Металлоискатель на Ардуино своими руками – как самому собрать импульсную флип-катушку на микроконтроллере

Я и Диод. Развлекательно — технический блог

Немного почитав радиолюбительские форумы по изготовлению металлоискателей, обнаружил, что большинство людей собирающих металлоискатели, на мой взгляд, незаслуженно списывают со счетов металлоискатели на биениях — так называемые BFO металлоискатели. Якобы это технология прошлого века и «детские игрушки». — Да, это простой и непрофессиональный прибор, требующий определенных навыков и опыта в обращении. Он не имеет четкой селективности металлов и требует подстройки в процессе эксплуатации. Однако и с ним можно производить удачный поиск при определенных обстоятельствах. Как вариант — пляжный поиск — идеальный вариант для металлоискателя на биениях.

Место для поиска с металлоискателем.

С металлоискателем нужно ходить там, где люди что-то теряют. Мне повезло, у меня есть такое место. Неподалеку от моего дома расположен заброшенный речной песчаный карьер, на котором летом постоянно отдыхают люди бухая и купаясь в реке. Понятное дело, они постоянно что то теряют. На мой взгляд, лучшего места для поиска с металлоискателем BFO придумать нельзя. Потерянные вещи моментально самозакапываются на небольшую глубину в сухой песок и отыскать их вручную уже практически невозможно. Мистика какая то. Помню, в детстве уронил там в песок ключи от квартиры. Вот стою я, вот сюда упали ключи, но, сколько я не перекапывал тот участок — все безрезультатно. Они буквально провалились «сквозь землю». Просто заколдованное место. В то же время на этом «золотом» пляже я постоянно находил в песке чужие ключи, зажигалки, монеты, украшения и телефоны. А при последнем походе с металлоискателем – женское тонкое золотое кольцо. Оно было почти у поверхности чуть присыпано песком. Возможно, просто везение. Собственно именно под этот пляж я и делал свой металлоискатель.

Использование металлоискателя

Профессиональные высокочувствительные металлодетекторы используются в повседневной работе различных пунктов досмотра, с их помощью ведутся поисковые и дознавательные действия полицейских и спасательных служб.

Огромная армия любителей-кладоискателей по всему миру практикует долгие и неспешные походы с металлоискателями. Иногда такое развлечение приносит доход и даже известность.

В наше время уже налажена индустрия детекторных (распознающих) приборов на все случаи жизни, отличающихся не только по принципам работы, но и широким диапазоном цен и технических характеристик.

Достоинства металлоискателя на биениях.

Почему именно BFO? — Во первых, это самый простой вариант металлоискателя. Во вторых он обладает хоть какой то динамикой сигнала в зависимости от свойств предмета. Не то что импульсный металлоискатель – «пикающий» на все одинаково. Я не в коем случае не хочу принизить достоинства импульсного металлоискателя. Это тоже замечательный прибор, но для пляжа заваленного пробками и фольгой он не подходит. Многие скажут, что и металлоискатель на биениях не различает свойств предмета, воет и гудит на все одинаково. Однако это не так. Попрактиковавшись на пляже пару дней, я научился весьма неплохо определять фольгу как резкое и глубокое изменение частоты. Крышки же от пивных бутылок вызывают строго определенное изменение частоты, которое нужно запомнить. А вот монеты издают слабый, «точечный» сигнал — еле уловимое изменение частоты. Все это приходит с опытом при наличии терпения и неплохого слуха. Металлоискатель на биениях — это все-таки «слуховой» металлоискатель. Анализатором и обработчиком сигналов здесь является человек. По этому вести поиск нужно обязательно на наушники, а не на динамик. Причем лучший вариант – большие наушники, а не «затычки».

Конструкция металлоискателя.

Конструктивно я решил делать металлоискатель складным и компактным. Чтобы он влезал в обычный пакет, дабы не привлекать внимание «нормальных» людей. Иначе, добираясь до места поиска, выглядешь как «инопланетянен», или собиратель металлолома. Для этой цели я купил в магазине самое маленькое (двухметровое пятиколенное) телескопическое удилище. Оставил три колена. Получилась довольно компактное складное основание, на котором я и собрал свой металлоискатель.

Весь электронный блок был собран в уже полюбившимся мною пластиковом коробе для проводки 60х40. Из его пластмассы так же была сделана торцевая заглушка, перегородка отсека питания и крышка отсека питания .Части склеивались суперклеем и садились на болты М3. Крепление электронного блока металлоискателя к удилищу выполнено в виде металлической скобы, которая вставляется на место рыболовной катушки с леской и фиксируется штатной гайкой удилища. Получилась отличная легкая и прочная конструкция. Наружу блока выведена кнопка питания, гнездо подключения катушки (пятиконтактное гнездо от «дедушкиного» магнитофона), регулятор частоты и гнездо под джек для наушников.

Печатная плата металлоискателя изготавливалась по месту разводкой дорожек водостойким маркером. По этому, к сожалению, печатку предоставить не могу. Монтаж поверхностный навесной — без отверстий – «ленивый» — мой любимый . Так же важно после сборки платы покрыть её любым лаком для защиты от влаги и мусора. При полевых условиях это очень важно. Я, к примеру, потерял один день из за того, что во внутрь под микросхему попал какой-то мусор. Металлоискатель просто перестал работать. И мне пришлось возвращаться домой, разбирать его, продувать и вскрывать плату лаком.

Импульсный металлоискатель PI-AR

Импульсный металлоискатель PI-AR на микроконтроллере stm32f103c8t6. Название взято то слов PI — импульсный принцип работы, AR — сокращенно от ARM микроконтроллер. Программное обеспечение разработано в среде Arduino. Параметры металлоискателя, обнаружение монеты,по воздуху, 25 мм до 25 см,крупные предметы до 200 см. Принципиальная схема представлена на рис.

