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
Предлагаемый к повторению импульсный металлоискатель Шанс разработан извесным конструктором Андреем Федоровым и получил признание радиолюбителей как в нашей стране, так и за ее пределами. Данный металлоискатель является своего рода продолжением серии приборов Клон и воплотил в себе самые передовые наработки в области построения этих металлоискателей. Помимо селекции по металлам, аппарат имеет функцию дискриминации: включением программно встроенных масок можно добиться отстройки от черных металлов при поиске.
Индикация показаний прибора осуществляется при посрестве ЖК индикатора (шкала VDI, шкала Amplitude (размер, месторасположение объекта), индикация напряжения аккумулятора (уровень заряда батареи)) и разных по тональности звуковых сигналов. Сердцем металлоискателя является уже извесный нам микроконтроллер Atmega8-16PI в связке с внешним АЦП. Применение внешнего АЦП обусловлено расширением набора функций прибора - введение такого набора функций без внешнего АЦП физически невозможно в силу малого внутреннего ресурса микроконтроллера.
Приведу некоторые характеристики прибора. Чуствительность для монеты 5коп СССР до 25см. Селекция по металлам при идеальных условиях: чем ""чернее"" металл - тем меньше его проводимость, и тем ближе к левому краю шкалы VDI будут показания; чем ""цветнее"" металл - тем больше его проводимость, соответственно показания на шкале будут ближе к правому краю (показания на шкале зависят от выбора прошивки прибора и могут меняться). Функция дискриминации: включая поочередно одну из четырех масок, можно указать прибору, чтобы он в нужной степени не реагировал на ""черные"" металлы (вплоть до полного устранения влияния чермета). Функция барьер: на 16 уровнях помогает отстроиться от влияния ""земли"" и других внешних факторов.
Для повторения Шанс, прежде всего, необходимо посетить страничку автора fandy.vov.ru, где располагаются схемы, прошивки, конфигурационные биты для прошивки микроконтроллера, описание работы кнопок и другая полезная информация. Основные, редкие и самые дорогие детали прибора - микросхема АЦП и ЖК-индикатор. Аналогом микросхемы АЦП (MCP3201) является микросхема ADS7816, под которую автор написал подкорректированную прошивку (0.8.4). Следующая важная деталь металлоискателя - ЖК индикатор. При всем многообразии и нынешнем изобилии таких компонентов наиболее подходящими, на мой взгляд, являются надежные и достаточно дешевые индикаторы фирмы Winstar, превосходящие в соотношении цена/качество индикаторы отечественного производителя МЭЛТ. Выбирать индикатор при покупке следует исходя из следующих указаний: знакосинтезирующий индикатор, 2 строки по 16 символов, поддержка кирилицы (возможность применить индикатор в любой другой разработке), наличие встроенного контроллера HD44780. Посмотреть и скачать даташиты и цоколевку можно на сайте компании Winstar. В архиве находится и список деталей.
Операционный усилитель OP37 можно заменить более дешевым и распространенным аналогом NE5534P. DC/DC преобразователь ICL7660S можно, хотя и не желательно, заменить на аналогичный без буквы S (с буквой S на 12вольт, без нее на 10 вольт, работать будет, но с перегрузкой). Микроконтроллер - наш старый знакомый Atmega8-16PI (Atmega8-16PU,Atmega8A-PU). Программация контроллера осуществляется при помощи простейшего программатора, который применялся при программации микроконтроллера для прибора Клон. Вот , параметры устройства и пошаговое описание процесса программирования данного контроллера. Здесь самое важное не забыть про конфигурационные биты! Архив с для микроконтроллера.
