Принцип дії металошукачів, збірка своїми руками. Види схемотехніки металодетекторів. Пристрій, приклади схем типу Пірат. Підводний металошукач
Металошукач або металодетектор – пристрій, який знаходить металовмісні предмети у діелектричному або низько провідному масиві. Пристрій допомагає виявити різні металеві тіла в землі, масиві огороджувальних конструкцій будівель і споруд, і в глибині грунту на дні водойм. Фірмовий прилад коштує досить дорого. Зроблений металошукач своїми руками обійдеться набагато дешевше.
Що таке металодетектор і як він працює?
Сучасний електронний прилад зауважує присутність металевих предметів на відстані. Принцип роботи побудований на тому, що він вловлює свою радіохвилю, відбиту від металу.
При включенні живлення в пошуковому пристрої виникає електромагнітне поле, яке випромінюється вглиб досліджуваної території. Це може бути земля, скеля, вода, деревина або масив будь-якого діелектрика. Електромагнітне поле випромінює пошукова котушка.
На верхній частині потрібного металу з’являються струми вихрового характеру. Вони спрямовуються назустріч, пригнічуючи електромагнітне поле, що випромінюється металошукачем. Різке падіння потужності поля приладу фіксує його електронний блок. Електроніка аналізує нові параметри електромагнітного потоку і сигналізує про наявність металу.
Золото, срібло і мідь, на відміну від заліза і нікелю, володіють більш високою електропровідністю. Визначення природи металу в зоні обстеження ґрунтується на отриманні даних про питомої електропровідності матеріалу.
Відмінність між простими конструкціями і пристроями з більш «просунутої» електронікою полягає в тому, що дорогі пристрої визначає не тільки вид металу, але і глибину його знаходження, а також мають опцію дискримінації.
Принципи дії металошукачів
Склад схем приладів безпосередньо залежить від принципу дії електроніки металошукача. Розрізняють наступні типи схем:
- метод биття;
- передавач-приймач;
- радіочастотний;
- імпульсно-індукційний;
- резонансо-срывной.
Метод биття
Даний метод дії позначають абревіатурою BFO (beat frequency oscillation). В основі конструкції приладу встановлено LC-генератор. Генератори такого виду мають високу стабільність частоти, випромінюваних хвиль.
LC пристрій через котушку пошукового кола отримує фактичну частоту биття і порівнює з еталонними даними. Отримана різниця супроводжується звуковим сигналом через вбудований динамік. Використовувана частота знаходиться в межах від 40 до 500 кГц.
BFO пристрої відрізняються слабкою чутливістю і низьким рівнем відбудовування від вологого і мінерального грунту. Використання цього методу частіше всього зустрічається у дешевих моделях вітчизняного виробництва.
Передавач-приймач
Низькочастотний передавач-приймач формату TR/VLF (transmitter-receiver/very low frequency) має обнаруживающую систему, що складається з 2 котушок. Вони знаходяться в одній площині. Одна з них полягає в контурі LC-генератора. При отриманні їй сигналу, на виході приймальної котушки відображається малопотужний сигнал. Відбувається оцінка амплітуди на прийомних витках і фазового зсуву між отриманим та переданим сигналом.
VLF-спосіб забезпечує високу чутливість пристрою. Металодетектор добре визначає природу предметів, що відбувається за рахунок оцінки характеристик фаз. Схематика приладу має досить складну конфігурацію. Котушки повинні пройти попередню презициозную балансування.
Відстроювання від масиву досліджуваної середовища і дискримінація предметів з металу виконується фазосдвигающей ланцюгами. Модифікація TR/VLF аналізує фазові характеристики електромагнітних полів, що дає можливість відрізняти чорні метали від їх кольорових «побратимів», відбудовуватися від масиву землі і різних сторонніх вкраплень в його середовищі.
Металошукачів даного типу властива висока чутливість. Дозволяють якості пристрою багато в чому залежить від діаметра пошукової головки. Чим більше ця величина, тим краще здійснюється процес виявлення виробів з металу в глибині масиву. На основі цього принципу виготовляють основну масу серійних металодетекторів.
Радіочастотний
Високочастотний формат пристрою RF (radio frequency) має 2 котушки. Вони рознесені на певну відстань один від одного. Випромінююча котушка посилає сигнал на зовнішню поверхню потрібного металу. Приймальний елемент фіксує відбитий сигнал. Використовувана частота радіосигналів знаходиться в межах від 70 до 500 кГц.
Пристрій, побудований за таким принципом, не розрізняє природу тіл з металу, не «бачить» невеликі об’єкти. Слід зазначити, що він відмінно розпізнає великі предмети з металу на великій відстані — в глибині масиву досліджуваної середовища.
Імпульсно-індукційний
Генератор імпульсно-індукційного пристрою формату PL (pulse induction) подає сигнал імпульсного характеру в коливальний контур пошукового пристрою. Оціночними даними є час перехідного періоду – положення заднього фронту імпульсу напруги. Робоча частота знаходиться в низькому діапазоні — від 50 до 4000 Гц.
Резонансо-срывной
Зрив резонансу – формат OR (off resonance). В основі принципу функціонування приладу МІ закладений метод оцінки величини амплітуди сигналу в котушці. Контур налаштовують близько до резонансу з випромінюваним сигналом.
Поява в зоні пошуку металевого предмета стає причиною виникнення резонансу або повного його виключення. Це відзначається збільшенням або зменшенням амплітуди в коливальному контурі.
Метод не використовується в металошукачі заводського виготовлення. В основному застосовують при розробці саморобних радіоаматорських конструкцій.
Що таке дискримінація металів?
Хто цікавиться будовою і принципом дії металошукачів, часто в пошуку потрібної інформації стикаються з виразом «дискримінація металів». Функція дискримінації металошукача визначає спрямованість пошуку тієї або іншої групи металевих предметів. Установка металошукача на виявлення кольорових металів дозволяє ігнорувати залізовмісні включення в масиві ґрунту.
Агрегати, оснащені дисплеєм, можуть демонструвати шкалу дискримінації від «0» до «99». Чим більше прагне показник індикації приладу до 0, тим менше електропровідність знайденого металевого предмета.
У деяких моделях лінійка дискримінації градуйована на такі види металів, як залізо, нікель, цинк, алюміній, золото, мідь і срібло. Прилад може робити поправку на включення лігатури в основному складі матеріалу. Види і кількість лігатури в металі змінює його електропровідність.
Метали в чистому вигляді практично не зустрічаються, тому в складних пристроях високого рівня існують опції, що дозволяють «не помічати» такі метали, як залізо, нікель і алюміній. Металодетектор буде реагувати на виявлення золота, срібла і міді.
Селективна дискримінація металів дозволяє скоротити часові витрати на виявлення непотрібних предметів і не витрачати сили на копання непотрібних ям.
Зібрати металошукач ПІРАТ своїми руками
Члени військово-історичних товариств, краєзнавці і аматори шукати скарби часто стурбовані пошуком дешевих моделей металодетекторів.
Бажання зібрати своїми руками металошукач, насамперед, викликане економічним чинником. Готовий виріб заводського виконання коштує досить дорого. Є моделі, вартістю до декількох десятків тисяч рублів. У засобах масової інформації публікується маса «рецептів» з виготовлення саморобних приладів.
Для виявлення металовмісних предметів у товщі ґрунту, можна зробити металошукач зі схемою Пірат.
Пірат – імпульсний металошукач з нескладної електронною схемою. Назва ніяк не пов’язано з морськими розбійниками. Латинська абревіатура складається з двох скорочень: PI (імпульсний принцип) і RAT (найменування авторського сайту).
Інструкція по збірці МИ ПІРАТ
Для виготовлення саморобного металошукача необхідно заздалегідь приготувати кілька предметів — це пошуковий коло з котушкою, електронний блок управління і штанга-тримач.
Пошуковий коло
Його можна вирізати з будівельної фанери, пластику або іншого діелектричного матеріалу. Коло являє собою обід ø 180 – 210 мм з обвитим на ньому обмотувальним проводом (24 — 25 витків) ø 0,5 мм. Для збільшення дистанції виявлення, пошуковий контур роблять ø 260 – 270 мм і обмотують таким же провідником у кількості 21 – 22 витків.
Рекомендовані розміри пошукового кола і параметри проводу відображені у наступній таблиці.
| Діаметр датчика (кола), мм | Кількість витків, шт. | Ø перерізу проводу, мм |
| 120 | 36 | 0,40 |
| 150 | 31 | 0,40 |
| 175 | 28 | 0,40 |
| 200 | 26 | 0,40 |
| 250 | 22 | 0,40 |
| 300 | 20 | 0,50 |
| 400 | 17 | 0,50 |
| 500 | 15 | 0,50 |
Штанга-тримач
В якості цієї деталі використовують будь-діелектричний довгомір. Це може бути дерев’яний тримач городнього інструменту, швабри або полімерна трубка. На нижньому кінці штанги кріплять пошуковий коло. Вгорі часто кріплять корпус електронного блоку управління. Довжину штанги визначає сам господар обладнання — відповідно до його зростання.
Блок управління
Для корпусу електронного блоку використовують різні коробчаті вироби з пластику. Головне, щоб в корпусі вільно, але в той же час компактно могла поміститися схема приладу і елементи живлення. Начинка електроніки збирається на основі транзисторів і мікросхем.
Різновиди мікросхем металошукача ПІРАТ
З усіх відомих схем саморобних металошукачів відомі конструкції, зібрані на наступних елементах:
Ne 555
Основним керуючим компонентом схеми є мікросхема Ne 555. В якості аналога може бути використана мікросхема вітчизняного виробництва КР1006ВИ1.
Варіант друкованої плати на Ne 555
На транзисторах
Замість мікросхеми Ne 555, деякі автори пропонують збирати схему електронного управління металошукача на транзисторах.
Варіант друкованої плати металодетектора на транзисторах
Tl 0722 і Ne 555
Електронний блок металошукача Пірат збирають на двох мікросхемах. Це значно спрощує схемотехніку приладу.
К561la7
Основою схеми МІ є мікросхема К561la7. Мікропроцесор складається з 4 секторів. Перші два випромінюють фон певної частоти, 3-й елемент виявляє відбитий сигнал від шуканого металевого предмета, а 4-й сектор виробляє порівняння рівня вихідний і адміністратора частоти.
Різні значення цих параметрів викликають подачу сигналу через підсилювач на динамік приладу.
Харчування електронного блоку здійснюється за рахунок батарейки типу “крона”. Її ємності вистачає на користування пристроєм протягом тривалого часу.
Комплектуючі елементи складання електронної схеми металошукача Пірат на К561la7
- Конденсатори часто використовують колишні у вживанні, але потрібно обов’язково перевіряти їх ємність. Добре підходять керамічні елементи. Для виготовлення схеми потрібні деталі:
100 мкФ – 1шт.;
1000 пФ – 3 шт.;
22 пФ – 2 шт.;
300 пФ – 1 шт. - Колишні у вживанні постійні резистори також застосовують, витягуючи їх із старих схем. Вони багато років зберігають свої якісні характеристики.
22 Ом – 1 шт.;
1 грудка – 1 шт.;
4,7 кОм – 1 шт.;
10 кОМ – 1 шт.;
470 кОм – 1 шт. - Змінні резистори краще купити в електротехнічному супермаркеті або на радіоринку:
1,5 кОм – 1 шт., 20 кОм – 1 шт. - Мікросхема К561la7 укладена в захисному корпусі формату DIP. Ніжки нумерують від виїмки на корпусі мікросхеми, починаючи відлік проти годинникової стрілки.
- Транзистор КТ-315 можна замінити на КТ3102, ВС546, або на схожі за характеристиками низькочастотні аналогічні елементи. Дивлячись на лицьову частину транзистора, розрізняють висновки, справа наліво – емітер, колектор і база.
- Діод можна вибрати з таких радіодеталей як: кд522Б, кд105, кд106.Перед паянням діод потрібно продзвонити для того, щоб точно відрізнити анод від катода.
- У якості сигналізатора можна використовувати навушники mp 3-плеєра або щось подібне.
- Живлення – батарейка типу ” крона 9 ст. і контактна група.
Підводний металошукач своїми руками
Модель подібного типу в заводському виконанні коштує чималих грошей. Зробити його своїми руками — приваблива перспектива. З його допомогою на морському дні серед валунів і гальки цілком можна знайти загублені цінні предмети – кільця, ланцюжки із золота і срібла та інше. З допомогою таких приладів знайдено багато артефактів чималої вартості.
Схеми будови електронних блоків застосовують ті ж, що і для сухопутних побратимів, але з деякими особливостями. Тут вимагається забезпечення повної герметичності пристрою. Котушку покривають герметичними ізоляційними матеріалами, аж до застосування епоксидної смоли.
В якості корпусу використовують ПВХ труби малого діаметру. Труби виконують дві функції одночасно – корпусу електронного блоку і штанги-держателя.
У трубу поміщають електронну схему з роз’ємами для підключення живлення і самі батарейки. На оголовку роз’ємів закріплюють змінний резистор — для зміни чутливості
Дуже важливо зробити герметичну закупорку торцевого отвори труби таким чином, щоб гвинт пробки входив до з’єднання з головкою змінного резистора.
Як сигналізаторів виявлення металів застосовують світлові індикатори – світлодіоди. Живити їх доводиться від вбудованого динаміка всередині корпусу. При попаданні в поле котушки потрібного металу, світлові індикатори реагують своїм світінням.
Деякі умільці виготовляють моделі з зовнішнім управлінням пристрої з допомогою магніту. Проводячи магнітом по корпусу металодетектора, змінюють режим роботи приладу.
Висновок
Володіння саморобним металошукачем викликає тягу до обстеження навколишнього світу. Якщо вивчення тих чи інших місць на природі не призведе власника приладу до збагачення, то обов’язково принесе величезну користь для оздоровлення організму за рахунок тривалих прогулянок на свіжому повітрі.
