциллографом контролируют выход ОУ D5.2. При вращении оси потенциометра R6 амплитуда сигнала с частотой 8(кГц) на выходе ОУ D5.2 должна меняться и в одном из средних положений движка R6 эта амплитуда будет минимальна. Далее следует проконтролировать выход синхронного детектора — выход ОУ D6. При вращении оси потенциометра R6 величина постоянного сигнала на выходе ОУ D6 должна меняться от максимального значения +3,5(В) до минимального -3,5(В) или наоборот. Переход этот достаточно резкий и чтобы его «поймать», как раз и удобно воспользоваться возможностями точной подстройки, упомянутой выше. Настройка заключается в установлении с помощью потенциометра R6 напряжения на выходе ОУ D6, равного нулю. Внимание! Настройку потенциометром R6 необходимо проводить при отсутствии вблизи катушек датчика металлоискателя крупных металлических предметов, включая измерительные приборы! В противном случае, при перемещении этих предметов или при перемещении датчика относительно них прибор расстроится, а при наличии крупных металлических предметов вблизи датчика установить выходное напряжение синхронного детектора в ноль не удастся. О компенсации см. также ниже в параграфе о возможных модификациях.
8. Убедиться в работе нелинейного усилителя. Простейший способ — визуально. Микроамперметр должен реагировать на процесс настройки, производимой потенциометром R6. При некотором положении движка R6 стрелка микроамперметра должна установиться в ноль. Чем дальше стрелка микроамперметра находится от нуля, тем слабее должен реагировать микроамперметр на вращение движка R6.
Внимание !!!
Может так оказаться, что неблагоприятная электромагнитная обстановка затруднит наладку прибора. В этом случае стрелка микроамперметра будет совершать хаотические или периодические колебания при приближении движка потенциометра R6 к тому положению, в котором должна иметь место компенсация сигнала. Описанное нежелательное явление объясняется наводками высших гармоник сети 50(Гц) на приемную катушку. На значительном удалении от проводов с электричеством колебания стрелки при настройке должны отсутствовать.
9. Убедиться в работоспособности узлов, формирующих звуковой сигнал. Обратить внимание на наличие небольшой зоны нечувствительности по звуковому сигналу вблизи нуля по шкале микроамперметра.
При наличии неполадок и отклонений в поведении отдельных узлов схемы металлоискателя следует действовать по общепринятой методике:
— проверить отсутствие самовозбуждения ОУ,
— проверить режимы ОУ по постоянному току,
— сигналы и логические уровни входов/выходов цифровых микросхем, и т.д. и т.п.
Возможные модификации
Схема прибора достаточно проста и поэтому речь может идти только о дальнейших усовершенствованиях. К ним можно отнести:
1. Добавление дополнительного потенциометра компенсации R6*, включенного параллельно R6 по крайним выводам. Движок этого потенциометра подключается через конденсатор емкостью 510(пФ) (необходимо уточнить экспериментально) к инвертирующему входу 5 ОУ D5.2. В такой конфигурации будет две степени свободы при компенсации паразитного сигнала (по синусу и по косинусу), что может помочь настройке прибора при эксплуатации со значительными температурными перепадами датчика, при высокой минерализации грунта и т.д.
2. Добавление дополнительного канала визуальной индикации, содержащего синхронный детектор, нелинейный усилитель и микроамперметр. Опорный сигнал синхронного детектора дополнительного канала берется со сдвигом на четверть периода относительно опорного сигнала основного канала (с любого выхода другого триггера кольцевого счетчика). Обладая некоторым опытом поиска, можно по показаниям двух стрелочных приборов научиться оценивать характер обнаруженного объекта, т.е. работать не хуже электронного дискриминатора.
3. Добавление защитных диодов, включенных в обратной полярности параллельно источникам питания. При ошибке в полярности включения батарей в этом случае гарантируется, что схема металлоискателя не пострадает (хотя, если вовремя не среагировать, полностью разрядится неправильно включенная батарея). Включать диоды последовательно с шинами питания не рекомендуется, так как в этом случае на них пропадет впустую 0,3- 0,6(В) драгоценного напряжения источников питания. Тип защитных диодов — КД243, КД247, КД226 и т.п.
