Простой металлоискатель на семи кремниевых транзисторах
Металлоискатель позволяет на расстоянии до 20 см обнаруживать любой металлический предмет. Дальность обнаружения зависит только от площади металлического предмета.
Для тех, кому этого расстояния недостаточно, например искателям кладов, можно порекомендовать увеличить размеры рамки. Это должно увеличить и глубину обнаружения.
Принципиальная схема металлоискателя
Схема собрана на транзисторах, работающих в режиме микротоков, и состоит из ВЧ генератора (100 кГц) на VT1, который настраивается резистором R1 на максимальную чувствительность к металлическим предметам.
Рис. 1. Принципиальная схема простого самодельного металлоискатела на транзисторах.
В качестве катушек L1 и L2 используются две рамки (рис. 2). Транзисторы VT2, ѴТЗ включены как диоды и обеспечивают стабилизацию режимов автогенератора — VT1 и активного детектора на VT4 при изменении напряжения питания и температуры.
Резистор R6 устанавливает чувствительность металлоискателя.
На транзисторах VT5 и VT7 собран звуковой автогенератор, который включается транзистором VT6. Для того чтобы обеспечить громкий звук пьезоизлучателя HF1, параллельно ему включена катушка L3.
Это увеличивает напряжение на пьезоизлучателе за счет резонанса между внутренней емкостью HF1 и индуктивностью L3. При попадании в поле катушек L1—L2 металлического предмета частота генератора меняется, что приводит к уменьшению амплитуды напряжения на входе детектора (VT4). Он запирается, а транзистор VT6 открывается, что разрешает работу звукового генератора.
Данная схема по сравнению с аналогичными устройствами, использующими принцип биений частот, обеспечивает большую чувствительность и проще в изготовлении.
Детали и конструкция
В качестве источника питания применена батарея типа «Корунд» или «Крона» (9 В), но может использоваться и любой стационарный источник напряжением 6—10 В. Ток потребления в дежурном режиме не более 1,5 мА, при работе звукового сигнала — 7 мА.
Рис.
2. Конструкция простого металлоискателя на транзисторах конструкция.
Все элементы схемы могут быть размещены на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита (рис. 3). Корпус для рамки нужно изготовить из любых диэлектрических материалов, например, склеить из оргстекла.
Катушки L1 и L2 должны быть одинаковыми и содержать по 40+40 витков провода ПЭЛ диаметром 0,25 мм (периметр катушек 340 мм).
Катушка L3 наматывается на двух склеенных вместе фер-ритовых кольцах типоразмера К10х6хЗмм марки 400— 1000НМ и содержит 250—300 витков провода ПЭЛ диаметром 0,1 мм.
Подстроенные резисторы R1 и R6 должны быть типа СП5-16В, остальные могут быть любыми малогабаритными. Конденсаторы С7 — типа К50-35 на 16 В, остальные — типа К10-17.
Рис 3. Печатная плата самодельного металлоискателя.
Диод VD1 можно заменить любым импульсным. Микровыключатель SA1 типа ПД-9-2.
При настройке устройства, если не удается получить генерации на VT1 с помощью регулировки резистором R1 (нужно контролировать осциллографом напряжение на этом резисторе), потребуется изменить фазу подключения выводов катушки L1.
При регулировке схемы на максимальную чувствительность к металлическим предметам может потребоваться изменить расстояние перекрытия катушек «А» (рис. 1), после чего рамки катушек нужно зафиксировать клеем.
Источник: Корякин-Черняк С.Л. Семьян А.П. — Металлоискатели своими руками. Как искать, чтобы найти монеты, украшения, клады.
Схема простого металлоискателя, принцип работы, настройка схемы и конструкция
Совсем не просто обнаружить под слоем земли или снега металлическую крышку колодца или отыскать, например, водопроводную трубу не говоря уже о сундуке набитого древними золотыми монетами. Помогают в таких случаях специальные приборы — металлоискатели.
