Металлоискатель на микросхеме К176ЛА7

Подробности

Категория: Металлоискатели

Схема металлоискателя на микросхеме К176ЛА7

Поисковый генератор изготовлен на основе первых двух элементах в микросхеме DD1. Колебательный контур здесь создан конденсаторами С2 и СЗ, высокочувствительной поисковой катушкой L1 и варикапом VD1. Для того, чтобы настроиться на частоту, равную 100 кГц используется потенциометр R2, который задаёт нужное напряжение варикапу VD1.

В роли буферных усилителей сигнала задействованы логические элементы DD1.3 и DD2.3, которые работают на смеситель DD1.4. Индикатором металлоискателя на микросхеме К176ЛА7 есть телефонный капсюль BF1 с высоким сопротивлением. Конденсатор С10 установлен как шунт для высокочастотной составляющей, которая поступает от смесителя.

Питание на металлоискатель подаётся от источника питания постоянного тока с напряжением в 9 В, в котором используется батарея «Крона». В качестве фильтра в схеме использованы конденсаторы С8 и С9.

Поисковая катушка металлоискателя

Высокочувствительная поисковая катушка, которая используется в устройстве, требует к себе особого внимания и точности при изготовлении. Наматывать катушку следует на виниловую трубку с внешним диаметром и внутренним диаметрами в 15 мм и 10 мм соответственно. Желательно, чтобы трубка была согнута в форме окружности, диаметр которой 200 мм.

Поисковая катушка содержит на себе 100 витков провода ГТЭВ-0,27. Когда наматывание заканчивается, катушка обвивается фольгой из алюминия. Это нужно для создания электростатического экрана, то есть, чтобы уменьшить влияние ёмкости между землёй и катушкой. При обмотке и обвитии алюминиевой фольгой нельзя допускать электрического контакта между острыми краями фольги и проводом намотки. В данном случае, поможет здесь «обвивка наискось».

Для того, чтобы защитить само алюминиевое покрытие от механических повреждений, катушку в дополнение можно обвить изоляционной лентой. Диаметр катушки может отличаться, но здесь действует такое правило: чем меньше диаметр высокочувствительной поисковой катушки, тем больше становится чувствительность всего устройства, зато сужается площадь поиска металлических предметов. Обратный эффект достигается при увеличении диаметра катушки.

Монтажная плата

Как работать с устройством?

Установив высокочувствительную поисковую катушку в близости от поверхности грунта, следует настроить генератор с помощью потенциометра R2, причем сделать это нужно так, чтобы звук не прослушивался в телефонном капсюле.При движении поисковой катушки над поверхностью грунта, почти касаясь её, металлический предмет может отыскаться по появлению звуковых сигналов в телефонном капсюле.

Металлоискатель на микросхеме К176ЛА7 позволяет обнаружить монету 20мм на глубине до 9 см.

• < Назад
• Вперёд >

Добавить комментарий

Схема простого металлоискателя на микросхеме К176ЛА7

Металлоискатель

  Этот прибор помогает обнаруживать скрытые крупные металлические предметы на глубине до 0,6 м. Он нужен строителям, работникам службы газа и коммунального хозяйства для поиска металлических люков и крышек, которые при строительстве зданий или реконструкции улиц оказались под слоем земли, асфальта или были занесены песком. С металлоискателем можно проводить на природе и дома различные занимательные игры. Питается устройство от батареи «Крона» (напряжение 9 В), потребляя ток 5—8 мА.

  Принцип действия прибора основан на измерении биений двух частот, получаемых от опорного и поискового генераторов. При приближении рамки с катушкой поискового генератора к металлическим предметам ее индуктивность меняется, а вместе с ней и частота поискового генератора. В результате меняется и частота биений. Поисковый генератор собран по так называемой схеме «емкостной трехточки» на элементах Dl.l, D1.2 ИМС D1 (рис. 1). Его частоту определяют параметры контура L1C2, которую ориентировочно можно подсчитать по формуле: f = 1 / (2 ¶ sqr(LC) ) (Гц), где: L — индуктивность в генри, С — емкость в фарадах.

  На элементе D1.3 собран буферный каскад, D1.4 служит смесителем. Опорный генератор построен по схеме индуктивной трехточки на полевом транзисторе V2 серии КП303. Его частота зависит от номиналов катушки L2 и конденсатора С9, а также емкости варикапа V1. Нагрузкой устройства служит катушка L3. Прибор смонтирован на плате из одностороннего фольгированного гетинакса или стеклотекетолита толщиной 1,5 мм, размером 65х55 мм (рис. 2).

 

Рис. 1. Принципиальная схема металлоискателя

Рис. 2. Монтажная плата прибора со схемой расположения элементов.

Рис. 3. Электрическая схема пробника.
Рис.4. Конструкция металлоискателя: 1 — ручка, 2 — несущая стрела, 3 — регулятор «настройка», 4 — кожух с электронным блоком, 5 — кронштейн, 6 — поисковое кольцо с катушкой, 7 — скобы крепления кожуха.

