Металлоискатель своими руками

Самодельный металлоискатель «Пират»: схема и подробное описание сборки

Если вы только задумались о том, как сделать самодельный металлоискатель, не стремитесь браться за сложные модели. Начните с простого, но эффективного «Пирата». Название это придумал автор самоделки из сочетания Pi (импульс) и Ra-t (радиоскоп). Название прижилось, а простая и понятная схема сборки так полюбилась пользователям, что «Пират» стал одной из самых популярных самоделок в этой области. В настоящее время существует уже 4 модификации схемы «Пират». Металлоискатель просто собирается своими руками, без использования каких-то специфических инструментов.

Единственный недостаток этого прибора заключается в том, что в металлоискателе, изготовленном своими руками, отсутствует схема работы с дискриминацией металлов. Но для начинающего кладоискателя это несущественно.

Кроме деталей, необходимых для сборки, вам потребуется для работы паяльник, отвёртка, изоляционная лента

Детали для сборки металлоискателя

Для изготовления прибора вам потребуется приобрести:

• керамический конденсатор − 1 нФ;
• 2 плёночных конденсатора − 100 нФ;
• электролитные конденсаторы: 10 мкФ (16 В) – 2 штуки, 2200 мкФ (16 В) – 1 штука, 1 мкФ (16 В) – 2 штуки, 220 мкФ (16 В) – 1 штука;
• резисторы – 7 штук на 1; 1,6; 47; 62; 100; 120; 470 кОм и 6 штук на 10, 100, 150, 220, 470, 390 Ом, 2 штуки на 2 Ом;
• переменные резисторы – 3 штуки на 10 и 100кОм, 400 Ом (1Вт);
• транзисторы – 3 штуки, ВС557, IRF740, ВС547;
• 2 диода 1N148;
• 2 микросхемы: К157УД2 и NE555.

Кроме перечисленных деталей, запаситесь наушниками от плеера

Ещё вам потребуется пластиковая труба для штанги, батарейки или аккумуляторы на 9В и провод ПЭВ диаметром 0,8 мм.

Схемы металлодетектора для изготовления своими руками

Простейшая схема «Пирата» выглядит таким образом.

Плату можно разместить в корпусе карманного приёмника или любой удобной по размеру пластиковой коробке, подходят даже простые распределительные коробки из арсенала электрика.

Если вы хотите пойти в своих экспериментах дальше, вот схема для изготовления металлоискателя с ориентиром на золото.

Схема металлодетектора «Терминатор 4» с повышенной чувствительностью

Если вы правильно собрали схему, прибор будет исправно работать. Возможные проблемы с микросхемой.

Как собрать печатную плату металлоискателя своими руками

Схема печатной платы металлодетектора довольно проста. Условно можно разделить её на несколько блоков:

• узел катушки поиска;
• усилитель звука на транзисторе;
• генератор импульсов;
• усилитель двухканальный.

Вот так это выглядит.

Импульсный генератор собирается на таймере NE555. Через подбор С1 и 2 и R2 и 3 производится регулировка частоты. Полученные в результате сканирования импульсы передаются на транзистор Т1, а он передаёт сигнал транзистору Т2. Усиление звуковой частоты происходит на транзисторе ВС547 к коллектору, и подключаются наушники.

Катушка из витой пары

Подробная инструкция по настройке металлоискателя «Пират», сделанного своими руками

Для окончательной сборки прибора вам потребуется пластиковая труба. Схема сборки проста. Чувствительность детектора настраивается с помощью потенциометров. Добейтесь результата, чтобы он распознавал монету с расстояния в 30 сантиметров. Залежи металла больших размеров он «услышит» за метр–полтора. «Пират» не распознаёт цветные металлы под вами или чёрные, так что тут придётся просто копать, и не исключено, что вы наткнётесь на старое корыто, а не на вожделенный клад. Но в этом случае можно брать не качеством, а количеством, ведь любой металл можно сдать в пункт приёма вторсырья.