Принцип работы как и у всех импульсных металлоискателей. На поисковую катушку L1 подается короткий импульс тока,(120 мкс в данном случае)наводящий в мишени вихревые токи. При резком прерывании импульса в катушке возникает ЭДС самоиндукции и эти вихревые токи увеличивают время затухания импульса самоиндукции, затем сигнал усиливается аналоговой частью и фиксируется микроконтроллером.На рисунках представлены осциллограммы,первая без металла в зоне видимости катушки,вторая с металлом. Первый канал осциллографа, выход с катушки через ограничительную цепь R5,D1,D2. Второй канал вход на контакт микроконтроллера ( А0).

Импульс на катушку L1 подается через транзистор Т1 который управляется цепочкой В9 (контакт платы STM32),R6,T2,R1,R2.Резистор R5 и диоды D1,D2 ограничивают напряжение самоиндукции катушки L1 до 2 вольт. Аналоговая часть выполнена на операционном усилителе DA1 (TL072) и транзисторе Т3, последний служит для усиления и согласования уровней с микроконтроллером на 3.3 вольта. Далее сигнал поступает на вход (А0) микроконтроллера STM32F103C8T6,где происходит захват по таймеру от (1) до (0) и после обработки сигнала, значение выводится на индикатор. Этот микроконтроллер выбран из-за своего быстродействия что в данном случае очень важно(не хотелось усложнять аналоговую часть, когда можно обработать цифровым методом),ну и поддержка этой платы в ARDUINO. Индикация выполнена на готовом модуле WS2812В из восьми светодиодов и зуммере с напряжением питания 5 вольт. Управление осуществляется с помощью энкодера (настройка чувствительности, яркости, отключение и включение зуммера, увеличение, уменьшение глубины обнаружения и расширение шкалы индикации.)

Изготовление катушки

Катушка намотана проводом 0.7 мм, на оправке 200 мм, 25 витков, затем плотно скручена ниткой. Корпус катушки изготовлен из листа ПВХ, толщиной 5 мм и склеен клеем для PVC труб.

Штанга

Штанга изготовлена из PVC труб соединенных клеем. Эти трубы имеют хорошую жесткость по сравнению с теми которые спаиваются, ну и по весу легче.

Программное обеспечение

В среде ARDUINO нужно скачать библиотеку для плат STM32, затем установить в менеджере плат поддержку 32 битных плат CORTEX M3. Затем выбрать плату Generic STM32F103C series. Выбрать программатор (я использовал программатор ST-LINK ). Скетч для прошивки прилагается в архиве.В скетче все прокомментировано так что должно быть все понятно.

Источник питания

В качестве источника питания я использовал POWER-BANK 10 Аh и DC-DC повышающий преобразователь.Так как POWER-BANK не хотел с ним работать,(срабатывала защита) припаял провода напрямую к аккумуляторам,на выходе получилось 3.7 — 4.2 вольта.В таком случае надо пользоваться КРАЙНЕ ОСТОРОЖНО. от короткого замыкания могут взорваться аккумуляторы и не допускать разряда ниже 2.7 вольт (так делать нельзя. надо ставить дополнительную защиту).Далее на выходе DC преобразователя выставляем напряжение 12 вольт. В момент включения питания (пока инициализируется микроконтроллер) транзистор Т1 был открыт и DC преобразователь не запускался, для этого был добавлен резистор R4.

DC — DC повышающий преобразователь MT3608.

Здесь поставил фильтр по питанию (на всякий случай).

Потребление тока в момент работы 80 миллиампер.

Изготовление блока

Для изготовления самого блока нам понадобится готовая плата с микроконтроллером STM32F103C8T6, энкодер , зуммер на 5 вольт,светодиодный модуль из 8-ми светодиодов WS2812В в виде полоски или круга и радиоэлементы указанные в списке.

Схема металлоискателя на биениях.

Сама же схема (см. ниже ) была переработана и оптимизирована мной из двух схем металлоискателей. Это «Металлоискатель на микросхеме» — журнал «Радио», 1987г, №01, стр 4, 49 и «Металлоискатель повышенной чувствительности» — журнал «Радио», 1994г, №10, стр 26.

В результате получилась простая и функциональная схема, обеспечивающая стабильные низкочастотные результирующие биения – то, что нужно для определения на слух малейших изменений частоты.

Стабильность и чувствительность металлоискателя обеспечивают следующие схемные решения:

Генераторы эталонный и измерительный разнесены — выполнены в отдельных корпусах микросхем – DD1 и DD2. На первый взгляд это расточительство – используется всего один логический элемент корпуса микросхемы из четырех. То есть, да, эталонный генератор собран только на одном логическом элементе микросхемы. Остальные три логические элемента микросхемы не задействованы вовсе. Точно так же построен и измерительный генератор. Казалось бы — бессмысленно не задействовать свободные логические элементы корпуса микросхем. Однако именно в этом и есть большой смысл. И состоит он в том, что если, допустим, все же собрать в одном корпусе микросхемы два генератора – они будут синхронизировать друг друга на близких частотах. Не удастся получать малейшие изменения результирующей частоты. На практике это будет выглядеть как резкое изменение частоты лишь при близком воздействии массивного металлического предмета на измерительную катушку. Иными словами резко снижается чувствительность. Металлоискатель не реагирует на мелкие предметы. Результирующая частота как бы «залипает» на нуле – до определенного момента вовсе нет биений. Еще говорят – «тупой металлоискатель», «тупая чувствительность». Кстати «Металлоискатель на микросхеме» — журнал «Радио», 1987г, №01, стр 4, 49 построен как раз на одной микросхеме вовсе. Там очень заметен этот эффект синхронизации частот. Ним совершенно невозможно искать монеты и мелкие предметы.