  Катушка L1 содержит 100 витков провода ПЭВ-2 0,27, намотанного на кольце диам. 250 мм, изготовленном из винипластовой трубки диам. 16 мм. Обмотка обернута слоем алюминиевой фольги с зазором между началом и концом в 4-—6 мм, чтобы не образовался короткозамкнутый виток. Фольга соединена с «минусовым» выводом катушки L1. Катушка L2 состоит из 150 витков провода ПЭЛШО 0,14, намотанного на кольце К8 х 6 х 2 из феррита марки 1000НН. Отвод сделан от ‘/з витков, считая от заземленного вывода. На таком же кольце намотана катушка L3 до полного его заполнения. Резисторы — МЛТ-0,25, ВС-0,125 с отклонением указанной на схеме (рис. 1) величины ±20%. Конденсаторы С2—С5, С8, С9 — КМ6-46, С12 — К50-6, остальные — К10-7в. Варикап V1 — любой серии Д901. Вместо транзистора КП303Е можно применить аналогичный с любым другим буквенным индексом.

  Налаживание прибора состоит в проверке работоспособности обоих генераторов при помощи волномера или осциллографа. Приближая катушку волномера, определяют наличие колебаний в контуре L1C2 и, при необходимости, подбирая емкость С2, настраивают его на частоту 100 кГц. С помощью конденсатора С9 частоту опорного генератора также настраивают на 100 кГц при среднем положении движка резистора R2. В наушниках при этом должен быть слышен свист, издаваемый биениями. Если нет волномера, о работе прибора судят по форме сигнала на экране осциллографа, подключенного к выводам 12 или 13 D1.4. В наличии ВЧ колебаний можно убедиться и с помощью простого пробника (его схема на рисунке 3). Если генераторы работают, то при подсоединении пробника к выводам 12 и 13 D1.4 (рис. 1) стрелка индикатора отклонится на некоторую величину, зависящую от его чувствительности. При настройке вместо постоянного конденсатора С2 или С9 рекомендуется временно установить переменный любого типа. Подбирая величину его емкости, стремятся получить наиболее громкий звуковой сигнал. Металлоискатель представлен на рисунке 4. Стрела с ручкой изготовлена из дюралюминиевой лыжной палки длиной 900—1000 мм. На ней на расстоянии 80—100 мм от ручки с помощью двух металлических скоб закреплен кожух с электронной частью прибора. Поисковое кольцо с катушкой крепится к стреле при помощи кронштейна под углом 60—70°. Провод, соединяющий катушку L1 с электронным блоком, проложен внутри стрелы. Кожух (рис. 5) размером 80 х 60 х 35 мм изготовлен из жести толщиной 0,5 мм. На его боковой стенке просверлено отверстие диам. 5 мм для установки регулятора настройки (R2). Поверх него закреплена монтажная плата.

Р. СКЕТЕРИС
г. Паневежис
«М-К» № 8, 1985

 

Самодельный металлоискатель на микросхеме, схема металлоискателя

Немного почитав радиолюбительские форумы по изготовлению металлоискателей, обнаружил, что большинство людей собирающих металлоискатели, на мой взгляд, незаслуженно списывают со счетов металлоискатели на биениях — так называемые BFO металлоискатели. Якобы это технология прошлого века и «детские игрушки». — Да, это простой и непрофессиональный прибор, требующий определенных навыков и опыта в обращении. Он не имеет четкой селективности металлов и требует подстройки в процессе эксплуатации. Однако и с ним можно производить удачный поиск при определенных обстоятельствах. Как вариант — пляжный поиск — идеальный вариант для металлоискателя на биениях.

 

Место для поиска с металлоискателем.

С металлоискателем нужно ходить там, где люди что-то теряют. Мне повезло, у меня есть такое место. Неподалеку от моего дома расположен заброшенный речной песчаный карьер, на котором летом постоянно отдыхают люди бухая и купаясь в реке. Понятное дело, они постоянно что то теряют. На мой взгляд, лучшего места для поиска с металлоискателем BFO придумать нельзя. Потерянные вещи моментально самозакапываются на небольшую глубину в сухой песок и отыскать их вручную уже практически невозможно.  Мистика какая то. Помню, в детстве уронил там в песок ключи от квартиры. Вот стою я, вот сюда упали ключи, но, сколько я не перекапывал тот участок — все безрезультатно. Они буквально провалились «сквозь землю». Просто заколдованное место. В то же время  на этом «золотом» пляже я  постоянно находил в песке чужие ключи, зажигалки, монеты, украшения и телефоны. А при последнем походе с металлоискателем – женское тонкое золотое кольцо. Оно было почти у поверхности чуть присыпано песком. Возможно, просто везение.  Собственно именно под этот пляж я и делал свой металлоискатель.

 

Достоинства металлоискателя на биениях.

