Металлоискатель на к561ле5 своими руками

Добавил пользователь Skiper
Обновлено: 04.10.2024

Принцип действия металлоискателя на микросхеме К561ЛЕ5 основан на регистрации изменения частоты поискового генератора.

задающего генератора;
поискового генераора;
смесителя;
индикации.

Схема мателлоискателя на микросхеме К561ЛЕ5

На элементе IC1.1 собран задающий или эталонный генератор, который обладает хорошей стабильностью.Отризательная обратная связь (ООС) этого генератора осуществляется за счет сопротивления R1 и катушки L1. Частота генератора зависит от параметров элементов C1,C2,C3,L1 и составляет порядка 100 кГц. Частоту контура можно подстраивать конденсатором C2.

На втором елементе микросхемы IC1.2 собран поисковый генератор, частота которого зависит от параметров элементов контура L2,C4,C5. Индуктивность катушки L2 зависит от металлических предметов находящиеся в пределах ее "зоны видимости". В следствии изменения индуктивности катушки меняется частота поискового контура.

Полученный такими образом частоты обеих генераторов поступают на вход третьего элемента IC1.3 в котором происходят операции смешения этих двух частот. Наибольшее значение будет иметь сигнал разностной частоты, для уменьшения шумов и лишних гармоник используется цепь R3,C6.

Схема питается от батареии в 9 В, на выходе с микросхемы ток имеет достаточную мощность и напрямую подается на динамик BF1.

Как уже упоминалось, рассматриваемый металлодетектор представляет собой один из многочисленных вариантов прибора типа BFO (Beat Frequency Oscillator), то есть является устройством, в основу которого положен принцип анализа биений двух частот. При этом в данной конструкции оценка изменения частоты осуществляется на слух.

Основу схемы этого прибора составляют измерительный и опорный генераторы, смеситель и схема акустической индикации (рис. 3.4). Опорный и измерительный генераторы выполнены на элементах микросхемы IC1.

Рис. 3.4. Принципиальная схема металлоискателя на микросхеме К561ЛЕ5

Опорный генератор собран на элементе IC1.1. Отрицательная обратная связь по постоянному току между выходом (вывод 3) и входом (выводы 1, 2) данного элемента осуществляется через резистор R1 и катушку индуктивности L1. Параметры катушки L1 и резистора R1 выбраны так, что элемент работает на линейном участке передаточной характеристики. Таким образом создаются условия для возбуждения каскада на частоте примерно 100 кГц, которая определяется параметрами элементов контура L1C1С2C3. Элемент IC1.1 обладает высоким входным сопротивлением, поэтому добротность контура и стабильность частоты генератора сравнительно высоки. Резистор R3 ослабляет шунтирующее влияние выходного сопротивления элемента на контур. При необходимости частоту колебаний опорного генератора можно изменять в небольших пределах конденсатором переменной емкости С2.

Измерительный генератор выполнен по аналогичной схеме на элементе IC1.2. При этом рабочая частота данного генератора определяется параметрами элементов контура L2C4С5. Катушка L2 является поисковой. При приближении поисковой катушки L2 колебательного контура перестраиваемого генератора к металлическому предмету ее индуктивность изменяется, что вызывает изменение рабочей частоты генератора.

Колебания с опорного и измерительного генераторов поступают на входы элемента IC1.3, выполняющего функции смесителя сигналов. В результате на выходе элемента IC1.3 будут присутствовать не только сигналы основных частот генераторов, но и сигналы гармонических составляющих разностных и суммарных частот. Одним из самых мощных будет сигнал разностной частоты, который выделяется на резисторе R4. Остальные сигналы подавляются фильтром, в состав которого входят резистор R3 и конденсатор C6.

Выходной сигнал через регулятор громкости R4 подается непосредственно на головные телефоны BF1. Использовать дополнительный низкочастотный усилитель не требуется, поскольку амплитуда выходного сигнала элемента IC1.3 составляет несколько вольт.

Если у вас имеется длинноволновый транзисторный приемник в исправном состоянии, вы легко можете собрать к нему несложную приставку - металлоискатель. Схема металлоискателя представляет собой обычный генератор LC, на частоту около 140 КГц. Катушка колебательного контура L1 12 см в диаметре, содержит в себе 16 витков провода (подойдет любой изолированный монтажный или лакированный обмоточный, диаметром 0,25 - 0,5 мм). Витки укладываются на площадке из фанеры подходящего размера и фиксируются, например, с помощью клея - "холодная сварка" или "жидкие гвозди".