Так же оба генератора должны быть экранированы отдельными небольшими экранами из жести. Это на порядок повышает стабильность и чувствительность металлоискателя в целом. Достаточно, просто припаять на минус между микросхемами генераторов небольшие перегородки из жести, чтобы убедится в улучшении параметров металлоискателя. Чем лучше экран — тем лучше чувствительность (ослабляется влияние генераторов друг на друга и плюс защита от внешнего воздействия на частоту).

Электронная настройка.

Во всех классических схемах BFO (схемах BFO прошлого века) для настройки нулевых биений используется конденсатор переменной емкости КПЕ. Этот паршивый элемент изначально перечеркивает все возможности металлоискателя на биениях. Никогда не используйте КПЕ в BFO! Даже если он не будет иметь люфтов, все равно он будет источником паразитного изменения частоты в следствии температурных и емкостных влияний окружающей среды. Производить поиск в реальных походных условиях с конденсаторным металлоискателем на биениях сплошное мучение.

Читать также: Диод д18 содержание драгметаллов

Только электронная настройка! Она реализована на стабилитроне D1, включенном в схему как варикап. Такая схема обеспечивает хорошую перестройку частоты при отсутствии паразитных явлений. Вместо КС147 можно использовать к примеру КС133, КС156 и многие другие. Так же многие диоды обладают свойством варикапа. Естественно, возможно придется подобрать резисторы R1, R3. Возможно R3 нужно будет вообще закоротить при другом стабилитроне или диоде.

Компаратор на DD3.2 – DD3.4.

Этот элемент схемы преобразует синусоидальный сигнал с выхода смесителя DD3.1 в прямоугольные импульсы удвоенной частоты.

Во первых, прямоугольные импульсы отчетливо слышны на герцовых частотах как четкие щелчки. В то время как синусоидальный сигнал герцовых частот уже с трудом различим на слух.

Во вторых, удвоение частоты позволяет более близко подойти регулировкой к нулевым биениям. В результате, регулировкой можно добиться «цоканья» в наушниках, изменение частоты которого уже можно уловить при поднесении маленькой монеты к катушке на расстоянии 30 см.

Стабилизатор питания генераторов.

Естественно, в данной схеме напряжение питания заметно влияет на частоту генераторов DD1.1 и DD2.1 металлоискателя. Причем на каждый из генераторов влияет по разному. В результате чего, с разрядом батареи немного «плывет» и частота биений металлоискателя. Для предотвращения этого в схему был введен пятивольтовый стабилизатор DA1 для питания генераторов DD1.1 и DD2.1. В результате чего частота перестала «плыть». Однако, следует сказать, что с другой стороны, из за пятивольтового питания генераторов несколько снизилась чувствительность металлоискателя в целом. По этому, эту опцию следует считать необязательной и при желании можно питать генераторы DD1.1 и DD2.1 от кроны без стабилизатора DA1. Только придется чаще подстраивать частоту вручную, регулятором.

Импульсный металлоискатель «Пират»

Приветствую, радиолюбители-самоделкины!

Думаю, каждому в жизни хотелось бы найти клад — откопать ямку под каким-нибудь одиноким деревцем и обнаружить там старинный сундук с драгоценностями. Звучит как сюжет сказки, но на самом деле это очень близко к реальности — ведь тысячи энтузиастов по всему миру прочёсывают земли со специальными приборами — металлоискателями, в поисках ценных предметов старины, металлолома или просто различных старинных интересностей. Конечно, целые старинные сундуки встречаются далеко не на каждом углу, и порой нужно потратить не один год на поиск действительно ценной находки, но при первом же выходе на поиск с прибором рассчитывать можно, как минимум на монеты — хотя бы современные. До нас на этих же землях жило не одно поколение, за многие десятки и сотни лет в землю попало огромное количество металлических предметов, которые так и лежат погребёнными — может быть, мы ходим по ним буквально каждый день, особенно если речь идёт о загородных участках, но просто не подозреваем, что под землёй может быть что-то интересное. Для поиска сейчас в продаже имеется большое число различных металлоискателей, по самым различным ценам и с различными характеристиками, есть даже такие, которые предназначены для подводного поиска и способны работать на большой глубине.

Продвинутые модели имеют дискриминацию — то есть сразу показывают, чёрный или цветной металл находится под землёй, это актуально при поиске в замусоренных участках, где металлоискатель срабатывает на выброшенные людьми пробки и банки буквально через каждые пару метров. Фирменные приборы имеют довольно сложное устройство, а потому имеют довольно приличные цены — не каждый может позволить себе купить металлоискатель, особенно если использоваться он будет не регулярно, а просто пару раз, ради интереса. Но тут на помощь приходит радиоэлектроника — обладая лишь небольшими навыками в этой области можно собрать своими руками полноценный прибор с достаточно высокой чувствительностью, пусть он не имеет дискриминация и реагирует на все металлы подряд, может использоваться для поиска. Речь идёт о металлоискателе «Пират» — пожалуй, одна из самых популярных схем для сборки среди металлоискателей, ведь он собирает в себе множество преимуществ — чувствительность около 20 см на монету, простоту схемы, отсутствие каких-либо дорогих элементов, детали для всей схемы можно купить буквально за 200-300 рублей, а-то и вовсе вытащить из неисправной аппаратуры. Схема металлоискателя показана ниже.