Почему именно BFO? — Во первых, это самый простой вариант металлоискателя. Во вторых он обладает хоть какой то динамикой сигнала в зависимости от свойств предмета. Не то что импульсный металлоискатель – «пикающий» на все одинаково. Я не в коем случае не хочу принизить достоинства импульсного металлоискателя. Это тоже замечательный прибор, но для пляжа заваленного пробками и фольгой он не подходит. Многие скажут, что и металлоискатель на биениях не различает свойств предмета, воет и гудит на все одинаково. Однако это не так. Попрактиковавшись на пляже пару дней, я научился весьма неплохо определять фольгу как резкое и глубокое изменение частоты. Крышки же от пивных бутылок вызывают строго определенное изменение частоты, которое нужно запомнить. А вот монеты издают слабый, «точечный» сигнал — еле уловимое изменение частоты. Все это приходит с опытом при наличии терпения и  неплохого слуха. Металлоискатель на биениях — это все-таки «слуховой» металлоискатель. Анализатором и обработчиком сигналов здесь является человек. По этому вести поиск нужно обязательно на наушники, а не на динамик.  Причем лучший вариант – большие наушники, а не «затычки».

 

Конструкция металлоискателя.

Конструктивно я решил делать металлоискатель складным и компактным. Чтобы он  влезал в обычный пакет, дабы не привлекать внимание «нормальных» людей.  Иначе, добираясь до места поиска, выглядешь как «инопланетянен», или собиратель металлолома. Для этой цели я купил в магазине самое маленькое (двухметровое пятиколенное) телескопическое удилище. Оставил три колена. Получилась довольно компактное складное основание, на котором я и собрал свой металлоискатель.

Весь электронный блок был собран в уже полюбившимся мною пластиковом коробе для проводки 60х40. Из его пластмассы так же была сделана торцевая заглушка, перегородка отсека питания и крышка отсека питания .Части склеивались суперклеем и садились на болты М3.  Крепление электронного блока металлоискателя к удилищу выполнено в виде металлической скобы, которая вставляется на место рыболовной катушки с леской и фиксируется штатной гайкой удилища. Получилась отличная легкая и прочная конструкция. Наружу блока выведена кнопка питания, гнездо подключения катушки (пятиконтактное гнездо от «дедушкиного» магнитофона), регулятор частоты и гнездо под джек для наушников.

Печатная плата металлоискателя изготавливалась по месту разводкой дорожек водостойким маркером. По этому, к сожалению, печатку предоставить не могу. Монтаж поверхностный навесной — без отверстий – «ленивый» —  мой любимый . Так же важно после сборки платы покрыть её любым лаком для защиты от влаги и мусора. При полевых условиях это очень важно. Я, к примеру, потерял один день из за того, что во внутрь под микросхему попал какой-то мусор. Металлоискатель просто перестал работать. И мне пришлось возвращаться домой, разбирать его, продувать и вскрывать плату лаком.

 

Схема металлоискателя на биениях.

Сама же схема (см. ниже ) была переработана и оптимизирована мной из двух схем металлоискателей. Это «Металлоискатель на микросхеме» — журнал  «Радио», 1987г, №01, стр 4, 49 и «Металлоискатель повышенной чувствительности» — журнал «Радио», 1994г, №10, стр 26.

В результате получилась простая и функциональная схема, обеспечивающая стабильные низкочастотные результирующие биения – то, что нужно для определения на слух малейших изменений частоты.

 

Стабильность и чувствительность металлоискателя обеспечивают следующие схемные решения:

1)

Генераторы эталонный и измерительный разнесены — выполнены в отдельных корпусах микросхем – DD1 и DD2. На первый взгляд это расточительство – используется всего один логический элемент корпуса микросхемы из четырех. То есть, да, эталонный генератор собран только на одном логическом элементе микросхемы. Остальные три логические элемента микросхемы  не задействованы вовсе. Точно так же построен и измерительный генератор. Казалось бы — бессмысленно не задействовать свободные логические элементы корпуса микросхем. Однако именно в этом и есть большой смысл. И состоит он в том, что если, допустим, все же собрать в одном корпусе микросхемы два генератора – они будут синхронизировать друг друга на близких частотах. Не удастся получать малейшие изменения результирующей частоты. На практике это будет выглядеть как резкое изменение частоты лишь при близком воздействии массивного металлического предмета на измерительную катушку. Иными словами резко снижается чувствительность. Металлоискатель не реагирует на мелкие предметы. Результирующая частота как бы «залипает» на нуле – до определенного момента вовсе нет биений.  Еще говорят – «тупой металлоискатель», «тупая чувствительность». Кстати «Металлоискатель на микросхеме» — журнал  «Радио», 1987г, №01, стр 4, 49 построен как раз на одной микросхеме вовсе. Там очень заметен этот эффект синхронизации частот. Ним совершенно невозможно искать монеты и мелкие предметы.

Так же оба генератора должны быть экранированы отдельными небольшими экранами из жести. Это на порядок повышает стабильность и чувствительность металлоискателя в целом. Достаточно, просто припаять на минус между микросхемами генераторов небольшие перегородки из жести, чтобы убедится в улучшении параметров металлоискателя. Чем лучше экран — тем лучше чувствительность  (ослабляется влияние генераторов друг на друга и плюс защита от внешнего воздействия на частоту).

 

2)

Электронная настройка.

Во всех классических схемах BFO (схемах BFO прошлого века) для настройки нулевых биений используется конденсатор переменной емкости КПЕ. Этот паршивый элемент изначально перечеркивает все возможности металлоискателя на биениях. Никогда не используйте КПЕ в BFO! Даже если он не будет иметь люфтов, все равно он будет источником паразитного изменения частоты в следствии температурных  и емкостных влияний окружающей среды. Производить поиск в реальных походных условиях с конденсаторным металлоискателем на биениях сплошное мучение.

