Как сделать простой металлоискатель своими руками?

Металлоискатель, собранный своими руками, часто оказывается дешевле и надёжнее, чем покупное устройство. Но подойдёт лишь схема, включающая в себя и передатчик, и приёмник, т. е. с двумя катушками. Попытки упростить сборку ни к чему хорошему не приведут.

Простейший металлоискатель, собранный на транзисторах, потребует следующих комплектующих:

• широкополосные транзсторы с рабочей частотой от десятков килогерц до сотен мегагерц (разброс частот открывает большой простор для сотен вариантов схем);

• пленочные конденсаторы;

• диоды (из современных, относящихся к высокочастотным);

• дроссели (малогабаритные);

• подложка для плат (стеклотекстолит).

От точности производства и качества материала зависит многое. Если детали подобраны правильно, то схема сработает. Транзисторы подбираются по параметрам: большей мощности (порядка одного или нескольких ватт) должны хорошо охлаждаться при работе.

Оптимальными здесь будут полевые транзисторы, т. к. они шумят меньше. Можно использовать биполярные. Из остального потребуются паяльник, припой, канифоль, флюс, олово, кусачки, пинцет, ножницы, отвёртка, пассатижи, мультиметр, осциллограф (если имеется).

При наличии необходимых деталей и навыков сборки можно попытаться построить самый простой металлоискатель. Схема самодельного, изготовленного в домашних условиях, как правило, не требует редких и дорогих элементов.

Чтобы собрать металлодетектор на основе радиоприёмника, рядом с обычным вещательным АМ приёмником монтируют на штанге обычный офисный калькулятор. Последний устроен таким образом, что его схема генерирует импульсный сигнал на частоте в десятки килогерц (тактовая частота процессора).

Поскольку амплитудная модуляция, сигналы с которой принимает радиовещательный приёмник, чувствительна к разного рода цифровым помехам, то малейшие отражения от металлических предметов на небольшом расстоянии приведут к усилению шума с его стороны.

Достоинство – не нужно глубоко раскапывать, недостаток – ищет неглубоко, не глубже 25 см, только в приповерхностных слоях почвы. Калькулятор и приёмник располагают почти вплотную – помеха для поиска металлов, выдаваемая калькулятором, воспринимается радиоприёмником, включая её отражение, лишь на малых расстояниях.

Если же вам простецкие способы, вроде только что изложенного, не подошли, и новичок быстро понял, что с помощью отражения и переприёма калькуляторной помехи приёмником много дорогих находок он не накопает, то есть вариант попробовать традиционную катушечную схему, каких в Сети – не одна сотня.

Высший пилотаж – полноценная управляющая пата на бескорпусных микросборках или традиционных радиодеталях. Последний вариант включает в себя транзисторные схемы с несколькими каскадами, применяющие кварцевый резонатор/фильтр, работающий в заданной (узкой) полосе частот с девиацией в одну миллионную долю значения рабочей частоты.

Простые каскады без «кварца» нередко «гуляют со сдвигом на 1%, в зависимости от внешних условий. Главный элемент, создающий концентрированное ВЧ поле для поиска – катушка, их может оказаться и две – одна на передачу, другая же применяется в качестве принимающей. Чтобы намотать одну секцию катушки, сделайте следующее.

1. Раздобудьте готовый – или изготовьте из арматуры свой – стержень (сердечник), совпадающий с размером катушки. Прямой (соленоид) или кольцо (тороид) – здесь всё решает схема металлоискателя.

2. Изготовьте диэлектрическую основу. В простейшем случае на сердечник наматываются десятки слоёв бумаги (любой), затем зафиксированная (чтобы не размоталась) бумага пропитывается тщательно эпоксидным клеем. Постарайтесь «уложиться» в 1,5 часа – спустя это время клей начнёт стремительно схватываться. Затем вырежьте, например, из картона, гетинакса, стеклотекстолита боковины («щёчки»), удерживающие эмальпровод от разматывания, зашкурьте их наждачкой в месте приклеивания, наденьте их с торцов соленоида и также «посадите» на «эпоксидку». Выровняйте их – и оставьте изделие на сутки. Катушка с сердечником склеена.

3. Намотайте провод ПЭВ/ПЭЛ. Эмальпровод можно заказать из Китая – или купить старый трансформатор/двигатель на «размотку» на радиорынке. Соблюдайте диаметр намотки и число витков в катушке. Некоторые умельцы покрывают простые медные провода со снятой с них изоляций неломким (устойчивым к перегибам) водостойким лаком в два-три слоя и используют их как обмоточные, но такой лак (или краску) необходимо ещё достать.

4. Позаботьтесь о том, чтобы провода (или выводы) катушки были электрически и механически надёжными.

Аналогично изготовьте вторую катушку.

Сверяясь по схеме и описанию, сделайте следующее.

• Изготовьте печатную плату. Только надёжно зафиксированные дорожки фольгированного стеклотекстолита, а не слегка подвижные паяные проволочки вместо них сделают ваше устройство высокостабильным по частоте (полосе частот). Схемотехника любой высокочастотной аппаратуры не терпит халатного отношения и злоупотребления подручными средствами. Классический способ изготовления печатной платы – нанесение водостойкого лака по рисунку дорожек с последующим вытравливанием (например, с помощью хлорного железа) остальных участков медной фольги после высыхания покрытия.

• Не применяйте гетинакс – стеклотекстолит лучше, чем он, держит медный слой. Высверлите отверстия на концах дорожек под радиодетали, сверившись по сборочному чертежу из описания.