В левой части схемы на микросхеме NE555 собран генератор прямоугольных импульсов — ведь металлоискатель импульсный. Конденсатор С1 на 100 нФ является частотозадающим, поэтому здесь можно применить надёжный конденсатор, ёмкость которого не будет изменяться в зависимости от температуры — подойдёт любой плёночный. Прямоугольные импульсы снимаются с 3-го вывода микросхемы и через резистор попадают на базу первого транзистора T1 — он является своего рода драйвером для работы мощного полевого транзистора T2. В качестве Т1 можно применить любой маломощный структуры PNP, например, BC557 или КТ3107. В качестве T2 подойдут мощные полевые — например, IRF740, IRF630 и им подобные. Этот транзистор коммутирует поисковую катушку с частотой работы генератора, она равна примерно 100-200 герц. Поисковая катушка единственная на схеме обозначена индуктивностью, об её изготовлении речь пойдёт позже. Резистор R7 служит для подавления всплесков самоиндукции с катушки — этот резистор достаточно важен, ведь от него будет зависеть максимальная чувствительность схемы. Его мощность должна быть 1Вт, так как на нём происходит небольшое выделение тепла. Если сразу после сборки схема работает, ну чувствительность слабовата — можно подрегулировать сопротивление как в большую, так и в меньшую стороны, добиваясь максимума чувствительности. Сигнал с катушки для детектирования наличия металла снимается со стока полевого транзистора и через резистор поступает на диодный ограничитель амплитуды, это диоды D1, D2 — здесь можно применить любые маломощные кремниевые, например, 1N4148, КД521. И через разделительный конденсатор С3 сигнал поступает на микросхему, которая выдаёт сигнал о наличии металла. На схеме показан операционный усилитель, но использовать здесь можно далеко не всякие микросхемы — подходящим вариантом является исключительно К157УД2, отечественная микросхема, с ней достигается наилучшая чувствительность. Также можно использовать и TL082, но в этом случае схема будет несколько отличаться — такой вариант схемы можно найти на просторах интернета. В обвязке микросхемы можно увидеть переменный резистор с обозначением «чувствительность» — с его помощью производится настройка порога металлоискателя. Здесь желательно использовать два последовательно соединённых переменных резистора, один, например, на 100 кОм для грубой настройки, и на 10 кОм для точной. Настройка порога производится следующим образом — металлоискатель с катушкой включается, при этом катушка должна быть расположена вдали от металлических предметов. И вращением резистора устанавливается такое положение, при котором схема будет издавать лишь редкие одиночные щелчки. Теперь если поднести к катушке металлический предмет из динамика сразу послышатся частые и интенсивные щелчки, по их интенсивности можно судить о размерах и глубине залегания найденного предмета. Транзистор Т3 коммутирует динамик, здесь используется любой маломощный, например КТ3102, BC547. Динамик — маломощный, небольших размеров и небольшой мощности, например, от каких-нибудь игрушек, сопротивлением 4-8 Ом. Также можно вместо динамика подключить наушники, увеличив сопротивление R17, в этом случае посторонние люди не услышать громких сигналов, что весьма удобно. Вся схема собирается на печатной плате, скачать которую можно в конце статьи. Выполняется плата стандартным методом ЛУТ, затем запаиваются детали — сперва небольшие резисторы, затем более крупные компоненты. Обратите внимание, что после сборки платы с неё обязательно нужно смыть флюс, ведь его остаточная проводимость может нарушить работу схемы и чувствительность снизится. В данной схеме генератор импульсов был собран на микросхеме NE555, но если её под рукой не оказалось, точно такой же генератор можно собрать на паре транзисторов, этот вариант показан на схеме ниже.

Поисковая катушка изготавливается с помощью медной эмалированной проволоки диаметром 0,6 — 0,8 мм, необходимо намотать её на диэлектрической оправке диаметром около 20 см — можно варьировать добиваясь нужной чувствительности. Количество витков также около 20-ти, точное число подбирается индивидуально по наилучшим результатам. Катушку необходимо соединить с платой толстыми медными проводами, также следует учитывать, что в конструкции катушки не должно быть никаких металлических предметов.

Плата устанавливается в подходящий корпус, в нём же устанавливается динамик или разъём под наушники, в качестве органов управления выводится переменный резистор и кнопка включения. Напряжение питания составляет 12В, ток потребления не превышает 12В — в качестве источника питания весьма удобно использовать три последовательно включенных литий-ионный аккумулятора. Затем весь прибор можно установить на самодельную штангу для удобного поиска, она показана ниже. Удачной сборки!

imp_tranz.rar [38.66 Kb] (скачиваний: 341)

Источник (Source)

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Конструкция катушки металлоискателя.

Так как это не импульсный металлоискатель, а BFO, то поисковая катушка (L2) не боится металлических предметов в своей конструкции. Нам не понадобятся пластмассовый болт. То есть мы можем без опаски применять для её изготовления металлический (но только незамкнутый!) каркас и обычный металлический болт для шарнира. В последствии, при наладке схемы, все влияния металла в конструкции выведутся в ноль подстроечным сердечником катушки L1. Сама катушка L2 содержит 32 витка провода ПЭВ или ПЭЛ диаметром 0,2 – 0,3 мм. Диаметр катушки должен быть около 200 мм. Намотку удобно производить на небольшое пластмассовое коническое ведро. Полученные витки полностью обматываются изолентой и увязываются ниткой. Далее вся эта конструкция обматывается фольгой (кулинарная фольга для запекания). Сверху фольги наматывается луженая проволока несколькими витками по всему периметру катушки. Эта проволока будет выводом фольгяного экрана катушки. Еще раз все вместе обматывается изолентой. Сама катушка готова.