Только электронная настройка! Она реализована на стабилитроне D1, включенном в схему как варикап. Такая схема обеспечивает хорошую перестройку частоты при отсутствии паразитных явлений. Вместо  КС147 можно использовать к примеру КС133, КС156 и многие другие. Так же многие диоды обладают свойством варикапа. Естественно, возможно придется подобрать резисторы R1, R3. Возможно R3 нужно будет вообще закоротить при другом стабилитроне или диоде.

 

3)

Компаратор на DD3.2 – DD3.4.

Этот элемент схемы преобразует синусоидальный сигнал с выхода смесителя DD3.1 в прямоугольные импульсы удвоенной частоты.

Во первых, прямоугольные импульсы отчетливо слышны на герцовых частотах как четкие щелчки. В то время как синусоидальный сигнал герцовых частот уже с трудом различим на слух.

Во вторых, удвоение частоты позволяет более близко подойти регулировкой к нулевым биениям. В результате, регулировкой можно добиться «цоканья» в наушниках, изменение частоты которого уже можно уловить при поднесении маленькой монеты к катушке на расстоянии 30 см.

 

4)

Стабилизатор питания генераторов.

Естественно, в данной схеме напряжение питания заметно влияет на частоту генераторов DD1.1 и DD2.1 металлоискателя. Причем на каждый из генераторов влияет по разному. В результате чего, с разрядом батареи немного «плывет» и частота биений металлоискателя. Для предотвращения этого в схему был введен пятивольтовый стабилизатор DA1 для питания генераторов DD1.1 и DD2.1. В результате чего частота перестала «плыть». Однако, следует сказать, что с другой стороны, из за пятивольтового питания генераторов несколько снизилась чувствительность металлоискателя в целом. По этому, эту опцию следует считать необязательной и при желании можно питать генераторы DD1.1 и DD2.1 от кроны без стабилизатора DA1. Только придется чаще подстраивать частоту вручную, регулятором.

 

Конструкция катушки металлоискателя.

(См. схему ниже).

Так как это не импульсный металлоискатель, а BFO, то поисковая катушка (L2) не боится металлических предметов в своей конструкции.  Нам не понадобятся пластмассовый болт. То есть  мы можем без опаски применять для её изготовления металлический (но только незамкнутый!) каркас и обычный металлический болт для шарнира. В последствии, при наладке схемы, все влияния металла в конструкции выведутся в ноль подстроечным сердечником катушки L1. Сама катушка L2 содержит 32  витка провода ПЭВ или ПЭЛ диаметром 0,2 – 0,3 мм. Диаметр катушки должен быть около 200 мм. Намотку удобно производить на небольшое пластмассовое коническое ведро. Полученные витки полностью обматываются изолентой и увязываются ниткой. Далее вся эта конструкция обматывается фольгой (кулинарная фольга для запекания). Сверху фольги наматывается луженая проволока несколькими витками по всему периметру катушки. Эта проволока будет выводом фольгяного экрана катушки. Еще раз все вместе обматывается изолентой. Сама катушка готова.

Каркас на котором будет располагаться катушка и которым она будет крепится к удилищу изготавливается из стальной пружинящей (не мягкой) проволоки 3-4 мм. Он состоит собственно из трех частей (смотри рисунок)– двух витых проволочных петель шарнира, которые будут соединены болтом между собой и проволочного кольца, продетого в трубку от капельницы (кольцо не должно быть замкнутым витком).

Вся эта конструкция вместе с готовой проволочной катушкой так же  увязывается вместе нитками и изолентой.

Сам шарнир с катушкой крепится к удилищу увязыванием капроновыми нитками и проклейкой эбоксидной смолой.

Катушку желательно не мочить в процессе поиска и тем более не использовать для подводного поиска. Она не герметична. Попавшая во внутрь влага со временем может разрушить её.

Катушка L1 (смотри схему) мотается на каркасе от малогабаритного радиоприемника с металлическим экраном и подстроечным сердечником. Катушка содержит 65 витков провода ПЭВ диаметром 0.06мм

 

Я и Диод. © yaidiod.ru.

Металлоискатель на микросхеме своими руками: схема на К561ЛА7

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.

Далее по статье описано, как изготовить металлоискатель на вышеописанном микроконтроллере своими руками.

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.

2. 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.
3. 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.
4. 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):

5. 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.
6. Стандартные наушники от телефона или mp3 плеера, или миниатюрный динамик со старой техники. В случае использования наушников можно использовать разъем или прямую пайку.
7. Батарейка крона 9 В и контакты для нее (рис. 7):

8. 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.

Металлоискатель своими руками — 2 схемы на микросхемах К561ЛЕ5, К176ЛА7

Пердлагаем вам к изготовлению две несложных конструкции металлоискателей на микросхемах. Представленные в изготовлении не требуют никаких особых навыков и знаний и подойдут начинающим радиолюбителям.

Для лоиска металлических предметов, скрытых в земле, кирпичной стене, под снегом, можно использовать прибор, схема которого показана на рис. 84. Принцип его действия как, впрочем, и большинства подобных устройств основан на сравнении частот двух генераторов: один эталонный со стабильной частотой, а второй, частота которого изменяется под влиянием близко расположенных металлических предметов.

Генератор колебаний стабильной частоты собран на элементе DD1.1, благодаря ООС по постоянному току, образованной резистором R1 и кацушкой L1, этот элемент выходит на линейный участок передаточной характеристики, что создает условия для возникновения колебаний на частоте, определяемой контуром C1C2L1C3 (около 100 кГц). Входное сопротивление элемента достаточно высокое, поэтому удается получить удовлетворительную стабильность частоты генератора. Форма колебаний на контуре — синусоидальная, а на выходе элемента DD1.1 —прямоугольная. Частоту генератора в небольших пределах подстраивают конденсатором переменной емкости С2.

Второй генератор собран на элементе DD1.2 и аналогичен первому. В качестве контурной катушки используется выносная экранированная катушка, заключенная в алюминиевую трубку. На выходе элемента DD1.2 также формируются прямоугольные импульсы с частотой, близкой к частоте первого генератора.

Колебания с обоих генераторов поступают на элемент DD1.3, который работает как смеситель сигналов. На его выходе возникают сигналы как основных частот генераторов, так и сигналы разностных и суммарных частот, в том числе и частот гармонических составляющих. Самым мощным из них является сигнал разностной частоты —он и выделяется фильтром НЧ R3C6. С резистора R4 этот сигнал поступает через гнездо XS1 на высокоомный телефон, который преобразует его в звуковой сигнал.

В применен конденсатор С2 — КП-180, от радиоконструктора «Юность КП101» или любой другой с максимальной емкостью не менее 150 пФ. Конденсаторы 01, СЗ — С5 должны иметь ТКЕ не хуже М750, что повышает термостабильность работы всего устройства, переменный резистор R4—СПЗ-ЗВ с сопротивлением 10…68 кОм. Катушку L1 наматывают на трехсекционном каркасе с тшдстроечным сердечником (контура ПЧ радиоприемника «Сокол-40») и помещают в броневой магнитопровод диаметром 8,8 мм из феррита 600 НН. Катушка содержит 200 витков провода ПЭВ-2 0,08… 0,09. Контурную катушку L2 второго генератора выполняют следующим образом. В алюминиевую тонкостенную трубку диаметром 6 … 9 мм и длиной около 950 мм продевают 18 отрезков провода в надежной изоляции. Затем трубку сгибают на оправке диаметром примерно 15 см, а отрезки провода соединяют между собой последовательно. Индуктивность такой катушки должна быть примерно 350 мкГн. Концы трубки оставляют разомкнутыми, но один из них соединяют с общим проводом. В качестве источника питания можно использовать батареи «Крона», «Корунд».

Детали металлоискателя, кроме выносной катушки L2, монтируют на печатной плате из фольгированного текстолита (рис. 85). Входы неиспользуемых влементов соединяют с общим проводом. Плату размещают в металлическом, обязательно немагнитном корпусе, просверлив в нем отверстия под оси резистоpa R4 и конденсатора С2. Сверху к корпусу крепится выносная катушка L2, а снизу — полая ручка, внутри которой размещают источник питания.

Рис. 84. Схема простого металлоискателя

Приступая к налаживанию металлоискателя, ручку конденсатора устанавливают в положение, соответствующее средней емкости, и, вращая подстроеч-ный сердечник катушки L1, добиваются появления в телефонах нулевых биений. Настройку можно считать правильной, если при малом повороте ручки переменного конденсатора в телефонах будет появляться звуковой сигнал низкой частоты. Проводить настройку следует на расстоянии не менее метра от массивных металлических предметов.

Пользуются металлоискателем так. Конденсатором С2 устанавливают возможно меньшую частоту биений, чем она меньше, тем больше чувствительность устройства. При приближении катушки L2 к металлическому предмету ее индуктивность, а значит, и частота второго генератора изменяется, при этом изменяется и разностная частота, т. е. тональность сигнала в телефонах. По характеру изменения тона сигнала судят о размерах обнаруженного предмета и его магнитных свойствах.

Если предмет из магнитного материала (железо, феррит, никель и т. д.), то индуктивность выносной катушки увеличивается, а частота второго генератора уменьшается. Но если предмет из немагнитного материала (медь, алюминий, латунь и т. д.), то индуктивность уменьшается, а частота генератора увеличивается.

При поиске предметов из магнитных материалов частоту эталонного (первого) генератора следует устанавливать выше частоты второго генератора, тогда при приближении к такому предмету катушки L2 тональность звукового сигнала будет увеличиваться. При поиске предметов из немагнитного материала частоту эталонного генератора следует устанавливать ниже частоты второго генератора. Но можно сразу установить частоту звукового сигнала примерно 300… 500 Гц (частота первого генератора при этом должна быть ниже), тогда повышение тональности звукового сигнала свидетельствует о наличии предмета из немагнитного материала, а при ее понижении —о наличии предмета из магнитного материала.

