Простой чувствительный металлоискатель | Полезное своими руками
Металл под землей и в пресноводных водоемах, в перекрытиях зданий и в толще бетона, поможет обнаружить специализированный электронный прибор — металлоискатель.
Несложную схему по силам собрать своими руками практически любому, кто хоть раз держал в руках паяльник. Вот как она работает:
Рис.1 Структурная схема металлоискателя.
Эталонный генератор ЭГ вырабатывает синусоидальное напряжение частотой 50 кГц. Контурная катушка, определяющая частоту генерации, является датчиком Д прибора. Сигнал синусоидальной формы через разделительный конденсатор Ср поступает на кварцевый фильтр КФ.
Если частота генератора и собственная резонансная частота КФ совпадают, сигнал попадает на пороговое устройство ПУ. Оно регистрирует переменное напряжение на входе, выделяет из него постоянную составляющую и подает ее на стрелочный индикатор И.
Приближение к металлическому предмету вызывает изменение частоты ЭГ.
Поскольку она теперь отличается от резонансной частоты КФ, напряжение на входе ПУ уменьшается, и стрелка отклоняется к началу шкалы на угол, пропорциональный габаритам предмета и обратно пропорционально расстоянию до него.
У нашего металлоискателя есть особенность — пороговое устройство, благодаря которому чувствительность схемы резко повышается. Вот как оно действует.
Рис.2 Форма сигнала на входе и выходе порогового устройства.
Синусоидальный сигнал, поступающий на вход ПУ, ограничивается снизу (рис. 2), и на индикаторе появляются импульсы напряжения:
Ин = Ио — Ип ,
где Ио—уровень входного сигнала в состоянии покоя, Ип — задаваемое напряжение порога.
Чувствительность прибора выражается отношением:
s=DИ / Ии = DИ / (Ио-Ии),
где DИ — изменение синусоидального напряжения при расстройке ЭГ, зависящее от размеров предмета и расстояния до него. Фактически s показывает, на какую величину отклоняется стрелка индикатора при расстройке датчика-контура.
Следовательно, подбирая величину Ип, можно добиться максимального отклонения стрелки прибора при сколь угодно малом изменении Ио. Но в реальных устройствах приходится учитывать нестабильность элементов схемы и частоты эталонного генератора.
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА
Эталонный генератор собран по схеме емкостной трехточки на транзисторе T1 (рис. 3). Контурная катушка L1 является датчиком прибора. Конденсаторы С3 — С6 предназначены для настройки генератора на частоту 50 кГц.
Рис.3 Принципиальная схема металлоискателя.
Через разделительный конденсатор С7 синусоидальное напряжение с генератора поступает на кварцевый фильтр. Емкость С7 выбрана небольшой — 5 пФ. Тем самым влияние последующих каскадов на работу генератора практически исключено.
Пороговое устройство собрано на полевом транзисторе Т2. Напряжение порога Ип задается делителем R5 — R7.
Конденсатор С8 сглаживает пульсации на индикаторе ИП1. Фильтр R4, С1 осуществляет развязку по переменному току между пороговым и задающим генераторами.
КОНСТРУКЦИЯ
Прибор из двух блоков: измерительного (с датчиком) и питания. Первый включает в себя монтажную плату, индикатор, органы управления и регулировки. Датчик — жесткий кольцевой каркас, выполненный из оргстекла, на котором намотано 65 витков прохода ПЭЛ 0,2. Обмотка заключена в экран из алюминиевой фольги и залита эпоксидной смолой. Датчик связан с измерительным блоком коаксиальным кабелем РК-75.
Блок питания содержит пять серебряно-цинковых аккумуляторов. Напряжение каждого элемента 1,25В, емкость 2А-ч. Особое внимание нужно уделить рамке металлоискателя. Она должна иметь небольшой вес, быть жесткой и упругой. Иначе даже при легких ударах, неизбежных при работе с прибором в полевых условиях, частота генератора «уходит» — металлоискатель расстраивается.