Каркас на котором будет располагаться катушка и которым она будет крепится к удилищу изготавливается из стальной пружинящей (не мягкой) проволоки 3-4 мм. Он состоит собственно из трех частей (смотри рисунок)– двух витых проволочных петель шарнира, которые будут соединены болтом между собой и проволочного кольца, продетого в трубку от капельницы (кольцо не должно быть замкнутым витком).

Вся эта конструкция вместе с готовой проволочной катушкой так же увязывается вместе нитками и изолентой.

Сам шарнир с катушкой крепится к удилищу увязыванием капроновыми нитками и проклейкой эбоксидной смолой.

Катушку желательно не мочить в процессе поиска и тем более не использовать для подводного поиска. Она не герметична. Попавшая во внутрь влага со временем может разрушить её.

Катушка L1 (смотри схему) мотается на каркасе от малогабаритного радиоприемника с металлическим экраном и подстроечным сердечником. Катушка содержит 65 витков провода ПЭВ диаметром 0.06мм

Поиск артефактов под землей — довольно популярное занятие. Для кого-то, это профессия, кто-то просто увлекается археологией. Существуют многочисленные группы кладоискателей: как романтиков, так и прагматичных добывателей ценностей. Всех этих людей объединяет одна страсть: поиск металлических предметов, спрятанных на различной глубине.

Если у вас есть точная карта с указанием места захоронения клада, либо планы проведения боев во время войны, это не гарантирует успех. Можно перелопатить тонны грунта, а искомый предмет будет спокойно лежать в паре метров от места активного поиска.

Для поиска золота, и менее ценных металлов, вам потребуется металлоискатель, который можно сделать своими руками.

Важная информация: Применение подобных приборов не запрещено Законом. Однако существуют наказания за последствия такого поиска, касающиеся раскопок, а также извлечения обнаруженных предметов.

Не будем вдаваться в тонкости, это тема другой статьи. Проще говоря: если вы нашли золотое кольцо на пляже, либо горсть советских монет в лесу — проблем, связанных с применением электронных средств поиска не будет.

А вот за извлеченные бронзовые ложки возрастом от 100 лет и старше, можно получить реальный срок или крупный штраф.

Тем не менее приборы для поиска металлических предметов в толще земли свободно продаются, а желающие сэкономить могут сделать металлоискатель своими руками в домашних условиях.

Металлоискатель винтик pi настройка

Импульсный металлоискатель «ВИНТИК» Питание — 12 вольт Потребляемый ток – 30-42 мА Сигнализация — световая, звуковая Чувствительность — 25 см. 5коп СССР Схема состоит из передающей и приёмной части. Принцип работы импульсного металлоискателя «Винтик» такой же, как в известных импульсных металлоискателях «Пират», «Импад» и т.п. Почитать подробнее о работе, изготовлении, настройки металлоискателей, изготовлении и настройки катушки можно в разделе Металлоискатель «Пират» https://vk.com/topic-33752123_31206872

______________________________Настройка металлоискателя______________________________ Паять чистой канифолью или спирто-канифольным раствором. После пайки зубной щёткой смыть со спиртом остатки канифоли. После монтажа ОБЯЗАТЕЛЬНО ещё раз проверьте правильность монтажа согласно принципиальной схеме. Правильно собранный металлоискатель работает сразу. В настройке практически не нуждается, но возможно понадобится осциллограф, частотомер. Также нужен будет мультиметр. При включении проконтролируйте ток, потребляемый прибором. При 9В — 30 мА, при 12В — 42мА.

Для питания устройства лучше взять аккумуляторы. Я взял из старой батареи от ноутбука. 4 шт по 3В = 12В.

Сначала рекомендуется намотать катушку около 30 витков, затем настроить максимальную чувствительность резисторами. Затем смотать 3 витка — далее настроить. Например, смотал 3 витка и пробовать первый каскад регулировать усиление (R6,7,C2), затем прогнать регулировку фильтра (R14, C8,9), затем регулировку усиления второго каскада (R20), третьего (R22).

Контролировать можно пока на светодиод, а потом и на звук. При сматывании витков ток будет расти, а вот чувствительность нужно «поймать» максимальную. Если много витков — она будет слабая и при малых витках тоже слабая.

Резисторы R6 — порог усиления первого каскада (таблица напряжений ниже) совместно с регуляторами «Фильтр» и «Усиление» добиваемся максимальной чувствительности (в наушниках редкое потрескивание) и R24 — порог срабатывания звукового генератора, для того чтобы светодиод и тон генератора в наушниках появлялись одновременно. Регуляторами «Фильтр» и «Усиление» устанавливаем порог начала свечения светодиода.

Источник

Принцип работы устройства

В отличие от детекторов грунта, работающих с использованием волн различной частоты или ультразвука, металлоискатель (фабричный, или созданный своими руками), работает с индуктивностью.

Катушка излучает электромагнитное поле, которое затем анализируется приемником. Если в зоне действия оказывается любой предмет, который проводит электроток, либо имеет ферромагнитные свойства — формат поля искажается. Точнее сказать, под действием активного поля катушки, объект формирует собственное. Это событие фиксируется приемником, и генерируется оповещение: перемещается стрелка прибора, звучит тональный сигнал, загораются световые индикаторы.

Зная методику работы, можно рассчитать электрическую схему, и создать мощный металлоискатель своими руками. Сложность конструкции зависит только от наличия элементной базы и вашего желания. Рассмотрим несколько популярных вариантов, как собрать самодельный металлоискатель:

Так называемая «бабочка»

Такое прозвище получено из-за характерной формы площадки, на которой расположены катушки индуктивности.