Рис. 85. Монтажная плата простого металлоискателя

Одним из недостатков описанного простого металлоискателя является невозможность работы на частоте биений, составляющей несколько герц. Этот недостаток обусловлен тем, что столь низкие частоты практически не воспроизводятся головными телефонами, а во-вторых, при столь близких частотах двух генераторов возможен «захват» частоты и их взаимная синхронизация, что делает работу с металлоискателем неудобной. Второе объясняется тем, что оба генератора собраны на одной микросхеме и даже на одном кристалле и между ними неизбежно возникают паразитные связи, которые устранить практически невозможно. Эти недостатки и вынуждают использовать в металлоискателе частоту биений более 100…200 Гц, что снижает его чувствительность.

Металлоискатель, схема которого приведена на рис, 86, свободен от подобных недостатков. Он содержит большее число деталей, но все же относится к простым в изготовлении и налаживании. Эталонный генератор собран на элементах DD1.1 и DDil.2, а перестраиваемый — на элементах DD2,1 и DD2.2. В генераторах работают разные микросхемы, которые имеют развязку по питанию, что значительно уменьшает паразитные связи между ними и позволяет пользоваться металлоискателем на низкой частоте биений,

В смесителе сигналов работает элемент DD3.1, на выходе которого установлен фильтр низкой частоты R3G8. Чтобы обеспечить прослушивание биений с частотой несколько герц, используют преобразователь синусоидального напряжения в короткие импульсы, собранный на элементах DD3.2 — DD3.4. За время одного периода синусоидального колебания преобразователь переключается дважды, а так как время переключения мало, то в головных телефонах при этом прослушивают щелчки, причем достаточно громкие, несмотря на низкую частоту их следования.

Рис. 86. Схема улучшенного варианта металлоискателя

Телефон BF1 можно встроить в корпус металлоискателя или подключать его к гнезду XS1. Уровень громкости звучания телефона регулируют резистором R6, совмещенным с выключателем питания. Для монтажной платы металлоискателя желательно использовать двусторонний фольгированный текстолит. Фольгу на одной стороне используют для печатных проводников и монтажа деталей (рис. 87), фольгу второй стороны соединяют с общим проводом и она работает как электростатический экран.

Конструкция этого варианта металлоискателя и контурных катушек генераторов такие же, как у предыдущего, и налаживание проводится аналогично. Для удобства использования металлоискателей в различных условиях катушки (выносные) могут быть сменными с различными диаметрами, естественно, что число витков этих катушек должно быть другим,

Рис. 87. Монтажная плата улучшенного варианта металлоискателя

Литература: И. А. Нечаев, Массовая Радио Библиотека (МРБ), Выпуск 1172, 1992 год.

Металлоискатель на микросхеме К561ЛА7 (021)

Описание Металлоискатель на микросхеме К561ЛА7 (021)

          Радио-конструктор:      Простой металлоискатель на микросхеме К561ЛА7.                                         (021)

 

                Эта схема  металлоискателя из всех простых схем показала наилучшие результаты. С помощью данного устройства можно обнаруживать как чёрные металлы (арматуру в стенах помещений), так и металлические предметы в грунте (как чёрные, так и цветные). Глубина обнаружения зависит от размера металлического предмета (небольшие предметы обнаруживаются на глубине до 12 см). Работа схемы основана на биении частот двух генераторов, собранных на базе отечественной микросхемы К561ЛА7, состоящей из четырёх логических элементов 2И-НЕ (К561ЛА7 можно заменить на К561ЛЕ5 или импортный аналог CD4011). Из схемы видно, что на элементах DD1.3 и DD1.4 собран образцовый генератор, с частотой которого будет сравниваться частота поискового генератора, собранного на элементах DD1.1 и DD1.2. Рассмотрим, как работают элементы схемы: Частота образцового генератора определяется параметрами конденсатора С1 и общим сопротивлением переменных резисторов R1 и R2 и лежит в пределах 200 – 300КГц. Частота поискового генератора задаётся параметрами контура С2,L1 (находится в пределах 100КГц), то есть зависит от ёмкости конденсатора и индуктивности катушки и является постоянной (условно, т.к. стабильность частоты зависит во многом от изменения температуры, напряжения питания, влажности). При работе поискового генератора вырабатывается не только основная частота 100КГц, но и кратные ей гармоники 200КГц, 300КГц, 400КГц и так далее. Чем выше гармоника, тем ниже её уровень. При работе образцового генератора (ОГ) на частоте 300КГц «нужная» нам гармоника поискового генератора (ПГ) – третья, то есть тоже 300КГц. Если мы устанавливаем резисторами R2 и R3 частоту ОГ 305КГц, а частота ПГ равна 100КГц, то третья гармоника ПГ, равная 300КГц (частоты свыше 20КГц уже не определяются на слух), с выхода конденсатора С4 смешивается с частотой ОГ на выходе конденсатора С3. Далее эти частоты поступают на диодный смеситель VD1, VD2, собранный по схеме удвоения напряжения (в один полупериод сигналы с выходов генераторов проходят через диод VD1 и заряжают конденсаторы С3 и С4, во второй полупериод напряжения с выходов генераторов складываются с напряжениями заряженных конденсаторов С3 и С4 и поступают через диод VD2 на головные телефоны Т. Диодный смеситель, выполняя роль детектора, выделяет разностную частоту 305КГц – 300КГц = 5КГц, которая в виде тонального сигнала слышна в наушниках. Почему выбрано такое соотношение частот генераторов 300КГц к 100КГц? Это наиболее оптимальное соотношение. Более высокие гармоники значительно уступают в силе сигнала и уже не прослушиваются в наушниках, а более низкие гармоники не дают такой разницы в изменении частоты, —  при попадании металлического предмета в зону приёмной катушки незначительно изменяется её индуктивность, что влияет на частоту ПГ. Например, частота стала не 100.000Гц, а 100.003Гц. Разница в 3 герца на слух мало уловима, но на третьей гармонике 100.003Гц будут равны 300.009Гц, и разница с частотой ОГ будет равна 9Гц, что более заметно на слух и увеличивает чувствительность прибора. Диоды VD1,VD2 могут быть любыми, но обязательно германиевыми. С6 служит для шунтирования высокочастотных составляющих сигнала на выходе смесителя. Наушники головных телефонов надо соединить последовательно (на фото показаны выводы телефонных гнёзд для последовательного подключения стандартных стереонаушников). Все эти правила позволяют наиболее эффективно использовать выходной сигнал, не прибегая к дополнительным усилителям, усложняющим нашу конструкцию. В нашем случае громкость сигнала не влияет на чувствительность прибора. Главное в настройке – установить правильно частоту биений и ориентироваться на её изменение. Теперь к главному элементу нашей схемы – поисковой катушке. От качества её изготовления будет зависеть способность прибора к обнаружению металлических предметов.

    Поисковая катушка (ПК) состоит из 50 витков медного провода типа ПЭВ, ПЭЛ, ПЭЛШО диаметром 0,2 – 0,6 мм, намотанных на оправке диаметром 12 – 18см. Способов изготовления ПК несколько. Можно нарисовать окружность диаметром 12 – 18 см на фанере, доске, фанере и др., забить по окружности гвозди, затем намотать вокруг гвоздей катушку, связать её по кругу прочно нитками, потом выдернуть гвозди. Можно намотать катушку на любую соответствующего диаметра круглую пластиковую конструкцию (например, отрезок пластиковой канализационной трубы, нижнюю часть пластмассового ведёрка, которые выбрасываются магазинами после продажи сельди, солений. Лишняя часть отрезается. Намотанную таким образом катушку желательно пропитать лаком или краской (только не нитро! Растворитель повредит лаковую изоляцию провода катушки) чтобы заполнить полости между витками, в которые может в дальнейшем попасть вода. После высыхания катушку необходимо плотно обмотать изолентой по всей поверхности. Для улучшения защитных свойств ПК и уменьшения влияния на неё внешних электрических  полей, её необходимо экранировать. Можно сразу намотать катушку на согнутой в окружность и пропиленной по внешней стороне ножовкой по металлу или «болгаркой» с тонким диском медной или алюминиевой трубке, а проще взять алюминиевую фольгу для запекания, разрезать на полосы и этими полосами обмотать от начального до конечного отводов катушку, оставив не намотанным разрыв около 1 – 2 см. В противном случае получится короткозамкнутый виток, который не позволит работать катушке. Учитывая, что не у всех есть возможность припаять «земляной»  провод к алюминиевому экрану, можно зачистить 3 – 8 см изоляции с провода, обмотав оголённым концом алюминиевый экран и примотав его плотно изолентой. Желательно изолированные соединительные провода от катушки до платы также экранировать алюминиевой фольгой, соединив её с тем же заземляющим проводом тем же методом, что и в катушке. Настройку прибора можно начинать уже после намотки ПК до её пропитки и экранирования. Всё остальное – это уже усовершенствование прибора. Если всё собрано правильно, то после подключения ПК к схеме и подаче питания (соблюдайте полярность подключения источника питания и правильность установки микросхемы в панельку) в наушниках, при вращении переменного резистора R2 «Грубо», будут слышны биения частот генераторов. При отсутствии специальных приборов (осциллограф, частотомер) работу генераторов можно определить любым вольтметром, подключенным вместо наушников. Отпаяв от диодного смесителя конденсатор С4, вольтметр покажет работу ОГ в виде напряжения приблизительно равного напряжению питания схемы. И наоборот, отпаяв С3, мы увидим по аналогичным показаниям вольтметра работу ПГ. Работа обоих проявляется в прослушивании тона биений в наушниках. Резистор R2 позволяет перестраивать частоту ОГ в широком диапазоне, что проявляется в многократно появляющихся биениях в наушниках. Теперь надо внимательно проверить эти биения, выбрать наиболее «мощные» (резистор R3 должен находиться в среднем положении). При проверке каждой из гармоник, резистор R2 надо установить в такое положение, чтобы «звонкий» тон сигнала шёл на понижение тона. Дальнейшую настройку необходимо проводить резистором R3 «Точно» и добиться того, чтобы тон биений перешёл в хрип и щелчки. Это положение и есть рабочее с максимальной чувствительностью. Далее берём предмет из чёрного металла и подносим к катушке – тон сигнала должен увеличиться. При поднесении к катушке предмета из цветного металла (алюминий, медь, латунь), тон сигнала должен наоборот уменьшиться или полностью сорваться. Если это не происходит или происходит наоборот, необходимо перестроить ОГ на другую гармонику и проделать всё сначала. Как только вы нашли «нужную» гармонику,  необходимо запомнить положение R2 и в дальнейшем работать только с R3, максимально настраиваясь на рабочий участок биений. Чем точнее вы на него настроитесь, тем выше будут результаты поиска. После того, как вы поняли принцип работы, можно приступать к совершенствованию поисковой катушки. При сборке схемы металлические части переменных резисторов R2, R3 необходимо соединить с общим (минусовым) проводом, иначе приближение руки к ручке будет влиять на частоту биений. Желательно, для уменьшения влияния внешних факторов, схему прибора поместить в металлический корпус, соединённый с общим

