Высокочувствительный металлоискатель цветных металлов - схема. Оригинальная кровля и дизайнерские крыши: Metalloiskatel. Как самостоятельно сделать высокочувствительный металлоискатель своими руками в домашних условиях из подручных материалов. Методики сб

Не так часто, но все же случаются в нашей жизни потери. Например, пошли в лес по грибы по ягоды и обронили ключи. В траве под листьями их будет найти не так просто. Не стоит отчаиваться: нам поможет самодельный металлоискатель, который мы будем делать своими руками. Вот и я решил собрать свой первый металлоискатель . В наше время мало кто решится на изготовление металлодетектора. Самодельные устройства были популярны лет двадцать-двадцать пять тому назад, когда купить их было просто негде.
Современные металлоискатели таких производителей, как Garrett, Fisher и многие другие имеют высокую чувствительность, дискриминацию по металлам, а некоторые и годограф. Они способны настраивать баланс грунта, отстраиваться от электрических помех. Благодаря этому глубина обнаружения современного металлодетектора на монету достигает 40 см.

Схему выбрал не очень сложную, чтобы можно было повторить в домашних условиях. Принцип работы основан на разности биения двух частот, которые мы будем улавливать на слух. Устройство собрано на двух микросхемах, содержит минимум деталей, в то же время имеет кварцевую стабилизацию частоты, благодаря которой прибор устойчиво работает.

Схема металлоискателя на микросхемах

Схема очень проста. Её с лёгкостью можно повторить в домашних условиях. Она построена на двух микросхемах 176 серии. Опорный генератор выполнен на ла9 и стабилизирован кварцем на 1 МГц.У меня этого, к сожалению, не оказалось, пришлось поставить на 1,6 МГц.

Перестраиваемый генератор собран на микросхеме к176ла7. Достичь нулевых биений поможет варикап D1, ёмкость которого меняется в зависимости от положении движка переменного резистора R2. Основой колебательного контура служит поисковая катушка L1, при приближении которой к металлическому предмету изменяется индуктивност, вследствие чего изменяется частота перестраиваемого генератора, что мы и слышим в наушниках.

Наушники я использую обычные от плеера, излучатели которых соединены последовательно, чтобы меньше нагружать выходной каскад микросхемы:

Если громкости окажется слишком много, можно ввести в схему регулятор громкости:

Детали самодельного металлоискателя:

• Микросхемы; К176ЛА7, К176ЛА9
• Кварцевый резонатор; 1 МГц
• Варикап; Д901Е
• Резисторы; 150к-3шт., 30к-1шт.
• Резистор переменного сопротивления; 10к-1шт.
• Конденсатор электролитический;50Мкф/15 вольт
• Конденсаторы; 0.047-2шт., 100-4шт., 0,022, 4700, 390

Большинство деталей расположены на печатной плате:

Всё устройство я разместил в обычной мыльнице, экранировав от помех алюминиевой фольгой, которую соединил с общим проводом:

Так как для кварца не предусмотрено место на печатной плате, то он располагается отдельно. Гнездо под наушники и регулятор частоты для удобства я вывел с торца мыльницы:

Весь блок металлодетектора при помощи двух хомутиков разместил на отрезке лыжной палки:

Осталась самая ответственная часть: изготовить поисковую катушку.

Катушка для металлоискателя

От качества изготовления катушки будет зависеть чувствительность устройства, стойкость к ложным срабатываниям, так называемым фонтонам. Хотелось бы сразу заметить, что от размера катушки напрямую зависит глубина обнаружения предмета. Так, чем больше диаметр, тем глубже прибор сможет обнаружить цель, но размер этой цели также должен быть больше, например, канализационный люк (маленький предмет с большой катушкой металлоискатель просто не увидит). И наоборот, катушка маленького диаметра способна обнаружить маленький предмет, но находящийся не очень глубоко (например, маленькая монета или кольцо).

Поэтому я сначала намотал катушку среднего размера, так сказать, универсальную. Забегая вперёд, хочу сказать, что металлоискатель задумывался на все случаи жизни, то есть катушки должны быть разного диаметра и их можно менять. Чтобы быстро сменить катушку, я поставил на штангу разъём, который выдернул из старого лампового телевизора:

Ответную часть разъёма я закрепил на катушке:

В качестве каркаса для будущей катушки я использовал пластмассовый ковш, который был куплен в хозяйственном магазине. Диаметр ковша следует подобрать приблизительно равным 200 мм. От ковша следует отрезать часть ручки и днища так, чтобы остался пластмассовый ободок, на который следует намотать 50 витков провода ПЭЛШО диаметром 0,27 миллиметров. На часть оставшейся ручки следует закрепить разъем. Получившуюся катушку изолируем при помощи изоленты в один слой. Затем нам нужно эту катушку заэкранировать от помех. Для этого нам понадобится алюминиевая фольга в виде полосы, которой мы обмотаем сверху так, чтобы концы получившегося экрана не замкнулись и расстояние между ними было приблизительно 20 миллиметров. Получившийся экран следует соединить с общим проводом. Сверху я также обмотал изолентой. Конечно, можно все это пропитать эпоксидным клеем, но я оставил так.

После испытаний большой катушки я понял, что нужно изготовить маленькую, так называемую снайперку, чтобы было легче обнаруживать предметы небольших размеров.