Расположение элементов связано с принципом работы. Схема выполнена в виде двух генераторов, работающих на одной частоте. При подключении к ним одинаковых катушек, создается индукционный баланс. Стоит попасть в электромагнитное поле постороннему предмету, обладающему электропроводимостью, как баланс поля разрушается.

Генераторы реализуются на микросхемах NE555. На иллюстрации изображена типовая схема такого прибора.

Катушка для металлоискателя (их две, на схеме: L1 и L2) делается своими руками из провода сечением 0.5–0.7 мм². Идеальный вариант — трансформаторная обмоточная медная жила в лаковой изоляции (извлекается из любого ненужного трансформатора). Характеристики не обязательно выдерживать с ювелирной точностью, при одном условии: катушки должны быть одинаковыми.

Примерные параметры: диаметр 190 мм, в каждой катушке ровно 30 витков. Собранное изделие должно быть монолитным. Для этого витки прихватываются монтажной нитью, и заливаются трансформаторным лаком. Если этого не сделать, вибрация витков будет сбивать схему с настроенного баланса.

Электрическая схема

Есть два варианта изготовления:

• учитывая малое количество элементов, можно собрать ее на макетной плате, соединив ножки деталей с помощью проводников;
• для аккуратности и надежности, лучше вытравить плату по предложенному чертежу.

Любая пайка «на соплях» может подвести в полевых условиях, и вам будет обидно за потраченное впустую время.

Так же, как и металлоискатель на транзисторах, прибор на NE555 нуждается в точной настройке перед использованием. На схеме видно три переменных резистора:

• R1 предназначен для настройки частоты генератора и достижения того самого баланса;
• R2 грубо настраивает чувствительность;
• с помощью резистора R3 можно выставить чувствительность с точностью до 1 см.

Информация: Подобная схема не может дискриминировать металлы. Искатель лишь дает понять, что объект существует. А по тональности сигнала (исходя из вашего опыта) можно определить приблизительный объем и глубину залегания.

Питание достаточно универсальное: 9–12 вольт. Можно подобрать АКБ от источника бесперебойного питания, или собрать блок питания из аккумуляторов формата ААА. Неплохой вариант — батареи 18650 (их еще используют для вейпа).

Настройка «бабочки»

Принцип работы описан выше, поэтому просто разберем технологию. Выставляем все резисторы в среднее положение, и обеспечиваем срыв синхронизации генераторов. Для этого складываем катушки «восьмеркой», и перемещаем их друг относительно друга, пока писк не перерастет в потрескивание. Это и есть срыв синхронизации.

Читать также: Разъем кабеля для монитора

Фиксируем кольца, и вращаем резистор R1 до появления устойчивого потрескивания с ровными интервалами.

Поднося к месту перехлеста катушек (это и есть очка поиска) металлические предметы, добейтесь устойчивого писка. Чувствительность регулируем резистором R2.

Остается подстройка резистором R3, который используется скорее для корректировки падения напряжения в источнике питания.

Механическая часть

Штанга для металлоискателя своими руками делается из легкой пластиковой трубы, либо из дерева. Использование алюминия нежелательно, поскольку он будет мешать работе. Схему и органы управления можно спрятать в герметичный корпус (например, распаечная коробка для проводки).

Искатель «бабочка» готов к работе.

ИМПУЛЬСНЫЙ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ

Представляем новый упрощённый вариант импульсного металлодетектора ClonePI-W. Данный прибор очень прост в сборке и настройке, а некоторые функциональные особенности схемы допускают его использование для подводного поиска. Для упрощения и удешевления конструкции, вместо жидкокристаллического дисплея использована светодиодная индикация отклика от металла. Управление импульсного металлоискателя тоже максимально упрощено. Автор схемы — AndyF (fandy.vov.ru).

Принципиальная схема импульсного металлоискателя ClonePI-W:

Теперь назначение кнопок управления металлоискателем: 1,2 — барьер — отстройка от грунта; 3,4 — громкость (+ и -) тут все ясно; 5 — если прошивка 1.2.1 — не используется; 6 — сброс.

Плата управления с разведёнными кнопками:

Настройка: в отсутствии металла, ставим прибор катушкой на грунт, загрубляем кнопочкой +барьер до свечения 3-4 светодиода, крутим переменный резистор до срыва (металлоискатель запоет), немного откручиваем назад — при этом писк прекратится и нажимаем сброс. Все, прибор готов к работе — идем, ищем и копаем.

Признаком нахождения в режиме настроек является свечение последнего светодиода (VD13). Минимально допустимое напряжение индицируется с шагом 0,5В — от 7,5 до 11В. Значение по умолчанию — 8В. Если напряжение питания уменьшается ниже заданного значения, металлоискатель продолжает работать, но раз в несколько секунд выдаёт двойной низкий звук.

Конфигурационные биты микроконтроллера должны быть прошиты так:

Эскиз и фотографии катушек металлоискателя, выпиленных лобзиком из толстой фанеры:

Намотка катушки не требует особых навыков и расхода провода: провод 0.6 — 1мм, диаметр поисковой катушки 21см, 27 витков с общим сопротивлением 2ома. При правильно собранной схеме металлоискателя просто подключаем её и без всяких настроек должно заработать.

Поисковый датчик можно делать из любого влагостойкого материала — в крайнем случае из фанеры. Только не забудьте хорошенько пропитать фанеру, чтобы влагу не впитывала. Можно и смолой залить — кольцевой датчик не боится коробления и усадки, главное после высушить хорошо, а потом настраивать.

