Детектор металла своими руками
Обновлено: 30.06.2024
Металлоискатель своими руками - как это следует из самого названия, такие устройства изготавливаются самостоятельно и предназначены для поиска металлических предметов, используются по достаточно узкому назначению. Однако способы их реализации достаточно разнообразны и составляют целое направление в радиоэлектронике.
Металлоискатель Н. Мартынюка
Металлоискатель по схеме Н. Мартынюка (рис. 1) выполнен на основе миниатюрного радиопередатчика, излучение которого модулировано звуковым сигналом [Рл 8/97-30]. Модулятор — низкочастотный генератор выполнен по хорошо известной схеме симметричного мультивибратора.
Сигнал с коллектора одного из транзисторов мультивибратора подается на базу транзистора высокочастотного генератора (VT3). Рабочая частота генератора располагается в области частот УКВ-ЧМ радиовещательного диапазона (64. 108 МГц). В качестве катушки индуктивности колебательного контура использован отрезок телевизионного кабеля в виде витка диаметром 15.. .25 см.
Рис. 1. Принципиальная схема металлоискателя Н. Мартынюка.
Если к катушке индуктивности колебательного контура приблизить металлический предмет, частота генерации заметно изменится. Чем ближе поднесен предмет к катушке, тем больше будет уход частоты. Для регистрации изменения частоты используется обычный ЧМ-радиоприемник, настроенный на частоту ВЧ генератора.
Систему автоподстройки частоты приемника следует отключить. В отсутствие металлического предмета из громкоговорителя приемника слышен громкий звуковой сигнал.
Если к катушке индуктивности поднести кусок металла, то частота генерации изменится, а громкость сигнала снизится. Недостатком устройства является его реакция не только на металлические, но и на любые другие токопроводящие предметы.
Металлоискатель на основе низкочастотного LC-генератора
На рис. 2 - 4 показана схема металлоискателя с другим принципом действия, основанным на использовании низкочастотного LC-генератора и мостового индикатора изменения частоты. Поисковая катушка металлоискателя выполнена в соответствии с рис. 2, 3 (с коррекцией числа витков).
Рис. 2. Поисковая катушка металлоискателя.
Рис. 3. Поисковая катушка металлоискателя.
Выходной сигнал с генератора поступает на мостовую измерительную схему. В качестве нуль-индикатора моста использован высокоомный телефонный капсюль ТОН-1 или ТОН-2, который можно заменить стрелочным или иным внешним измерительным прибором переменного тока. Генератор работает на частоте f1, например, 800 Гц.
Мост перед началом работы балансируют на нуль подстройкой конденсатора С* колебательного контура поисковой катушки. Частоту f2=f1, при которой мост будет сбалансирован, можно определить из выражения:
Изначально в телефонном капсюле звук отсутствует. При внесении в поле поисковой катушки L1 металлического предмета, частота генерации f1 изменится, произойдет разбалансировка моста, в телефонном капсюле будет слышен звуковой сигнал.
Рис. 4. Схема металлоискателя с принципом действия, основанным на использовании низкочастотного LC-генератора.
Мостовая схема металлоискателя
Мостовая схема металлоискателя с использованием поисковой катушки, изменяющей свою индуктивность при приближении металлических предметов, представлена на рис. 5. На мост подается сигнал звуковой частоты от низкочастотного генератора. Потенциометром R1 мост балансируют на отсутствие звукового сигнала в телефонном капсюле.
Рис. 5. Мостовая схема металлоискателя.
Для повышения чувствительности схемы и повышения амплитуды сигнала разбаланса моста к его диагонали может быть подключен усилитель низкой частоты. Индуктивность катушки L2 должна быть сопоставима с индуктивностью поисковой катушки L1.
Металоискатель на основе приемника с СВ диапазоном
Металлоискатель, работающий совместно с радиовещательным супергетеродинным радиоприемником средневолнового диапазона, можно собрать по схеме, показанной на рис. 6 [Р 10/69-48]. В качестве поисковой катушки может быть использована конструкция, изображенная на рис. 2.
Рис. 6. Металлоискатель, работающий совместно с супергетеродинным радиоприемником СВ-диапазона.
Устройство представляет собой обычный генератор высокой частоты, работающий на частоте 465 кГц (промежуточная частота любого АМ-радиовещательного приемника). В качестве генератора можно использовать схемы, представленные в главе 12.