В статье простой металлоискатель мы рассматривали схему 60 годов, которую легко можно собрать, обладая минимальными знаниями радиотехники. Несмотря на простоту, схема устройства работает безупречно. В материале данной статьи рассмотрим схему более совершенного и в тоже время несложного устройства.
Предлагаемый металлоискатель обладает сравнительно высокой чувствительностью, стабилен в работе и позволяет различать цветные и черные металлы. Металлоискатель собран на одной микросхеме (транзисторной сборке) и нескольких транзисторах. По характеристикам прибор не только не уступает многим промышленным образцам, но и по ряду показателей превосходит их.
Принцип работы металлоискателя
В основе работы металлоискателя лежит принцип биений частот двух генераторов, один из которых опорный, а другой — перестраиваемый, обладающего более высокой чувствительностью.
При приближении выносной катушки колебательного контура перестраиваемого генератора к металлу ее индуктивность изменяется, что вызывает изменение частоты генератора. Если вблизи катушки находится предмет из черного металла (ферромагнетика), индуктивность катушки увеличивается, что приводит к уменьшению частоты генератора. Цветной же металл уменьшает индуктивность, и частота генератора возрастает.
Небольшие изменения частоты перестраиваемого генератора после смешения его колебаний с колебаниями опорного генератора, настроенного примерно на ту же частоту, проявляется в заметном изменении частоты биений. Сигнал с частотой биений далее усиливается и поступает на звуковой или стрелочный индикатор.
Принципиальная схема металлоискателя и описание ее работы
Предлагаемый металлоискатель свободен от ряда недостатков, присущих другим аналогичным конструкциям. Он обладает повышенной стабильностью генераторов, что дает возможность работать на частоте биений 1… 10 Гц. А это, в свою очередь, повышает чувствительность прибора, снижает потребляемый им от источника питания ток и позволяет различать черные и цветные металлы.
Мелкие предметы, например, гвозди, прибор обнаруживает под слоем почвы на глубине до 15 см, а крупные (крышки колодцев) — на глубине до 60 см. Прибор можно запитать от трех пальчиковых батареек, схема потребляет ток менее 2 мА.
Рис. 2 Принципиальная схема металлоискателя
Оба генератора выполнены на микросхеме К159НТ1Г которая представляет собой пару идентичных по параметрам транзисторов, размещенных в одном корпусе. Это позволяет существенно повысить температурную стабильность частот генераторов. Каждый генератор собран по схеме емкостной трехточки, транзисторы включены по схеме с общей базой. Генерация образуется благодаря введению положительной обратной связи между коллектором и эмиттером транзисторов. Частотозадающими элементами первого генератора являются катушка индуктивности L1 (она выносная) и конденсаторы С1-СЗ, а второго — катушка L2 и конденсаторы С6, С7, С9. Генераторы настроены на частоту 40 кГц. Конденсатор С6 предназначен для грубого подбора частоты одного из генераторов при настройке прибора на нужную частоту биений. Его емкость может быть 100…300 пФ. Стабилитрон V3 используется как варикап, которым осуществляют точную подстройку частоты биений, изменяя смешение на нем переменным резистором R7.
Резисторы R1—R4 задают режим работы транзисторов V1, V2 по постоянному току. Результирующий высокочастотный сигнал, полученный при смещении двух сигналов с близкими частотами, выделяется на резисторе R5 — это резистор нагрузки. Амплитуда сигнала изменяется с частотой биений, которая равна разности частот высокочастотных сигналов. Для выделения низкочастотной огибающей сигнала используется детектор, собранный на диодах V4 и V5 по схеме удвоения напряжения. Конденсатор С11 служит для фильтрации высокочастотной составляющей сигнала.
С нагрузки детектора низкочастотный сигнал биений поступает через конденсатор С12 на предварительный усилитель, выполненный на транзисторе V6. С его коллектора усиленный сигнал подается через конденсатор С13 на усилитель — формирователь прямоугольных импульсов на транзисторе V7. На базу этого транзистора через резисторы R11, R12 подается такое напряжение смещения, при котором транзистор находится на пороге открывания.