Резисторы и конденсатор - любого типа, транзистор маломощный высокочастотный, обратной проводимости.
Подойдут - КТ315, КТ3102 с любой буквой. Схема собирается на плате из гетинакса или текстолита, печатный монтаж не обязателен, соединения деталей можно выполнить любым, изолированным монтажным проводом.

После сборки, схема вместе с источником питания располагается рядом с катушкой на площадке из фанеры, с деревянной ручкой удобной длины. Приемник крепится на ручку и настраивается на частоту приема, близкую к 140 КГц, до возникновения звука напоминающего скрип. При приближении катушки к какому-либо металлическому предмету, его тональность будет меняться.

Несмотря на простоту схемы, по своей чувствительности такой металлоискатель практически не уступает промышленным образцам.
С его помощью такие металлические предметы как, золотое кольцо или монета, можно обнаружить на глубине до 20 см.

Портативный металлодетектор.

Малогабаритный металлоискатель - металлодетектор может быть полезен людям, чья профессия связана с выполнением ремонта в различных помещениях. С его помощью можно легко обнаружить скрытые в стенах металлические предметы - гвозди, шурупы, стальную арматуру, на глубине нескольких сантиметров.

В основе работы большинства схем металлоискателя лежит традиционный принцип.
Индуктивность катушки(L) входящей в контур LC генератора изменяется, при приближении к ней металлических предметов.
Это ведет к изменению рабочей частоты генератора, что может быть обнаружено например, на слух - при условии что генератор работает на достаточно низкой, звуковой частоте.

На самом деле, металлоискатель собранный по схеме с одним генератором НЧ оказался бы малоэффективным - изменения индуктивности при поиске малогабаритных предметов как правило, очень незначительны.
Соответственно, отклонения частоты малозаметны - чувствительность очень низка.

На практике, чаще всего применяют схемы на основе не одного, а двух одинаковых генераторов. Частоты на которой они работают, выбираются выше звуковой - например в 3 - 4 раза . Соответственно, при том же изменение индуктивности катушки L, численное изменение частоты будет больше а чувствительность выше.

Но если частота генератора находится выше звуковой, как можно обнаружить на слух ее изменения?
В области звука может оказаться "разностная частота" биений, получаемая при смешении частот обоих генераторов.
Численно, она равна их разности(отсюда и ее название).

Чем ближе друг к другу частоты генераторов, тем ниже значение разностной частоты.
Разностную частоту можно выделить, усилить(если необходимо) и преобразовать в звук с помощью наушников или динамической головки. При поиске металлического предмета изменяется частота только одного из двух генераторов. Это ведет к изменению разностной частоты и как следствие - высоты звука.

Схема на логических элементах, разработанная в лаборатории журнала "Радио" отличается отсутствием катушки намотанной вручную(использован эл.магнит реле РЭС9). Это значительно упрощает ее практическую реализацию.
Кроме того, только один из составляющих ее генераторов - LC(элементы DD1.1, DD1.2), а второй - RC(элементы DD2.1, DD2.2). Поэтому отпадает необходимость использования конденсатора переменой емкости, для настройки металлоискателя.

Кроме генераторов, схема содержит смеситель(элемент DD1.3) и компаратор(элементы DD1.4, DD2.3).
Фильтр низкой частоты(R3,C3) выделяет сигналы разностной частоты, которые поступают на вход компаратора. На его выходе формируются прямоугольные импульсы такой же частоты. С выхода элемента DD2.4 они поступают через конденсатор С5 на разъем, в гнездо которого вставляют вилку головных телефонов.
В качестве головных телефонов используются малогабаритные наушники от плейера.

Для сборки понадобятся:
1. Две микросхемы К561ЛЕ5( можно К561ЛА7).
2. Пластина из фольгированного гетинакса или текстолита.
3. Реле РЭС9 - паспорт РС4.524.200.(сопротивление обмотки 500 Ом).
4.Постоянные резисторы любой марки мощностью 0,125 - 0,25 Ватт, номиналами R2 - 20КОм, R3,R4 - 30КОм, R5,R6 - 150КОм, R7 - 2МОм.
5. Переменный резистор R1 - СП4, СПО.
6. Конденсатор С4 - оксидный(электролитический) серий К52, К53 емкостью 15 мФ на напряжение 15в.
6. Разъем - гнездо, для подключения наушников.