Планарная катушка металлоискателя изготавливается на диэлектрическом каркасе толщиной 4 мм и мотается проводом диаметром 0,65 - 0,8мм. Шаблон катушки показан на рисунке ниже. Штанга прибора изготавливается по технологии описанной в статье . Собирать металлоискатель можно на печатной плате автора или воспользоваться гораздо более простой в повторении (для начинающих) платой от DesAlex - рисунок смотрите на форуме. Сам я переделал 5 штук таких катушек - менял количество витков, толщину каркаса от 2 до 6мм. Наилучший результат получился на каркасе 4мм, количество витков как у автора, индуктивность получается 389uH. Опыты с домоткой/отмоткой на конечный результат не повлияли (подмечено многими, повторившими этот прибор), то есть разброс в +-10% ни на что не влияет. Хотя у каждого результат получится отличный от другого (диаметр провода, качество провода наличие примесей, качество намотки, гидроизоляция катушки (лак,эпоксидка,краска)), качество и длина подводящего кабеля - все влияет на добротность поискового элемента.
Правильно собранный прибор не нуждается в налаживании и полностью работоспособен! В заключении хочется поблагодарить автора металлоискателя (AndyF) за прекрасный импульсный металлоискатель с дискриминацией а так же DesAlex"а за надежную печатную плату, без которой прибор не получил бы такую массовость среди радиолюбителей и любителей активного отдыха, коим является поиск исторических реликвий! Материал предоставил Электродыч.
Обсудить статью МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ ШАНС
В «Забаве» использован принцип «частотомер». Работает металлоискатель в динамическом режиме (реагирует на металл, только при движении датчика). Имеется регулировка чувствительности. Металлоискатель с дискриминацией (селективность). С помощью металлоискателя «Забава» можно отличать на слух сигналы на мелкие железные предметы (гвозди, гайки, проволоку и т. д.) от сигналов на предметы из цветных металлов. Железные предметы с большой площадью поверхности определяются как цветные.
Технические характеристики металлоискателя «Забава»:
- напряжение питания – 9-12 В;
- потребляемый ток – 17-20 мА.
Расстояние обнаружения (на воздухе):
- монета диаметром 25 мм – 11-12 см;
- медная бляха (5 на 8 см) – 21см;
- алюминиевая крышка (диаметром 20 см) – 35 см;
- максимальное расстояние обнаружения – 60 см.
Принцип работы металлоискателя
Программа записанная в микроконтроллер периодически измеряет частоту рабочего генератора. Анализируя результаты измерений, программа выявляет повышение или понижение частоты рабочего генератора и выдает на наушники соответствующий сигнал.
Fuse биты
Должны быть запрограммированы CKSEL0, SUT0, SPIEN. Остальные – не запрограммированы.
Прошивка
Настройка заключается в установке громкости сигнала в наушниках с помощью R6.
Как работать с металлоискателем «Забава»
После включения питания металлоискателя нужно всегда нажимать кнопку «сброс». Перед началом работы нужно настроиться на грунт в районе поиска. Установите резистором R8 максимальную чувствительность (вращайте по часовой стрелке, до упора). Поднесите поисковую катушку к земле на расстояние 1 – 2 см (рядом не должно быть металлических предметов) и слегка покачивая ее в вертикальной плоскости, медленно уменьшайте чувствительность (вращайте регулятор против часовой стрелки), до тех пор, пока сигналы от грунта в наушниках пропадут.
При поиске, катушку нужно перемещать над землей со скоростью примерно 0.5 м/сек, стараясь выдерживать расстояние от грунта до катушки все время одинаковым. В большинстве случаев при обнаружении металлического предмета, металлоискатель подает двойной сигнал.
Если, первым был сигнал высокой частоты, а вторым был низкочастотный сигнал, то найденный предмет из цветного металла, или железный с большой площадью поверхности. Если первый сигнал низкочастотный, а второй высокочастотный, то находка – это железный предмет небольшого размера.
Чтобы определить точное местоположение предмета из цветного металла, нужно поднять катушку над грунтом, затем опустить ее вертикально к земле в предполагаемом местоположении предмета. Если при опускании прозвучал низкочастотный сигнал, значит, под катушкой цветного металла нет. Если катушка опустилась точно над цветным металлом, то прозвучит высокочастотный сигнал. Таким же способом можно обследовать ямы, а так же участки, сильно замусоренные мелкими железными предметами, ржавчиной, угольками и т. д.