Поступающий на базу транзистора V7 синусоидальный сигнал претерпевает двустороннее ограничение и в результате на нагрузке каскада (резистор R13) выделяются прямоугольные импульсы.
Далее они дифференцируются цепью C14R14R15 и превращаются в остроконечные пики положительной полярности на месте фронта каждого импульса и отрицательной полярности на месте спада. Длительность этих пиков не зависит от частоты следования прямоугольных импульсов и их длительности.
Положительные пики поступают на базу транзистора V9, а отрицательные «срезаются» диодом V8. Транзистор V9, как и V7, работает в ключевом режиме и ограничивает входной сигнал так, что на коллекторной нагрузке (резисторы R16 и R17) формируются короткие прямоугольные импульсы фиксированной длительности. Конденсатор С15 фильтрует выходной сигнал и улучшает тембр звучания головных телефонов В1.
С резистора R16 (это регулятор громкости) сигнал поступает на каскад из двух транзисторов (V10 и V11), включенных несколько необычно. Это так называемый композитный транзистор, эквивалентный p-n-p транзистору повышенной мощности с большим коэффициентом передачи тока.
Подобный способ формирования импульсного сигнала из синусоидального позволяет снизить потребляемую усилителем мощность, особенно в выходном каскаде, поскольку в паузах между импульсами транзисторы V9-V11 закрыты.
Конструкция и детали металлоискателя
Конструкция металлоискателя несложная. Радиодетали его можно смонтировать на печатной плате размерами 70×110 мм из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Она рассчитана на использование постоянных резисторов МЛТ-0,125, конденсаторов КСО, 11М, МБМ, К50-6. Стабилитрон V3 может быть, кроме указанного на схеме, Д808 — Д813, КС156А. Диоды V4, V5 — любые из серий Д1, Д9, Д10. Вместо транзистора КТ342Б подойдет КТ315Г, КТ503Е, КТ3102А — КТ3102Е. Транзистор КТ502Е заменим на КТ361, а КТ503Е — на КТ315 с любыми буквенными индексами. Но в этом случае головные телефоны должны быть высокоомные (из отечественных это ТОН-2, ТЭГ-1). При использовании низкоомных телефонов, например, наушники для смартфонов, транзистор V11 должен быть более мощный, например КТ603Б или КТ608Б. Микросхема К159НТ1 может быть с любым буквенным индексом. В крайнем случае вместо нее подойдут два транзистора КТ315Г с одинаковыми или возможно близкими параметрами (статическим коэффициентом передачи тока и начальным током коллектора).
Катушку L2 можно намотать на магнитопроводе СБ-23-11a. Индуктивность катушки 4 мГ. Число витков 250, провод ПЭВ-2 0,1.
Плата размещена в подходящем корпусе размерами 115x170x40 мм. На лицевой панели корпуса укреплены переменные резисторы R7 (СП-1) и R16 (любой конструкции, но совмещенный с выключателем S1), входной разъем X1 (СГ-3) и гнезда Х2, ХЗ для подключения вилок от головных телефонов.
Выносная катушка металлоискателя L1 содержит 100 витков провода ПЭВ-1 0,3 и выполнена в виде тора (кольца) диаметром 160 мм. При изготовлении катушки можно использовать в качестве временного каркаса любой подходящий по размерам круглый предмет. Витки укладывают внавал, после чего катушку снимают и экранируют — обматывают фольгой так, чтобы между концами экрана был зазор. Для повышения механической прочности катушку пропитывают эпоксидным клеем и укрепляют с помощью перемычки со стойкой на штанге из дерева или пластмассы.
К выводам катушки подпаивают проводники кабеля длиной около метра, на другом конце которого установлен разъем СШ-3.