Основанием рамки служит кольцевой каркас из оргстекла или полистирола d=300 мм. Обмотку экранируют алюминиевой фольгой толщиной 0,05 мм. Но соединять между собой концы экрана нельзя (образуется короткозамкнутый виток).
Выводы обмотки подключают к кабелю РК-75 длиной 0,3—1 м (с оплеткой кабеля соединяют также и экран катушки). Это место заливают эпоксидной смолой. Соединение датчика с блоком электроники неразъемное.
Металлоискатель имеет высокую чувствительность. Стрелка индикатора отклоняется на одно деление, когда рамка прибора приближается к диску d=13 см на расстояние 80 см.
Прибор практически одинаково реагирует на любой металл. Так, например, стальной, алюминиевый и латунный диски дают на равных расстояниях одинаковые отклонения стрелки. Они не зависят и от того, сплошной предмет или пустотелый.
При работе с металлоискателем необходимо учитывать фоновые помехи. Песчаный и торфяной грунты, чернозем, дерево, вода фонового сигнала не дают. Поэтому прибор хорошо действует в пресных водоемах, в деревянных зданиях и на не каменистых почвах. Сильный фон дает кирпич (обожженная глина обладает магнитными свойствами) и некоторые минералы.
На показания прибора влияют и изменения температуры.
Поэтому рамку лучше поместить в футляр из теплоизолятора, например пенопласта.
Для работы под водой металлоискатель сначала надо подержать 10—15 минут в воде и после этого настроить.
На земле поиски лучше проводить в пасмурную погоду или вечером, чтобы избежать попадания на прибор прямых солнечных лучей.
Металлоискатель PIRAT своими руками | KAVMASTER
Схема металлоискателя «Пират», очень популярная и понятная даже начинающему радиолюбителю. Металлоискатель Пират обладает довольна неплохими характеристиками, ни смотря на простоту схемы и доступность деталей. Собирается легко, за вечер, не требует практически ни каких настроек и прошивок, начинает работать сразу после сборки! Ниже представлю подробную инструкцию по сборке металлоискателя Пират!
Технические характеристики МД Пират:
Потребляемый ток 30-40 мА
Напряжение питания 9-14 вольт
Дискриминации нет, реагирует на все металлы
Чувствительность монета 25 миллиметров — 20 см
Крупные металлические предметы — 150 см
Питание:
Для работы металлоискателя Пират, требуется напряжение 9-14 вольт.
Можно использовать обычные батарейки или аккумуляторы типа AA или две кроны соединённые параллельно, но я бы посоветовал потратить немного денег и купить аккумулятор для бесперебойника, его легко можно закрепить на штанге металлоискателя и заряда будет хватать на долго. Так же, можно использовать и батарею от шурупавёрта, кстати по началу, я именно её и использовал!
Катушка:
Поисковая катушка для металлоискателя Пират, тоже изготавливается несложно. Наматывается на оправе 190 мм. и содержит 25 витков провода ПЭВ 0.5 мм. Катушку можно намотать на пяльце для вышивания, кстати этот способ довольно распространенный. Лично я беру обычную кастрюля, наматываю на ней катушку и стягиваю всё это изолентой, затем делаю каркас из тонкой фанеры и закрепляю её на нём. Тут как говорится, каждому своё, кому как удобно.
КУПИТЬ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ ПИРАТ
Необходимые детали:
Скачать список деталей
Схема металлоискателя пират:
[ads1]
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 Нкэ 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:
Немного о деталях:
Микросхема К157УД2 и К157УД3Микросхема NE555Транзистор IRF740Плёночные конденсаторыПравильное соединение резисторов.