Готовые катушки выглядят вот так:

Настройка готового металлоискателя

Прежде чем начать настраивать металлоискатель, нужно убедиться в отсутствии металлических предметов вблизи поисковой катушки. Настройка заключается в подборе емкости конденсатора C2, для того чтобы получить максимальный уровень биений, который мы слышим в наушниках, так как в сигнале присутствуют множество гармоник(нужно выделить самую сильную). При этом движок переменного резистора R2 должен находиться как можно ближе к середине:

Штанга у меня получилась из двух частей, трубки были подобраны таким образом, что они входят друг в друга очень плотно, благодаря чему не пришлось придумывать специального крепления для этих трубок. Также были изготовлены подлокотник и рукоятка, чтобы было удобно выполнять проводку над землей. Как показала практика, это очень удобно: рука совершенно не устает. В разобранном виде металлоискатель получился очень компактный и умещается буквально в пакет:

Внешний вид готового прибора выглядит вот так:

В заключение хотелось бы сказать, что данный металлоискатель не подходит лицам, которые собираются работать по старине. Так как в нем нет дискриминации по металлам, вам придется копать все подряд. Скорее всего, вы очень сильно разочаруетесь. А вот любителям собирать металлолом данное устройство будет в помощь. Да и просто как развлечение детям.

В статье представлена схема простого, но мощного металлоискателя на 1,5 вольт, очень прост в повторении. Генераторы собраны по схеме, которая обладает рядом полезных свойств, одно из которых — стабильность выходного напряжения (как постоянного, так и переменного) при изменении питающего напряжения. В колебательный контур поискового генератора на транзисторе VT1 входит катушка L1. Он работает на частоте около 100 кГц, что является оптимальным для данного типа металлоискателей. Его частоту в небольших пределах можно изменять переменным конденсатором C2. Второй генератор (на транзисторе VT2) является образцовым и работает на частоте около 300 кГц.
Сигналы генераторов через резисторы R2, R4 подаются на балансный смеситель, где происходит выделение разности частот (биений) третьей гармоники сигнала поискового генератора и первой гармоники образцового. Это сделано для повышения чувствительности — при изменении частоты поискового генератора на частоте 10 Герц частота биений изменяется на 30 Герц, что более заметно на слух.
Сигнал с выхода смесителя через конденсатор С8 поступает на вход УЗЧ и после усиления — на головные телефоны BF1, BF2. Конденсатор С7 подавляет сигналы с частотами генераторов.
При приближении катушки поискового генератора к металлическому предмету частота генерации изменяется, поэтому изменится и тон сигнала в головных телефонах. По характеру изменения тона можно судить о материале, из которого изготовлен этот предмет.
Большинство деталей монтируют на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита.

Можно применить транзисторы серий КТ312, КТ315, КТ3102 с любыми буквенными индексами. В балансном смесителе можно использовать только германиевые транзисторы серий ГТ309, ГТ313, ГТ322, ГТ346 или более ранние — П416, П422, П423 с любыми буквенными индексами. В УЗМЧ транзистор должен быть с возможно большим коэффициентом передачи по току, например, КТ3102БМ - КТ3102ЕМ, КТ342БМ, КТ342ВМ — от этого зависит громкость звукового сигнала. Выключатель питания — любой малогабаритный. Наушники подойдут с сопротивлением от 8 до 32 Ом, их соединяют последовательно. Для их подключения на корпусе металлоискателя можно установить гнездо. Питают устройство от гальванического элемента или аккумулятора типоразмера АА или AAA, максимальный потребляемый ток составляет около 12 мА.
Для намотки катушки L2 применен каркас от контура ПЧ (455 кГц) приемника зарубежного производства. Он состоит из ферритовой "гантели" (на которую наматывают 66 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,06...0,1 мм) и накрывающей ее ферритовой чашки, перемещением которой регулируется индуктивность катушки. Каркас заключен в металлический экран.

Чувствительность устройства к металлическим предметам разного размера зависит от размера самой поисковой катушки. Для поиска крупногабаритных предметов (лист металла размерами 80x80 см, крышка люка колодца канализации) более подходит катушка диаметром около 30 см. С ней достигается максимальная глубина обнаружения таких предметов до 60 см.
Для поиска мелких предметов лучше подходит катушка диаметром около 120 мм. Такая катушка содержит 56 витков провода ПЭЛ диаметром 0,2...0,5 мм.
Катушку ещё большего диаметра (например, 300 мм) более технологично изготовить из многожильного экранированного кабеля "витая пара", который используют для прокладки компьютерных локальных сетей. Кабель должен содержать четыре таких "пары", а катушка — четыре витка такого кабеля. Сначала наматывают два наружных витка и скрепляют их в четырех местах изоляционной лентой. Затем наматывают два внутренних и все также обматывают изоляционной лентой, желательно на матерчатой основе. Концы кабеля обрезают с таким расчетом, чтобы был "нахлест" 5 мм...10 мм, и с них на 15 мм снимают внешнюю изоляцию, а концы проводов зачищают на 5 мм и залуживают.
Все радиокомпоненты устройства отечественные и имеют зарубежные аналоги:
L1 - катушка
R1 - 1 кОм
R2 - 10 кОм
R3 - 1 кОм
R4 - 10 кОм
R5 - 1 кОм
R6 - 1 кОм
R7 - 100 кОм
C1 - 2200
C2 - 10...240
C3 - 4700
C4 - 0,047 мкФ
C5 - 2200
C6 - 4700
C7 - 0,047 мкФ
C8 - 2,2 мкФ х 16 вольт
VT1 - КТ315Б
VT2 - КТ315Б
VT3 - ГТ322Б
VT4 - ГТ322Б

В данной статье речь пойдет об одном из простых металлоискателей, сборку которого можно осуществить доступными советскими радиодеталями. К ним можно отнести транзисторы с маркировкой КТ и МП, а также резисторы и конденсаторы из популярной радиоаппаратуры. Большинство нужных деталей без проблем можно найти в старых радиоустройствах.