Оплетку кабеля соединяют с экраном катушки. В рабочем положении разъем катушки включают в разъем прибора, а прибор носят на плече (для этого к уголкам на корпусе прикрепляют ремень). В нерабочем положении штангу отсоединяют от катушки и вынимают разъем ее из разъема прибора.
Настройка и налаживание схемы металлоискателя
Налаживание металлоискателя сводится к подбору нужной частоты биений. При этом резистор R7 нужно установить в среднее положение и вращением подстроечника катушки L2 добиться появления в телефонах щелчков частотой 1…5 Гц. Если нужная частота не получается, подбирают конденсатор Сб. Далее подбором резистора R8 устанавливают максимальный коэффициент усиления каскада на транзисторе V6.
Подстроечником катушки L2 можно установить различное соотношение частот генераторов, что приведет как к увеличению частоты биений при приближении поисковой катушки к цветному металлу, так и к обратному результату. В процессе работы переменным резистором R7 поддерживают необходимую частоту биений, которая изменяется при разряде батареи, изменении температуры окружающей среды и изменении магнитных свойств грунта.
Простая схема металлодетектора с использованием транзистора BC548
Аппаратные компоненты
Для сборки этого проекта вам понадобятся следующие детали.
| S. No | Component | Qty |
|---|---|---|
| 1 | Breadboard | 1 |
| 2 | Inductor | 1 |
| 3 | 6v Battery | 1 |
| 4 | Транзистор NPN (BC548) | 1 |
| 5 | Керамический конденсатор (10 мкФ, 100 пФ, 10 пФ) | 1, 1, 1 |
| 6 | Резисторы (3,3 тыс. , 2,2K, 68 Ом) | 1, 1, 1 |
BC548 Sinout
. На приведенной выше схеме показан недорогой металлоискатель с одним транзистором BC548 и старым радиоприемником. Это всего лишь генератор Колпитца, работающий в средней полосе частот с радиоприемником на той же частоте.
Сначала магнитолу и схему кладут вплотную, потом радио настраивают так, чтобы не было звука из магнитолы. В этом состоянии радио и схема будут работать на одной частоте, и одни и те же частоты будут отбиваться, чтобы не было звука. Это установка. Теперь, когда вы поместите эту схему металлоискателя рядом с любым металлическим предметом, вы услышите шипящий звук из вашего AM-радио, сигнализирующий об обнаружении металлического предмета. L1 равен 60 виткам эмалированного медного провода, намотанного на трубку из ПВХ диаметром 1 см. Блок питания цепи должен быть 9Батарея V или 6V.
Области применения
- Металлодетекторы установлены в таких местах, как аэропорты, правительственные учреждения, офисные здания, школы и тюрьмы, чтобы никто не мог пронести оружие в помещение.
- Они служат для ряда целей, таких как проверка безопасности, проверка на случайное присутствие нежелательных металлических частиц в пищевых продуктах.
- Промышленные металлодетекторы используются в пищевой промышленности, производстве напитков, текстильной, швейной, химической, фармацевтической, деревообрабатывающей, пластмассовой и упаковочной промышленности.
- Они также используются для различных хобби, таких как прочесывание пляжа, поиск монет, поиск ценных металлов, таких как золото и серебро.
Похожие сообщения:
Схема металлоискателяс использованием одного транзистора
В посте объясняется простая схема металлоискателя с одним транзистором, которая очень чувствительна и может обнаруживать любой металл на значительном расстоянии.
Мы собираемся начать тему, предполагая, что после нескольких циклов ситуация стабилизировалась, а напряжение на базе транзистора стабилизировалось (фиксируется «сохранением» или «сопротивлением» активности конденсатора 10n).
Схема на самом деле представляет собой осциллятор, и технология, в которой она поддерживает колебания, является результатом положительной обратной связи.
На самом деле это ситуация со всеми генераторами, и компонент, обеспечивающий обратную связь, представляет собой конденсатор емкостью 1 нФ между коллектором и эмиттером транзистора.