Схема глубинного металлоискателя
Мы рассмотрели две схемы глубинников: RF и PI. Несомненно, схема PI гораздо проще в реализации, да и преимуществ по сравнению с RF у неё больше — антенна (катушка или рамка) нужна одна, а не две, конструктив получается удобнее в работе а глубина обнаружения больше.
Такой металлоискатель не обязательно покупать, его можно изготовить самостоятельно. При этом затраты составят совсем смешные цифры по сравнению с промышленными приборами. Об этом ниже.
Читай также: Teknetics Alpha 2000 — подробный обзор аппарата и сравнение с конкурентами в одной ценовой категории
Комплектация металлоискателя AKS
Устройство состоит из следующих основных элементов:
- Основной блок-радиолокатор со светодиодной индикацией
- Приёмное устройство с индикацией
- Зарядное устройство адаптер 220 В
- DVD диск с инструкцией
- Чехол водонепроницаемый
Далее смотрите видео, где показывают практическую работу с МД, а также разборку корпуса и внутреннюю схему. Качество не очень, но удалось разглядеть такую плату с деталями и парочкой микросхем. Вторая поменьше – блок зарядного устройства.
Самодельный металлоискатель: схема и подробное описание сборки
Наши руки не для скуки. Чтобы сделать своими руками глубинный металлоискатель, необходимо вооружиться принципиальной схемой, элементной базой и приложить трезвую голову и прямые руки. Кроме радиодеталей понадобится каркас для рамки и подходящая коробка для корпуса блока управления.
Детали для сборки металлоискателя
В интернете можно купить набор для самостоятельного изготовления металлодетектора. Печатная плата и горсть радиодеталей обойдутся в 500 рублей. https://md-kit.ru/nabor-dlya-sborki-pirat-k157ud2_Z6
Для начала такого набора более чем достаточно. Если изготовление увлечёт, можно пойти дальше, искать или самостоятельно рассчитывать схемы, травить печатные платы и собирать всё более продвинутые металлоискатели.
Читай также: Teknetics T2 — подробный анализ способностей и отзывы реальных пользователей
Схемы металлодетектора для изготовления своими руками
На странице https://zakonoma.net/metalloiskatel-svoimi-rukami/glubinnyj-metalloiskatel-svoimi-rukami.html можно найти принципиальную схему для самостоятельной распайки блока управления глубинного металлоискателя.
Знакомимся, там же приведён список необходимых радиодеталей, инструментов и вспомогательных материалов. Закупаем и начинаем.
Как собрать металлоискатель без использования микросхем
Схема из предыдущей главы предполагает использование интегральных микросхем. Если кладоискатель решил обойтись вовсе без них — нет проблем, идём по ссылке https://zakonoma.net/metalloiskatel-svoimi-rukami/18-metalloiskatel-pirat.html. Металлоискатель Пират, который там представлен, может быть изготовлен только на транзисторах, диодах, конденсаторах и резисторах.
Читай также: Teknetics Eurotek — видео с полей, реальные находки клиентов и разбор настроек
Как собрать печатную плату металлоискателя своими руками
Радиолюбители знают, что вариантов сборки схемы — не один. Можно воспользоваться фабричными коммутационными панелями, можно соединять радиодетали проводниками. А можно пойти по классическому пути — берём лист фольгированного гетинакса или текстолита, вырезаем под необходимый размер, трассируем, покрываем лаком трассы и протравливаем раствором из перекиси водорода, электролита и поваренной соли. Затем наступает этап паяльника — лудим плату.
Как сделать катушку для металлоискателя своими руками
Глубинники по технологии PI работают и с катушками и с рамками. Что та, что другая — это контур из медного кабеля, работает как на приём, так и на передачу.
Смотрим видео о самостоятельном изготовлении рамки из старых удочек и медного проводника 0,9 мм. Его опубликовал канал В поисках металла.
Читай также: Как не попасть в тюрьму прямо с полей или не лишиться металлоискателя? Почитайте статью и получите ответы.
Катушка из медной проволоки на деревянной основе
Не рамками едиными жив глубинник. Камрад Виталий Богачёв — настоящий мастер, изготавливает из фанеры приличную катушку. Мотает обычным медным изолированным кабелем, подбирая число витков опытным путём.