При максимальной чувствительности, металлоискатель может постоянно подавать ложные сигналы. Это происходит из-за нестабильной работы поискового генератора, причина может быть в C1 и C2, в катушке или в непрочной конструкции штанги и датчика.
Если ложные сигналы происходят на уровнях чувствительности, при которых ранее металлоискатель работал нормально, то это означает разряд батарейки.
Будьте внимательны при подсоединении батарейки – недопустимо, даже кратковременно перепутать плюс с минусом. При «переплюсовке» металлоискатель может выйти из строя.
Данный металлоискатель обладает очень важной функцией, в нем есть селективность металлов. И еще одно,что его отличает от многих-он прост в сборке своими руками .
Малыш FM определяет тип метала , Цветной или черный, о чем сообщает характерным звуком.
То есть на черный метал он пищит одним звуком, а на цветной другим.
Схема устройства:
МД содержит минимум деталей, потому что в его схеме применен микроконтроллер, очень прост в сборке, но глубина обнаружения у него не очень, от 3см до 10-12 см, что в принципе нормально для такого простого прибора. Прибор имеет кнопку для отстройки от грунта.
Для сборки нам потребуется:
1) PIC12F675 или 629 (микроконтроллер)
2) Кварц 20MHz
Конденсаторы
3) 15пФ-2шт(керамические)
4) 100нФ-1шт (керамический)
5) 10мкФ(электролитный)
6) 100нФ-2шт (пленочных) и не каких других
7) Динамик
8) Кнопка
Резисторы 470 Ом и 10 КОм
AMS1117- стабилизатор напряжения на 3,3 вольта
Прибор очень прост и я решил собрать его без всяких печатных плат. Берем кусок текстолити или толстого картона
Сверлим отверстия для деталей. Как указано на схеме
Еще раз конденсаторы 100нФ должны быть обязательно пленочными, как на фото. С другими не факт что заработает.
Ставим все детали как показано на схеме, спаиваем их вместе.
Вот так выглядит стабилизатор напряжения и как его следует подключать.
Для намотки катушки берем любую кастрюлю или горшок, да все что угодно подходящего диаметра. Я мотал на кастрюле. Провод желательно 0,3мм, но у меня был 0,4 мотал им.
Вот что должно получится:
Катушка должна быть жесткой, и плотной. Для этого обматываем ее скотчем, очень плотно.
Для того что бы наш прибор не реагировал на помехи и не давал ложных срабатываний, катушку нужно экранировать. Берем простую пищевую фольгу и обматываем ею катушку.
Главное что бы концы фольги не замыкались. На один конец фольги приматываем провод и плотно всю катушку снова обматываем скотчем.
Подключаем катушку, а провод от фольги подключаем к минусу на пате.
Теперь осталось просто прошить микроконтроллер и все,ПРОШИВКА .
Для прошивки подойдет такой вот прошивальщик на нашем сайте.
Для этого металлоискателя нужно подключать наушники от плеера, но у меня был только маленький динамик, так что звук слышно плохо, с наушниками будет хорошо слышно.
Настраивать ничего не нужно, схема простая и в основном всегда работает с первого раза (у меня всегда с первого раза)
Подойдя к моменту выбора металлоискателя необходимо уже четко понимать, что именно вы хотите получить в результате своих поисков. Будет это время потрачено ради удовольствия нахождения на природе и возможного обнаружения каких-либо находок или вы хотите целенаправленно искать определенные артефакты, которые относятся к военной тематике либо поиску монет, украшений и других предметов отражающих этапы исторического развития отличающегося от милитаристического.
От сделанного на этом этапе выбора зависит размер будущих капиталовложений в приобретаемый металлоискатель.
Восьми сегментная шкала дискриминации металлов на дисплее Bounty Hunter Platinum
Итак, если вы хотите находить предметы из железа или сплавов содержащих значительную его часть, то имеет смысл выбирать металлоискатель ориентируясь на глубину обнаружения, т.к. включение функции дискриминации напрямую влияет на этот показатель, причем не в лучшую сторону.