При испытаниях импульсного металлодетектора с первого включения, золотое кольцо он увидел за 15 см, молоток — 30 см. Крупный объект — холодильник, видит примерно за метр двадцать. На форуме можно прошивку к микроконтроллеру ATmega8, список деталей, крупную схемы и печатные платы в формате Lay. Вопросы по сборке и настройке задавайте автору фотографий — in_sane.

Форум по импульсным металлоискателям

Пират

Еще одна популярная импульсная модель для начинающих кладоискателей — металлоискатель «Пират» Его также легко сделать своими руками, подробная инструкция в двух вариантах:

1. На той же микросхеме NE555. Это классический генератор, который начинает работать при появлении металла в зоне действия катушки. Никаких подстроек не требуется, просто в динамике раздастся писк.

2. Металлоискатель, собранный на транзисторах, работает по такому же принципу. Собственно и схема аналогичная, только NE555 заменена транзисторным генератором на КТ315.

Питание желательно приблизить к 12 вольтам, поскольку качество работы зависит от напряжения. Печатные платы уже опробованы, оба варианта на иллюстрации.

Катушка (в данном случае одна) изготавливается из той же трансформаторной проволоки 0.5 мм. Оптимальный диаметр 20 мм, количество витков 25. Поскольку мы делаем металлоискатель «Пират» своими руками, внешний дизайн отходит на второй план. Подойдут любы материалы, которые вы готовы были выбросить.

Рукоятку лучше выполнить разъемной, для удобства транспортировки. Помним, что использование металлов недопустимо.

Чувствительность регулируется двумя переменными резисторами в реальном времени, при проведении поиска. Никакая точная подстройка генератора не требуется.

А если вам удастся качественно загерметизировать корпус, можно заняться поиском «сокровищ» в пляжной полосе прибоя, и даже на дне водоема.

Подводный металлоискатель своими руками сделать сложнее, но он даст неоспоримое преимущество перед конкурентами.

Улучшение характеристик

Глубинный металлоискатель своими руками без дополнительных затрат можно сделать из готового «Пирата». Для этого можно пойти двумя способами:

1. Увеличение диаметра катушки индуктивности. При этом существенно повышается проницаемость вниз, но снижается чувствительность к небольшим предметам.
2. Снижение числа витков катушки с одновременной подстройкой схемы. Для этого придется пожертвовать одной катушкой для экспериментов. Снимаем (и отрезаем) виток за витком, пока не увидим, что чувствительность начала снижаться. Запоминаем количество витков при максимальных параметрах, и делаем новую катушку для этой схемы. Затем меняем резистор R7 на переменный, с аналогичными параметрами мощности. Проведя несколько экспериментов с чувствительностью, фиксируем сопротивление, меняем переменник на постоянный резистор.

Металлоискатель «Пират» можно собрать на популярном контроллере «Ардуино».

Пользоваться таким прибором удобнее, но дискриминации металлов по-прежнему не будет.

Разобравшись, как сделать металлоискатель своими руками для любительских задач, кратко разберем несколько серьезных моделей.

*Все схемы металлоискателей защищены патентами в разных странах мира. Материалы представлены только для ознакомления и экономии трафика.

Металлоискатель Clone PI W своими руками

По сути, это удешевленный вариант профессионального искателя Clone PI-AVR, только вместо ЖК дисплея применяется линейка светодиодов. Это не так удобно, но по-прежнему позволяет контролировать глубину залегания артефактов.

Оптимальный по цене вариант — на микросхеме CD4066 и микроконтроллере ATmega8.

Разумеется, под это решение есть и макет печатной платы, только кнопки управления выносятся на отдельную панель.

Программирование ATmega8 — это тема отдельной статьи, если вы работали с такими контроллерами, никаких сложностей не возникнет.

Мощный металлоискатель Clone PI W, сделанный своими руками, позволяет находить металл не глубине более метра, правда без дискриминации.

Искатель «Шанс»

Похожая схема на контроллере ATmega8 называется «Шанс». Принцип работы аналогичный, только появилась возможность отсеивания (частичной дискриминации) черных металлов.

Также проработан рисунок печатной платы, который можно с успехом заменить классической «макеткой» для Ардуино

«Терминатор 3» своими руками

Если вам нужен самодельный металлоискатель с дискриминацией металлов, обратите внимание на эту модель. Схема достаточно сложная, но ваши труды окупаются найденными монетами, которые могут оказаться золотыми.

Особенность «Терминатора» состоит в разнесении приемной и передающей катушек. Для испускания сигнала изготавливается кольцо 200 мм. Для него укладывается 30 витков провода, затем он разрезается, в итоге мы получаем 2 полу-катушки общей емкостью 60 витков (смотреть схему).

Приемная катушка располагается внутри, 48 витков диаметром 100 мм.

Настройка производится с помощью осциллографа, после достижения оптимальных результатов по амплитуде, обмотки фиксируются в корпусе с помощью заливки эпоксидной смолой.

Затем производится опытная практическая настройка переключателя дискриминации. Для этого используются реальные объекты из различных металлов, а на переключателе режимов наносится их тип (после проверки).

Радиолюбителями прорабатывается усовершенствованный вариант «Терминатор 4», но практического экземпляра еще нет.