Катушка из витой пары за 5 минут
Чтобы избежать поломки или обрыва единственного проводника в катушке, можно сделать её из многожильного провода, например, той же UTP — неэкранированной витой пары.
Сайт Мир искателей приводит подробную инструкцию. Всё, что понадобиться — это три метра витой пары, кусок двужильного кабеля на полтора метра, паяльник и изолента.
Изготовление катушки для импульсного металлоискателя своими руками
Инструкция самостоятельного создания детектора «Терминатор 3»
Рассматриваемое приспособление имеет распространенность среди многих пользователей. За длительный период существования изделие многократно совершенствовалось. Возможно воспользоваться пошаговым руководством, как самостоятельно изготовить детектор в домашних условиях. Приспособление характеризуется невысоким потреблением электроэнергии. Вероятно настраивать прибор на поиск конкретных видов металла. Кроме того, прибор обладает хорошими глубинными показателями.
Инструменты
До того, как собирать самодельный детектор, понадобится следующий инструментарий:
- паяльное устройство;
- припой и канифоль;
- плоскогубцы;
- отвертки;
- ножовку;
- вспомогательные устройства для проведения измерений.
Инструментарий для радиолюбителя
Схема, выбор деталей и плата
Для создания блока контроля, понадобится изготовить монтажную схему, где находятся основные компоненты. Плата переносится на пластинку из гетинакса с фольгированным покрытием. Делается схема аналогично модели «Пират». Размеры платы варьируются в пределах 10,5 на 6,5 см.
Катушка
Это наиболее восприимчивая часть металлоискателя, которая обеспечивает сканирование подземного периметра. Основные стадии создания стандартной катушки для детектора:
- На фанерном листе расчерчиваются 2 круга, аналогичные в диаметре катушкам. Забивают по всей площади гвозди. Диаметр обмотки снаружи варьируется в границах 20 см. Катушка монтируется из 2 связанных проводов. Далее на гвозди наматывается проволока (25 оборотов).
- Теперь обмотку нужно перевязать, используя нитки. Затем гвозди вынимают, изготовленная катушка вскрывается лаком. По завершении просыхания, обматывается изоляцией. Аналогичным образом пользователь должен сделать обмотку внутри. Она в 2 раза меньше и содержит 50 оборотов проволоки.
- Катушки монтируют внутрь корпуса. Затем провода, присоединяемые к блоку контроля распаиваются.
Катушка для детектора собственноручно
Краткая инструкция по настройке металлоискателя сделанного своими руками
Металлодетектор мало просто собрать. Его необходимо ещё и настроить так, чтобы он игнорировал мелкие металлические предметы — иначе всё зря.
Сайт Сделай сам даёт исчерпывающие инструкции по настройке самодельного металлоискателя. Три переменных резистора, используемые в схеме, дают возможность сделать это с максимальным удобством. Читаем. https://www.sdelai-sam.su/index3.html
Читай также: Как не «сесть» на лет 5 в тюрьму прямо с полей и не лишиться металлоискателя если полиция заметит вас на копе с аппаратом.
Функциональные и технические показатели
До выбора и приобретения хорошего устройства, важно выяснить, в каких условиях будет происходить поиск. Кроме того, важно учитывать габариты предметов и степень залегания. Ключевые параметры:
- принцип воздействия;
- частота устройства;
- восприимчивость;
- масса;
- балансировка почвы;
- указание цели;
- дискриминатор;
- вспомогательный функционал.
Принцип воздействия и рабочий диапазон устройства – главные показатели, которые определяют возможности детектора. Восприимчивость будет определять степень залегания предметов. Дискриминатор помогает провести настройку изделия на поиски конкретной разновидности металла. Подобное даст возможность оператору сконцентрироваться на искомом предмете.
Металлоискатель с дискриминатором
Возможные проблемы при сборке
Тот же сайт Сделай сам предупреждает о возможных трудностях, которые могут настичь кладоискателя-самодельщика при сборке и настройке металлоискателя. В основном они касаются неправильной геометрии или намотки катушки, использования бракованных или негодных б/у радиодеталей.