Схема состоит из пяти узлов, структуру которых можно просмотреть на рисунке 1:

1. Задающий генератор частоты, служащий для создания эталонной частоты.
2. Поисковый генератор частоты. Его частота будет изменяться при нахождении металла.
3. Низкочастотный усилитель для увеличения разности сигнала генераторов.
4. Узел, воспроизводящий звук.
5. Источник питания.

Данное устройство напоминает металлоискатель на двух транзисторах, но в нем добавлен усилитель звука, и, несмотря на простоту, у него неплохие показатели обнаружения металла. Он отлично подойдет для массового поиска и сбора черного металла. Если найти радиодетали и немного времени, то вы с легкостью соберете металлоискатель на примере этой познавательной статьи.

Сборка элементов схемы

Сборку схемы можно осуществить на одностороннем фольгированном текстолите. Руководствуясь рисунком 2, на котором изображена схема металлоискателя на транзисторах, считаем количество соединений и острым предметом создаем соответствующее количество контактных площадок. После залуживания плата готова к сборке деталей (рис. 3). Для более качественной сборки можно продумать и нарисовать самодельную печатную плату.

Ниже представлен список необходимых деталей и указания к некоторым из них:

1. 14 резисторов мощностью от 0,125 Вт. Номиналы:
   1. R1, R5 – 100 кОм;
   2. R2, R6, R11 – 10 кОм;
   3. R3, R7 – 1 кОм;
   4. R4, R8 – 5,1 кОм;
   5. R9 – 6,2 кОм;
   6. R10, R13 – 220 кОм;
   7. R12 – 3,9 кОм;
   8. R14 – 3 кОм.
2. 14 конденсаторов, желательно термостойких:
   1. Электролитические на 6 В: С10, С14 – 47 мкФ; С12, С13 – 22 мкФ;
   2. Переменные конденсаторы С7 – до 10 пФ / от 150 пФ;
   3. Подстроечный конденсатор C8 – 6 / 25 пФ;
   4. С1, С11 – 47 нФ;
   5. C2, C6 – 4,7 нФ;
   6. C3 – 100 пФ;
   7. С4 – 47 пФ;
   8. C5, C9 – 2,2 нФ.
3. Пять транзисторов:
   1. 3.1 VT1, VT2 ­– КТ315. В качестве аналогов можно использовать КТ3102, КТ312 или КТ316;
   2. 3.2 VT3, VT4, VT5 – МП35. Заменить можно на МП от 36 до 38;
   3. 3.3 VT6 – МП39. Подойдут так же МП от 40 до 42;
4. 2 диода Д9Ж, или другие – Д18, Д2, ГД 507.
5. Элемент питания 4,5 В в виде трех батареек типа АА. Можно использовать батарейку крона 9 В, но в таком случае необходимо поменять электролитические конденсаторы на напряжение выше 9 В.
6. Динамик сопротивлением от 5 до 100 Ом. Подойдут динамики из детских игрушек, домофонных трубок, радиоприемников или головной телефон.
7. Контактный разъем для батарейки (рис. 4).
8. Микропереключатель или тумблер для выключения.

Металлоискатели не могут работать без катушек, выполняющих главную роль в устройстве. В следующем пункте статьи подробно опишем их роль в работе и процесс изготовления.

Создание катушек генераторов

Первичная катушка L1 является образцовой и вместе с конденсатором С3 служит для создания задающей частоты генератора. Вторичная катушка L2 работает таким же образом, но она выполняется без сердечника. Это позволяет воздействовать на нее металлическим предметам и изменять частоту генератора, что и приводит к разности частот для сигнала.

Ниже описано, как изготовить самодельные катушки без особых сложностей.

Для каркаса катушки L1 нужен металлический стержень диаметром 8 мм и длиной 3 см. Можно использовать антенну с радио. На стержень необходимо намотать ватман. Делаем это для возможности регулировки частоты перемещением стержня относительно катушки, поэтому важно чтобы ватман прилегал очень плотно для исключения самопроизвольного перемещения. После окончательной настройки металлоискателя в последнем пункте, можно зафиксировать стержень клеем. Образец катушки изображен на рисунке 5.

Обмотку катушки L1 выполняем проводом ПЭВ диаметром 0,2 – 0,3 мм. Производим намотку 110-ти витков на ватман строго в один ряд, стараясь не допускать пропусков или промежутков между витками. На 16-м витке делаем отвод, не разрывая провода. После намотки можно залакировать провод, но необходимо соблюдать доступность движения металлического стержня внутри. Соединение провода производим согласно схеме.

Вторая катушка L2 выполняется в виде прямоугольной рамки размером 12 x 22 см. Каркас можно выполнить из пластмассы, оргстекла, фанеры и прочего, не проводящего ток, материала. Делаем поднос или собираем только несущий прямоугольник, в который можно будет навалом уложить обмотку. Готовые образцы можно увидеть на рисунке 6.

Провод, как и в первом случае, выбираем марки ПЭВ, но диаметром 0,4 – 0,6 мм. Наматываем 45 витков, делая вывод на 10-м витке. После полного изготовления и настройки металлоискателя можно будет зафиксировать и изолировать обмотку лаком. Соединение со схемой осуществляем экранированным кабелем с наличием минимум двух жил. Такие кабели используются в качественной аудиоаппаратуре и в магистральных линиях связи, так же их можно приобрести в магазине электроники.

Изготовление конструкции металлоискателя

В первую очередь необходимо решить из какого материала выполнить штангу. Предпочтение лучше отдать диэлектрическому материалу, чтобы исключить проблемы в работе металлоискателя. Вариантов много: труба ПВХ, телескопическая удочка, деревянный шест. При выборе стоит учесть такие показатели, как вес, гибкость, способность к разборке, удобство.