Ели же цель поиска - цветные металлы (медь, бронза, серебро, золото) либо изделия из них, тогда режим дискриминации ваш хороший помощник, поскольку он даст возможность настроить прибор на исключение железосодержащих предметов из области обнаружения. А это, в свою очередь, позволит не выкапывать десятки лишних ямок, что сбережет силы, нервы и время на очередном выезде.
Исключение из поиска нежелательных для обнаружения целей по признаку их электропроводимости.
В зависимости от уровня профессиональности металлоискателя изменяются возможности настройки дискриминации металлов. Чем ближе прибор к начальному уровню тем упрощеннее данный процесс и, что совершенно логично, сама настройка менее точная.
Если металлоискатель оснащен дисплеем, то на нем обязательно есть визуальное изображение шкалы дискриминации, отображающей, как правило, индикацию объекта от 0 до 99. Что это означает? Чем ближе показатель к нолю, тем меньшей электропроводностью обладает обнаруженный предмет.
Если рассматривать электропроводность чистых металлов то шкала дискриминации металлоискателя должна выглядеть так:
железо / никель / цинк / алюминий / золото / медь / серебро
Эта градация практически везде соблюдается, но с оговоркой - как правило на шкале указываются не только названия металлов но и изделия из них. Подобный подход совершенно справедлив учитывая, что в большинстве случаев для изготовления того или иного предмета, будь то ювелирное украшение, монеты или пивные пробки, используется не очищенный металл, а его сплав. И, в зависимости от того какой металл использовался в качестве лигатуры (добавки) изменяется и электропроводность самого изделия.
К примеру в золотые украшения, в зависимости от технологии производства, добавляют цинк, никель, платину, а также медь. Первые три металла имеют электропроводимость ближе к железу, т.е. даже меньше чем у алюминия, поэтому при обнаружении украшения из золота на шкале дискриминации отобразится значение между алюминием и железом, соответственно звуковой сигнал металлоискателя будет низким.
Если же в процессе изготовления использовалось больше меди, чем других лигатур, то и сигнал будет более высоким (при условии наличия полифонии) а индикатор покажет наличие металла в сегменте от алюминия до меди.
Режимы работы дискриминатора
Как правило, бюджетные металлоискатели способны разделять металлы только на цветные и чёрные (переменная дискриминация ), а так же предоставляют пользователю возможность искать все металлы (режим all metal).
В приборы более высокого уровня заложена возможность пользовательской настройки металлодетектора на исключение из поиска группы металлов с определенной проводимостью (селективная дискриминация ). Так например, детектор может исключать сигналы от железа, никеля и алюминия, но реагировать на цели из серебра и меди.
Для удобства пользователей производители включают в настройки металлоискателя предустановленные режимы работы дискриминации например "монеты", "монеты и драгоценности", "реликвии", "все металлы", что облегчает работу с прибором начинающему кладоискателю. Ведь использовать такой металлодетектор можно по принципу "включил и пошел", изначально не вникая в тонкости настройки. А изучив его работу на практике, уже осознанно, исходя из целей поиска, создавать собственные маски дискриминации (если конечно такая возможность заложена в приобретенный металлодетектор).
Заключение
Подитоживая разговор о дискриминации металлов сделайте для себя вывод, какие находки станут целью Вашего поиска и решите стоит ли переплачивать за данную функцию или нет. Если же определиться окончательно еще сложно не забывайте, что металлоискатель всегда можно переключить в режим работы "все металлы", отключив функцию дискриминации.
Успехов в поисках!
Вас может заинтересовать:
Rash
22.11.2018
Классно все объяснили, большое спасибо!
Еее
03.10.2018
Спасибо. Оч доходчиво.
Гость
02.12.2017
Реально удачная статья. А про добавки (лигатуры) в ювелирных изделиях я что-то вообще не задумывался... похоже надо металлоискатель перенастроить....