В исходном состоянии частота генератора ВЧ, смешиваясь в близкорасположенном радиоприемнике с промежуточной частотой принимаемого приемником сигнала, приводит к образованию сигнала разностной частоты звукового диапазона. При изменении частоты генерации (при наличии в поле действия поисковой катушки металла), тональность звукового сигнала меняется пропорционально количеству (объему) металлического предмета, его удалению, природе металла (одни металлы повышают частоту генерации, другие, напротив, понижают).
Простой металлоискатель на двух транзисторах
Рис. 7. Схема простого металлоискателя на кремниевом и полевом транзисторах.
Схема простого металлоискателя представлена на рис. 7. В устройстве использован низкочастотный LC-генера-тор, частота которого зависит от индуктивности поисковой катушки L1. При наличии металлического предмета частота генерации изменяется, что можно услышать с помощью телефонного капсюля BF1. Чувствительность такой схемы невысока, т.к. на слух определять малые изменения частоты достаточно сложно.
Металлоискатель малых количеств магнитного материала
Металлоискатель малых количеств магнитного материала может быть выполнен по схеме на рис. 8. В качестве датчика такого устройства использована универсальная головка от магнитофона. Для усиления слабых сигналов, снимаемых с датчика, необходимо использовать высокочувствительный усилитель низкой частоты, выходной сигнал которого поступает на телефонный капсюль.
Рис. 8. Схема металлоискателя малых количеств магнитного материала.
Схема индикатора металла
Иной метод индикации наличия металла использован в устройстве по схеме на рис.9. Устройство содержит высокочастотный генератор с поисковой катушкой индуктивности и работает на частоте f1. Для индикации величины сигнала использован простейший высокочастотный милливольтметр.
Рис. 9. Принципиальная схема индикатора металла.
Он выполнен на диоде VD1, транзисторе VT1, конденсаторе С1 и миллиамперметре (микроамперметре) РА1. Между выходом генератора и входом высокочастотного милливольтметра включен кварцевый резонатор. Если частота генерации f1 и частота кварцевого резонатора f2 совпадают, стрелка прибора будет на нуле. Стоит частоте генерации измениться в результате внесения металлического предмета в поле поисковой катушки, стрелка прибора отклонится.
Рабочие частоты таких металлоискателей обычно находятся в диапазоне 0,1. 2 МГц. Для начальной установки частоты генерации этого и других приборов подобного назначения используют конденсатор переменной емкости или подстроечный конденсатор, подключенный параллельно поисковой катушке индуктивности.
Типовый металлоискатель с двумя генераторами
На рис. 10 приведена типовая схема самого распространенного металлоискателя. Его принцип действия основан на биениях частот эталонного и поискового генераторов.
Рис. 10. Схема металоискателя с двумя генераторами.
Рис. 11. Принципиальная схема блока-генератора для металлоискателя.
Однотипный узел, общий для обоих генераторов, показан на рис. 11. Генератор выполнен по общеизвестной схеме «емкостной трехточки». На рис. 10 показана полная схема устройства. В качестве поисковой катушки L1 применяется конструкция, представленная на рис. 2 и 3.
Начальные частоты генераторов должны быть одинаковы. Выходные сигналы с генераторов через конденсаторы С2, СЗ (рис. 10) подаются на смеситель, выделяющий разностную частоту. Выделенный звуковой сигнал через усилительный каскад на транзисторе VT1 поступает на телефонный капсюль BF1.
Металлоискатель на принципе срыва частоты генерации
Металлоискатель может работать и на принципе срыва частоты генерации. Схема такого устройства изображена на рис.12. При выполнении определенных условий (частота кварцевого резонатора равна резонансной частоте колебательного LC-контура с поисковой катушкой) ток в цепи эмиттера транзистора VT1 минимален.
Если резонансная частота LC-контура заметно изменится, то генерация сорвется, а показания прибора значительно возрастут. Параллельно измерительному прибору рекомендуется подключить конденсатор емкостью 1 . 100 нФ.
Рис. 12. Схема металлоискателя что работает на принципе срыва частоты генерации.
Металлодетекторы для поиска мелких предметов
Искатели металла, предназначенные для поиска небольших металлических предметов в быту, могут быть собраны по представленным на рис. 13 — 15 схемам.