Сборка металлоискателя Пират:
Для начала конечно же нужно подготовить плату. Для этого открывает программу Sprint-Layout и печатаем заготовку нашей будущей платы, затем переносим рисунок любым удобным способом на подготовленную плату, протравливаем её и насверливаем отверстия для деталей. Я использую технологию ЛУТ, хотя лазерного принтера у меня нет, делаю на работе.
Но когда нет возможности напечатать на лазерном принтере, то можно сделать рисунок на струйном, затем отрезать стеклотекстолик нужной формы, приложить рисунок к плате и острым предметом отметить дырочки, затем насверлить и перманентным маркером нарисовать дорожки вручную. Ну или через копирку перевести.
Обязательно нужно зачистить плату мелкой наждачной бумагой и обезжирить ацетоном перед нанесением рисунка, так и изображение хорошо переведётся и процесс травления будет быстрее и надёжнее. После того как плата протравится, необходимо снова ацетоном стереть тонер или маркер и немного потереть наждачной бумагой.
Затем берём паяльник и лудим дорожки оловом. После лужения, обязательно стираем ацетоном лишнюю канифоль, дабы избежать проблем в будущем. По желанию, можно прозвонить дорожки.
Теперь необходимо припаять все детали на плату. Для этого так же открываем печатку в программе Sprint-Layout и смотрим где какие детали располагаются. Я настоятельно советую вам, поставить панельки для микросхем, на всякий случай. Первым делом припаяйте перемычки, их в схеме 2, и одна находится под микросхемой NE555, так что если вы про неё забудете, неисправность будет найти сложно, так как я уверен, вы за эти перемычки и не вспомните! В качестве перемычки, подойдут ножки от резисторов.
Когда все детали на месте, остаётся только припаять отводы на переменные резисторы, катушку, динамик и питание.
Правильно собранная схема начинает работать сразу, без каких либо настроек.Катушка как я говорил выше, наматывается на оправе 19-22 см и содержит 25 витков. Для поиска более мелких предметов, можно намотать катушку по меньше 15 см — 17 витков или 10 см.
— 13 витков. Для поиска чермета конечно лучше использовать катушку диаметром 19 см.
Хочу сказать пару слов о тональности звука. Мне он показался слишком грубым. Изменить тональность, можно путём подбора конденсатора С1, я заменил его на 47nf и звук стал более высоким.
Динамик лучше брать типа 3ГДШ TRYD 4070-02 8Ом так звук будет гораздо мощнее, я заменил старый динамик в своём металлоискателе именно на него. Так же, очень хорошо справляются и динамики от наушников.
КУПИТЬ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ ПИРАТ
Ссылку на печатную плату, а так же список деталей необходимых для сборки Пирата которые очень дёшево можно купить на AliExpress с бесплатной доставкой, находятся в конце статьи по видео!
И напоследок, видео работы металлоискателя Пират:
Все детали можно купить на AliExpress за копейки
|
| 20 шт. | 50 шт. | 100 шт.Файлы для скачивания:
Печатные платы и программа Sprint-Layou 6
Скачать
Схема металлоискателя и работа
Металлодетектор — очень распространенное устройство, которое используется для проверки людей, багажа или сумок в торговых центрах, отелях, кинозалах и т. д., чтобы убедиться, что человек не носит с собой какие-либо металлы или незаконные предметы, такие как пушки, бомбы и т.
д. Металлодетекторы обнаруживают присутствие металлов.
[adsense1]
Существуют различные типы металлоискателей, такие как ручные металлоискатели, проходные металлоискатели и металлоискатели для поиска на земле. Металлодетекторы можно легко создать, и схема базового металлодетектора не такая уж сложная.
В этом проекте мы разработали простую схему металлоискателя типа «сделай сам», используя очень простые компоненты, которые можно использовать в наших домах и садах.
[adsense2]
Outline
Принципиальная схема
На следующем рисунке показана принципиальная схема металлодетектора.
Необходимые компоненты
- 1 x TDA0161 Детектор приближения IC
- 2 конденсатора по 47 нФ (керамический конденсатор, код 473)
- 1 резистор 1 кОм (1/4 Вт)
- 1 резистор 330 Ом (1/4 Вт)
- 1 резистор 100 Ом (1/4 Вт)
- 1 x 5 кОм Потенциометр
- 1 x 2N2222A (транзистор NPN)
- 1 x Зуммер 5 В
- Дополнительные компоненты (для светодиода)
- 1 резистор 220 Ом (1/4 Вт)
- 1 светодиод 5 мм
Описание компонента
TDA0161 ИС датчика приближения: TDA0161 — это ИС датчика приближения производства STMicroelectronics.
Его можно использовать для обнаружения металлических предметов, обнаруживая небольшие изменения в высокочастотных потерях на вихревые токи.
Микросхема TDA0161 работает как генератор с помощью внешней схемы. Изменения тока питания будут определять выходной сигнал, т. е. ток будет высоким, когда рядом находится металлический предмет, и низким, когда металлического предмета нет.
TDA0161 имеет 8 контактов и поставляется в двухрядном корпусе (DIP). На следующем изображении показана схема выводов микросхемы TDA0161.
ПРИМЕЧАНИЕ. По данным STMicroelectronics, микросхема датчика приближения TDA0161 устарела. Если он доступен на рынке, сделайте этот забавный проект. Если он недоступен, попробуйте найти замену IC. Мы постараемся обновить, если какая-либо подобная микросхема будет доступна. Если вы найдете какие-либо микросхемы детектора приближения, пожалуйста, укажите это в разделе комментариев.
Катушка (индуктор): Для этого проекта мы взяли медный провод 30 AWG.
Затем он наматывается на катушку с эталонным диаметром 5,8 см. Катушка состоит из 140 – 150 витков.
Описание схемы металлодетектора
- Когда LC-цепь, то есть L1 и C1, получает любую резонансную частоту от любого металла, находящегося рядом с ней, создается электрическое поле, которое приводит к индукции тока в катушке и изменениям в прохождение сигнала через катушку.
- Переменный резистор используется для изменения значения датчика приближения, равного LC-цепи, лучше проверять значение, когда катушка находится не рядом с металлом. Когда металл обнаружен, LC-цепь изменит сигнал. Измененный сигнал подается на датчик приближения (TDA 0161), который обнаружит изменение сигнала и отреагирует соответствующим образом. Выход датчика приближения будет 1 мА, когда металл не обнаружен, и около 10 мА, когда катушка находится рядом с металлом
- Когда на выходном контакте высокий уровень, резистор R3 подает положительное напряжение на транзистор Q1. Включится Q1, загорится светодиод и прозвучит зуммер.
Резистор r2 используется для ограничения тока.
Резистор r2 используется для ограничения тока.Блок-схема металлодетектора
Схема металлодетектора состоит из трех основных частей: LC-цепи, датчика приближения, выходного светодиода и зуммера. Катушка и конденсатор С1, соединенные параллельно, образуют LC-контур.
Датчик приближения (TDA0161) срабатывает этой цепью LC при обнаружении любого металла. Затем датчик приближения включает светодиод и подает сигнал тревоги с помощью зуммера.
LC-цепь: LC-цепь имеет катушку индуктивности и конденсатор, соединенные параллельно. Эта цепь начинает резонировать, когда рядом с ней находится материал той же частоты. Цепь LC заряжает конденсатор и катушку индуктивности попеременно. Когда конденсатор полностью заряжен, заряд подается на катушку индуктивности.
Индуктор начинает заряжаться, и когда заряд на конденсаторе равен нулю, он получает заряд от индуктора в обратной полярности. Затем заряд катушки индуктивности уменьшается, и процесс снова повторяется.
Обратите внимание, что катушка индуктивности является накопителем магнитного поля, а конденсатор — накопителем электрического поля.
Датчик приближения: Датчик приближения может обнаруживать объекты без физического вмешательства. Датчик приближения будет работать так же, как инфракрасный датчик, приближение также подает сигнал, он не будет давать выходной сигнал до тех пор, пока не произойдет изменение отраженного обратного сигнала.
Если есть изменение сигнала, он обнаружит и выдаст соответствующий выходной сигнал. Существуют различные датчики приближения, например, для обнаружения пластика мы можем использовать датчики приближения емкостного типа, а для металлов мы должны использовать индуктивный тип.
Рабочий
Цепь LC, состоящая из L1 (катушка) и C1, является основной частью схемы металлодетектора. С помощью этой LC-схемы, которую также называют схемой резервуара или настроенной схемой, микросхема TDA0161 действует как генератор и колеблется на определенной частоте.
Когда LC-цепь обнаруживает какую-либо резонансную частоту от любого металла, находящегося рядом с ней, будет создано электрическое поле, которое приведет к наведению тока в катушке и изменению прохождения сигнала через катушку.
Переменный резистор используется для изменения значения датчика приближения, равного LC-цепи, лучше проверять значение, когда катушка не находится рядом с каким-либо металлическим предметом. Когда металл обнаружен, LC-цепь изменит сигнал.
Измененный сигнал передается датчику приближения (TDA 0161), который обнаружит изменение сигнала и отреагирует соответствующим образом. Выход датчика приближения будет менее 1 мА, когда металл не обнаружен, и будет около 10 мА (обычно более 8 мА), когда катушка находится рядом с металлом.
Когда выходной контакт имеет высокий уровень, резистор R3 подает положительное напряжение на транзистор Q1. Включится Q1, загорится светодиод (на схеме не показан) и сработает зуммер.
Преимущества
- Бесконтактный детектор ИС Схема металлоискателя на основе TDA0161 представляет собой очень простой и легкий в сборке металлодетектор, который можно использовать для обнаружения мелких металлов в наших домах, офисах и садах.
- Нужен любой микроконтроллер, так как Датчика приближения будет достаточно для реализации проекта.
Недостатки
- Основным недостатком этой схемы металлоискателя является дальность обнаружения. Металлический объект должен находиться на расстоянии 10 мм, чтобы детектор мог его обнаружить.
Области применения
- Этот простой металлодетектор можно использовать для обнаружения таких металлов, как железо, золото, серебро и т. д.
- Поскольку это простой проект, мы можем использовать его дома для поиска гвоздей, металлических отходов и т. д., которые трудно обнаружить невооруженным глазом.
Похожие сообщения:
- Работа схемы моностабильного мультивибратора
- Простой инвертор 100 Вт
Металлоискатель Схема и самодельная печатная плата
Металлоискатель
30.10.2021 | Просмотров: 3227 | Схемы | автор: ELECTRONOOBS
Доля
Эта печатная плата представляет собой металлоискатель.
Часть 1 — Схема
Схема для этой печатной платы приведена ниже, и вы можете получить ее ниже, если хотите использовать те же значения.
Также загрузите файлы GERBER для печатной платы из следующей главы, перейдите на сайт PCBWAY.com, загрузите zip-файл на их веб-сайт и выберите такие настройки, как цвет, материалы, количество печатных плат и так далее. Закажите печатные платы и сделайте этот же проект, чтобы узнать что-то новое. Печатная плата состоит из двух частей. Все компоненты, которые я использовал, имеют сквозное отверстие. Две катушки уже находятся на печатной плате, поэтому вам не нужно их добавлять. Все, что вам нужно, это резисторы, конденсаторы и биполярные транзисторы. Очень просто!
Часть 2 — Печатная плата
Печатная плата состоит из двух частей. Катушки в верхней части и схема в нижней части печатной платы. Катушки намотаны с обеих сторон печатной платы, поэтому одна и та же катушка начинается с одной стороны и продолжается до другой стороны, всего около 50 витков. Вы не можете добавить медную область на печатную плату, потому что это повлияет на индуктивность катушек, поэтому оставьте только дорожки без меди вокруг них.
Согласно моему тестеру, катушка имеет сопротивление около 12 Ом и индуктивность 80 мкГн. Получите файлы GERBER снизу и закажите собственную печатную плату. Перейдите на сайт PCBWAY.com или любого другого производителя печатных плат, загрузите zip-файл с GERBER на их веб-сайт и выберите такие настройки, как цвет, материалы, количество печатных плат и так далее.
Скачать печатные платы GERBER (30.10.2021)
Часть 3 — Список деталей
Вместе с печатной платой для этого проекта нам понадобится зуммер, который будет издавать звук при обнаружении металла. Нам нужно 3 транзистора BJT, два PNP и один NPN. Несколько конденсаторов, несколько резисторов и потенциометр. И нам нужен источник питания, который может быть простой батареей. Список компонентов очень короткий.
- 1 x GERBER скачать ССЫЛКА
- 1 х Активный зуммер ССЫЛКА Aliexpress
- 2 конденсатора по 22 пФ ССЫЛКА Aliexpress
- 2 конденсатора по 100 нФ ССЫЛКА Aliexpress
- 1 х 100 мкФ конденсатор ССЫЛКА Aliexpress
- 1 х 220K резистор ССЫЛКА Aliexpress
- 1 х 2,2K резистор ССЫЛКА Aliexpress
- 1 х 100 Ом потенциометр ССЫЛКА Aliexpress
- 1 x 9018 NPN переходная ссылка Aliexpress
- 1 x 9012 PNP переходная ссылка Aliexpress
- 1 x 9015 PNP переходная ссылка Aliexpress
- Или купить полный КОМПЛЕКТ ССЫЛКА Aliexpress
Часть 4.
Сборка печатной платы
Теперь давайте соберем печатную плату и протестируем ее. Припаять компоненты не так сложно, так как все они сквозные. Так что просто следуйте значениям на схеме и припаивайте их один за другим. Будьте осторожны с транзисторами и не припаивайте их наоборот. У нас есть хороший шелковый слой на печатной плате, поэтому мы можем знать, где будет располагаться каждый компонент, а также полярность. Теперь все компоненты припаяны. Снимаю защиту от зуммера. Теперь нам нужно настроить точку осцилляции. Делаем это с помощью потенциометра. Как вы можете видеть на схеме, это было подключено к эмиттеру первого транзистора, поэтому, изменяя значение потенциометра, мы изменяем количество тока, проходящего через катушку, таким образом, мы регулируем амплитуду и тем самым, когда колебание начинается. Подайте на схему около 5В. Вы услышите звуковой сигнал. Вращайте потенциометр, пока звук не прекратится. Это то место, где у нас есть колебания, но амплитуда почти выключена.
Теперь давайте проверим это.
Часть 5. Проверка металлодетектора
Я подношу его близко к металлу, и он издает звуковой сигнал, значит, он работает. Даже через какой-то материал он может обнаружить металл, поэтому такие детекторы используют в аэропортах и обнаруживают металлы в карманах людей. Теперь, как вы можете видеть, расстояние обнаружения не так уж и велико. Всего несколько см, так что эта схема не так уж и разумна. Проблема в катушке на плате. Поскольку на плате петли расположены рядом, катушка занимает много места. Катушка из проволоки может иметь такое же количество петель, но на меньшей площади. Так и с печатной платой, когда металл помещается в середину, рядом с металлом находится всего несколько витков. Создание этой схемы с внешними катушками, сделанными из медного провода, может увеличить чувствительность. Таким образом, вы можете использовать ту же схему, что и у нас, на печатной плате, но вы добавляете свои собственные катушки. Индуктивность катушки может влиять на скорость колебаний и так далее, имейте это в виду.