Хороший металлоискатель своими руками

Дело было уже несколько лет назад. Хотелось чем-то занять руки, да и скоротать вечера, приближая кладоискательский сезон. Решено было собрать металлоискатель. Для сборки выбрал схему металлоискателя “Пират”. Так как она не сложная, но и аппарат сам довольно интересный. Сборка была начата с поисков деталей. Пришлось даже ездить в мастерскую за некоторыми резисторами. Когда все было найдено, необходимо было приготовить печатную плату, а именно вытравить ее методом ЛУТа. Далее дело было за малым: впаять все детали. Ну и проверить готовую плату. С первого раза она не включилась. Оказалась неисправной микросхема К157УД2. Поменяв ее, схема заработала!

Теперь можно заняться корпусом. В его качестве был взят корпус от Кощей 5И, изготовлена новая передняя панель. Дело за катушкой. Для катушки лобзиком был вырезан каркас и по боковой грани выточен паз, где была намотана обмотка катушки, припаян кабель с разъемом. Штанга же была изготовлена из пластиковых труб и фитингов. Подлокотник вырезан из канализационной трубы. Получилось все довольно таки культурно. Прибор получился легким, но недостаточно жестким.

В итоге получился рабочий качественный прибор. Единственный его минус – это отсутствие дискриминации металлов. Поэтому, для поиска монет он, можно сказать, не пригоден. Ведь и гвозди, и монеты звенят одинаково.

Но с его помощью можно успешно копать металлолом и сдавать его в пункты приема, тем самым зарабатывать деньги! Есть видео с тестом данного аппарата. Снято оно было мной весной 2015 года. Источник

Простые детекторы металла из готовых электроприборов

• Металлоискатель из радиоприемника можно сделать, добавив к нему простой ВЧ передатчик:

  
  Поисковая катушка мотается из провода 0.5 мм²: 16 витков 12 см. При попадании в зону действия металлического предмета, приемник, настроенный на СВ/ДВ диапазон, будет менять тональность звука.

• Самодельный металлоискатель из сотового телефона — это не более, чем миф. Модернизация его электросхемы в домашних условиях не реализуема, а заставить штатный мобильник работать детектором металл технически невозможно.
• Металлоискатель из магнита, собственно, и делать не нужно. Вы просто подносите мощный неодимовый магнит к месту, где есть металлический предмет, и физически чувствуете силу притяжения. Разумеется, это работает только с металлами, имеющими ферромагнитные свойства (железо, сталь).

Вне зависимости от сложности схемы, изготовление самодельного металлоискателя потребует от вас достаточно времени и сил. Поэтому из любопытства, такие приборы не делают. А вот для профессионального использования — это отличная альтернатива фабричным экземплярам.

Сборка металлоискателя

• Закрепление приборов внутри корпуса: на тыльную сторону приборов крепится полоска скотча, затем калькулятор размещается в основании коробки, приемник на внутренней стороне крышки.
• Настройка приемника: нужно включить приемник на максимальном звуке и выбрать верхнюю позицию АМ-диапазона, свободную от вещания радиостанций и помех.
• Подстраивание калькулятора: на включение калькулятора приемник должен отреагировать резким шумом гулом или хрипом, если этого нет, нужно скорректировать диапазон.
• Фиксация положения: начинаем плавно закрывать коробку до того положения пока звук не пропадет или не станет более однородным и фиксируем створки коробки в этом положении, используя при этом кубик пенопласта, резинки и т.п.
• Металлодетектор готов. Если поблизости окажется изделие с электромагнитным излучением, приемник подаст звуковой сигнал.

Совместив элементы других радиоприборов в простейшем детекторе, можно будет понаблюдать в действии за принципом работы металлоискателей и получить удовольствие от своей первой поисковой экспедиции.

Обратите внимание!

Такой детектор, собранный в домашних условиях, можно будет апробировать на поиске лежащих в поверхностном слое земли монет или металлического строительного мусора практически в любой местности, на любом открытом грунте.

Видео по теме

Когда-то, построив своими руками несколько металлоискателей различной степени работоспособности, я захотел изучить как работает схема Ардуино в этом направлении.

Есть несколько хороших примеров того, как собрать металлоискатель своими руками. Однако, для них обычно необходимо либо довольно много внешних компонентов для обработки аналогового сигнала, либо чувствительность на выходе довольно слабая.

Когда мы думаем об импульсных металлодетекторах, основной темой является то, как фиксировать небольшие изменения напряжения в сигналах, связанных с поисковой катушкой. Эти изменения обычно очень малы. Наиболее очевидный подход заключается в использовании аналоговых входов «ATmega328». Но, глядя на спецификации, есть две основные проблемы: они в основном медленные, а разрешение (в большинстве случаев) низкое.

С другой стороны, металлоискатель на микроконтроллере работает на частоте 16 МГц и имеет довольно неплохие возможности синхронизации, а именно разрешение 0,0625 мкс при использовании тактовой частоты. Таким образом, вместо того, чтобы использовать аналоговый вход для считывания, самым простым способом восприятия небольших динамических изменений напряжения является сравнение изменения падения напряжения с течением времени при фиксированном опорном напряжении.

Для этой цели ATmega328 имеет подходящие особенности внутреннего компаратора между D6 и D7. Этот компаратор способен инициировать прерывание, что позволяет точно обрабатывать события. Используя его вместе с аккуратно закодированными процедурами синхронизации, такими как millis () и micos (), а также используя внутренний таймер ATmega328 с гораздо более высоким разрешением, Arduino — отличная основа для подобного рода металлоискателя.

Таким образом, говоря об исходном коде — хорошим началом было бы программирование внутреннего компаратора для «изменения» полярности входов и использование внутреннего счетчика с максимальной скоростью, возможной для изменения периодичности изменений.

Итоговый вариант кода для Arduino:

Конечно, эта идея не совсем новая. Основная часть этого кода может быть другой. Попробуйте поискать в других источниках, например TPIMD.