Такие металлоискатели работают также на принципе срыва генерации: генератор, в состав которого входит поисковая катушка индуктивности, работает в «критическом» режиме.
Режим работы генератора установлен подстроенными элементами (потенциометрами) так, что малейшее изменение условий его работы, например, изменение индуктивности поисковой катушки, приведет к срыву колебаний. Для индикации наличия/отсутствия генерации использованы светодиодные индикаторы уровня (наличия) переменного напряжения.
Катушки индуктивности L1 и L2 в схеме на рис. 13 содержат, соответственно, 50 и 80 витков провода диаметром 0,7. 0,75 мм [Fs 8/75]. Катушки намотаны на ферритовом сердечнике 600НН диаметром 10 мм и длиной 100. 140 мм. Рабочая частота генератора около 150 кГц.
Рис. 13. Схема простого металлоискателя на трех транзисторах.
Рис. 14. Схема простого металлоискателя на четырех транзисторах со световой индикацией.
Катушки индуктивности L1 и L2 другой схемы (рис. 14), выполненной в соответствии с патентом ФРГ(№ 2027408, 1974 г.), имеют 120 и 45 витков, соответственно, при диаметре провода 0,3 мм [Р 7/80-61]. Использован ферритовый сердечник 400НН или 600НН диаметром 8 мм и длиной 120 мм.
Бытовой искатель металла
Бытовой искатель металла (БИМ) (рис. 15), выпускавшийся ранее заводом «Радиоприбор» (г. Москва), позволяет обнаружить мелкие металлические предметы на удалении до 45 мм. Намоточные данные его катушек индуктивности неизвестны, однако при повторении схемы можно ориентироваться на данные, приводимые для приборов аналогичного назначения (рис. 13 и 14).
Простой металлоискатель по принципу индукционного баланса
Рис.1. Принципиальная схема металлоискателя
Схема основана на двух микросхемах NE555. Здесь присутствует передающая (Tx) и приемная (Rx) катушки, поэтому схему можно условно разделить на две части. Левая часть представляет собой генератор прямоугольных импульсов. Времязадающие компоненты R1, R2, C1 подобраны так, что частота на выходе составляет около 700 Гц. Это частота слышимого диапазона. Импульсы передаются через токоограничивающий резистор R3.
Обе катушки располагаются в пространстве таким образом, что они совместно образуют некую зону перекрытия и система находится в индукционном балансе. При этом в принимающей катушке нулевое напряжение и правая часть схемы никак не реагирует. Если поблизости появляется металлический предмет, то происходит дисбаланс и появляется звуковой сигнал.
Сигнал от приемной катушки усиливается транзистором VT1 и поступает на вход второй микросхемы. В качестве биполярного транзистора VT1 использован КТ3102ЕМ, его можно заменить на любой аналогичный с большим коэффициентом усиления. С помощью четырех резисторов R5 - R8 образован делитель напряжения. Переменные резисторы служат для настройки металлоискателя. R6 является подстроечным и настраивается после взаимного размещения катушек. А R7 и R8 служат для грубой и точной настройки, их следует установить на корпусе прибора (обеспечьте к ним легкий доступ).
Звуковой сигнал создается благодаря пьезоизлучателю BA1, который можно взять от ненужного мультиметра. Но при тестировании схемы мне понравилось звучание пьезоизлучателя со встроенным генератором. Несмотря на то, что на выходе DD2 формируется импульсный сигнал он не только будет хорошо сигнализировать, но и позволит уловить малейшие изменения звука при обнаружении металлического объекта.
Создание катушек
Для намотки катушек металлоискателя потребуется эмалированный обмоточный провод, диаметром от 0,3 мм. В моем случае использован максимально допустимый диаметр 0,7 мм.
Оптимальный диаметр намотки катушки составляет примерно 15-16 см. Следует подобрать какой нибудь круглый предмет (например ведерко), чтобы вокруг него наматывать катушку. Но можно воспользоваться приспособлением. Для этого на чистую деревянную поверхность нужно забить гвозди по заранее начерченному кругу.
Внутренний диаметр в моем случае 15,5 см. Я намотал 25 полных витков. Количество витков можно и даже нужно делать больше чем у меня, к примеру около 50 витков. Сам обмоточный провод можно взять от ненужных электродвигателей или силовых трансформаторов.