Если вы планируете проводить в поисках металла много времени, малый вес и удобный подлокотник с ручкой сэкономят вам много сил. Но не стоит забывать, что легкий материал может гнуться. В случае с ПВХ трубой, это можно компенсировать засыпанным внутрь песком или дополнительными поддерживающими конструкциями. С разборной штангой не будет проблем с транспортировкой. Для реализации этой идеи можно посетить сантехнический магазин, и собрать отличный металлоискатель своими руками на различных переходниках (рис. 7).

После того как определились с выбором штанги, необходимо закрепить на ней катушку. Тут все просто – никакого металла. Воспользуйтесь пластмассовым крепежом, заранее закрепленными ушками на каркасе катушки, переходниками или просто надежным клеем.

Схему помещаем в пластмассовую коробку. Для динамика можно проделать маленькие отверстия для хорошей слышимости. Плату, динамик, первичную катушку и коробочку для батареек можно закрепить клеем. Коробку располагаем в метре от поисковой катушки и крепим удобным способом – с помощью пластмассовых крепежей или клея.

На этом моменте у вас собран простой металлоискатель на транзисторах, нуждающийся в точной настройке и проверке.

Настройка устройства

Настройка металлоискателя заключается в создании одинаковой частоты в обоих генераторах. При достижении такого результата, из динамика будет издаваться максимально низкий, еле слышный тон.

Для начала убираем из радиуса действия металлоискателя все металлические предметы. Учитываем бетонные стены и полы, так как в них может находиться металлическая арматура. Выставляем все переменные конденсаторы в среднее положение. Изменением положения стержня в катушке L1 добиваемся нужного тона или его отсутствия. При дальнейшей эксплуатации устройства пользуемся для регулировки конденсатором С7. После настройки подносим металлический предмет на различные расстояния от поисковой катушки и убеждаемся в работоспособности металлоискателя.

Если металлоискатель не заработал, проверяем блоки и детали схемы. Проверку начинаем с транзисторов, а затем проверяем диоды. Чтобы проверить усилитель звука, достаточно откинуть резистор R9 от генераторов и подключить его к звуковому выходу любого, воспроизводящего звук, устройства (рис. 8).

Если детали и усилитель в рабочем состоянии, то настраиваем транзисторные генераторы. Для этого пробуем изменить номиналы конденсатора С4 и резистора R2 для задающего генератора, и резистора R6 для поискового генератора. Второй генератор можно попробовать запустить подстроечным конденсатором С8.

Глубинный металлоискатель по конструкции напоминает обычный, за исключением некоторых технических деталей. Отличием его также является повышенная чувствительность к металлическим предметам, что дает возможность обнаруживать их на большей глубине по сравнению с простым металлоискателем. Помимо этого, имеется функция избирательного поиска, то есть возможность находить предметы определенного размера, не реагируя на неподходящие по параметрам.

Схема глубинного металлоискателя

Она довольно проста, несмотря на кажущуюся сложность. Состоит металлодетектор из двух частей – принимающей и передающей. Основным устройством является генератор передатчика высокой частоты. Две рамочных антенны, одна из которых служит передатчиком сигнала, вторая приемником. Они должны располагаться строго под углом 90 градусов друг к другу для предотвращения улавливания сигналов генератора приемной антенной. При нахождении предмета из металла, магнитное поле, создаваемое генератором, подвергается искажению, и впоследствии улавливается принимающей антенной. В данном случае масса металлического предмета используется как источник излучения, отправляя производимую энергию на принимающую антенну.

Схема приемника металлодетектора

В передающее устройство входит тиристор мощностью от 0,25 до 1 Вт, генератор звука частотой 200 Гц. При нахождении металлического предмета оператор слышит звук частотой 200 Гц, сила которого зависит от величины найденного предмета и расстояния до него.

Детекторный приемник, контур колебаний которого реагирует на частоту 120 кГц, и состоящий из двух диодов. Усилителем может служить абсолютно любой генератор низких частот, которой можно найти в старом радиоприемнике. Достаточно усилителя на транзисторах в количестве 5-6 штук. Также используется транзистор в качестве усилителя тока для стрелочного прибора, позволяющий измерить уровень принимаемого сигнала. То есть, в составе прибора есть два вида индикаторов – визуальный и акустический. Частота работы настроена таким образом, чтобы не мешать работе приемника сигнала.

Схема передатчика

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.

Этапы сборки металлоискателя

Процесс сборки глубинного металлоискателя своими руками включает в себя следующие этапы:

На первом этапе необходимо собрать электронную часть, а именно блок управления.

Пошагово процесс выглядит так:

• Вырезка текстолита необходимого размера.
• Подготовка рисунка печатной платы и его перенесение непосредственно на плату.
• Подготовка травильного раствора. В его состав входят соль поваренная, электролит и пероксид водорода.
• Травление платы и просверливание технологических отверстий.
• Лужение платы при помощи паяльника.
• Далее наступает самый важный этап в сборке блока управления. Это подбор, поиск и припаивание деталей непосредственно на плату.
• Наматывание пробной катушки. Существует несколько вариантов ее намотки. Наиболее простой вариант – использовать провод ПЭВ размером 0,5 и намотать его 25 витков на подходящей оправе с диаметром около 19-20 см.

Лучшим вариантом будет спаять все напрямую, а уже после окончания наладки подобрать необходимые разъемы и переходники. Скрутки лучше не делать, это оказывает отрицательное влияние на чувствительность прибора.

Вторым неплохим вариантом будет сделать такое кольцо из провода витой пары. Понадобится около 2,5 – 2,7 м провода.