• Разместите детали на плате согласно схеме. Выполните пайку.

• Процесс упрощается, если не изготавливать «печатку» «с нуля», а воспользоваться готовыми макетными платами (продаются в радиомагазинах, либо можно заказать из Китая). У макетной платы ячеистая структура – пропайка медными проволочками дорожек всё равно потребуется, но причудливо изгибать их уже не придётся.

В простейшем случае принцип работы металлоискателя таков, что не потребуется никаких дополнительных настроек. Он не имеет в себе каких-либо подстроечных элементов и сразу же готов к работе. Настройка – процесс очень ответственный, требующий пояснений.

• Более мощный и усовершенствованный металлоискатель, если вы не гоняетесь за простотой и дешевизной, обладает кнопками переключения режимов, регулятором громкости звука, возможно, подстройкой частотной характеристики. Микроконтроллерные версии, работающие с цифровыми командами, позволяют выставить режим дискриминации – например, при поиске игнорируется чермет (сталь, железо и железосодержащие сплавы). Но, к примеру, победит, в котором львиную долю по массе составляет вольфрам, а не железо, он может пропустить через фильтрацию режима цветмета. Вряд ли кто-то потеряет в земле победитовый бур по бетону, однако найти медь и алюминиевые сплавы, проигнорировав железо, можно.

• Для начала испытаний заройте на своём земельном участке, например, обрезок стальной трубы, старый котелок из алюминия или кое-что ещё. Утаптывать это место не обязательно – чем менее совершенна схема вашего устройства, тем больше оно реагирует на посторонние включения в грунте – твёрдые комки почвы, минеральные соли, камень и т. д. Дело в том, что работа металлоискателя основана на электропроводности: посылаемое к найденной вещи электромагнитное поле наводит в ней быстропеременное напряжение, которое, по законам физики, само служит источником нового электромагнитного поля, проще говоря – отражёнка. Если поле металлоискателя проходит через диэлектрик, то никакой реакции предмета не последует – он радиопрозрачен.

• Определите эффективное (реальное) расстояние от поверхности земли, на котором металлодетектор способен обнаружить металлические предметы. Цветные металлы, к примеру, старая монета (или банка монет), обрезки медных проводов и кабелей, алюминиевые комплектующие от мебели (профрамки отодвигаемого стекла полки, уголки и т. д.), ключи, бронзовые и латунные гайки и болты, радиодетали и электротехнические элементы металлоискатель найти может – всё это сделано из цветмета. Металлоискатель для копателей имеет максимальную глубину в 1,5 м, глубже что-то отыскать в земле вряд ли получится. Сырая глина на такой глубине проводит ток – искать в ней что-то бесполезно, если там не проходит, например, газовая или телекоммуникационная труба.

• Как правило, металлоискатель при нахождении предметов издаёт высокочастотные щелчки и писк разного тона – для каждого металла звуковая частота своя. Например, можно настроить металлоискатель так, чтобы на алюминий он выдал смену тональности фонового звука (режим ожидания) на 3 кГц, для меди – на 8. А вот магнитные материалы – железо- и кобальтсодержащие сплавы – «откликнутся» шумоподобным гулом, причём чем больше и массивнее трофей, тем он будет продолжительнее. При поисках в поле, к примеру, стоит быть крайне внимательным: если в последних войнах на вашей местности велись серьёзные бои, то существует ненулевая вероятность подорваться на раскопке внезапно найденной мины или бомбы, которая хорошо сохранилась.

• Кроме «кнопочной» настройки, существует ещё «детальная» отладка. Например, если при нахождении железа вашему слуху и мозгу неприятен «телевизионный» звук в 1 кГц, хорошо знакомый с детства, вы можете заменить один или несколько конденсаторов звукового синтезатора так, чтобы он выдавал более приятные «телефонные» 425 Гц, напоминающие гудок. Если, найдя алюминий, вы обнаружили, что вам режет слух звук в 10 кГц, то вы можете его повысить до 12, опустить до 7 и т. д. У каждого пользователя «свои» звуковые частоты, которые могут особенно его раздражать – поисковая работа трофеев продолжительностью в 3 и более часов изматывает.

• Однако изменить можно не только частоты звукового синтезатора. Чтобы увеличить глубину поиска, есть смысл перейти с 75 кГц, скажем, на всего лишь 30. А чтобы увеличить мощность – а с ней и дальность поиска – оконечные транзисторы КТ630, усиливающие силовое поле до 1… 2 Вт, заменяют, например, на КТ801… 816, рассчитанные ватт на 20. Катушки поля делают заметно больше. Недостаток – утяжеление конструкции.

• ​Современные металлоискатели на микроконтроллерах работают в диапазоне медицинских УЗИ устройств и излучают не постоянное поле, а его короткие и частые импульсы – от десятков до сотен импульсов в секунду. Легко перевести рабочий спектр устройства хоть в радиовещательный FM диапазон порядка 100 МГц (если микросхема или транзисторы широкополосны), однако при этом заметно пострадает дальность (глубина) поиска, т. к., чем выше частота, тем хуже сигнал на ней проходит через препятствия, одним из которых является грунт. Постоянного писка в наушниках не наблюдается. Такие устройства выдают короткие звуковые сигналы при обнаружении металлических предметов – пока вокруг пусто, они «молчат».

Больше о том, как сделать простой металлоискатель своими руками, смотрите в видео ниже.