Реле разбирают и удаляют подвижные элементы, делают отвод от провода соединяющего последовательно обе катушки.

Предложенный вариант печатного монтажа.

На самом деле возможны и другие варианты печатной платы. Используя более современные детали и двусторонний монтаж, можно значительно сократить ее размеры.

Наладка устройства после сборки, сводится к подбору конденсатора С2, при среднем положении движка резистора R1 - до появления звукового сигнала в наушниках.
Хотя, в большинстве случаев, если устройство собрано правильно, - наладка может и не потребоваться.

Схема металлоискателя с кварцевым резонатором.

Металлы с слабо выраженными ферромагнитными свойствами, - медь, олово, серебро чрезвычайно трудно обнаружить, используя схему основанную на регистрации биений. Что бы собрать металлоискатель для нахождения предметов состоящих из подобных металлов нужна схема, основанная на другом принципе.

Предложенная схема содержит в себе только один генератор(на транзисторе VT1), согласующий каскад на транзисторе VT2 и детектор на диоде VD2 с усилителем постоянного тока(VT3), отделенным кварцевым резонатором ZQ1. В качестве индикатора использован микроамперметр, с током полного отклонения 1 мА. Если точно настроить генератор на резонансную частоту кварца, отклонение стрелки будет минимальным. Ведь кварцевый резонатор обладает очень большим сопротивлением на этой частоте.

При малейшем отклонении частоты, сопротивление кварца снижается - уровень проходящего через него сигнала становится достаточным для работы детектора. Ток возникающий на выходе детектора усиливается каскадом VT3. Под его воздействием стрелка прибора отклоняется.

Настройка генератора осуществляется конденсаторами переменной емкости С2 (грубо) и подстроечным конденсатором С1 (точно) при отсутствии около рамки металлических предметов. Диапазон генератора достаточно широк, поэтому можно использовать кварцевый резонатор на частоту от 90 кГц до 1,1 МГц.

Диаметр рамки L1 - 380мм. Она представляет из себя кольцо из алюминиевой трубки диаметром 8мм, с шестью витками провода ПЭЛ 0,1 - 0,2, продернутыми внутри.
Транзисторы VT1,VT2,VT3 - КТ315Б, детекторный диод - Д9 с любым буквенным индексом, конденсаторы и резисторы любого типа.

Не так часто, но все же случаются в нашей жизни потери. Например, пошли в лес по грибы по ягоды и обронили ключи. В траве под листьями их будет найти не так просто. Не стоит отчаиваться: нам поможет самодельный металлоискатель, который мы будем делать своими руками. Вот и я решил собрать свой первый металлоискатель. В наше время мало кто решится на изготовление металлодетектора. Самодельные устройства были популярны лет двадцать-двадцать пять тому назад, когда купить их было просто негде.
Современные металлоискатели таких производителей, как Garrett, Minelab, Fisher и многие другие имеют высокую чувствительность, дискриминацию по металлам, а некоторые и годограф. Они способны настраивать баланс грунта , отстраиваться от электрических помех. Благодаря этому глубина обнаружения современного металлодетектора на монету достигает 40 см.

Схему выбрал не очень сложную, чтобы можно было повторить в домашних условиях. Принцип работы основан на разности биения двух частот, которые мы будем улавливать на слух. Устройство собрано на двух микросхемах, содержит минимум деталей, в то же время имеет кварцевую стабилизацию частоты, благодаря которой прибор устойчиво работает.

Схема металлоискателя на микросхемах

Схема очень проста. Её с лёгкостью можно повторить в домашних условиях. Она построена на двух микросхемах 176 серии. Опорный генератор выполнен на ла9 и стабилизирован кварцем на 1 МГц.У меня этого, к сожалению, не оказалось, пришлось поставить на 1,6 МГц.

Перестраиваемый генератор собран на микросхеме к176ла7. Достичь нулевых биений поможет варикап D1, ёмкость которого меняется в зависимости от положении движка переменного резистора R2. Основой колебательного контура служит поисковая катушка L1, при приближении которой к металлическому предмету изменяется индуктивност, вследствие чего изменяется частота перестраиваемого генератора, что мы и слышим в наушниках.