Для достижения максимальной чувствительности необходимо выполнить следующие действия:

1. Намотать 25 витков провода.
2. Провести тест, отрезая небольшие куски провода и наблюдая за повышением чувствительности.
3. Необходимо проделывать это до тех пор, пока чувствительность не начнет снижаться.
4. Подсчитать число витков, намотать окончательный вариант катушки, добавив 1-2 витка. Таким образом, достигается максимальное значение чувствительности.

По окончании основных работ, блок управления, катушка и остальные детали закрепляются на своих местах на штанге. Металлоискатель можно включать и проверять.

Возможные проблемы при сборке

• Собранный прибор не дает реакцию на металлические предметы. Причиной может быть поломка диодов, либо транзистора. Требуется заменить неисправные детали.
• Чрезмерный нагрев транзистора. Следует установить резистор меньшего сопротивления, уменьшая его до прекращения нагрева.

Сборка такого типа металлоискателей не является слишком сложной, при четком соблюдении всех правил и инструкций.

ЛУЧШИЙ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ

Почему именно Volksturm был назван лучшим металлоискателем? Главное - схема реально простая и реально рабочая. Из множества схем металлоискателей, которые я лично делал, именно здесь всё просто, глубинобойно и надёжно! Тем более при своей простоте, в металлодетекторе есть хорошая схема дискриминации - определение железо или цветной металл находится в земле. Сборка металлоискателя заключается в безошибочной пайке платы и настройке катушек в резонанс и в ноль на выходе входного каскада на LF353. Ничего тут суперсложного нет, было бы желание и мозги. Смотрим конструктивное исполнение металлоискателя и новую усовершенствованную схему Volksturm с описанием.

Так как по ходу сборки возникают вопросы, чтоб сэкономить ваше время и не заставлять перелистывать сотни страниц форума, здесь приведены ответы на 10 самых популярных вопросов. Статья в процессе написания, так что некоторые пункты будут дополнены позже.

1. Принцип работы и обнаружения целей этого металлоискателя?
2. Как проверить Работает ли плата металлоискателя?
3. Какой резонанс выбрать?
4. Какие конденсаторы лучше?
5. Как настроить резонанс?
6. Как сводить катушки в ноль?
7. Какой провод для катушек лучше?
8. Какие детали и чем можно заменить?
9. От чего зависит глубина поиска целей?
10. Питание металлоискателя Volksturm?

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.

Как проверить работает ли плата металлоискателя

Вообще усилитель и ключ (CD 4066) проверяется пальцем на входной контакт RX при максимальном сопротивлении сенс и максимальным фоном на динамике. Если изменение фона есть при нажатии пальцем на секунду, то ключ и операционники работают, далее подключаем катушки RX с конденсатором контура параллельно, конденсатор на катушке TX последовательно, ложим одну катушку на другую и начинаем сводить в 0 по минимальному показанию переменного тока на первой ноге усилителя U1A. Далее берем что-нибудь большое и железное и проверяем есть в динамике реакция на металл или нет. Проверим напряжение на у2Б (7-й вывод) оно должно регулятором трэш, меняться +-пару вольт. Если нет - проблема в данном каскаде ОУ. Для начала проверки платы отключаем катушки и включаем питание.

1. Должен идти звук при положении регулятора сенс на максимальное сопротивление, коснёмся пальцем на РХ - если есть реакция, все операционники работают, если нет - проверяем пальцем начиная с u2 и меняем (обследуем обвязку) нерабочего ОУ.

2. Работа генератора проверяется программой частотомер. Штекер от наушников припаять к 12 выводу CD4013 (561ТМ2) предусмотрительно выпаяв р23 (чтоб звуковую карту не спалить). В звуковой плате использовать In-lane. Смотрим частоту генерации, ее стабильность на 8192 гц. Если она сильно смещена, то надо выпаивать конденсатор с9, если и после она не четко выделена и/или много частотных всплесков рядом - заменяем кварц.

3. Проверили усилители и генератор. Если все исправно, но все равно не работает - меняем ключ (CD 4066).

Какой резонанс катушек выбрать

При подключении катушки в последовательный резонанс,увеличивается ток в катушке и общее потребление схемы. Увеличивается расстояние обнаружения цели, но это только на столе. На реальном грунте, земля будет чувствоваться тем сильнее, чем больше ток накачки в катушке. Лучше включение параллельного резонанса, а поднимать чутье входными каскадами. Да и батареек хватит намного дольше. Не смотря на то, что последовательный резонанс применяется во всех фирменных дорогих металодетекторах, в Штурме нужен именно параллельный. В импортных, дорогих приборах, хорошая схематика отстройки от земли, поэтому в этих приборах можно позволить последовательный.

Какие конденсаторы лучше установить в схему металлоискателя

Тип подключаемого к катушке конденсатора не при чём, а если экспериментально поменяли два и увидели что с одним из них резонанс лучше, то просто один из якобы 0,1 мкФ реально имеет 0,098 мкФ, а другой 0,11. Вот и разница между ними по резонансу получается. Я использовал советские К73-17 и зелёные импортные подушки.

Как настроить резонанс катушек металлоискателя

Катушка, как самый лучший вариант, получается из штукатурных терок, склеенных эпоксидной смолой с торцов до нужного вам размера. Причем, центральная ее часть с куском ручки этой самой терки, которая обрабатывается до одного широкого ушка. На штанге же, наоборот, вилка из двух ушек крепления. Такое решение позволяет решить проблему деформирования катушки, при затягивании пластикового болта. Пазы для обмоток делают обычным выжигателем, затем установка ноля и заливка. От холодного конца ТХ, оставим 50 см. провода, который изначально не заливать, а свить из него маленькую катушечку (диаметром 3 см.) и разместить ее внутри RX, перемещая и деформируя ее в небольших пределах, можно добиться точного ноля, но делать это лучше на улице, размещая катушку у земли (как при поиске) при отключенном GEBе, если он есть, затем окончательно залить смолой. Тогда отстройка от земли, работает более- менее сносно (исключение сильно минерализованный грунт). Такая катушка получается легкой, прочной, мало подверженной термодеформации, а обработанная и окрашенная очень симпатичная. И еще одно наблюдение: если металлоискатель собран с отстройкой от грунта (GEB) и при центральном расположении движка резистора выставить ноль очень маленькой шайбой, диапазон регулировки GEBа +- 80-100 мВ. Если установить ноль большим предметом- монета 10-50 коп. диапазон регулировки увеличивается до +- 500-600 мВ. За напряжением в процессе настройки резонанса не гонитесь - у меня при 12в питания около 40В при последовательном резонансе. Чтоб появилась дискриминация конденсаторы в катушках включаем параллельно (последовательное включение нужно только на этапе подбора кондеров для резонанса) - на черные металлы будет протяжный звук, цветные - короткий.

Или ещё проще. Подключаем катушки по очереди к передающему ТХ выходу. Настраиваем в резонанс одну, а настроив её - другую. Пошагово: Подключили, параллельно катушке ткнули мультиметром на пределе переменные вольты, так-же параллельно катушке припаяли конденсатор 0.07-0.08 мкф, смотрим показания. Допустим 4 В - очень слабо, не в резонансе с частотой. Ткнули параллельно первому конденсатору второй небольшой ёмкости - 0.01 мкф (0.07+0.01=0.08). Смотрим - уже показал вольтметр 7 В. Отлично, увеличим ещё ёмкость, подключим на 0.02 мкФ - смотрим на вольтметр, а там 20 В. Великолепно, едем дальше - ещё докинем пару тысяч пик ёмкости. Ага. Уже начало падать, откатим назад. И так добиться максимальных показаний вольтметра на катушке металлоискателя. Затем аналогично с другой (приёмной) катушкой. Настроить на максимум и подключить обратно к приёмному гнезду.

Как сводить катушки металлоискателя в ноль

Для настройки нуля подключаем тестер на первую ногу LF353 и понемногу начинаем сжимать, растягивать катушку. После залива из эпоксидки - нолик точно убежит. Поэтому надо заливать не всю катушку, а оставить места для регулировки, и после высыхания доводить до нуля и заливать окончательно. Взять кусок шпагата и половину катушки обвязать одним витком к середине (к центральной части,месту соединения двух катушек) вставить в петлю шпагата кусочек палочки после чего ее крутить (натягивать шпагат) - катушка будет сжиматься, поймав нолик шпагат пропитать клеем, после почти полного высыхания опять подправить нолик повернув палочку еще чуть-чуть и залить шпагат окончательно. Или проще: Передающая закреплена в пластмассе неподвижно, а приёмную накладываем на первую на 1 см, типа как свадебные кольца. На первом выводе U1A будет писк 8 кГц - можно контролировать вольтметром переменного тока, но лучше просто высокоомными наушниками. Так вот приёмную катушку металоискателя надо то надвигать, то сдвигать с передающей до тех пор, пока на выходе ОУ писк не стихнет до минимума (или показания вольтметра не упадут до нескольких милливольт). Всё, катушка сведена, фиксируем.

Какой провод для поисковых катушек лучше

Провод для намотки катушек не имеет значения. От 0.3 до 0.8 пойдёт любой, всё равно придётся немного подбирать ёмкость для настройки контуров в резонанс и на частоту 8.192 кГц. Конечно и более тонкий провод вполне подходит, просто чем он толще, тем добротность и, как следствие чутьё - лучше. Но если намотать 1 мм - будет довольно тяжеловато таскать. На листе бумаги рисуем прямоугольник 15 на 23 см. От левого верхнего и нижнего угла откладываем по 2,5 см, и соединяем их линией. С правым верхним и нижними углами проделываем тоже самое, но откладываем по 3 см. По средине нижней части ставим точку и по точке слева и справа на расстоянии 1 см. Берем фанеру, накладываем этот эскиз и вбиваем гвоздики во все точки указанные. Берем провод ПЭВ 0,3 и мотаем 80 витков провода. Но честно говоря без разницы сколько витков. Всё равно частоту 8 кГц будем выставлять в резонанс конденсатором. Сколько намотали - столько и намотали. Я мотал 80 витков и конденсатор 0.1 мкф, если намотаете допустим 50 - ёмкость соответственно где-то 0.13 мкф поставить придётся. Далее, не снимая с шаблона обматываем катушку толстой ниткой - типа как обматывают жгуты проводов. После покрываем катушку лаком. Когда высохнет, снимаем катушку с шаблона. Затем идёт обмотка катушки изоляцией - фум лента или изолента. Далее - обмотка приёмной катушки фольгой, можно взять ленту из электролитических конденсаторов. TX катушку можно не экранировать. Не забудьте оставить РАЗРЫВ в экране 10 мм, по середине катушки. Дальше идёт обмотка фольги луженым проводом. Этот провод вместе с начальным контактом катушки у нас будет массой. И наконец обмотка катушки изолентой. Индуктивность катушек около 3,5мГ. Емкость получается около 0,1мкф. Что касается заливки катушки эпоксидкой, то я не заливал её вообще. Просто туго замотал изолентой. И ничего, два сезона отходил с этим металлоискателем без ухода настроек. Обратите внимание на влагоизоляцию схемы и поисковых катушек, ведь придётся по мокрой траве косить. Всё должно быть герметично - иначе попадёт влага и настройка поплывёт. Ухудшится чувствительность.

Какие детали и чем можно заменить

Транзисторы :
BC546 - 3шт или КТ315.
BC556 - 1шт или КТ361
Операционники :

LF353 - 1шт или меняйте на более распространенную TL072.
LM358N - 2шт
Цифровые микросхемы :
CD4011 - 1шт
CD4066 - 1шт
CD4013 - 1шт
Резисторы постоянные , мощностью 0,125-0,25 Вт:
5,6К - 1шт
430К - 1шт
22К - 3шт
10К - 1шт
390К - 1шт
1К - 2шт
1,5К - 1шт
100К - 8шт
220К - 1шт
130К - 2шт
56К - 1шт
8,2К - 1шт
Резисторы переменные :
100К - 1шт
330К - 1шт
Конденсаторы неполярные :
1нФ - 1шт
22нФ - 3шт (22000пФ = 22нФ = 0.022мкФ)
220нФ - 1шт
1мкФ - 2шт
47нФ - 1шт
10нФ - 1шт
Конденсаторы электролитические :
220мкФ на 16В - 2шт

Динамик миниатюрный.
Кварцевый резонатор на 32768 Гц.
Два сверхярких светодиода разного цвета.

Если вы не можете достать импортные микросхемы, вот отечественные аналоги: CD 4066 - К561КТ3, CD4013 - 561ТМ2, CD4011 - 561ЛА7, LM358N - КР1040УД1. У микросхемы LF353 - прямого аналога нет, но смело ставим LM358N или лучше TL072, TL062. Совсем не обязательно ставить операционный усилитель именно - LF353, я просто поднял усиление на U1A заменив резистор в цепи отрицательной обратной связи 390 кОм на 1 мОм - чувствительность значительно возросла на процентов 50, правда после этой замены ушёл ноль, пришлось на катушку в определённом месте приклеить скотчем кусочек алюминиевой пластинки. Советские три копейки чувствует по воздуху на расстоянии 25 сантиметров и это при питании 6 вольт, потребляемый ток без индикации - 10 мА. И не забудь про панельки - удобство и простота настройки значительно повысятся. Транзисторы КТ814, Кт815 - в передающую часть металлоискателя, КТ315 в УНЧ. Транзисторы - 816 и 817 желательно подобрать с одинаковым коэффициентом усиления. Заменимы на любые соответствующей структуры и мощности. В генераторе металлоискателя установлен специальный часовой кварц на частоту 32768 Гц. Это стандарт абсолютно для всех кварцевых резонаторов, которые стоят в любых электронных и электромеханических часах. В том числе и наручных и дешёвых китайских настенных/настольных. Архивы с печатной платой для варианта и для (вариант с ручной отстройкой от земли).

От чего зависит глубина поиска целей

Чем больше диаметр катушки металлоискателя, тем глубже чутьё. А вообще, глубина обнаружения цели данной катушкой, зависит прежде всего от размера самой цели. Но при увеличении диаметра катушки наблюдается уменьшение точности обнаружения объекта и даже иногда потеря мелких целей. Для объектов с монету, этот эффект наблюдается при увеличении размера катушки свыше 40 см. Итого: большая поисковая катушка, имеет большую глубину обнаружения и больший захват, но менее точно обнаруживает цель, чем маленькая. Большая катушка идеальна для поиска глубоких и больших целей, таких как клады и крупные объекты.

По форме катушки делятся на круглые и эллиптичные (прямоугольные). Эллиптичная катушка металлоискателя обладает лучшей избирательностью по сравнению с круглой, потому что ширина магнитного поля у нее меньше и в поле ее действия попадает меньше посторонних объектов. Но круглая имеет большую глубину обнаружения и лучшую чувствительность к цели. Особенно на слабо минерализованных грунтах. Круглая катушка наиболее часто используется при поиске с металлоискателем.

Катушки диаметром меньше 15 см называют маленькими, катушки диаметром 15-30 см называют средними и катушки свыше 30 см - большие. Большая катушка генерирует большее электромагнитное поле, поэтому она имеет большую глубину обнаружения, чем маленькая. Большие катушки генерируют большое электромагнитное поле и соответственно, имеют большую глубину обнаружения и покрытие при поиске. Такие катушки используются для просмотра больших площадей, но при их использовании, может возникнуть проблема на сильно замусоренных площадках потому, что в поле действия больших катушек может попасться сразу несколько целей и металлоискатель среагирует на более крупную цель.

Электромагнитное поле маленькой поисковой катушки тоже маленькое, поэтому с такой катушкой лучше всего искать на территориях сильно замусоренных всякими мелкими металлическими предметами. Маленькая катушка идеальна для обнаружения маленьких объектов, но имеет небольшую площадь покрытия и сравнительно небольшую глубину обнаружения.

Для универсального поиска хорошо подойдут средние катушки. Такой размер поисковой катушки сочетает в себе достаточную глубину поиска и чувствительность к целям с разными размерами. Я делал каждую катушку диаметром примерно 16 см и обе эти катушки укладывал в круглую подставку из-под старого монитора 15". В таком варианте глубина поиска этого металлоискателя будет такая: алюминиевая пластина 50x70 мм - 60 см, гайка М5-5 см, монетка - 30 см, ведро - около метра. Данные значения получены на воздухе, в земле будет на 30% меньше.

Питание металлоискателя

Отдельно схема металлоискателя тянет 15-20 мА, при подключенной катушке + 30-40 мА, итого вместе до 60 мА. Конечно в зависимости от типа применяемого динамика и светодиодов это значение может изменяться. Простейший случай - питание взял 3 (или даже две) последовательно подключенные литий ионные батарейки от мобил на 3,7В и при заряде разряженных аккумуляторов, когда подключаем любой блок питания на 12-13в, ток заряда начинается от 0,8А и падает до 50ма за час и тогда вообще не надо что-то добавлять, хотя ограничительный резистор конечно же не помешает. Как вообще самый простейший вариант - крона на 9В. Но учтите, что металлоискатель съест её за 2 часа. Но для настройки этот вариант питания самое оно. Крона при любых обстоятельствах не выдаст большой ток, который может спалить что-то в плате.

Самодельный металлоискатель

А теперь описание процесса сборки металлодетектора от одного из посетителей. Так как из приборов имею только мультиметр, скачал с инета виртуальную лабораторию Записных О.Л. Собрал адаптер, простенький генератор и прогнал в холостую осциллограф. Вроде показывает какую-то картинку. Далее занялся поиском радиодеталей. Так как печатки в основном выкладывают в формате «lay», скачал «Sprint-Layout50». Выяснил, что такое лазерно-утюжная технология изготовления печатных плат и как их травить. Вытравил плату. К этому времени все микросхемы были найдены. Что не нашел у себя в сарайчике, пришлось покупать. Приступил к пайке перемычек, резисторов, сокетов микросхем, и кварца из китайского будильника на плату. Периодически проверяя сопротивление на шинах питания чтобы не было соплей. Решил для начала собрать цифровую часть прибора, как наиболее легкую. То-есть генератор, делитель и коммутатор. Собрал. Поставил микросхему генератора (К561ЛА7) и делитель (К561ТМ2). Микросхемы б/ушные, выдрал из каких-то плат, обнаруженных в сарайчике. Подал питание 12В контролируя ток потребления по амерметру, 561ТМ2 стала теплой. Заменил 561ТМ2, подал питание - ноль эмоций. Меряю напряжение на ногах генератора - на 1 и 2 ногах 12В. Меняю 561ЛА7. Включаю - на выходе делителя, на 13 ноге есть генерация (наблюдаю на виртуальном осциллографе)! Картинка правда не ахти какая, но за неимением нормального осциллографа - пойдет. Но на 1, 2 и 12 ногах ничего нет. Значит генератор работает, нужно менять ТМ2. Установил третью микросхему делителя - красота на всех выходах есть генерация! Для себя сделал вывод, что выпаивать микросхемы нужно как можно аккуратнее! На этом первый шаг постройки сделан.

Теперь настраиваем плату металлоискателя. Не работал регулятор "SENS" - чувствительность, пришлось выкинуть конденсатор C3 после этого регулировка чувствительности заработала как надо. Не нравился звук возникающий в крайнем левом положении регулятора "THRESH" - порог, избавился от этого заменив резистор R9 цепочкой из последовательно соединённых резистор на 5,6 кОм + конденсатор на 47,0 мкФ (отрицательный вывод конденсатора со стороны транзистора). Пока нет микросхемы LF353 вместо неё поставил LM358, с ней советские три копейки чувствует по воздуху на расстоянии 15 сантиметров.

Поисковую катушку на передачу я включил как последовательный колебательный контур, а на приём как параллельный колебательный контур. Настраивал первой передающую катушку, подключил собранную конструкцию датчика к металлоискателю, осциллограф параллельно катушке и по максимальной амплитуде подобрал конденсаторы. После этого осциллограф подключил на приёмную катушку и по максимальной амплитуде подобрал конденсаторы на RX. Настройка контуров в резонанс занимает, при наличии осциллографа, несколько минут. Обмотки TX и RX у меня содержат по 100 витков провода диаметром 0,4. Начинаем сведение на столе, без корпуса. Просто чтоб было два обруча с проводами. А чтоб убедиться в работоспособности и возможности сведения вообще - разведём катушки друг от дрга на полметра. Тогда ноль будет точно. Затем наложив катушки внахлёст примерно 1см (как свадебные кольца) сдвигать - раздвигать. Точка нуля может быть довольно точная и поймать её сразу нелегко. Но она есть.

Когда, я поднял усиление в RX тракте МД, он начал работать неустойчиво на максимальной чувствительности, это проявлялось в том что после прохождения над целью и её обнаружении выдавался сигнал, но он продолжался и после того когда цели перед поисковой катушкой ни какой уже небыло, это проявлялось в виде прерывистых и колеблющихся звуковых сигналов. При помощи осциллографа была обнаружена и причина этого: при работе динамика и незначительной просадке питающего напряжения уходит "ноль" и схема МД переходит в автоколебательный режим, выйти из которого можно только загрубив порог срабатывания звукового сигнала. Это меня не устраивало поэтому я поставил по питанию КР142ЕН5А + сверх яркий белый светодиод чтобы поднять напряжение на выходе интегрального стабилизатора, стабилизатора на более высокое напряжение у меня небыло. Такой светодиод можно использовать даже для подсветки поисковой катушки. Динамик подключил до стабилизатора, МД после этого стал сразу очень послушный всё начало работать как надо. Думаю Volksturm действительно лучший самодельный металлоискатель!

Недавно была предложенна данная схема доработки, что позволит превратить Volksturm S в Volksturm SS + GEB. Теперь прибор станет обладать хорошим дискриминатором а также селективностью металлов и отстройкой от грунта, прибор паяется на отдельной плате и подключается вместо конденсаторов с5 и с4. Схема доработки и в архиве. Отдельная благодарность за информацию по сборке и настройке металлоискателя всем, кто принимал участие в обсуждении и модернизации схемы, особенно помогли в подготовке материала Электродыч, феска, xxx, slavake, ew2bw, redkii и другие коллеги радиолюбители.