(Beat Frequency Oscillation – англ.)

За основу была взята схема металлоискателя из книги "Энциклопедия радиолюбителя" (издание второе, дополненное, В.М.Пестриков, Наука и Техника, 2001г, стр.204, ISBN 5-94387-039-3). Изначально статья была напечатана в журнале "Радио" 1989г, №8, с.65, 66. Автор В.Яворский, г.Киев.

В изначальной схеме отсутствует стабилизатор напряжения питания. Этот факт влияет на уход частоты генератора, и без стабилизатора на подсаженой до 7,5В батарейке частоту приходится подстраивать каждые 10 секунд! Из недостатков важным является использование высокоомных головных телефонов (ТОН-1, ТОН-2 или ТА-1), которые сложно достать. Рабочая частота слишком высокая для поиска различных металлов. Также генерация оптимальной для поиска металлов частоты (7,5кГц) перестраиваемого генератора сама не начинается при подключении питания. И наиболее важным недостатком схемы является сам принцип её работы, который не позволяет добиться параметров, достаточных для практического использования на природе. В схеме наблюдается подстройка опорного генератора под частоту перестраиваемого. Предлагаемая технология изготовления катушки слишком сложна. Вызывает сомнение работоспособность выпрямителя как удвоителя напряжения.

В предлагаемой схеме добавлен стабилизатор напряжения, изменена рабочая частота на 7,5кГц, выходной каскад заменён на однотранзисторный с подключением наушников. Основные достоинства схемы- простота и малое потребление тока- 3мА без наушников, и 7,5мА с наушниками. Все эксперименты проводились с замером расстояния срабатывания до конкретного объекта в сантиметрах при помощи линейки.
Переделанная, итоговая схема металлоискателя:

Посмотрев осциллографом сигнал на перестраиваемом генераторе я обнаружил, что сигнал имеет высокочастотные колебания в моменты переключения элементов:

Чтобы сгладить их я поставил конденсатор ёмкостью 3,3нФ между выводами 3,5,6 микросхемы и землёй. При этом заметно снизился уровень помех, а также перестраиваемый генератор начал запускаться при включении питания сам.

На практике не было замечено разницы между использованием приведённым в схеме смесителем сигналов на конденсаторах и смесителем на полевых транзисторах.
Применение НЧ фильтров не давало заметного эффекта при заметном ослаблении сигнала.

Основные способы улучшения характеристик металлоискателей на биениях- уменьшение помех (устранение источников помех и фильтрация), стабилизация частоты опорного генератора, применение плоской катушки. Также имеет смысл повысить напряжение на катушке, использовать несколько рабочих частот.

Диаметр катушки 180мм, 105 витков. Катушка использовалась без экрана. Экран при желании можно сделать из фольги. Катушка обматывается изолентой, потом фольгой, потом снова изолентой. Максимальная чувствительность данной схемы с описанной катушкой- толстая алюминиевая пластинка 4Х4см на расстоянии 11см.
Вместо микросхемы К176ЛЕ5 можно попробовать использовать К176ЛА7, К176ПУ1, К176ПУ2, К561ЛА7, К564ЛА7, К561ЛН2.
Переменный резистор можно применить совмещённый с выключателем. Транзисторы я использовал КТ315.

Просмотр реакции генераторов на металл осциллографом дал важный результат. При расстроенных генераторах при поднесении алюминиевой пластины к катушке наблюдалось увеличение частоты перестраиваемого генератора, а частота опорного при этом не изменялась. Это наблюдалось как с конденсаторным смесителем, так и без него. Однако у настроенных на одну частоту генераторов при поднесении алюминиевой пластины наблюдалось увеличение частоты обоих генераторов как с конденсаторным смесителем, так и без него. Это наблюдение подтверждает наличие положительной связи между генераторами, и подтверждает непричастность к этому конденсаторного смесителя.

Поиск кладов, древних реликвий и прочих интересных вещей для многих является довольно таки востребованным видом хобби, наряду с рыбалкой или охотой. Этот вид отдыха также можно считать активным, а для некоторых металлоискатель - вполне неплохое орудие для добычи денег, ведь в земле можно найти довольно таки большое количество черных металлов, которые сегодня ценятся. Ведь есть же пословица, что «мы ходим по деньгам».

В магазине даже за не слишком мощный металлоискатель порой запрашивают приличные деньги. В этой статье речь пойдет о том, как можно собрать металлоискатель своими руками . Для этого требуются минимальные навыки в области работы с электроникой ну и небольшие (в сравнении с покупкой нового металлоискателя мизерные) вложения.

Материалы и инструменты для сборки:
- микросхема К561ЛА7 или ее аналог;
- маломощный низкочастотный транзистор (подойдут КТ315, КТ312, КТ3102, аналоги: ВС546, ВС945, 2SС639, 2SС1815 и так далее)
- любой маломощный диод (например кд522Б, кд105, кд106...);
- три переменных резистора (4,7 kOm, 6,8 kOm, 10 kOm с выключателем);
- пять постоянных резисторов (22 Om, 4,7 kOm, 1,0 kOm, 10 kOm, 470 kOm);]
- пять керамических или слюдяных конденсаторов (1000 пф - 2 шт., 22 нФ -2 шт., 300 пф);
- один электролитический конденсатор (100,0 мкф х 16В);
- провод типа ПЭВ или ПЭЛ диаметром 0,6-0,8 мм;
- наушники от плеера (или любые низкоомные);
- батарейка на 9В.

Процесс изготовления металлоискателя:

Шаг первый. Корпус и внешний вид устройства
В связи с тем, что поиски происходят зачастую среди ветвей, травы или при влажной погоде, устройство должно быть надежно защищено от воздействия всех этих факторов. В качестве корпуса для электроники можно использовать коробочку из под мыла или от крема для чистки обуви. Главное, чтобы электронная часть была надежно защищена.

Важно знать, что если не соединить переменные резисторы (их корпуса) с минусом платы, устройство будет образовывать помехи. Если все сделано верно и изготовлена качественная катушка, при работе устройства никаких проблем не возникает. При включении металлоискателя в наушниках сразу должен появиться характерный писк, он должен реагировать на ручку регулятора частоты. Если это не наблюдается, то необходимо выбрать резистор 10 кОм, который стоит последовательно с регулятором, или подобрать конденсатор 300 пФ в этом генераторе. В итоге нужно выровнять частоты поискового и образцового генератора.

Чтобы определить, какие частоты издает генератор, понадобится осциллограф. Всего рабочая частота может находиться в пределах 80-200 кГц. Замеры делаются на выводах 5 и 6 микроконтроллера К561ЛА7.

Еще в системе есть защитный диод. Он нужен для того, чтобы защитить электронику от неправильного включения батареи.

Шаг второй. Делаем поисковую катушку
Катушки наматывают на оправки с диаметром около 15-25 см. В качестве формы можно использовать ведро или челнок из проволоки или фанеры. Чем меньше будет катушка, тем меньше у нее будет чувствительность, все зависит от того, для каких целей будет использоваться металлоискатель.

Что касается провода, то это может быть провод в лаковой изоляции типа ПЭВ или ПЭЛ диаметром от 0.5 до 0.7 мм. Такой провод можно найти в старых телевизорах с кинескопом. Всего катушка содержит 100 витков, можно намотать от 80 до 120. Сверху все это дело плотно обматывается изолентой.

Когда катушка будет намотана, поверх нее делается обмотка из полоски фольги, при этом нужно оставить участок в 2-3 сантиметра не обмотанным. Фольгу можно найти в некоторых видов кабелей, еще ее можно добыть из шоколадок, нарезав на куски.

Поверх фольги наматывается не заизолированный провод, а лучше всего луженый. Начало провода остается в итоге на катушке, а другой конец припаивается к корпусу. Сверху все это опять хорошо обматывается изолентой.

Впоследствии катушка крепится на диэлектрик, как вариант подойдет нефольгированный текстолит. Ну а теперь катушку можно крепить к держаку.

Для соединения катушки со схемой нужно применять экранированный провод, экран подключается к корпусу. Подобные провода можно применяются для перезаписывания музыки с магнитофона. Еще можно использовать шнур НЧ, для подключения к телевизору различных устройств.

Шаг третий. Проверка металлоискателя
Когда устройство будет включено, в наушниках можно будет услышать характерный шум, частоту нужно настроить регулятором. При поднесении катушки к металлу, шум в наушниках будет меняться.

Еще можно переделать схему таким образом, чтобы при работе металлоискатель молчал, а сигнал будет появляться лишь тогда, когда под катушкой будет появляться металл. При этом частота шума будет говорить о том, какой размер предмета и на какой глубине он находится. Но, по словам автора, при таком подходе сильно снижается чувствительность металлоискателя, и он улавливает только очень крупные предметы.

Для получения нулевых биений нужно совместить две частоты.

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

Продолжение

Начало читайте здесь:

3.1. Компактный металлоискатель на микросхеме К175ЛЕ5

Назначение

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

Принциальная схема

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

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

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

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

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

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

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

Примененные детали и варианты замены элементов

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

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

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

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

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

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

Монтаж устройства

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

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

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

Настройка

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

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

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

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

Продолжение читайте

Металлоискатель на микросхеме

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

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

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

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

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

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

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

Рис.2

Рис.3

Рис.4

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

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

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

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

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

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

В. ЯВОРСКИЙ г. Киев

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

Несложный металлоискатель схема

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

Металлоискатель собран на микросхеме К175ЛЕ5.

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

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

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

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

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

Автор статьи: Шимко С.