 

Состав варианта 021:

 

1. Микросхема К561ЛА7,

2. Панелька для микросхемы DIP14,

3. Монтажная плата,

4. Провод для поисковой катушки,

5. Постоянный резистор R1 – 10к (Кч/Ч/Ор),

6. Переменный резистор R2 – 20к,

7. Переменный резистор R3 – 1к,

8. Конденсатор С1 – 150пФ,

9. Конденсаторы С2, С6 – 1н,

10. Конденсаторы С3, С4 – 680пФ,

11. Конденсатор С5 – 10МкФ,

12. Диоды Д9 (2 шт.),

13. Батарея питания 9В,

14. Разъём для батареи (типа «Крона»),

15. Схема и описание,

16. Головные телефоны,

17. Ручки для переменных резисторов (1 шт.),

18. Гнездо для головных телефонов,

19. Монтажные провода,

 

Видео работы макета аналогичного металлоискателя по проще:

Простой металлоискатель на микросхеме К176ЛА7 и транзисторе КП303

Этот прибор помогает обнаруживать крупные металлические предметы на глубине до 0,8 м. Он часто бывает нужен строителям, работникам газовой службы и коммунального хозяйства для поиска труб, люков и крышек колодцев, которые оказались под слоем асфальта, земли или снега.

Принцип действия прибора основан на измерении биений двух частот, получаемых от опорного и поискового генераторов. При приближении рамки с катушкой поискового генератора к металлическим предметам, ее индуктивность изменяется, а вместе с ней изменяется и частота поискового генератора. В результате меняется и частота биений в наушниках.

Питается устройство от батареи «Крона», потребляя ток 5—8 мА.

Принципиальная схема металлоискателя приведена на рис. 3.33, а.

 

 

Рис 3.33. Простой металлоискатель: а — принципиальная схема; б — принципиальная схема генератора-пробника.

Поисковый генератор собран но так называемой схеме «емкостной трехточки» на элементах D1.1 и D1.2. Его частоту определяют элементы контура L1C2.

На элементе D1.3 микросхемы собран буферный каскад, элемент D1.4 служит смесителем. Опорный генератор построен по схеме индуктивной трехточки на полевом транзисторе V2 серии КПЗОЗ. Его частота зависит от номиналов катушки L2 и конденсатора С9, а также емкости варикапа Ѵ1. Нагрузкой устройства служит катушка L2.

Катушка L1 содержит 100 витков провода ПЭВ-2 0,27, намотанного на кольце диаметром 250 мм, изготовленном из винипластовой трубки диаметром 16 мм.

Обмотка обернута слоем алюминиевой фольги с зазором между началом и концом в 4—6 мм, чтобы не образовался короткозамкнутый виток. Фольга соединена с «минусовым» выводом катушки.

Катушка L2 состоит из 150 витков провода ПЭЛШО 0,14, намотанного на кольце К8 х 6 х 2 из феррита марки 1000НН. Отвод сделан трети витков, считая от заземленного вывода.

На таком же кольце намотана катушка L3, тем же проводом до заполнения. Катушка L3 служит нагрузкой устройства.

Прибор смонтирован на плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, размером 55 х 65 мм (рис. 3.34, а).

 

 

Рис. 334. Простой металлоискатель: а — печатная плата; в — расположение элементов.

В устройстве используются резисторы — МЛТ-0,25, МЛТ-0,125 с отклонением величины ±20%. Конденсаторы С2—С5, С8, С9 — КМ6-4Б, С12 — К50-6, остальные — К10-7В.

Варикап V1 — любой из серии Д901.

Вместо транзистора КПЗ0ЗЕ можно применить аналогичный, с любым другим буквенным индексом.

Налаживание прибора состоит в проверке работоспособности обоих генераторов при помощи волномера или осциллографа. При необходимости, подбирая емкость С2, можно настроить контур L1C2 на частоту 100 кГц.

С помощью конденсатора С9 частоту опорного генератора также можно настроить на 100 кГц при среднем положении движка резистора R2. В наушниках при этом должен быть слышен свист, издаваемый биениями.

Если нет волномера, о наличии ВЧ колебаний можно убедиться и с помощью простого пробника (его схема приведена на рис. 3.33, б).

Если генераторы работают, то при подсоединении пробника к выводам 12 и 13 D1.4 стрелка индикатора отклонится на некоторую величину, зависящую от его чувствительности.

Источник: Корякин-Черняк С.Л. Семьян А.П. — Металлоискатели своими руками. Как искать, чтобы найти монеты, украшения, клады.