Для поиска мелких металлических объектов в толще грунта применяется металлоискатель. Но магазинное изделие такого рода стоит довольно дорого. Для его самостоятельной сборки достаточно знать принцип его действия и немного разбираться в электротехнике.

В тоже время простейшая схема не позволяет определять сорт металла, функция дискриминации, иначе говоря, определения типа находки несколько усложняет конструкцию металлоискателя, но в тоже время значительно расширяет возможности владельца при поиске.

Чтобы собрать металлоискатель с дискриминацией металлов своими руками, нужно иметь базовые знания и уметь работать паяльником. Стоимость собранного самостоятельно прибора будет ниже, чем у заводского аналога.

Общее устройство металлоискателя

В основном металлоискатели работают на принципе электромагнитной индукции. Передающая катушка генерирует электромагнитное излучение, проникающее в грунт. Приёмная – принимает сигналы от расположенных в грунте металлических объектов. Зачастую функции обеих катушек объединены в одну – приемо-передающую поисковую катушку. Схема управления генерирует звуковой сигнал, сигнализирующий о попадании в поисковую зону металлического объекта, дополнительно может использоваться визуальный индикатор в виде лампы или ЖК-панели.

Компонуются металлоискатели обычно по классической схеме и состоят из следующих основных частей:

• поисковой приемо-передающей катушки;
• генератора электромагнитного излучения;
• приёмника колебаний;
• дешифратора, задача которого выделение шумового фона объекта из общего шума;
• штанги, на которой закрепляется аппаратура;
• индикаторной системы: звукового и визуального сигнализатора.

Все элементы поисковой конструкции размещаются на штанге, длина штанги подбирается, исходя из анатомических особенностей владельца.

Дискриминатор, иначе говоря, определитель, по свойствам материала объекта обычно встраивается в схему управления, его задача – более точное определение характеристик находки по возмущениям электромагнитного поля.

Принцип действия

Генератор создаёт вокруг поисковой катушки электромагнитное поле с заранее заданными характеристиками. Форма поля и его глубина зависят как от характеристик генератора, так и от формы самой катушки.

При поиске, если нет возмущений в электромагнитном поле, ничего не происходит. Но при попадании проводящего объекта в зону электромагнитного поля он создаёт токи Фуко. При попадании возмущения на приёмник он должен определить примерный тип объекта и передать информацию о нем на сигнализатор. Такая же история происходит при появлении в поле поиска предмета, обладающего ферромагнитными свойствами. Особенности грунта влияют на поисковое поле, но в тоже время при правильной настройке характеристик металлоискателя, точнее параметров излучения, эти помехи можно минимизировать.

Важно! Дискриминация металлов – одна из функций металлоискателя, позволяющая определить, к какой категории относится находка. Работает она на разделении материала объекта по проводимости электромагнитных волн. Это позволит исключить из области поиска различный мусор и черные металлы.

Самостоятельная сборка металлоискателя

Существует несколько рабочих схем металлоискателя, предназначенных для самостоятельной сборки: от простейшего типа «Пират» до более сложного типа «Шанс», с дискриминацией металлов. О последнем стоит поговорить более подробно.

Основное в любом металлоискателе – это катушка. Можно использовать как катушку фабричного производства из магазина, так и сделать её самостоятельно. Для работы понадобится медная обмоточная проволока 0,67-0,82.

Можно изготовить простейшую катушку из 90 витков обмоточной проволоки на 100-1200 мм оправку, но с такой схемой катушки дискриминация будет работать некорректно. Поэтому предлагается собрать поисковую катушку из двух обмоток: внешняя – диаметром 210 мм из 18 витков и внутренняя –диаметром 160 из 24 витков. Для удобства изготовления разметку и намотку контуров стоит производить на пластине из немагнитного материла, например, на плексигласе или плотном картоне.

Кроме того стоит загерметизировать обмотку, для этого можно использовать любые немагнитные материалы, это повысит сопротивляемость металла изделия к воздействию влажности.