Может показаться, что транзистор может запускаться через передатчик, чтобы он продолжал колебаться, однако на самом деле не важно, получает ли передатчик или база сигнал, важным фактором является разница напряжений между этими двумя границами.
Когда база зафиксирована, а напряжение передатчика уменьшено, транзистор распознает более высокое напряжение между базой и передатчиком, и его труднее зажечь. Когда напряжение на передатчике повышается, транзистор выключается, так как разница между ними уменьшается.
Это как раз то, что происходит в схеме металлоискателя на транзисторах. Конденсатор 1нФ между коллектором и эмиттером влияет на напряжение на эмиттере, следовательно включает/выключает транзистор.
Он делает это, постоянно проверяя напряжение в настроенной цепи и передавая изменения на передатчик.
В этом проекте настроенная схема состоит из параллельных элементов катушки индуктивности (поисковая катушка) и конденсатора 1n посредством этого.
Это действительно называется LC-цепью, где L — это катушка индуктивности в генри (или мГн, или UH), а C — емкость конденсатора в фарадах (или мкФ, нФ или пФ).
Начнем, когда транзистор активируется и позволяет импульсу энергии попасть в настроенную цепь (впоследствии вы заметите, как активируется транзистор).
Импульс энергии (ток) начинается с попытки ввода как катушки, так и конденсатора. Можно подумать о катушке с наименьшим сопротивлением, но конденсатор разряжается и имеет предположительно нулевое сопротивление и начинает заряжаться.
Всякий раз, когда через это проявляется небольшое напряжение, вы можете подумать, что катушка может в конечном итоге иметь наименьшее сопротивление, поскольку она включает всего несколько витков медного провода.
Но провод намотан на катушку и образует индуктор (у него есть индуктор). Если подается напряжение, низкое сопротивление индуктора обеспечивает циркуляцию тока, однако этот ток создает магнитный поток, который уменьшает витки катушки и образует обратную связь по напряжению, которая сталкивается с входящим током. Это работает следующим образом: предположим, вы подаете 200 мВ на катушку.
Генерируемое им напряжение обратной связи может достигать 199 мВ, и по этой причине вы получаете всего 1 мВ, с которым он подает ток в катушку.
При сопротивлении катушки 100 МОм ток будет около 10 мА. Конденсатор подтвердит в дополнение к этому, и поэтому он заряжается первым.
Когда напряжение на конденсаторе повышается, он показывает напряжение на катушке индуктивности и позволяет протекать току (на уровне, достаточном для катушки) для создания магнитного потока.
Этот поток известен как электромагнитные силовые линии и создает увеличивающийся сектор. Конденсатор не может подавать энергию очень долго, и через короткий промежуток времени ток уменьшается, вызывая разрушение магнитного поля.
Создаваемое магнитное поле разрушает напряжение, обратное первоначально подаваемому на него, и нижняя часть катушки становится положительной на основе верхней части.
Если мы рассмотрим катушку как небольшую батарею, мы увидим, что это способствует ее напряжению до 9v питания и вывод коллектора катушки превышают 9В.
Это напряжение регистрируется конденсатором обратной связи 1n (между коллектором и эмиттером) и подает напряжение на передатчик, где оно повышает напряжение эмиттера.
База транзистора удерживается стабильной и постоянной за счет активности удерживающего конденсатора 10n, и транзистор несколько отключается.
Этот процесс продолжается, и, в конечном счете, коллектор вполне может быть изъят из схемы, чтобы он не нагружал настроенную схему. Всякий раз, когда индуктор не нагружен на этот тип, магнитное поле коллапса может генерировать максимальное напряжение.
Это на самом деле имеет место в приведенной выше схеме, и из-за коллапса магнитного поля оно создает напряжение (около 25 В), которое значительно больше, чем приложенное к нему.
Это напряжение передается на компонент «С» настроенной цепи (конденсатор 1n, подключенный к катушке), и конденсатор заряжается настолько, насколько это возможно.