Не исключено, что вам повезёт, и все труды будут не напрасны

Как будет выглядеть «Пират» в сборе − в следующем видео. Остаётся только отметить, что набор-конструктор для изготовления этого устройства можно купить по интернету. К нему, кстати, прилагается подробная инструкция, как самому сделать металлоискатель в домашних условиях из деталей комплекта.

Выбор звукового индикатора и источника питания

В качестве источника звука, который будет издаваться при обнаружении металла, можно использовать обычные динамики, которые устанавливаются в радиоприемники. Подойдет как российский, так и китайский вариант. Главное, чтобы его сопротивление составляло 8 Ом.

К динамику необходимо подсоединить два потенциометра. Они необходимы для регулировки устройства. Понадобятся подстроечные резисторы с разными показателями максимального сопротивления:

• на 10 кОм;
• на 100 кОм.

В качестве источника питания нужно использовать батарею с выдаваемым напряжением 12 В. Это может быть несколько соединенных батареек типа «Крона» или один аккумулятор. Все зависит от набора имеющихся под рукой элементов. Хорошо себя зарекомендовали аккумуляторы для шуруповертов или аналогичных устройств. Они достаточно компактны и обладают сравнительно большой емкостью. Чтобы максимально защитить прибор от помех, для соединения платы со схемой и катушки, рекомендуется применять экранированный провод.

Для дополнительной защиты элементов схемы на входе устанавливается стабилизатор уровня напряжения. Это может быть микросхема с обозначением L7812.

Пошаговая инструкция по сборке простого самодельного металлоискателя своими руками

Необходимые инструменты и материалы

Для сборки металлоискателя своими руками понадобятся:

1. Инструменты: кусачки, ножик, пила мелкая, отвертка, паяльник.
2. Материалы: провод, припой, флюс, клей, изолента, радиодетали, деревянная или пластиковая палка.

В качестве штанги, а также элементов ее крепления нужно использовать диэлектрики (полимеры, дерево, клей), чтобы они не вносили помех в работу металлоискателя.

Подготовка деталей

Нужно подготовить плату, на которой будет монтироваться электрическая схема. В качестве платы может использоваться даже картон. На ней от руки размечают расположение будущих деталей и проделывают отверстия.

Радиодетали покупают в магазине или выпаивают из старой аппаратуры. Однако нужно следить, чтобы детали были одинаковыми. Это позволит легче согласовать работу двух детекторов.

Чувствительного металлоискателя на базе схемы двухконтурного осциллятора

Этапы изготовления:

1. Располагают на плате транзисторы, резисторы и конденсаторы и припаивают согласно приведенной ниже схеме.
2. Припаивают два провода от батарейного отсека, а также два пьезоэлектрических динамика.
3. Наматывают провод на круглый каркас диаметром около 22 см. После 10 витков делают отвод провода длиной 20 см. Провод в месте отвода не разрывают, а складывают руками пополам. Делают еще 20 витков. В результате должно получиться три вывода длиной 20 см: начало провода, конец и отвод после 10-го витка.
4. Снимают катушку с каркаса, придерживая витки руками, и плотно фиксируют изолентой.
5. Наматывают вторую катушечку, которая должна зеркально повторять первую. Снимают ее с каркаса и фиксируют изолентой.
6. Припаивают согласно схеме выводы катушечных детекторов.
7. Собирают подставку. Катушки располагают друг от друга на расстоянии примерно 15 см, а между ними прикрепляют плату.
8. Настраивают детекторы перед закреплением. Включают металлоискатель и, перемещая руками катушки, добиваются максимальной тишины. Подносят металл к одной из них. Если звук заметно изменяется, значит, металлоискатель работоспособен.
9. Фиксируют элементы клеем и замазывают масляным лаком.
10. Прикрепляют к подставке рукоятку.