Наушники я использую обычные от плеера, излучатели которых соединены последовательно, чтобы меньше нагружать выходной каскад микросхемы:

Если громкости окажется слишком много, можно ввести в схему регулятор громкости:

Детали самодельного металлоискателя:

Микросхемы; К176ЛА7, К176ЛА9
Кварцевый резонатор; 1 МГц
Варикап; Д901Е
Резисторы; 150к-3шт., 30к-1шт.
Резистор переменного сопротивления; 10к-1шт.
Конденсатор электролитический;50Мкф/15 вольт
Конденсаторы; 0.047-2шт., 100-4шт., 0,022, 4700, 390

Большинство деталей расположены на печатной плате:

Всё устройство я разместил в обычной мыльнице, экранировав от помех алюминиевой фольгой, которую соединил с общим проводом:

Так как для кварца не предусмотрено место на печатной плате, то он располагается отдельно. Гнездо под наушники и регулятор частоты для удобства я вывел с торца мыльницы:

Весь блок металлодетектора при помощи двух хомутиков разместил на отрезке лыжной палки:

Осталась самая ответственная часть: изготовить поисковую катушку.

Катушка для металлоискателя

От качества изготовления катушки будет зависеть чувствительность устройства, стойкость к ложным срабатываниям, так называемым фонтонам. Хотелось бы сразу заметить, что от размера катушки напрямую зависит глубина обнаружения предмета. Так, чем больше диаметр, тем глубже прибор сможет обнаружить цель, но размер этой цели также должен быть больше, например, канализационный люк (маленький предмет с большой катушкой металлоискатель просто не увидит). И наоборот, катушка маленького диаметра способна обнаружить маленький предмет, но находящийся не очень глубоко ( например, маленькая монета или кольцо).

Поэтому я сначала намотал катушку среднего размера, так сказать, универсальную. Забегая вперёд, хочу сказать, что металлоискатель задумывался на все случаи жизни, то есть катушки должны быть разного диаметра и их можно менять. Чтобы быстро сменить катушку, я поставил на штангу разъём, который выдернул из старого лампового телевизора:

Ответную часть разъёма я закрепил на катушке:

В качестве каркаса для будущей катушки я использовал пластмассовый ковш, который был куплен в хозяйственном магазине. Диаметр ковша следует подобрать приблизительно равным 200 мм. От ковша следует отрезать часть ручки и днища так, чтобы остался пластмассовый ободок, на который следует намотать 50 витков провода ПЭЛШО диаметром 0,27 миллиметров. На часть оставшейся ручки следует закрепить разъем. Получившуюся катушку изолируем при помощи изоленты в один слой. Затем нам нужно эту катушку заэкранировать от помех. Для этого нам понадобится алюминиевая фольга в виде полосы, которой мы обмотаем сверху так, чтобы концы получившегося экрана не замкнулись и расстояние между ними было приблизительно 20 миллиметров. Получившийся экран следует соединить с общим проводом. Сверху я также обмотал изолентой. Конечно, можно все это пропитать эпоксидным клеем, но я оставил так.

После испытаний большой катушки я понял, что нужно изготовить маленькую, так называемую снайперку, чтобы было легче обнаруживать предметы небольших размеров.

Готовые катушки выглядят вот так:

Настройка готового металлоискателя

Прежде чем начать настраивать металлоискатель, нужно убедиться в отсутствии металлических предметов вблизи поисковой катушки. Настройка заключается в подборе емкости конденсатора C2, для того чтобы получить максимальный уровень биений, который мы слышим в наушниках, так как в сигнале присутствуют множество гармоник(нужно выделить самую сильную). При этом движок переменного резистора R2 должен находиться как можно ближе к середине:

Штанга у меня получилась из двух частей, трубки были подобраны таким образом, что они входят друг в друга очень плотно, благодаря чему не пришлось придумывать специального крепления для этих трубок. Также были изготовлены подлокотник и рукоятка, чтобы было удобно выполнять проводку над землей. Как показала практика, это очень удобно: рука совершенно не устает. В разобранном виде металлоискатель получился очень компактный и умещается буквально в пакет:

Внешний вид готового прибора выглядит вот так:

В заключение хотелось бы сказать, что данный металлоискатель не подходит лицам, которые собираются работать по старине. Так как в нем нет дискриминации по металлам, вам придется копать все подряд. Скорее всего, вы очень сильно разочаруетесь. А вот любителям собирать металлолом данное устройство будет в помощь. Да и просто как развлечение детям.

Читайте также: