Schematics metal detector. Металлоискатель своими руками: схема, принцип работы и пошаговая инструкция по сборке

Как работает схема металлоискателя. Какие компоненты нужны для сборки простого металлодетектора. Как собрать металлоискатель на Arduino. Какие существуют виды и применения металлодетекторов.

Принцип работы схемы металлоискателя

Металлоискатель — это устройство для обнаружения металлических предметов. Принцип его работы основан на электромагнитной индукции. Рассмотрим, как работает простая схема металлодетектора:

• Генератор переменного тока создает переменное магнитное поле в поисковой катушке
• При попадании металла в это поле, в нем индуцируются вихревые токи
• Вихревые токи создают свое магнитное поле, которое влияет на исходное поле катушки
• Изменение магнитного поля фиксируется приемной катушкой
• Электронная схема усиливает и обрабатывает полученный сигнал
• При обнаружении металла срабатывает звуковая или световая индикация

Таким образом, ключевыми элементами схемы металлоискателя являются генератор, поисковая катушка, приемная катушка и блок обработки сигнала. Чем чувствительнее эти компоненты, тем выше будет способность прибора обнаруживать металл на расстоянии.

Компоненты для сборки простого металлоискателя

Для создания базовой схемы металлодетектора понадобятся следующие компоненты:

• Микросхема TDA0161 — датчик приближения
• Катушка индуктивности (140-150 витков медного провода)
• Конденсаторы
• Резисторы
• Транзистор
• Светодиод или пьезоизлучатель для индикации
• Источник питания (батарейка 9В)

Ключевым элементом является микросхема TDA0161. Она работает как генератор и детектор изменений магнитного поля. Катушка индуктивности вместе с конденсатором образуют колебательный LC-контур. При приближении металла к катушке меняется индуктивность контура, что фиксируется микросхемой.

Пошаговая инструкция по сборке металлоискателя

Рассмотрим последовательность действий для сборки простого металлодетектора:

1. Намотайте катушку индуктивности из 140-150 витков медного провода диаметром 5,8 см
2. Соберите LC-контур, подключив к катушке параллельно конденсатор
3. Подключите микросхему TDA0161 согласно схеме
4. Добавьте подстроечный резистор для регулировки чувствительности
5. Подключите транзистор и светодиод/пьезоизлучатель для индикации
6. Подключите источник питания (батарейку 9В)
7. Настройте чувствительность с помощью подстроечного резистора

После сборки схемы необходимо провести ее настройку. Поднесите к катушке металлический предмет и отрегулируйте чувствительность так, чтобы индикатор срабатывал на нужном расстоянии. Простой металлоискатель готов к работе!

Металлоискатель на базе Arduino

Более продвинутый вариант — сборка металлодетектора на платформе Arduino. Рассмотрим основные компоненты такой схемы:

• Плата Arduino Uno
• Поисковая катушка из медного провода
• Операционный усилитель
• Резисторы и конденсаторы
• Пьезоизлучатель для звуковой индикации
• Светодиоды для визуальной индикации

Преимущество использования Arduino заключается в возможности программной обработки сигнала и реализации дополнительных функций. Например, можно добавить ЖК-дисплей для вывода информации о найденных объектах или реализовать разные режимы поиска.

Программирование металлоискателя на Arduino

Для работы металлоискателя на Arduino необходимо написать соответствующую программу. Основные блоки кода включают:

• Функцию setup() для инициализации пинов и начальных настроек
• Функцию loop() с основным алгоритмом работы
• Обработку прерываний для быстрой реакции на изменение сигнала

В функции loop() происходит считывание значений с аналогового входа, к которому подключена поисковая катушка. При превышении порогового значения активируется звуковая и световая индикация. Использование прерываний позволяет мгновенно реагировать на появление металла в зоне действия катушки.

Виды и области применения металлоискателей

Существует несколько основных типов металлодетекторов:

• Грунтовые — для поиска металлических предметов в земле
• Ручные — компактные приборы для досмотра людей и багажа
• Арочные — стационарные металлодетекторы для проходных и КПП
• Глубинные — для поиска крупных объектов на большой глубине
• Подводные — для поиска металла под водой

Области применения металлоискателей весьма разнообразны:

• Обеспечение безопасности (аэропорты, массовые мероприятия)
• Археологические и исторические исследования
• Поиск полезных ископаемых
• Военное и саперное дело (обнаружение мин)
• Строительство (поиск скрытых коммуникаций)
• Хобби (поиск монет и артефактов)

Каждая область применения предъявляет свои требования к характеристикам приборов. Это стимулирует постоянное совершенствование технологий металлодетекции.

Преимущества и недостатки самодельных металлоискателей

Создание металлоискателя своими руками имеет ряд преимуществ:

• Экономия средств по сравнению с покупкой готового прибора
• Возможность изучить принципы работы устройства
• Приобретение навыков конструирования и пайки
• Возможность модификации схемы под свои нужды

Однако у самодельных металлодетекторов есть и недостатки:

• Меньшая чувствительность по сравнению с промышленными образцами
• Отсутствие гарантии и сервисного обслуживания
• Необходимость самостоятельной настройки и калибровки
• Ограниченный функционал без сложного программирования

Тем не менее, создание металлоискателя своими руками — это увлекательный процесс, который позволяет глубже понять принципы работы этих устройств и приобрести полезные навыки.

Советы по улучшению чувствительности самодельного металлоискателя

Чтобы повысить эффективность работы собранного своими руками металлодетектора, можно применить следующие методы:

• Увеличить диаметр и количество витков поисковой катушки
• Использовать более чувствительные датчики и усилители
• Применить экранирование для защиты от помех
• Добавить фильтрацию сигнала для устранения ложных срабатываний
• Использовать более мощный источник питания

Важно помнить, что повышение чувствительности может привести к увеличению количества ложных срабатываний. Поэтому необходимо найти оптимальный баланс между дальностью обнаружения и стабильностью работы прибора.

Как проверить работоспособность собранного металлоискателя?

После сборки металлоискателя необходимо провести его тестирование. Для этого можно использовать следующие методы:

1. Поднесите к поисковой катушке различные металлические предметы на разном расстоянии
2. Проверьте реакцию прибора на разные типы металлов (железо, алюминий, медь)
3. Определите максимальное расстояние обнаружения для предметов разного размера
4. Проведите поиск заранее спрятанных металлических объектов
5. Сравните работу самодельного металлоискателя с промышленным образцом (если есть возможность)

Важно провести тестирование в различных условиях — на открытом воздухе, в помещении, вблизи электроприборов. Это позволит выявить возможные проблемы с помехоустойчивостью и провести необходимую настройку.

Metal Detector Circuit: Вводное руководство

Безопасность — это одна из немногих вещей, которая является приоритетной, независимо от того, где вы находитесь. В результате регистрация безопасности в большинстве общественных и частных мест или областей является данностью. В случае с сотрудниками службы безопасности они используют либо металлоискатели, либо жезлы. Металлоискатели на контрольно-пропускных пунктах используют простую схему металлоискателя. В этой части мы углубимся в схему металлоискателя. Металлоискатели сегодня довольно стандартны.

Помимо типичного охранного жезла, металлоискатели бывают разных форм. Например, простые наземные поисковые металлоискатели или арт-металлоискатель.

Принцип работы схемы металлодетектора

В схемах металлодетектора используется генератор переменного тока. Вихревой ток проходит через металл, когда он активен. Следовательно, произведенный ток проходит через катушку. При этом создается переменное магнитное поле.

Магнитное поле притягивает металлические шкафы к катушке. В результате металл меняет магнитное поле, связанное с металлом. Следовательно, катушка на цепи обнаруживает изменение магнитного поля.

Преимущества

• Схемы металлодетекторов просты и удобны в использовании.
• Датчики приближения могут работать как микроконтроллеры.

Недостатки

• Металлоискатели имеют небольшую дальность обнаружения.
• Селективное распознавание неметаллических объектов.

Как собрать металлоискатель

Джагадиш Чандра Патент на металлоискатель

Давайте сосредоточимся на построении простой схемы.

Подробное изучение компонентов

ИС датчика приближения TDA0161

ИС датчика приближения TDA0161 обнаруживает металлические объекты. Он делает это, обнаруживая изменения в частотах вихревых токов без задержки.

С помощью настроенной схемы TDA0161 работает как генератор. Все изменения тока питания определяют выходной сигнал. Когда ток обнаруживает высокий сигнал, металл присутствует. Но если металла нет, то сигнал низкий.

Как правило, TDA061 представляет собой двухрядный корпус с восемью контактами.

Приемная катушка

Приемная катушка металлоискателя

Приемная катушка состоит из эмалированного медного провода 30 AWG. В качестве альтернативы вы можете заменить его на любой проводящий материал, намотанный на катушку.

После того, как вы намотали полученную катушку, вы должны перепроверить и убедиться, что у вас диаметр 5,8 см. Общее количество витков, используемых для изготовления этой катушки, колеблется от 140 до 150.

Цепь

Схема металлоискателя TDA0161

Цепь, которую мы будем использовать в этом примере, представляет собой LC-цепь. У него катушка индуктивности и конденсатор соединены параллельно. Схема резонирует, когда рядом с ней находится материал аналогичной частоты. И конденсаторы, и индикаторы заряжаются попеременно.

Когда конденсатор полностью заряжается, заряд поступает на катушку индуктивности. Катушка индуктивности начинает заряжаться, когда в других случаях конденсатор не заряжен. Для этого конденсатор получает заряд от катушки индуктивности.

В результате заряд индуктора уменьшается. Это приводит к процессу зарядки конденсатора, чтобы заполнить индуктор следующим образом. В заключение, индукционные катушки являются устройствами хранения магнитного поля. С другой стороны, конденсаторы являются устройствами хранения электрического поля.

Подробное объяснение схемы и результатов

Вы соединили все свои компоненты и разложили их, так что пришло время начать. Давайте углубимся в эксперимент.

• LC-цепь, включая L1 и C1, обеспечивает контакт любой резонансной частоты с металлом. В результате притяжение металла и магнита создаст электрическое поле. Результат приведет к индукции тока в катушке. Наконец, это изменит поток сигнала через приемную катушку.
• Переменный резистор изменит значение датчика приближения, чтобы оно соответствовало LC-цепи. Во время эксперимента проверяйте полученное значение, когда приемная катушка не находится рядом с каким-либо металлом. Как только приемная катушка обнаружит металл, сигналы фазовой обратной связи изменятся.
• Детектор приближения обнаружит изменение сигнала и отреагирует. Выходные сигналы от датчика приближения будут 1 мА, когда нет обнаружения металла. Если есть обнаружение металла, результат будет 10 мА.
• Как только на выходе появится высокий уровень, резистор R3 покажет положительное напряжение на транзисторе Q1. В результате Q1 включится, что приведет к свечению светодиода. Позже зуммер загудит или подаст звуковой сигнал. Резистор R2 в конечном итоге будет ограничивать ток.

Металлоискатель с использованием Arduino UNO

Arduino Uno

Вы также можете собрать простой, но эффективный металлоискатель, используя Arduino. Ваши поставки будут разными. Вам также придется сделать некоторое кодирование. Если вы решите пойти по этому пути, общие компоненты будут включать:

• кнопка триггера
• Боковая кнопка, используемая для установки частоты
• Переключатель
• 3 АА батареи — 4,5 вольт
• A Двигатель
• Простая круговая головка
• Светодиоды
• COILE
• A COILE
• A COILE
• .
• Проводящий объект

После того, как вы подключите цепь, ваша схема должна выглядеть следующим образом.

Схема металлоискателя Arduino

Приведенная выше установка использует Arduino UNO для программирования DIP ATMega328. Для начала удалите ATMega328 с макетной платы. Вы добавите ATMega328 и другие части схемы на предварительную плату.

Аккумулятор питает ATmega328. Он также питает осциллятор и двигатель со светодиодами.

Теперь пришло время написать код. Для начала вам необходимо правильно понять простые принципы программирования. Вам понадобятся функции настройки, функции прерывания и функции цикла.

Your code should look like this:

Setup Function

Metal Detector Setup Function

Interrupt Function

Metal Detector Interrupt Function

Loop Function

Metal Detector Loop Function

Используя эту схему, вы можете поднимать токопроводящие предметы. К ним относятся небольшие металлические объекты, использующие катушку с наименьшей настройкой чувствительности.

Вы можете подобрать стальные кольца, монеты и винты с наивысшим параметром. Если вы хотите расширить диапазон детектора, вам необходимо увеличить ток, протекающий через индуктор.

В большинстве случаев достаточно двойного блока питания. Как правило, вы можете увеличить количество витков проволоки, используемых для изготовления катушки.

Эта сборка требует обучения. Тем не менее, он более продвинутый. Имея это в виду, эта схема может делать больше, чем простые схемы. Эта схема может построить широкий спектр детекторов в долгосрочной перспективе.

Например, ручной металлоискатель и даже портативный арт-металлоискатель. Если вы решите пойти по-крупному, вы можете построить промышленный металлоискатель.

Применение

Использование металлоискателя для поиска сокровищ

• Идентификация металлов, таких как золото, железо или серебро.
• Сканирование металлических предметов, нежелательных предметов, неорганических материалов.
• Картирование геологических структур.

Вывод

Вы можете экспериментировать со схемами металлоискателя безгранично. Вы можете попробовать вводить новшества или даже изобретать, основываясь на имеющихся у вас знаниях.

В заключение, если эта часть намекает на что-то, что вы нашли интересным, вы находитесь в правильном месте. Когда вы будете готовы к дальнейшему изучению мира схем, не стесняйтесь обращаться к нам. Мы готовы удовлетворить все ваши потребности в печатных платах для разработки детекторов.

Схема металлоискателя и самодельная печатная плата

Металлоискатель

30.10.2021 | Просмотров: 4261 | Схемы | от: ELECTRONOOBS

Доля

Эта печатная плата представляет собой металлоискатель. Схема очень проста, и в этом уроке я сделаю все возможное, чтобы объяснить вам, как она работает. Я использую реальные примеры и анимацию в видео ниже, чтобы вы все поняли. Печатная плата интересна тем, что на ней уже есть катушки на плате с медными дорожками, поэтому нам не нужны внешние катушки с медными проводами. Я поделюсь с вами схемой для этого проекта и файлами GERBER на случай, если вы захотите заказать эту же плату и начать с ней тестировать. Все ссылки ниже. Итак, ребята, что вы думаете? Будет ли эта печатная плата способна обнаруживать металл, и если да, то насколько она хороша? Итак, приступим.

Часть 1 — Схема

Схема для этой печатной платы приведена ниже, и вы можете получить ее ниже, если хотите использовать те же значения. Также загрузите файлы GERBER для печатной платы из следующей главы, перейдите на сайт PCBWAY.com, загрузите zip-файл на их веб-сайт и выберите такие настройки, как цвет, материалы, количество печатных плат и так далее. Закажите печатные платы и сделайте этот же проект, чтобы узнать что-то новое. Печатная плата состоит из двух частей. Все компоненты, которые я использовал, имеют сквозное отверстие. Две катушки уже находятся на печатной плате, поэтому вам не нужно их добавлять. Все, что вам нужно, это резисторы, конденсаторы и биполярные транзисторы. Очень просто!

Часть 2 — Печатная плата

Печатная плата состоит из двух частей. Катушки в верхней части и схема в нижней части печатной платы. Катушки намотаны с обеих сторон печатной платы, поэтому одна и та же катушка начинается с одной стороны и продолжается до другой стороны, всего около 50 витков. Вы не можете добавить медную область на печатную плату, потому что это повлияет на индуктивность катушек, поэтому оставьте только дорожки без меди вокруг них. Согласно моему тестеру, катушка имеет сопротивление около 12 Ом и индуктивность 80 мкГн. Получите файлы GERBER снизу и закажите собственную печатную плату. Перейдите на сайт PCBWAY.com или любого другого производителя печатных плат, загрузите zip-файл с GERBER на их веб-сайт и выберите такие настройки, как цвет, материалы, количество печатных плат и так далее.

Скачать печатные платы GERBER (30.10.2021)

Часть 3 — Список деталей

Вместе с печатной платой для этого проекта нам понадобится зуммер, который будет издавать звук при обнаружении металла.

Нам нужно 3 транзистора BJT, два PNP и один NPN. Несколько конденсаторов, несколько резисторов и потенциометр. И нам нужен источник питания, который может быть простой батареей. Список компонентов очень короткий.

• 1 x GERBER скачать ССЫЛКА
  
• 1 х Активный зуммер ССЫЛКА Aliexpress
  
• 2 конденсатора по 22 пФ ССЫЛКА Aliexpress
  
• 2 конденсатора по 100 нФ ССЫЛКА Aliexpress
  
• 1 х 100 мкФ конденсатор ССЫЛКА Aliexpress
  
• 1 х 220K резистор ССЫЛКА Aliexpress
  
• 1 х 2,2K резистор ССЫЛКА Aliexpress
  
• 1 х 100 Ом потенциометр ССЫЛКА Aliexpress
  
• 1 x 9018 NPN переходная ссылка Aliexpress
  
• 1 x 9012 PNP переходная ссылка Aliexpress
  
• 1 x 9015 PNP переходная ссылка Aliexpress
  
• Или купить полный КОМПЛЕКТ ССЫЛКА Aliexpress
  

Часть 4. Сборка печатной платы

Теперь давайте соберем печатную плату и протестируем ее. Припаять компоненты не так сложно, так как все они сквозные. Так что просто следуйте значениям на схеме и припаивайте их один за другим. Будьте осторожны с транзисторами и не припаивайте их наоборот. У нас есть хороший шелковый слой на печатной плате, поэтому мы можем знать, где будет располагаться каждый компонент, а также полярность. Теперь все компоненты припаяны. Снимаю защиту от зуммера. Теперь нам нужно настроить точку осцилляции. Делаем это с помощью потенциометра. Как вы можете видеть на схеме, это было подключено к эмиттеру первого транзистора, поэтому, изменяя значение потенциометра, мы изменяем величину тока, проходящего через катушку, таким образом, мы регулируем амплитуду и тем самым, когда колебание начинается. Подайте на схему около 5В. Вы услышите звуковой сигнал. Вращайте потенциометр, пока звук не прекратится. Это то место, где у нас есть колебания, но амплитуда почти выключена. Теперь давайте проверим это.

Часть 5. Проверка металлодетектора

Я подношу его близко к металлу, и он издает звуковой сигнал, значит, он работает. Даже через какой-то материал он может обнаружить металл, поэтому такие детекторы используют в аэропортах и ​​обнаруживают металлы в карманах людей. Теперь, как вы можете видеть, расстояние обнаружения не так уж и велико. Всего несколько см, так что эта схема не так уж и разумна. Проблема в катушке на плате. Поскольку на плате петли расположены рядом, катушка занимает много места. Катушка из проволоки может иметь такое же количество петель, но на меньшей площади. Так и с печатной платой, когда металл помещается в середину, рядом с металлом находится всего несколько витков. Создание этой схемы с внешними катушками, сделанными из медного провода, может увеличить чувствительность. Таким образом, вы можете использовать ту же схему, что и у нас, на печатной плате, но вы добавляете свои собственные катушки. Индуктивность катушки может влиять на скорость колебаний и так далее, имейте это в виду.

Часть 6 — Посмотреть полное видеоруководство

Вместо зуммера вы также можете использовать светодиод, чтобы вместо звуковой сигнализации у вас была световая сигнализация.