На трансформаторе с Ш-образными пластинами

Это простой параметрический металлоискатель с индуктивной обратной связью. Позволяет обнаруживать скрытую проводку, арматуру в стенах и перекрытиях, а также крупные металлы в почве. Трансформатор используется маломощный от любого радиоприемника. Чтобы своими руками превратить трансформатор в детектор, нужно разомкнуть его магнитопровод: снять каркас, прямые перемычки и обмотки.

Существуют две схемы переделки трансформатора. В первой используются старые обмотки, во второй они наматываются заново.

В первом случае Ш-образные пластины нужно сложить вместе и на них надеть обмотки. Обмотка на схеме II – сетевая, обмотка I – понижающая на 12 В. Конденсатором С1 настраивается тон звука. Вместо транзистора МП40 можно использовать КТ361.

Во втором случае на Ш-образные пластины наматываются обмотки на 1000 витков (на схеме I) и 200 витков (на схеме II). Для обмотки I используется провод ПЭЛ-0,1. Через 500 витков делается отвод. Обмотка II наматывается проводом ПЭЛ-0,2.

Трансформатор герметизируется и помещается на нижней штанге металлоискателя. При приближении к металлу в наушниках изменится тональность сигнала.

На транзисторах

Также несложная схема, состоящая из транзисторов К315Б или К3102, конденсаторов, резисторов, наушника и элемента питания.

Первый транзистор создает задающий генератор, второй – поисковый генератор. Если к катушке приблизить металл, в наушниках появляется звук. Подробная схема приведена ниже.

На микросхеме К561ЛЕ5

Схема состоит из микросхемы, наушников, резисторов и конденсаторов. Катушка L1 подключается к задающему генератору, а L2 – к поисковому генератору микросхемы. Металлический предмет влияет на частоту поискового генератора, меняя звук в наушниках. Настраивается МД конденсатором С6. Он устраняет лишние шумы. Напряжение питания прибора 9 В.

У нас вы можете найти схемы, для самостоятельной сборки следующих моделей металлоискателей:

Схема проекта

Схема металлоискателя на Arduino c дискриминацией металлов представлена на следующем рисунке.

При обнаружении металла устройство будет издавать звуковой сигнал, а на ЖК дисплее с помощью столбчатой диаграммы (bar graph) будет отображать степень близости металла, а также указываться тип металла – железо (ferrous) или цветной (nonferrous).

Устройство представляет собой индукционно-балансный металлодетектор, работающий на очень низкой частоте (very low frequency, VLF). Металлоискатель содержит передающую и приемную катушки индуктивности. Как и во всех схемах подобных детекторов, для нашего прибора очень важен баланс между катушками. Потенциометр в схеме детектора используется для устранения влияния противофазного компонента (out-of-phase component) сигнала – приводит сдвиг по фазе к нулю, а синфазный компонент (in-phase component) обнуляется с помощью соответствующего расположения катушек – по принципу работы IB-детекторов.

Каждая катушка индуктивности изготовляется при помощи намотки 64 витков провода сечением 0,5 мм2 из эмалированной меди на D форму (D shape) диаметром 11 см. После этого конструкция катушки обматывается лентой и экранируется алюминиевой фольгой, после чего к ней к ней прикрепляется луженая медная проволока – необходимо оставить небольшой пропуск в фольге чтобы ее прикрепить. После чего обе катушки закрепляются на пластиковое основание. Внешний вид собранных катушек индуктивности для металлоискателя показан на следующем рисунке.

Более подробно процесс их сборки вы можете посмотреть на видео, приведенном в конце статьи. Внешний вид собранной конструкции металлоискателя показан на следующем рисунке.

Для настройки работы проекта нам первым делом необходимо определить резонансную частоту колебательного контура в нашей схеме. Для этого можно использовать известную из курса физики формулу, online калькуляторы, либо же ее можно измерить с помощью осциллографа. Если собрали катушки описанным способом, то резонансная частота нашего контура должна составлять примерно 7.64 кГц. Если вы получили другое значение резонансной частоты, то вам необходимо внести соответствующие изменения в следующую строчку программы:

Arduino

#define TIMER1_TOP (249) // fine-tune the frequency

Как вы можете посмотреть на далее представленном видео, результаты работы металлоискателя получились весьма впечатляющими. В отсутствии металла прибор показывает устойчивую работу. Металлический круг диаметром 15 см обнаруживается на расстоянии более 30 см. Металлические предметы большего размера обнаруживаются на расстояниях, превышающих 40-50 см. Маленькую монету можно обнаружить на расстоянии 15 см (в воздухе).

Для питания металлоискателя автор проекта использовал два литиевых аккумулятора, которые при последовательном соединении обеспечивают питающее напряжение 7.4 В – это напряжение подается на контакт Vin платы Arduino. Энергопотребление устройства не превышает 20mA, поэтому от таких аккумуляторов оно будет работать достаточно долго.

Для значительного увеличения чувствительности металлоискателя автор проекта предлагает осуществлять управление передающей катушкой с помощью мощного MOSFET транзистора – в дальнейшем он на странице проекта планирует опубликовать результаты подобного эксперимента.

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.

Принцип работы металлоискателя

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.

Схема металлоискателя

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.

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.

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.

Конструкция металлоискателя

Все устройства входящие в состав металлоискателя выполняют во влагозащищенном исполнении.

Что нужно для того, чтобы собрать качественный металлоискатель

Главное, что потребуется каждому, кто желает собрать металлоискатель, – это желание.

Список инструментов, которые нужны для сборки металлоискателя:

1. Паяльные принадлежности.
2. Кусачки, а также плоскогубцы и отвёртки.
3. Материалы для того, чтобы изготовить печатную плату.

Этот краткий перечень не означает, что для создания металлоискателя потребуются только эти предметы. Этот список нужен для того, чтобы каждый читатель хотя бы примерно представлял, что ему может потребоваться для создания данного прибора.

С помощью самодельного металлоискателя можно не только искать различные предметы небольших размеров из черных металлов, но и предметы из цветных металлов.

Изготовление печатной платы своими руками

Плата нарисована в программном пакете «Dip Trace». Для изготовления печатной платы использую «лазерно-утюжную технологию». По этой технологии несложно изготовить печатную плату своими руками в домашних условиях, если у вас есть лазерный принтер и утюг.

Так, как использую поверхностный монтаж, печатаю зеркальное отражение рисунка. Режим печати выбираю с максимальной плотностью, выключаю экономию тонера, для того, что бы на бумагу легло как можно больше тонера.

Рисунок печатной платы (кликните, для увеличения)

Печатать нужно на глянцевой фотобумаге, она не впитывает тонер. Я пользуюсь обычной бумагой, поэтому приходится шилом удалять остатки бумаги между токопроводящими дорожками, а сами дорожки, дополнительно красить с помощью маркера. Качество платы получается, конечно, хуже, но для данной схемы, вполне приемлемое.

После печати, рисунок нельзя трогать руками, необходимо так же защитить его от попадания пыли.

Зеркальное отражение рисунка платы (для печати)

Отрезаю кусок двухстороннего текстолита, размерами 70 на 50 миллиметров. Напильником подравниваю края и удаляю заусенцы. На плате не должно быть ворсинок, пыли, окислов и жировых следов от пальцев. Поэтому зачищаю плату мелкой наждачной бумагой, протираю тряпочкой смоченной в спирте.

Накладываю заранее вырезанный рисунок печатной платы, тонером вниз на текстолит и проглаживаю максимально разогретым утюгом, не допуская сдвига бумаги с текстолита.

Когда бумага прилипнет к плате, оставляю на ней утюг на несколько десятков секунд. Затем, тщательно проутюживаю каждый миллиметр платы. Опять оставляю утюг на плате секунд на тридцать. Снимаю утюг, жду, когда плата остынет.

Далее помещаю плату в теплую воду на несколько минут, потом скатываю с платы бумагу, от середины к краям.

Всю бумагу скатывать не нужно, так как вместе с бумагой удалиться значительная часть тонера. Так происходит потому, что простая бумага впитывает тонер.

Оставляю, возможно более тонкий слой бумаги, затем шилом удаляю остатки бумаги между дорожками. Закрашиваю дорожки маркером. После высыхания, опять шилом подравниваю дорожки, убираю ворсинки. Заклеиваю скотчем нижний слой фольги. Все, плата готова к травлению.

Схема металлоискателя пират

Металлоискатель пират состоит из передающего и приёмного узлов. Передающий узел состоит из генератора импульсов который собирается на микросхеме NE555 и мощного ключа, на транзисторе IRF740. Приёмный узел состоит из микросхемы К157УД2 и транзистора BC547.

На самом деле, детали достаточна распространенные но если всё таки вы не смогли их найти, попробуйте применить аналоги. Таймер NE555 можно заменить на отечественный аналог КР1006ВИ1, Вместо транзистор IRF740, можно поставить любой биполярный NPN структуры с Н_кэ не ниже 200 вольт, можно даже выпаять из энергосберегающей лампы или зарядки от телефона, на крайний случай, подойдет даже КТ817. Транзисторы BC557 и BC547, на отечественные КТ3107 и КТ3102. У операционного усилителя К157УД2 есть полный аналог КР1434УД1В, так же его можно заменить на импортный TL072, но в этом случае, нужно будет переделать распиновку платы, так как у него 8 ног.  Металлоискатель Пират на TL072 у меня тоже есть, схема и плата лежат в общем архиве. Кстати генератор импульсов можно собрать и на транзисторах:

Схема глубинного металлоискателя

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

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

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.

https://youtube.com/watch?v=6-6aCPA1lJo

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.

Как работает металлоискатель в зависимости от назначения и технического устройства

Принцип работы металлоискателя разнится в зависимости от типа устройства. Рассмотрим основные из них:

• Устройства динамического типа. Самый простой тип устройства, сканирующего поле постоянно. Главная особенность работы с таким прибором – необходимо все время находиться в движении, иначе сигнал пропадёт. Такие приборы просты в использовании, однако, они слабо чувствительны.
• Приборы импульсного типа. Имеют большую чувствительность. Часто к такому прибору идёт дополнительно несколько катушек для настройки под разные типы грунтов и металлы. Требуют определённых навыков для настройки. Среди приборов этого класса можно выделить электронные устройства, работающие на низкой частоте – не выше 3 кГц.

Иногда кладоискателям везёт, они находят весьма интересные вещицы

• Электронные приборы, с одной стороны, не дают реакцию (или дают слабую) на нежелательные сигналы: мокрый песок, мелкие кусочки металла, дробь, к примеру, а, с другой, обеспечивают неплохую чувствительность при поиске скрытых водопроводных труб и трасс центрального отопления, а также монет и других металлических предметов.
• Глубинные детекторы заточены под поиск объектов, находящихся на внушительной глубине. Они могут обнаружить металлические предметы на глубине до 6 метров, в то время как остальные модели «пробивают» только до 3. К примеру, глубинный детектор Jeohunter 3D способен производить поиск и обнаружение пустот и металлов, при этом показывая обнаруженные в грунте объекты в 3-мерном виде.

Монитор глубинного детектора Jeohunter 3D показывает то, что у вас под ногами в режиме реального времени Работают глубинные детекторы на двух катушках, одна находится параллельно поверхности грунта, другая – перпендикулярно.

Стационарные детекторы – это рамки, установленные на особо важных охраняемых объектах. Они вычисляют любые металлические предметы в сумках и карманах людей, проходящих сквозь контур.

Металлоискатель в метро. Наверное, вы не раз проходили через такой детектор, предварительно опустошив все карманы