Блок управления металлодетектора возьмём от Андрея Фёдорова. Эта схема уже зарекомендовала себя с положительной стороны и многократно опробована.

Печатная плата также может быть изготовлена самостоятельно: из текстолита, с нанесением рисунка из фольги по предоставленным ниже материалам. Обычно для этого достаточно навыков работы с печатными платами. Нанесение токопроводящих дорожек по заранее изготовленному эскизу – довольно простой процесс. Из инструментария для этого достаточно утюга или строительного фена.

Его базой является микропроцессор типа ATmega8, с преобразователем типа МСР3201. Микроконтроллер этого типа довольно дефицитен, но, несмотря на это, продаётся в ряде интернет-магазинов. Его поиск и приобретение других комплектующих особых проблем не доставит. Пайка панели управления осуществляется по ниже приложенной схеме.

При пайке нужно внимательно контролировать размещение деталей и элементов на плате. Схема достаточно сложная, и выход из строя одного или двух элементов пустит все работы насмарку. Не нужно забывать и о технике безопасности при пайке.

Важно! Стоит уточнить, что в схеме используется преобразователь напряжения ICL7660S, литера S говорит о том, что этот преобразователь работает с напряжением до 12В. Использовать нужно именно её, при использовании ICL7660 возможен выход преобразователя из строя из-за перегрева.

Рисунок печатной платы и полное описание сборки вы можете скачать по этой ссылке www.miriskateley.com/ .

Материалы и оборудование

Для изготовления катушки используется обмоточный провод диаметром 0,6-0,8 мм, при намотке нужно внимательно следить за её состоянием, не допускать повреждения эмалевого покрытия. Основание – круг из немагнитного, электропроницаемого материала диаметром не менее 250 мм.

Полный список используемых материалов и возможностей замены их на аналоги

Деталь	Аналог	Количество
NE5534		1
Преобразователь MCP3201		1
Преобразователь ICL7660s		1
Контроллер ATMega8		1
Стабилитрон TL431		1
Стабилизатор напряжения 78l05		1
Кварц на 11,0592 MHz		1
Диоды 1N4148	КД522	10
Диод 1N5819	КД510	1
Диоды HER208	HER207	2
Транзисторы 2SC945		5
Транзисторы IRF9640		2
Транзисторы A733	2SA733	2
Конденсаторы, керамика		13
Электролитические конденсаторы разного номинала		8
Резисторы		27
Кнопки арт. SWT5		6
ЖКИ QC1602A		1

Программирование блока управления

Прошивка осуществляется через подключение к USB-порту персонального компьютера. Программирование осуществляется с помощью «программатора Громова», для прошивки нужно найти в интернете бесплатную программу UniProf от Михаила Николаева.

Прошивку последней версии можно скачать тут radiolis.pp.ua .

Для электропитания схемы используется любой источник тока напряжением от 9 до 12 В.

Сборка

Сборка металлоискателя осуществляется на штангу, блок управления удобно разместить в корпус из высокопрочного пластика, на его верхней части. Катушка фиксируется в нижней части прибора. Для фиксации на штанге достаточно будет зафиксировать провода катушки на немагнитном основании.

Нужно отметить, что необходима качественная изоляция проводов и всего блока управления от воздействия влаги. Основное применение этого прибора – в поле, поэтому этот вопрос столь важен.

Самодельный металлоискатель этого типа – достаточно сложное устройство, но в тоже время его стоимость в сборе несколько дешевле аналогов промышленного производства. Это изделие отличается высокой работоспособностью, достаточно экономично по расходу энергии, но в тоже время обладает всеми необходимыми функциями для поиска сокровищ или металлических предметов. Дискриминатора хватает для определения характеристик металл-неметалл и определения цветного металла. По отзывам, при использовании этого типа металлоискателя монету небольших размеров можно найти на глубине до 20 см, стальной шлем типа СШ-40 – на глубине до полуметра.