Когда катушка будет намотана, аккуратно достаем ее из приспособления и обматываем бумажным скотчем. В итоге необходимо сделать две абсолютно одинаковые катушки. Далее ножом соскабливаем лак и после очистки эти концы нужно залудить.
Обмотки имеют свойство изгибаться и терять правильную геометрию, поэтому катушки нужно полностью обмотать, например бумажным скотчем. После этого их нужно немного приплюснуть там где они перекрывают друг друга. Часто их делают похожими на букву "D" как показано на рисунке ниже.
В качестве основания для поисковых катушек удобно использовать сэндвич-панель, которая используется для откосов пластиковых окон.
Плата будет находиться на некотором расстоянии от поисковых катушек и не рекомендуется использовать обычные провода. Для соединения катушек с платой я использовал экранированный провод, если не ошибаюсь от микрофона.
Экранированный провод для соединения катушек с платой.
Центральный провод нужно припаять к началу катушки, а другой к минусу питания как показано выше.
Для обеих катушек, естественно, провода будут отдельные, чтобы не было помех.
Расположение и настройка катушек
Настройка системы начинается до приклеивания катушек к основанию.
Подстроечный резистор R6 устанавливаем примерно на 90 кОм, а регулировочные резисторы R7 и R8 ставим в среднее положение. Теперь нужно подвигать катушки. Прибор будет издавать звук в двух положениях. При широком и узком перекрытии. Я советую зафиксировать катушки при их узком перекрытии как показано на рисунке ниже (положение 2). По моим наблюдениям в положении 2 чувствительность лучше и происходит более точное позиционирование.
После этого нужно хорошенько приклеить к основанию. Я это сделал с помощью термоклея. Но если есть желание можно в основании проделать углубления для катушек и залить их эпоксидкой.
После того как клей застыл нужно снова подкорректировать настройки. R7 и R8 мы пока не трогаем, они установлены в среднее положение и резистором R6 нужно добиться такого положения, при котором звуковой излучатель немного потрескивает и так сказать находится в пограничном положении между молчанием и пищанием (на грани срыва). В дальнейшем при использовании металлоискателя потребуется только корректировать положение R7 и R8. Это обусловлено тем, что прибор не идеальный, катушки не экранированы, а также настройки будут портиться при потере напряжения батарейки.
Вариант доработки
По желанию можно произвести дополнительную доработку катушек - экранирование от внешних электромагнитных полей ("щит Фарадея"). Это делается после первоначального покрытия обмоток, который был описан ранее (бумажным скотчем или изолентой). Затем нужно взять длинные полоски алюминиевой фольги и обмотать катушки. Это делается не полностью, а оставляется зазор около 1-2 см в месте вывода проводов. Фольга соединяется с концом катушки и подключается к минусу питания. После этого катушка покрывается изолентой.
Я не стал этого делать, так как боялся потери чувствительности.
Конструкция металлоискателя
После пайки компонентов, с поверхности платы желательно удалить остатки флюса и канифоли, т.к. они могут плохо влиять на работу схемы.
Разместить плату я решил в металлической коробочке, и чтобы не было замыкания с паянными соединениями, дно корпуса было покрыто изолентой. Позже я скорее всего, подберу пластмассовый корпус.
Всегда обращайте внимание на жесткость закрепления кабелей, т.к. будет обидно если в процессе использования что нибудь отпаяется.
Схема будет питаться от батарейки типа "кроны". Схема имеет низкое энергопотребление, но все таки лучше поставить алкалиновую батарейку, она обеспечит работу устройства на несколько "копов".
Рукоятка была сделана из металлопластиковой водопроводной трубы, а ближе к основанию она продолжена пластмассовыми трубками, чтобы катушки не реагировали на саму рукоятку из металлопласта. Конструкция получилась довольно легкая. Укладку экранированных проводов произвел изолентой. Коробочку с платой металлоискателя установил повыше, чтобы регулировочный резистор был под рукой.
Совет
Каждый раз перед использованием металлоискателя, следует переменным резистором добиться быстрого потрескивания излучателя. Чем быстрее треск, тем больше чувствительность.
Первая находка
Эксперимент: монету диаметром 2,5 см я закопал в земле на глубине 25 см. При сканировании, катушки находились на расстоянии 5 см от земли. При этом металлоискатель издавал отчетливый сигнал. Предполагаю, что крупные металлические предметы будут "прозваниваться" глубже.
В любом случае мне требуется определенное время, чтобы привыкнуть к металлоискателю и после некоторых поисков, подвести окончательные результаты его способностей.
К этой статье имеется видеоролик, в котором показан процесс создания металлоискателя и его тест.
Простейший металлоискатель своими руками
Привет, Хабр! Что объединяет радиоприёмник, датчик охранной сигнализации, металлоискатель и музыкальный инструмент терменвокс? Прежде всего то, что все эти устройства реагируют на электрические и магнитные поля. А ещё многие из них имеют в своём принципе действия нечто общее.
Сегодня мы изучим историю и принцип работы металлоискателей, — индуктивных и ёмкостных датчиков, узнаем, что такое гетеродин , а также соберём и испытаем простой опытный экземпляр.
Началась эта история очень давно. В 1918 году изобретатель частотной модуляции в радиосвязи (благодаря которой мы можем слушать высококачественные стереопередачи на ультракоротких волнах), Эдвин Армстронг и Вальтер Шоттки, изобретатель одноимённого диода с малым прямым падением напряжения…
На самом деле, Вальтер Герман Шоттки полупроводникового диода не изобретал, зато разработал инновационную теорию о физических процессах в кристаллах, в частности, вакансиях атомов, предсказавшую эффект Шоттки, используемый в этих самых диодах. А ещё изобрёл вакуумный тетрод, — электронную лампу с экранирующей сеткой, позволившую значительно снизить проходную ёмкость, и повысить внутреннее сопротивление. И коэффициент усиления, а точнее, крутизну характеристики.
А Эдвин Говард Армстронг сделал для мира радиосвязи очень много. Например, регенеративные и сверхрегенеративные приёмники с положительной обратной связью, позволявшие получить прекрасную чувствительность при малом количестве ламп, то есть, низкой цене и высокой доступности. Но надо отметить, что эти радиоприёмники капризны в настройке, а при неверной настройке могут излучать в эфир помехи, мешая окружающим радиослушателям. Что было особенно актуально в эпоху гигантских винтажных антенн, своим размером компенсировавших несовершенство электронной аппаратуры.
Ещё частотная модуляция впоследствии оказалась жизненно необходима для записи цифровой информации на магнитные носители. Так что без Армстронга не было бы и «винчестеров», они же накопители на жёстких дисках. Как и на гибких, если вы помните, что такое дисковод.
Что такое QSL-карта, вы точно не помните. В противном случае — напишите комментарий. Радиолокаторами Армстронг занимался тоже, в том числе участвовал в проекте «Диана», положившем начало радиолокационной астрономии. Сигналы радара посылались в направлении Луны, и принимались как специалистами проекта, так и радиолюбителями.
Хотя это всё официальные версии. Для чего на самом деле были нужны огромные антенны HAARP и подобных проектов, у разных людей разные мнения. Можете поделиться своими.
▍ Супергетеродин
Так вот, в 1917-18 годах начальник полутора киловаттной радиостанции Эйфелевой башни Люсьен Леви (на фото слева) подал два патента на супергетеродинный радиоприёмник, который в 1918 году построил на базе идей Леви работавший тогда под его началом Эдвин Армстронг. Независимо от них, в 1918 супергетеродин изобрёл и Вальтер Шоттки, работавший в немецкой компании Siemens & Halske.
Супергетеродином называется радиоприёмник, в котором, кроме принимающего колебательного контура, имеется перестраиваемый синхронно с последним генератор — гетеродин. Смешение его сигнала с усиленным сигналом радиочастоты приводит к появлению двух сигналов.
Частота первого является суммой двух частот и не используется, фильтры её подавляют. Зато второй сигнал, частота которого является разностью частот входного сигнала и гетеродина, проходит через фильтр промежуточной частоты, и далее на детектор и усилитель звуковой частоты.
Такая система позволяет значительно повысить чувствительность и избирательность радиоприёмника, так как тракт промежуточной частоты не требуется перестраивать, и его можно реализовать очень прецизионно. Например, с использованием кварцевых или керамических резонаторов.
Сам принцип гетеродина открыт ещё раньше. В 1901 году канадец Реджинальд Обри Фессенден изобрёл и использовал гетеродин, разность частоты которого с частотой принимаемого сигнала лежала в звуковом диапазоне. Это позволяло принимать немодулированный телеграфный сигнал, представлявший собой просто синусоиду несущей частоты.