Всякий раз, когда весь магнитный поток превращается в напряжение, конденсатор заряжается и начинает отдавать этот заряд обратно катушке. Попутно напряжение на конденсаторе уменьшается
Частота контура составляет примерно 140 кГц и фиксируется индуктивностью катушки и конденсатором через нее.
Как только мы помещаем предмет из металла в магнитное поле катушки, многие силовые линии проходят через металл и, таким образом, превращаются в электрический ток, известный как вихревой ток в металле.
Это означает, что мы устраняем часть магнитного потока, и по этой причине он менее доступен для возврата в катушку, как только она начнет разрушаться.
Из-за этого обратное напряжение, создаваемое катушкой, будет уменьшено, и тогда конденсатору потребуется гораздо меньше времени для зарядки до оптимального значения.
Следовательно, транзистор будет включен раньше, и, таким образом, частота цепи увеличится.
Поток, создаваемый катушкой, представляет собой электромагнитное излучение, подобное радиоволнам той же частоты. Если мы поместим радио рядом с катушкой и настроим его на гармонику, обе частоты будут «бить» вместе, и на радио появится «нулевое пятно».
Если в поле катушки попадает кусок металла, частота немного меняется и из динамика передается низкочастотный тон.
Изменение частоты всего на несколько герц будет отчетливо слышно, и именно поэтому схема так эффективна.
Чувствительность катушки определяется частотой переменного напряжения цепи при наименьшем введении металлического предмета.
При этом транзистор работает с ненасыщенной амплитудой, так что малейшее проникновение части металла внутрь поля, вероятно, повлияет на частоту.
Вам нужно помнить, что амплитуда волны дополнительно уменьшается, как только вы приближаете кусок металла, но радио не настроено, чтобы определить это.
Различные другие металлодетекторы определяют падение амплитуды, и впоследствии вы заметите, как две схемы сравниваются и контрастируют.
КОНСТРУКЦИЯ:
Все части умещаются на небольшой печатной плате с двумя катушками проводов и двумя батареями.
ПЕРЕЧЕНЬ ШТУК
1 - 220 Ом (красный-красный-коричневый-золотой)
1 - 47k (желтый-фиолетовый-оранжевый-золотой)
2 — 1n
1 - 4nF7
1 - 10nF
1 - 47uF
1 - BC 547 1 —
ползунковый переключатель
1 - разъем батареи 9 В
1 - батарея 9 В
6,5 м провода обмотки (некритическое сечение)
Детали обмотки поисковой катушки
Поисковая катушка для этого металлоискателя состоит из одного транзистора. намотка 16 витков вокруг сферического предмета диаметром 12см. Часто это бутылка из-под сока или, возможно, квадратный предмет, который позже можно было бы скруглить. Используйте 4 куска ленты или изоленты вокруг витков обмотки, чтобы удерживать их на месте, и приклейте катушку к основанию силиконовым герметиком.
Основание включает деревянную ручку, ввернутую под углом 60°. Кроме того, вам понадобится небольшой транзистор, прикрепленный к палочке рядом с основанием, чтобы он мог снимать поле катушки и определять, когда изменяется частота генератора. На картинке, представленной ниже, показана наиболее эффективная раскладка.
Попробуйте:
Подсоедините аккумулятор и включите транзисторное радио. Настройтесь на циферблат, и вы можете получить несколько точек, в которых радио издает свист из-за биения гетеродина с выходом катушки детектора.
вы можете получить наилучший результат на частоте около 1400 кГц, что, безусловно, является местом, где тон может быть установлен на очень низкой частоте.
После того, как детектор будет найден на предмете размером от 20 до 10 см, улучшения, сделанные на тоне, могут быть легко распознаны.
Несколько изменяется частота генератора металлоискателя, падает напряжение батареи и повышается температура цепи в жаркий день.
Это часто возмещается за счет регулировки частоты радио, чтобы тон был как можно меньше.