Видео

Предлагаю для повторения лично собранный недавно и успешно заработавший простой металлоискатель. Этот металлоискатель работает по принципу "передача-прием". В качестве передатчика использован мультивибратор, а в качестве приемника - усилитель звуковой частоты. Принципиальная схема была опубликована в журнале Радио.

Схема приёмника МД - второй вариант

Параметры металлоискателя

Рабочая частота - около 2 кГц;
- глубина обнаружения монеты диаметром 25 мм - 9 см;
- железной закаточной крышки от банки - 25 см;
- алюминиевого листа размерами 200x300 мм - 45 см;
- канализационного люка - 60 см.

Подключенные к нему поисковые катушки должны быть абсолютно одинакавые по размеру и намотачным даным. Их необходимо расположить так, чтобы в отсутствие посторонних металлических предметов связь между ними практически отсутствовала, примеры катушек приведены на рисунке.

Если катушки передатчика и приемника расположить именно так, то сигнал передатчика в приемнике прослушиваться не будет. При появлении поблизости от этой сбалансированной системы металлического предмета, в ней под действием переменного магнитного поля передающей катушки возникают так называемые вихревые токи и как следствие, собственное магнитное поле, которое наводит в приемной катушке переменную ЭДС.

Сигнал, принятый приемником, преобразуется телефонами в звук. Схема металлоискателя действительно очень проста, но несмотря на это, довольно хорошо работает, да и чувствительность не плохая. Мультивибратор передащего блока можно собрать и на других транзисторах аналогичной структуры.

Катушки металлоискателя имеют размер 200х100 мм и содержат около 80 витков проводом 0.6-0.8мм. Для проверки работы передатчика вместо катушки L1 подключают наушники и убеждаются в том, что при включении питания в них слышен звук. Затем, подключив на место катушку, контролируют ток, потребляемый передатчиком - 5...8 мА.

Приемник настраивают при замкнутом входе. Подбором резистора R1 в первом каскаде и R3 во втором устанавливают на коллекторах соответственно транзисторов напряжение, равное примерно половине напряжения питания. Затем подбором резистора R5 добиваются того, чтобы ток коллектора транзистора VT3 стал равным 5...8 мА. После этого, разомкнув вход, подключают к нему катушку приемника L1 и, принимая сигнал передатчика на расстоянии примерно 1 м, убеждаются в работоспособности устройства.

Даже самые серьёзные и респектабельные граждане, при слове «клад» испытывают легкое волнение. Мы ходим в буквальном смысле слова по сокровищам, которых в нашей земле неизмеримо много.

Но как заглянуть под слой почвы, чтобы точно знать, где копать?

Профессиональные кладоискатели пользуются дорогостоящим оборудованием, покупка которого может окупиться после одной удачной находки. Археологи, строители, геологи, члены поисковых обществ – пользуются техникой, предоставленной организацией, в которой они работают.

А как быть начинающим искателям сокровищ с ограниченным бюджетом? Можно изготовить металлоискатель в домашних условиях своими руками.

Для понимания предмета, рассмотрим конструкцию и принцип работы прибора

Популярные металлоискатели работают, используя свойства электромагнитной индукции. Основные компоненты:

• передатчик – генератор электромагнитных колебаний
• передающая катушка, приемная катушка (в некоторых моделях для компактности катушки объединены)
• приемник электромагнитных колебаний
• дешифратор, выделяющий полезный сигнал из общего фона
• сигнальное устройство (индикатор).

Генератор, с помощью передающей катушки, создает вокруг нее электромагнитное поле (ЭМП) с заданными характеристиками. Приемник сканирует окружающую среду и сравнивает показатели поля с эталонными. Если изменений нет – в схеме ничего не происходит.

• При попадании в зону действия поля какого-нибудь проводника (любой металл), базовое ЭМП наводит в нем токи Фуко. Эти вихревые токи создают собственное электромагнитное поле предмета. Приемник определяет искажение базового ЭМП и дает сигнал на индикатор (звуковое или визуальное оповещение).
• Если исследуемый предмет не металлический, но имеет ферромагнитные свойства, он экранирует базовое ЭМП, также вызывая искажения.

Важно! Существует ошибочное мнение, что грунт, в котором производятся поиски, не должен быть электропроводящим.

Это не так. Главное, чтобы электромагнитные или ферромагнитные свойства среды и объектов поиска были отличны друг от друга.

То есть, на фоне определенных характеристик ЭМП, сформированного средой поиска, поле отдельных предметов будет выделяться.

Разновидности металл детекторов

Понимание особенностей разных схем поможет не только выбрать готовый детектор. Если вы решите собрать металлоискатель для монет своими руками, вам не нужно закладывать в него детектор для водопроводных труб или арматуры в бетоне.

Вы изначально должны знать, для чего нужен прибор, поскольку универсальные металлоискатели имеют высокую стоимость, как при покупке, так и при самостоятельной сборке. К тому же, узкопрофильный прибор более компактный и легкий.

Основные параметры

1. Глубина поиска. Определяет проникающую способность для стандартных грунтов: ниже этой полосы катушка не будет реагировать на артефакты.
2. Площадь покрытия: чем она шире, тем меньше времени уйдет на «прочесывание». Правда избирательность и чувствительность при этом снижается.
3. Избирательность: выделение из множества предметов требуемого объекта. Например, при поиске золотых украшений на пляже, ваш прибор не будет реагировать на стальные заколки для волос, или монеты.
4. Чувствительность: чем она выше, тем вероятнее найти мелкие предметы. Правда при этом катушка реагирует на различный мусор, типа гвоздей или шпилек для волос.
5. Помехозащищенность. На датчик детектора воздействует множество посторонних факторов: гроза, линии электропередач, мобильные телефоны и пр. Необходимо их отфильтровывать.
6. Автономность: это и расход энергии, и запас заряда элементов питания.
7. Дискриминация – способность различать артефакты по типу. На этом параметре остановимся подробнее.

Устройство позволяющее отыскивать металлические предметы, расположенные в нейтральной среде, например, грунте, за счет их проводимости называют металлодетектором (металлоискателем). Это прибор позволяет находить металлические предметы в различных средах, в том числе и в организме человека.

Во многом благодаря развитию микроэлектроники металлодетекторы, которые выпускают множество предприятий по всему свету, обладают высокой надежностью и небольшими габаритно-весовыми характеристиками.

Еще не так давно, такие приборы можно было чаще всего увидеть у саперов, то теперь, ими пользуются спасатели, кладоискатели, работники коммунальных служб при поиске труб, кабелей и пр. Более того, многие «кладоискатели» применяют металлодетекторы, которые они собирают своими руками.

Конструкция и принцип работы прибора

Металлодетекторы, предлагаемые на рынке, работают на разных принципах. Многие считают, что они используют принцип импульсной эхо- или радиолокации. Их отличие от локаторов заключается в том, передаваемый и принимаемый сигналы, действуют постоянно и одновременно, ко всему прочему они работают на совпадающих частотах.

Приборы, работающие по принципу «прием-передача», регистрируют отраженный (переизлученный) от металлического предмета сигнал. Этот сигнал появляется из-за воздействия на металлический предмет переменным магнитным полем, которое генерируют катушки металлоискателя. То есть в конструкции устройств этого типа предусмотрено наличие двух катушек, первая – передающая, вторая – приемная.

Приборы этого класса обладают следующими достоинства:

• простота конструкции;
• большие возможности для обнаружения металлических материалов.

В тоже время, металлоискатели этого класса обладают определенными недостатками:

• металлоискатели могут быть чувствительными к составу грунта, в котором производят поиск металлических предметов.
• технологические сложности при производстве изделия.

Другими словами, устройства этого типа перед работой необходимо настраивать своими руками.

Другие устройства иногда называют металлоискатель на биениях. Это название пришло из далекого прошлого, точнее со времен, когда широко эксплуатировались супергетеродинных приемников. Биения – это явление, которое становится заметно при суммировании двух сигналов с близкими частотами и равными амплитудами. Биение заключается в пульсировании амплитуды просуммированного сигнала.

Частота пульсирования сигнала равняется разностью частот суммируемых сигналов. Пропуская такой сигнал через выпрямитель, его еще называют детектором, выделяют, так называемую разностную частоту.

Такая схема долго применялось, но в наши дни, ее не применяют. Их сменили синхронные детекторы, но термин остался в применении.

Металлодетектор на биении работает, используя следующий принцип – он регистрирует разность частот от двух генераторных катушек. Одна частота стабильна, вторая содержит в себе катушку индуктивности.

Устройство настраивают своими руками так, чтобы генерируемые частоты совпадали или по крайней мере были близки. Как только, в зону действия попадает металл, происходит изменение заданных параметров и частота изменяется. Разность частот может быть зарегистрирована разными способами, начиная от наушников и заканчивая цифровыми методами.

Устройства этого класса отличаются простой конструкцией датчика, слабой чувствительностью к к минеральному составу почвы.

Но кроме этого, при их эксплуатации необходимо учитывать и то, что у них высокое энергопотребление.

Типовая конструкция

В состав металлоискателя входят следующие составные части:

1. Катушка – это конструкция коробчатого типа, в ней располагают приемник и передатчик сигнала. Чаще всего катушка имеет эллиптическую форму и для ее изготовления применяют полимеры. К ней подведен провод, соединяющий ее с блоком управления. Это провод передает сигнал от приемника к блоку управления. Передатчик формирует сигнал при обнаружении металла, который транслируется на приемник. Катушку устанавливают на нижнюю штангу.
2. Металлическую часть, на которой фиксируется катушка и настраивается угол ее наклона, называют нижней штангой. Благодаря такому решению происходит более тщательное исследование поверхности. Существуют модели, в которых нижняя часть может регулировать высоту металлоискателя и обеспечивает телескопическое соединение со штангой, которую называют средней.
3. Средняя штанга – это узел, расположенный между нижней и верхней штангами. На ней закрепляют приспособления, позволяющие регулировать размеры устройства. на рынке можно встретить модели, которые состоят из двух штанг.
4. Верхняя штанга, как правило, имеет изогнутый вид. Она напоминает, букву S. Такая форма считается оптимальной для закрепления ее на руке. На ней устанавливают подлокотник, блок управления и рукояткой. Подлокотник и рукоятку изготавливают из полимерных материалов.
5. Блок управления металлодетектором необходим для обработки получаемых от катушки данных. После того, как сигнал преобразован он направляется на наушники или другие средства индикации. Кроме того, блок управления предназначен для регулировки режима работы устройства. Провод от катушки присоединяется с помощью быстросъемного устройства.

Все устройства входящие в состав металлоискателя выполняют во влагозащищенном исполнении.

Вот такая относительная простота конструкция и позволяет изготовлять металлоискатели своими руками.

Разновидности металлодетекторов

На рынке представлена широкая номенклатура металлодетекторов, применяемых во многих сферах. Ниже приведен список, в котором указаны некоторые разновидности этих устройств:

Большая часть современных металлоискателей может найти металлические объекты на глубине до 2,5 м, специальные глубинные изделия могут обнаружить изделие на глубине до 6 метров.

Частота работы

Второй параметр – это частота работы. Все дело в том, что низкие частоты позволяют металлоискателю видеть на довольно большую глубину, но мелкие детали они увидеть не в состоянии. Высокие частоты позволяют заметить мелкие объекты, но не допускает просмотра грунта на большую глубину.

Самые простые (бюджетные) модели работают на одной частоте, модели которые относят к среднему ценовому уровню используют в работе 2 и более частоты. Существуют модели, которые при поиске применяют 28 частот.

Современные металлодетекторы оснащаются такой функцией, как дискриминация металла. Она позволяет различать тип материала находящегося на глубине. При этом при обнаружении черного металла в наушниках поисковика будет звучать один звук, а при обнаружении цветного другой.

Такие устройства относят к ипульсно – балансным. Они используют в своей работе частоты от 8 до 15 кГц. В качестве источника применяют батареи в 9 – 12 В.

Приборы этого класса способны обнаружить золотой предмет на глубине в несколько десятков сантиметров, а изделия из черных металлов на глубине порядка 1 и более метра.

Но, разумеется, эти параметры зависят от модели устройства.

Как собрать самодельный металлоискатель своими руками

На рынке существует множество моделей приборов для поиска металла в грунте, стенах и пр. Несмотря на его внешнюю сложность, изготовить металлоискатель своими руками не так и сложно и это может сделать практически любой человек. Как уже отмечалось выше, любой металлоискатель состоит из следующих ключевых компонентов – катушки, дешифратора и сигнализирующего устройства блока питания.

Для сборки своими руками такого металлоискателя необходим следующий набор элементов:

• контроллер;
• резонатор;
• конденсаторы разных типов, в том числе и пленочные;
• резисторы;
• излучатель звука;
• стабилизатор напряжения.

Металлоискатель простейший своими руками

Схема металлоискателя не отличается сложностью, а найти ее можно или на просторах мировой сети, или в специализированной литературе. Выше приведен перечень радиоэлементов, которые пригодятся для сборки металлоискателя своими руками в домашних условиях. Простой металлоискатель можно собирать своими руками, используя паяльник или другой доступный способом. Главное при этом, детали не должны касаться корпуса прибора. Для обеспечения работы собранного металлоискателя применяют источники питания в 9 – 12 вольт.

Для намотки катушки применяют провод с диаметром сечения в пределах 0,3 мм, разумеется, это будет зависеть от выбранной схемы. Кстати, намотанную катушку необходимо защитить от воздействия постороннего излучения. Для этого ее экранируют своими руками при помощи обыкновенной пищевой фольги.

Для прошивки контроллера применяют специальные программы, которые также можно найти на просторах интернет.

Металлоискатель без микросхем

Если у начинающего «кладоискателя» нет желания связываться с микросхемами, существуют схемы и без них.

Существуют более простые схемы, основанные на использовании традиционных транзисторов. Такой прибор может найти металл на глубине в несколько десятков сантиметров.

Глубинные металлодетекторы используют для поиска металлов на больших глубинах. Но стоит отметить, что стоят они недешево и поэтому вполне возможно его собрать его своими руками. Но перед тем, как приступить к его изготовлению надо понять как работает типовая схема.

Схема глубинного металлоискателя не самая простая и существует несколько вариантов его исполнения. Перед его сборкой необходимо подготовить следующий набор деталей и элементов:

• конденсаторы разного типа – пленочные, керамические и пр.;
• резисторы разного номинала;
• полупроводники – транзисторы и диоды.

Номинальные параметры, количество зависят от выбранной принципиальной схемы прибора. Для сборки приведенных элементов потребуется паяльник, набор инструмента (отвертка, плоскогубцы, кусачки пр.), материал для изготовления платы.

Процесс сборки глубинного металлодетектора выглядит примерно следующим образом. Сначала собирают блок управления, основу которого составляет печатная плата. Ее изготавливают из текстолита. Затем схему сборки переносят непосредственно на поверхность готовой платы. После того, как рисунок перенесен, плату необходимо протравить. Для этого применяют раствор, в который входят перекись водорода, соль, электролит.

После того, как выполнено травление платы, в ней необходимо выполнить отверстия для установки компонентов схемы. После того, как выполнено лужение платы. Наступает самый важный этап. Установка и пайка своими руками деталей на подготовленную плату.

Для намотки катушки своими руками применяют провод марки ПЭВ с диаметром 0,5 мм. Количество витков и диаметр катушки зависят от выбранной схемы глубинного металлоискателя.

Немного о смартфонах

Существует мнение о том, что вполне возможно изготовить металлоискатель из смартфона. Это не так! Да, есть приложения, которые устанавливают под ОС Android.

Но по факту, после установки такого приложения он действительно сможет находить металлические предметы, но только предварительно намагниченные. Искать и тем более дискриминировать металлы он не сможет.