Рассмотрим простенький металлоискатель на микросхеме K561ЛА7 и усилителе звука. Питание осуществляется напряжением 9 вольт. Так как ток потребления маленький, батарейки крона хватает на длительное время. По характеристикам прибор имеет средние показатели глубины обнаружения, достойные для такой простой схемы. Существуют похожие металлоискатели на микросхемах K561ЛА9, но они не дают значительного прироста показателей, поэтому отдаем предпочтение сборке данной упрощенной схемы.

В обнаружении металла главную роль играет датчик, состоящий из круглой катушки, корпуса и соединительного провода к схеме управления (рис. 1).

Появление в зоне действия датчика металла отражается на индуктивности катушки, которая, в свою очередь, влияет на частоту поисковой цепи на микроконтроллере. Конечный логический элемент микросхемы сравнивает эталонную величину частоты и частоту поисковой цепи и через усилитель выдает разницу в виде тонального звука в динамике.

Изготовление датчика

Схемы металлоискателей для разных устройств полностью отличаются друг от друга. Однако качественно собранный датчик может использоваться как универсальный для различных металлоискателей, работающих по одному принципу работы.

Для обмотки датчика используем лакированный провод ПЭВ или ПЭЛ диаметром 0,5 – 0,7 мм, который без проблем можно найти в магазине или старых кинескопных телевизорах и мониторах (рис. 2).

При диаметре катушки 20 см наматываем 100 витков провода. При других диаметрах изменяем количество витков, рассчитывая, что при 25 и 15 см диаметра наматывается 80 и 120 витков соответственно. После выполнения обмотки плотно обматываем ее изолентой, оставляя с запасом начало и конец провода.

Изготавливаем экран Фарадея, чтобы исключить различные помехи в катушке и микроконтроллерах. Необходимо обмотать катушку поверх изоленты пищевой фольгой. В конце обмотки фольгу не соединяем и оставляем разрыв в 2-3 см. Поверх фольги наматываем вразброс немного неизолированного провода маленького сечения (рис. 3).

В нескольких местах можно выполнить пайку провода и фольги. Все это снова обматываем изолентой.

После произведенных действий у нас должна получиться изолированная катушка с двумя вывода обмотки и выводом экрана. Соединяем их с экранированным кабелем от видео или аудиоаппаратуры. Экран кабеля соединяем с проводом от фольги, а жилы кабеля с проводами от катушки. Все это пропаиваем и надежно изолируем изолентой. На конце кабеля приделываем штекер с качественными контактами. Лучший вариант, если они позолоченные или серебряные. Штекер можно найти в кабелях для различной аппаратуры, там же берем и разъем.

Остается сделать корпус для катушки. Можно использовать два круглых диска из диэлектрического материала – фанеры, толстого картона или пластика. Между дисками помещаем обмотку. Затем пластмассовыми креплениями, которые можно приобрести в сантехническом магазине, плотно скрепляем эти два диска. Для поиска в водной среде можно герметизировать датчик эпоксидной смолой или специальными герметиками.

На верхнем диске прикручиваем или приклеиваем ушки из пластика или другого диэлектрического материала. Они понадобятся для крепления к штанге (рис. 4).

Комплектующие для схемы

Ниже описаны основные детали и требования к ним, необходимые для качественной сборки схемы:

1. Конденсаторы рекомендуется закупать в радиомагазине, но если хочется получить их бесплатно из старых схем, то измеряйте емкость перед использованием. Главное требование к ним – температурная устойчивость, это спасет вас от постоянных сбоев металлоискателя. Отлично подойдут керамические или слюдяные. При сборке не забываем учитывать полярность электролитических конденсаторов – на бочонке в стороне минуса нарисованы одна или несколько полосок (рис. 5). Понадобятся следующие конденсаторы: электролитический 100 мкФ х 16 В – 1 шт.; 1000 пФ – 3 шт.; 22 нФ – 2 шт.; 300 пФ – 1 шт.

1. Постоянные резисторы можно использовать старые, так как они не теряют свои характеристики с течением времени. Переменные лучше всего купить новые, чтобы обеспечить точную настройку частоты на микросхемах. Особое внимание стоит уделить контактам переменного резистора, так как по схеме два контакта должны быть соединены между собой, а опыт показывает, что многие новички этого не замечают. Так же необходимо заземлить их корпус для исключения помех при регулировке. Понадобятся 5 постоянных резисторов номиналами 22 Ом, 1кОм, 4,7 кОм, 10 кОм, 470 кОм и 3 переменных резистора номиналами 1, 5 и 20 кОм.
2. Микросхема K561ЛА7 в DIP корпусе. Отсчет ног на микросхемах начинается сверху против часовой стрелке от ключа – специальной выемки на корпусе. В качестве аналога можно сделать металлоискатель на микросхеме K561ЛЕ5 или CD4011.
3. Транзистор KT315 очень распространен в старой радиоаппаратуре. Но его можно заменить множеством других транзисторов: KT3102, BC546, 2SC639 и схожие по характеристикам маломощные низкочастотные транзисторы. Внимательно изучаем выводы транзистора перед пайкой, у KT315 они расположены слева направо от лицевой части – эмиттер, коллектор, база (рис. 6):

1. Диод выбираем любой маломощный из отечественных или импортных производителей – кд522Б, кд105, кд106, in4148, in4001 и другие. Перед пайкой прозванием его мультиметром, чтобы не перепутать местами анод и катод.
2. Стандартные наушники от телефона или mp3 плеера, или миниатюрный динамик со старой техники. В случае использования наушников можно использовать разъем или прямую пайку.
3. Батарейка крона 9 В и контакты для нее (рис. 7):

1. Разъем для штекера кабеля датчика подбираем заранее, при изготовлении датчика.

После сборки всех необходимых деталей, можно смело приступать к монтажу их по схеме, описанной ниже.

Монтаж схемы управления

Электрическая схема состоит из микросхемы K561ЛА7, ее обвязки для регулировки, усилителя, питания и динамика. Микросхема имеет 4 логических элемента. Двое из них создают нужную частоту, третий играет роль поисковой части. Конечный логический элемент сравнивает обе частоты и при разных значениях выдает положительный сигнал на усилитель, который подает усиленный сигнал на динамик.

Схема металлоискателя на микросхеме, описанной выше, изображена на рисунке 8.

Собирать электрические принципиальные схемы очень удобно на макетной плате с отверстиями (рис.9). Или изготавливаем самодельную печатную плату, изображенную на рисунке 10. Изготовить плату можно лазерно-утюжным методом или обычным рисованием. Травлю производим любым известным способом.

Производим пайку деталей и припаиваем проводками все выносные детали – регуляторы, разъем для наушников, датчика и батарейки.

После сборки схемы, закрепляем ее в корпусе. Туда же помещаем батарейку. В качестве корпуса подойдет пластмассовая, монтажная, самодельная из дерева и другие коробки на ваш выбор (рис. 11).

Для трех регуляторов и разъема датчика необходимо проделать соответствующие размерам отверстия. Можно последовательно батарейке добавить выключатель и так же вынести его на корпус. Необходимо предусмотреть маленькие отверстия для динамика, или, в случае с наушниками, плотно закрепить разъем.

Главным условием при сборке корпуса является доступность, например для смены батареи, и, в то же время, герметичность – от внезапного дождя. Можно закрепить красивые колпачки на регуляторы, разукрасить коробку и подписать регуляторы с выключателем.

Сборка и настройка устройства

Когда датчик и блок управления готовы, необходимо связать их в готовый металлоискатель. Для этого понадобится штанга. Сделать ее можно из ПВХ труб и переходников, которые путем подогрева подогнуть под нужные размеры и форму. Можно так же воспользоваться обычным деревянным шестом, костылем или телескопической удочкой. Какие материалы выбрать зависит от ваших предпочтений – учитывайте вес, гибкость и длину. Для удобства можно соорудить ручку и подлокотник, а так же сделать штангу разборной (рис. 12).

Далее закрепляем датчик с готовыми ушками к штанге. Воспользуйтесь пластиковым крепежом, надежным клеем или сантехническими переходниками. Таким же образом закрепляем блок управления.

Чтобы произвести настройку, подключаем батарейку и датчик. Так как металлоискатели являются чувствительными устройствами, то для правильной настройки необходимо убрать все металлические предметы вокруг. Включаем его и наблюдаем один из двух вариантов:

Если после включения идеальная тишина или еле слышный писк, то тут два варианта:

а) Генераторы работают на одной частоте. Такие случаи редкие, но бывают. Попробуйте покрутить регуляторы плавной R7 и грубой R8 настройки. Если тишина сменится на громкий тональный звук, то схема работает. Возвращаем регуляторы в начальное положение и пытаемся плавным регулятором R7 добиться наилучших результатов, например полного отсутствия звука;

б) Неисправность схемы. Внимательно перепроверяем всю схему и радиодетали.

Если после включения идет гул или высокий тон , то пробуем уменьшить его вращением регулятора грубой настройки R8, а достигнув лучшего результата, подстраиваем R7. Если металлоискатель не реагирует на вращение регуляторов, то частота эталонного генератора слишком отличается от частоты поисковой цепи. В таком случае пробуем поймать нужную частоту изменением конденсатора С6 и резистора R6.

Всю настройку значительно может упростить осциллограф. Суть настройки заключается в том, чтобы добиться одинаковой или близкой по величине частоты выводов 5 и 6 на микроконтроллере. Регулировку частоты можно производить вышеописанными способами.

Если вы осилили сборку данного устройства, можете смело попробовать собрать более сложный металлоискатель на трех микросхемах или микроконтроллере.

Большинство металлоискателей построены по схеме нулевых биений, это когда имеется 2-а генератора с постоянной и поисковой частотой, при этом частота поискового генератора зависит от индуктивности поисковой катушки. Повысить чувствительность металлоискателя построенного по такому методу можно если поднять опорную частоту примерно в 10 раз больше частоты поискового генератора. Используя такой метод удалось получить металлоискатель способный обнаружить копеечную монету на глубине до 1 м.

Схема такого металлоискателя показана на рисунке. В ней использованы 2-е микросхемы К561ЛА7, на D1 выполнен поисковый генератор и выходной усилитель, на D2 выполнен опорный генератор(с кв. резонатором).
В поисковом генераторе используется 2-а элемента D1.1 D1.2. Частота генерации задается контуром состоящим из поисковой катушки L1 и емкостей С1 С2 VD1. Варикап VD1 служит для подстройки частоты в небольших пределах в процессе работы. Сама подстройка производиться резистором R3 который изменяет напряжение на варикапе.
Генераторный режим (ПОС) задается элементами R2 C4 C5 C6. С выходов обоих генераторов импульсы поступают на D2.4 на котором выполнен смеситель, и на его выходе появляется сигнал биения частот. Этот сигнал поступает на усилитель мощности D1.4 и далее поступает на звукоизлучатель(головные телефоны или китайские наушники). Регулировка громкости R6.

Электронная часть схемы смонтирована в корпусе из фольгированного текстолита. При этом в корпусе должна быть экранированная перегородка между микросхемами(между генераторами). Поисковая катушка намотана на кольце сделанного из кембрика внешним диаметром 15 мм. Можно использовать трубку из пластмассы или штырь такого диаметра из мягкой пластмассы. В любом случае диаметр кольца должен быть 200мм. На кольцо наматывают 50 витков ПЭЛШО 0,27 или ПЭЛ 0,27-0,35. После обмотку обматывают изолентой и затем катушку экранируют при помощи алюминиевой фольги.
Настройка сводится к настройке контура L1C1 на 100кГц при среднем положении R3(контроль частоты на выводе 10 D1.3).

Литература — РК

• Похожие статьи

Войти с помощью:

Случайные статьи

• 05.07.2017

  Предложенная методика расчета трансформаторного источника питания позволяет рассчитать его основные параметры, такие как емкость сглаживающего фильтра, основные параметры диодов и трансформатора. Данная методика расчета позволяет рассчитать источник питания с выходным током до 1 А. Для расчета необходимо задать всего три параметра: Постоянное выходное напряжение источника питания Максимальный ток нагрузки Коэффициент …

• 28.09.2014

  Данный вольтметр можно применить для измерения постоянного тока и напряжения от 0 до 100В и от 0 до 10А. Диапазон вольтметра разбит на 4 диапазона: 0…1В, 0…10В, 0-100В, 0…10А. Максимальное индицируемое число 999. На микросхеме NTE2054 собран АЦП с максимальным выходным напряжением 999мВ, в АЦП предусмотрены выходы для динамической …

Фрагменты из книги «Металлоискатели своими руками. Как искать, чтобы найти монеты, украшения, клады». Авторы С. Л. Корякин-Черняк и А. П. Семьян.

Продолжение

Начало читайте здесь:

3.1. Компактный металлоискатель на микросхеме К175ЛЕ5

Назначение

Металлоискатель предназначен для поиска металличе¬cких предметов в грунте. Он может также быть использован при определении места прокладки арматуры и скрытой проводки при проведении строительных работ в доме.

Принциальная схема

Схема компактного металлоискателя на микросхеме типа К175ЛЕ5 приведена на рис. 3.1, а. Он содержит два генератора (опорный и поисковый). Поисковый генератор собран на элементах DD1.1, DD1.2, а опорный - на элементах DD1.3 и DD1.4.

Частота поискового генератора, выполненного на элементах DD1.1 и DD1.2, зависит:

• от емкости конденсатора С1;
• от общего сопротивления подстроечного и переменного резисторов R1 и R2.

Переменным резистором R2 плавно изменяют частоту поискового генератора в диапазоне частот, установленном подстроечным резистором R1. Частота генератора на элементах DD1.3 и DD1.4 зависит от параметров колебательного контура L1, С2.

Сигналы с обоих генераторов поступают через конденсаторы C3 и С4 на детектор, выполненный по схеме удвоения напряжения на диодах VD1 и VD2.

Нагрузкой детектора являются наушники BF1, на которых выделяется разностный сигнал в виде низкочастотной составляющей, преобразуемый наушниками в звук.

Параллельно наушникам включен конденсатор С5, который шунтирует их по высокой частоте. При приближении поисковой катушки L1 к металлическому предмету происходит изменение частоты генератора на элементах DD1.3, DD1.4, в результате меняется тональность звука в наушниках. По этому признаку и определяют, находится ли в зоне поиска металлический предмет.

Примененные детали и варианты замены элементов

Подстроечный резистор R1 типа СП5-2, переменный резистор R2 - СПО-0,5. Допустимо использовать в схеме и другие типы резисторов, желательно малогабаритные.

Электролитический конденсатор С6 типа К50-12 - на напряжение не менее 10 В. Остальные постоянные конденсаторы типа КМ-6.

Катушка L1 размещается в кольце диаметром 200 мм, согнутом из медной или алюминиевой трубки с внутренним диаметром 8 мм. Между концами трубки должен быть небольшой изолированный зазор, чтобы не было короткозамкнутого витка. Катушка наматывается проводом ПЭЛШО 0,5.

В качестве наушников BF1 можно использовать головные телефоны ТОН-1, ТОН-2.

Для питания металлоискателя используется батарея типа «Крона» или другие типы батарей напряжением 9 В.

В схеме металлоискателя микросхему К176ЛЕ5 можно заменить на микросхемы К176ЛА7, К176ПУ1, К176ПУ2, К561ЛА7, К564ЛА7, К561ЛН2.

Монтаж устройства

Детали устройства, кроме катушки индуктивности, источника питания и наушников, могут быть размещщены на печатной плате, вырезанной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм (рис. 3.1, б). Возможно использование и другого вида печатной платы.

К одному концу разъема крепится ручка из металлической трубки, а к другому его концу с помощью переходника из изоляционного материала крепится металлическое кольцо с катушкой L1.

Общий вид устройства приведен на рис. 3.1, г, а размещение элементов устройства - на рис. 3.1, в.

Настройка

Перед наладкой металлоискателя подстроечный и переменный резисторы нужно поставить в среднее положение и замкнуть контакты SB1. Перемещая движок подстроенного резистора R1, добиться наиболее низкого тона в наушниках.

При отсутствии звука следует подобрать емкость конденсатора С2. При появлении сбоев в работе металлоискателя следует впаять между выводами 7 и 14 микросхемы DD1 конденсатор емкостью 0.01…0.1 мкФ.

Источник
Яворский В. Металлоискатель на К176ЛЕ5. // Радио, 1999, №8, с. 65.

Из книги С. Л. Корякин-Черняк, А. П. Семьян. « »

Продолжение читайте

Металлоискатель на микросхеме

Подобное устройство уже было описано в статье И. Нечаева под аналогичным названием в "Радио", 1987, N9 1, с. 49 . В отличие от него, в предлагаемом варианте всего одна катушка индуктивности и несколько иное построение схемы, позволившее обойтись еще и без конденсатора переменной емкости.

Схеме металлоискателя приведена на рис. 1. Как и в упомянутой конструкции, в нем два генератора: один выполнен на элементах DD1.1 и DD1.2, а второй - на элементах DD1.3 и DD1.4. Частота первого генератора (перестраиваемого) зависит от емкости конденсатора С1 и суммарного сопротивления резисторов R1, R2. Подстроечным резистором R1 устанавливают рабочий диапазон генератора, а переменным резистором R2 плавно изменяют частоту генератора в этом диапазоне. Частота второго генератора зависит от емкости конденсатора С2 и индуктивности поисковой катушки L1.

Сигналы обоих генераторов поступают через развязывающие конденсаторы СЗ и С4 на детектор, выполненный на диодах VD1, VD2 по схеме удвоения напряжения. Нагрузкой детектора являются головные телефоны BF1 - на них выделяется разностный сигнал в виде низкочастотной составляющей, преобразуемой затем телефонами в звук. Конденсатор С5 шунтирует нагрузку по высшим частотам, иначе говоря, замыкает на общий провод сигналы обоих генераторов.

Когда поисковая катушка приближается к металлическому предмету, частота второго генератора изменяется. В результате изменяется тональность звука в головных телефонах. По этому признаку обнаруживают металлические предметы в зоне поиска, например, подслоем грунта, снега. Немалую помощь окажет металлоискатель при определении места прокладки арматуры и скрытой проводки во время строительных работ в доме.

Кроме указанной на схеме, в металлоискателе можно применить микросхему К176ЛА7, К176ПУ1 К176ЛУ2 (две последние микросхемы - так называемые преобразователи уровня), К561ЛА7, К174ЛА7. К561ЛН2. Подстроечный резистор R1 - СП5-2 переменный R2 - СПО-0,5. но подойдут и другие малогабаритные резисторы. Оксидный конденсатор - К50-12 или другой малогабаритный на номинальное напряжение не менее 10 В, остальные конденсаторы могут быть, например, КМ 6

Катушка L1 размещается в кольце диаметром 200 мм из алюминиевой или медной трубки с внутренним диаметром 8 мм. Концы трубки должны отстоять друг or друга но некотором расстоянии, чтобы не получился короткозамкнутыйтый виток. Для намотки катушки используют провод ПЭЛШО (в эмалевой и шелковой изоляциях) диаметром 0,5 мм, стараясь протянуть внутри трубки возможно большее число витков. Эта операция мотет показаться трудоемкой, поэтому можно воспользоваться методикой, описанной в вышеупомянутой статье,- уложить сначала внутри трубки отрезки проводе, а затем согнуть трубку в кольцо и соединить отрезки последовательно для получения многовитковой катушки. Выводы катушки в дальнейшем подключают к печатной плате, а трубку соединяют с общим проводом.

Головные телефоны BF1 - ТА-4 ТОН-1 или другие, с возможно большим сопротивлением Источник питания - батарея "Крона" или другой, напряжением около 9 В.

Рис.2

Рис.3

Рис.4

Большая часть деталей металлоискателя смонтирована на фигурной печатной плате (рис. 2 и 3) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Выводы резисторов R1 и R2 соединяют с соответствующими цепями устройства либо с помощью отпровода либо печатными проводниками, если монтаж ведется на двустороннем фольгировеи ном материале. Плату размещают внутри Г-образно о кожуха разъема ШР (рис 4) и крепят к одной из его половин с помощью гайки, навинчиваемой снаружи на переменный резистор R2. Для доступа к винту регулировки подстро-ечного резистора R в кожухе пропиливают отверстие.

Источник питания размещают внутри ручки-футляра которая может быть как пластмассовая, так и металлическая (скажем, футляр от круглого карманного фонаря). Сверху на ручке-футляре крепят кнопку включения питания SB1 а на дне - розетку X1 для подключения головных телефонов.

Кольцо с катушкой крепят в переходнике из изоляционного материала, а уже переходник прикрепляют к кожуху. В итоге получается компактная конструкция, удобная в работе.

Налаживание металлоискателя сводится к подбору частоты первого генератора. Предварительно движки подстроечного и переменного резисторов ставят примерно в среднее положение и временно замыкают контакты кнопки SB1. Перемещением движка резистора R1 добиваются наиболее низкого тона в головных телефонах. Если звука нет, следует подобрать конденсатор 2. Работа облегчится, если воспользуетесь осциллографом. Его входной щуп подключают сначала к выводу 11 микросхемы и измеряют частоту первого генератора, а затем касаются щупом вывода 4 микросхемы и измеряют частоту второго генератора. Сравнение результатов измерений позволит быстро определить, какой конденсатор С2 (меньшей или большей емкости) нужно установить в генератор.

При появлении помех или сбоев в работе прибора из-за взаимного влияния генераторов можно рекомендовать впаять конденсатор емкостью 0,01...0,1 мкФ между выводами 7 и 14 микросхемы.

Методика работы с прибором та же, что и с металлоискателем И. Нечаева .

В. ЯВОРСКИЙ г. Киев

Эта же схема, но с другой печатной платой и конструкцией описана в статье Простой металлоискатель на микросхеме К176ЛЕ5 книги Адаменко М.В. "Металлоискатели" М.2006 (Скачать книгу).

Несложный металлоискатель схема

Щас начинается весна.Многие радиолюбители и просто пользователи любят увлекатся поиском металлов на улице,или на огородах,будь то манеты или гильзы с ВОВ. В статье я предлогаю несложную схему металлоискателя , которые собрать может за два вечера даже начинающий,так как схема подойдет даже начинающему .

Металлоискатель собран на микросхеме К175ЛЕ5.

Работает на биениях частот и в своей основе содержит два генератора. Один генератор собран на элементах DD1.1, DD1.2 а второй - на элементах DD1.3. DD1.4.

Частота первого перестраиваемого генератора зависит от емкости конденсатора С1 и общего сопротивления резисторов R1 и R2. Переменным резистором плавно изменяют частоту генератора в диапазоне частот, установленном подстроечным резистором. Частота другого генератора зависит от параметров поискового колебательного контура L1 С2. Сигналы от генераторов поступают на детектор, выполненный по схеме удвоения напряжения на диодах VD1 и VD2.

Нагрузкой детектора являются наушники. На них и выделяется разностный сигнал в виде звука. Конденсатор С5 шунтирует наушники по высокой частоте.

При приближении поисковой катушки к металлическому предмету, происходит изменение частоты генератора на DD1.3, DD1.4. От этого меняется тональность звука. По этому изменению тона и определяют, находится ли железный предмет в зоне поиска. В схеме металлоискателя микросхему К176ЛЕ5 можно заменить на микросхемы К176ЛА7, К561ЛА7, К564ЛА7. Цена такой микросхемы на радиобазаре всего 0,2 доллара. Подстроечный резистор R1 типа СП5-2, переменный R2 - СПО-0,5. Поисковая катушка мотается проводом ПЭЛШО 0,5-0,8.

Для питания схемы металлоискателя используется батарея типа «Крона» на 9 вольт или другой аналогичный источник. Испытания показали довольно неплохую работу прибора, поэтому для новичков в радиоэлектронике эту схему можно смело рекомендовать для повторения.

Автор статьи: Шимко С.