А уж сам факт биений с разностной частотой при сложении двух колебаний известен ещё с древности. История его открытия теряется далеко в веках. Биения помогают настраивать музыкальные инструменты. Например, гитары и другие струнные щипковые настраивают по биениям между открытой струной и соседней, прижатой на определённом ладу, а также по флажолетам над определёнными ладами.
Причём настройщики фортепиано и других гармоник придерживаются не пифагорейских чистых квинт и чистых октав, то есть, не настраивают струны и другие генераторы тона до прекращения биений, а отсчитывают определённое число биений в секунду. Так добиваются нужного строя.
Например, современной равномерной темперации, позволяющей легко транспонировать и модулировать музыкальные фрагменты и произведения из тональности в тональность. Или хорошей темперации, которую любил Иоганн Себастьян Бах, и не любил равномерную. Или чего-то другого, исторического либо экспериментального.
А самые точные на сегодня тюнеры, — приборы для настройки музыкальных инструментов, — используют стробоскопический эффект, либо его визуализацию на экране. Этот эффект тоже относится к числу явлений биений разностной частоты при сложении двух колебаний, даже если речь идёт о механических колебаниях струны и оптической модуляции яркости света.
▍ Терменвокс
В 1919-20 годах Лев Сергеевич Термен , будущий начальник и по совместительству заключённый той самой «шарашки», в которую попал Александр Солженицын, по мотивам чего впоследствии написал «В круге первом», изобрёл музыкальный инструмент этерофон, более известный как терменвокс. Он стал первым в мире ЭМИ — электронным музыкальным инструментом.
Напишите в комментариях, что на данном фото свидетельствует об использовании секретного атмосферного электричества. Это сейчас модно.
Как можно было изобрести музыкальный инструмент в лаборатории, где разрабатывались ёмкостные датчики для научных и охранных целей? — Почти просто. Ведь терменвокс и является ёмкостным датчиком. Вот только для того, чтобы увидеть и услышать в датчике инструмент, нужно любить музыку и быть музыкантом. А Термен, выпускник Петербургской консерватории по классу виолончели, музыку очень любил.
Терменвокс в классическом виде представляет собой два электронных генератора, колебательный контур одного из которых подключён к антенне. Поднося к ней руку, можно изменять частоту колебаний, и, таким образом, получается музыкальный тон разностной частоты, детектируемый и усиливаемый звуковоспроизводящей аппаратурой. То есть, терменвокс — это супергетеродин.
Вторая антенна работает таким же образом, и служит для управления громкостью звука, позволяя делать виртуозные амплитудные вибрато, они же тремоло. Терминологические холивары о том, что называть вибрато, а что тремоло, среди музыкантов весьма популярны, хотя и не настолько, насколько дискуссии о том, кто из звёздных музыкантов не умеет играть на своём инструменте. Зато гораздо популярнее споров, на тему, какая темперация лучше. Последние — удел избранных.
Что до терменвоксов, то большинство их моделей вообще не предоставляют музыканту фиксированного звуковысотного ряда. Высота ноты целиком зависит от исполнителя. И только немногие терменвоксы реализуют квантование частоты, проще говоря, автотюн.
На сегодня самым успешным серийным производителем терменвоксов является компания Роберта Моуга — пионера и непревзойдённого изобретателя аналоговых синтезаторов.
На фото он с Кларой Рокмор , ведущей мировой исполнительницей на терменвоксе.
А здесь Бильбо Бэггинс с Кольцом Власти демонстрирует инновационный полотенцесушитель, работающий от атмосферного электричества. Внутри кафедры находится тайник с амальгамой красной ртути.
На самом деле это Боб Моуг играет на терменвоксе. Хотя предки Льва Сергеевича Пьер Этьен и Франсуа Клод Термен были известными ювелирами, и с амальгамой работали. Их работы хранятся в Лувре, Эрмитаже и Оружейной палате. Например, этот скипетр Георгия XII.
▍ Металлоискатель
А если внешнее воздействие приложено не к ёмкости колебательного контура через антенну, а к его индуктивности, получается, соответственно, не ёмкостный, а индуктивный датчик, то есть металлоискатель. С помощью которого можно найти сокровища наподобие скипетра, либо просто металлолом. Что тоже интересно.
Свист в наушниках металлоискателя — это и есть биения, образуемые расстройкой контура с катушкой датчика относительно эталонного. А расстройку через изменение индуктивности вызывает находящийся вблизи катушки металлический предмет.
Один из самых простейших вариантов металлоискателя мы сейчас соберём. Как обычно, из набора с Алиэкспресс.
Приятно держать в руках катушки индуктивности, изготовленные методом печатного монтажа. Это не только ощущение прикосновения к современным технологиям, но и стабильность параметров благодаря жёсткости конструкции. Стабильность повторяемая, так как печатные платы изготавливаются серийно с высокой точностью.
На фото два конденсатора плёночные, а мне досталась более дешёвая версия набора, где все конденсаторы, кроме оксидного, он же электролит, керамические дисковые «флажки». Немного обидно, но не смертельно. Работать будет.
▍ Изучаем схему
На схеме мы видим не два, а всего лишь один LC генератор на транзисторе Q1. Параллельный колебательный контур образован индуктивностью L1 и ёмкостью С3. L2 — катушка обратной связи, C2 — её развязка по постоянному току. R1 — резистор смещения, задающий режим Q1, а С1 — фильтр питания.
Секрет схемы состоит в подстроечном резисторе W. Его сопротивление задаёт коэффициент усиления каскада на Q1, и установить движок этого подстроечника при настройке прибора следует так, чтобы генерация находилась на краю срыва.
На транзисторах Q2 и Q3 собран детектор. Когда генератор работает, и амплитуда колебаний в контуре L1C3 превышает 0.6 вольта (это порог открытия кремниевого транзистора Q2, он же напряжение прямого смещения эмиттерного перехода), Q2 открывается отрицательной полуволной и разряжает конденсатор C4. При этом Q3 закрыт, и зуммер не звучит.
Когда колебательный контур испытывает отток энергии на какой-либо металлический предмет, мощности вынужденных колебаний в контуре перестаёт хватать для функционирования обратной связи. Генерация срывается, Q3 закрывается, C4 заряжается, открывается Q3. Появляется питание зуммера, и он пищит, сигнализируя о присутствии обнаруженного металла.
Отметим, что это самозвучащий зуммер, устроенный подобно автомобильному звуковому сигналу. Принцип действия предельно прост. Электромагнит притягивает мембрану, которая разрывает цепь электромагнита. Ток в катушке прерывается, исчезает магнитное поле. Мембрана возвращается назад, снова касается контакта. Замыкается цепь, и всё повторяется заново.
▍ Сборка и испытание
Как работает этот игрушечный металлоискатель, а также состав набора и процесс сборки, можно посмотреть на видео.
Прибор, то пронзительно и противно орёт, то модулированно пищит, подобно пению птиц. Что высоко оценили все мои кошки, которых у меня много. При каждом эксперименте с металлоискателями они собирались вокруг, как будто происходит что-то величественное и очень интересное. Даже лазерная указка и кошачьи игрушки проигрывают по привлекательности для пушистых разбойников этому забавному устройству.
Металлоискатель действительно реагировал на все имеющиеся в моём распоряжении металлы, ферромагнетики, парамагнетики и диамагнетики, включая ртуть.
▍ Выводы
В очередной раз, набор удалось собрать без проблем, и устройство сразу заработало. Потому надо продолжать покупать и собирать радиоконструкторы. Потому что травить и сверлить платы всегда будет некогда.
Расскажите в комментариях о своём опыте постройки и применения металлоискателей, а также электронных музыкальных инструментов и радиоприёмников. Лично я в 1990-х годах построила примерно десяток приёмников, в том числе супергетеродинов и ламповых, и переделала несколько телевизоров, путём замены лампового ПТК на полупроводниковый селектор, что придавало аппарату удобство настройки и добавляло дециметровый диапазон. А электронная музыка и гитарные эффекты — моё сегодняшнее хобби.
И коль скоро речь зашла о металлоискателях, давайте не забывать, что поиски различных предметов на разных территориях регламентируются законами, а также могут привлечь нежелательное внимание лиц, эти законы нарушающих. Будем подходить к хобби честно и ответственно.
Спасибо за внимание! В следующий раз изучим и соберём ещё что-нибудь электронное.
Читайте также: