Простой металлоискатель: Как сделать очень простой металлоискатель на 2 транзисторах
alexxlab | 16.12.1994 | 0 | Разное
Простейший металлоискатель своими руками / Хабр
Привет, Хабр! Что объединяет радиоприёмник, датчик охранной сигнализации, металлоискатель и музыкальный инструмент терменвокс? Прежде всего то, что все эти устройства реагируют на электрические и магнитные поля. А ещё многие из них имеют в своём принципе действия нечто общее.
Сегодня мы изучим историю и принцип работы металлоискателей, — индуктивных и ёмкостных датчиков, узнаем, что такое гетеродин, а также соберём и испытаем простой опытный экземпляр.
Началась эта история очень давно. В 1918 году изобретатель частотной модуляции в радиосвязи (благодаря которой мы можем слушать высококачественные стереопередачи на ультракоротких волнах), Эдвин Армстронг и Вальтер Шоттки, изобретатель одноимённого диода с малым прямым падением напряжения…
На самом деле, Вальтер Герман Шоттки полупроводникового диода не изобретал, зато разработал инновационную теорию о физических процессах в кристаллах, в частности, вакансиях атомов, предсказавшую эффект Шоттки, используемый в этих самых диодах.
А Эдвин Говард Армстронг сделал для мира радиосвязи очень много. Например, регенеративные и сверхрегенеративные приёмники с положительной обратной связью, позволявшие получить прекрасную чувствительность при малом количестве ламп, то есть, низкой цене и высокой доступности. Но надо отметить, что эти радиоприёмники капризны в настройке, а при неверной настройке могут излучать в эфир помехи, мешая окружающим радиослушателям. Что было особенно актуально в эпоху гигантских винтажных антенн, своим размером компенсировавших несовершенство электронной аппаратуры.
Ещё частотная модуляция впоследствии оказалась жизненно необходима для записи цифровой информации на магнитные носители. Так что без Армстронга не было бы и «винчестеров», они же накопители на жёстких дисках.
Что такое QSL-карта, вы точно не помните. В противном случае — напишите комментарий. Радиолокаторами Армстронг занимался тоже, в том числе участвовал в проекте «Диана», положившем начало радиолокационной астрономии. Сигналы радара посылались в направлении Луны, и принимались как специалистами проекта, так и радиолюбителями.
Хотя это всё официальные версии. Для чего на самом деле были нужны огромные антенны HAARP и подобных проектов, у разных людей разные мнения. Можете поделиться своими.
▍ Супергетеродин
Так вот, в 1917-18 годах начальник полутора киловаттной радиостанции Эйфелевой башни
Супергетеродином называется радиоприёмник, в котором, кроме принимающего колебательного контура, имеется перестраиваемый синхронно с последним генератор — гетеродин. Смешение его сигнала с усиленным сигналом радиочастоты приводит к появлению двух сигналов.
Частота первого является суммой двух частот и не используется, фильтры её подавляют. Зато второй сигнал, частота которого является разностью частот входного сигнала и гетеродина, проходит через фильтр промежуточной частоты, и далее на детектор и усилитель звуковой частоты.
Такая система позволяет значительно повысить чувствительность и избирательность радиоприёмника, так как тракт промежуточной частоты не требуется перестраивать, и его можно реализовать очень прецизионно. Например, с использованием кварцевых или керамических резонаторов.
Сам принцип гетеродина открыт ещё раньше. В 1901 году канадец Реджинальд Обри Фессенден изобрёл и использовал гетеродин, разность частоты которого с частотой принимаемого сигнала лежала в звуковом диапазоне.
Это позволяло принимать немодулированный телеграфный сигнал, представлявший собой просто синусоиду несущей частоты.
А уж сам факт биений с разностной частотой при сложении двух колебаний известен ещё с древности. История его открытия теряется далеко в веках. Биения помогают настраивать музыкальные инструменты. Например, гитары и другие струнные щипковые настраивают по биениям между открытой струной и соседней, прижатой на определённом ладу, а также по флажолетам над определёнными ладами.
Причём настройщики фортепиано и других гармоник придерживаются не пифагорейских чистых квинт и чистых октав, то есть, не настраивают струны и другие генераторы тона до прекращения биений, а отсчитывают определённое число биений в секунду. Так добиваются нужного строя.
Например, современной равномерной темперации, позволяющей легко транспонировать и модулировать музыкальные фрагменты и произведения из тональности в тональность. Или хорошей темперации, которую любил Иоганн Себастьян Бах, и не любил равномерную.
Или чего-то другого, исторического либо экспериментального.
А самые точные на сегодня тюнеры, — приборы для настройки музыкальных инструментов, — используют стробоскопический эффект, либо его визуализацию на экране. Этот эффект тоже относится к числу явлений биений разностной частоты при сложении двух колебаний, даже если речь идёт о механических колебаниях струны и оптической модуляции яркости света.
▍ Терменвокс
В 1919-20 годах Лев Сергеевич Термен, будущий начальник и по совместительству заключённый той самой «шарашки», в которую попал Александр Солженицын, по мотивам чего впоследствии написал «В круге первом», изобрёл музыкальный инструмент этерофон, более известный как терменвокс. Он стал первым в мире ЭМИ — электронным музыкальным инструментом.
Напишите в комментариях, что на данном фото свидетельствует об использовании секретного атмосферного электричества. Это сейчас модно.
Как можно было изобрести музыкальный инструмент в лаборатории, где разрабатывались ёмкостные датчики для научных и охранных целей? — Почти просто.
Ведь терменвокс и является ёмкостным датчиком. Вот только для того, чтобы увидеть и услышать в датчике инструмент, нужно любить музыку и быть музыкантом. А Термен, выпускник Петербургской консерватории по классу виолончели, музыку очень любил.
Терменвокс в классическом виде представляет собой два электронных генератора, колебательный контур одного из которых подключён к антенне. Поднося к ней руку, можно изменять частоту колебаний, и, таким образом, получается музыкальный тон разностной частоты, детектируемый и усиливаемый звуковоспроизводящей аппаратурой. То есть, терменвокс — это супергетеродин.
Вторая антенна работает таким же образом, и служит для управления громкостью звука, позволяя делать виртуозные амплитудные вибрато, они же тремоло. Терминологические холивары о том, что называть вибрато, а что тремоло, среди музыкантов весьма популярны, хотя и не настолько, насколько дискуссии о том, кто из звёздных музыкантов не умеет играть на своём инструменте.
Что до терменвоксов, то большинство их моделей вообще не предоставляют музыканту фиксированного звуковысотного ряда. Высота ноты целиком зависит от исполнителя. И только немногие терменвоксы реализуют квантование частоты, проще говоря, автотюн.
На сегодня самым успешным серийным производителем терменвоксов является компания Роберта Моуга — пионера и непревзойдённого изобретателя аналоговых синтезаторов.
На фото он с Кларой Рокмор, ведущей мировой исполнительницей на терменвоксе.
А здесь Бильбо Бэггинс с Кольцом Власти демонстрирует инновационный полотенцесушитель, работающий от атмосферного электричества. Внутри кафедры находится тайник с амальгамой красной ртути.
На самом деле это Боб Моуг играет на терменвоксе. Хотя предки Льва Сергеевича Пьер Этьен и Франсуа Клод Термен были известными ювелирами, и с амальгамой работали.
▍ Металлоискатель
А если внешнее воздействие приложено не к ёмкости колебательного контура через антенну, а к его индуктивности, получается, соответственно, не ёмкостный, а индуктивный датчик, то есть металлоискатель. С помощью которого можно найти сокровища наподобие скипетра, либо просто металлолом. Что тоже интересно.
Свист в наушниках металлоискателя — это и есть биения, образуемые расстройкой контура с катушкой датчика относительно эталонного. А расстройку через изменение индуктивности вызывает находящийся вблизи катушки металлический предмет.
Один из самых простейших вариантов металлоискателя мы сейчас соберём. Как обычно, из набора с Алиэкспресс.
Приятно держать в руках катушки индуктивности, изготовленные методом печатного монтажа. Это не только ощущение прикосновения к современным технологиям, но и стабильность параметров благодаря жёсткости конструкции.
Стабильность повторяемая, так как печатные платы изготавливаются серийно с высокой точностью.
На фото два конденсатора плёночные, а мне досталась более дешёвая версия набора, где все конденсаторы, кроме оксидного, он же электролит, керамические дисковые «флажки». Немного обидно, но не смертельно. Работать будет.
▍ Изучаем схему
На схеме мы видим не два, а всего лишь один LC генератор на транзисторе Q1. Параллельный колебательный контур образован индуктивностью L1 и ёмкостью С3. L2 — катушка обратной связи, C2 — её развязка по постоянному току. R1 — резистор смещения, задающий режим Q1, а С1 — фильтр питания.
Секрет схемы состоит в подстроечном резисторе W. Его сопротивление задаёт коэффициент усиления каскада на Q1, и установить движок этого подстроечника при настройке прибора следует так, чтобы генерация находилась на краю срыва.
На транзисторах Q2 и Q3 собран детектор. Когда генератор работает, и амплитуда колебаний в контуре L1C3 превышает 0.6 вольта (это порог открытия кремниевого транзистора Q2, он же напряжение прямого смещения эмиттерного перехода), Q2 открывается отрицательной полуволной и разряжает конденсатор C4.
При этом Q3 закрыт, и зуммер не звучит.
Когда колебательный контур испытывает отток энергии на какой-либо металлический предмет, мощности вынужденных колебаний в контуре перестаёт хватать для функционирования обратной связи. Генерация срывается, Q3 закрывается, C4 заряжается, открывается Q3. Появляется питание зуммера, и он пищит, сигнализируя о присутствии обнаруженного металла.
Отметим, что это самозвучащий зуммер, устроенный подобно автомобильному звуковому сигналу. Принцип действия предельно прост. Электромагнит притягивает мембрану, которая разрывает цепь электромагнита. Ток в катушке прерывается, исчезает магнитное поле. Мембрана возвращается назад, снова касается контакта. Замыкается цепь, и всё повторяется заново.
▍ Сборка и испытание
Как работает этот игрушечный металлоискатель, а также состав набора и процесс сборки, можно посмотреть на видео.
Прибор, то пронзительно и противно орёт, то модулированно пищит, подобно пению птиц.
Металлоискатель действительно реагировал на все имеющиеся в моём распоряжении металлы, ферромагнетики, парамагнетики и диамагнетики, включая ртуть.
▍ Выводы
В очередной раз, набор удалось собрать без проблем, и устройство сразу заработало. Потому надо продолжать покупать и собирать радиоконструкторы. Потому что травить и сверлить платы всегда будет некогда.
Расскажите в комментариях о своём опыте постройки и применения металлоискателей, а также электронных музыкальных инструментов и радиоприёмников. Лично я в 1990-х годах построила примерно десяток приёмников, в том числе супергетеродинов и ламповых, и переделала несколько телевизоров, путём замены лампового ПТК на полупроводниковый селектор, что придавало аппарату удобство настройки и добавляло дециметровый диапазон.
А электронная музыка и гитарные эффекты — моё сегодняшнее хобби.
И коль скоро речь зашла о металлоискателях, давайте не забывать, что поиски различных предметов на разных территориях регламентируются законами, а также могут привлечь нежелательное внимание лиц, эти законы нарушающих. Будем подходить к хобби честно и ответственно.
Спасибо за внимание! В следующий раз изучим и соберём ещё что-нибудь электронное.
Принципиальная схема простого металлоискателя
Описываемый металлоискатель по своим возможностям не уступает бюджетным моделям продеваемых в специализированных магазинах. Простая схема металлоискателя, доступные детали, подробное описание принципа работы схемы позволят собрать его самостоятельно. Металлоискатель способен обнаружить в грунте монету на глубине около 2 см, а более крупные предметы — на глубине в несколько десятков сантиметров.
Металлоискатель состоит из двух генераторов ВЧ, собранных на транзисторах Т2 и Т3, и детектора — усилителя на транзисторе Т1.
Индикатором служат головные телефоны. В качестве колебательного контура L1C3 можно использовать любой из контуров ПЧ (на 465 кгц) с отводом от части витков (например, от старых радиоприемников). Можно использовать весь фильтр в сборе с экраном или же снять лишь броневой сердечник с катушкой и прикрепить его непосредственно к монтажной плате металлоискателя. Экранировать необязательно.
Обмотка катушки индуктивности L2 намотана проводом ПЭЛ 0,38 на деревянном или пластмассовом кольце диаметром 250 мм и содержит 31 виток (отвод от 10 витка сверху по схеме).
Конденсатор C6 — керамический КПК-3. Можно взять конденсатор меньшей емкости, но тогда при налаживании придется параллельно ему подключить конденсатор постоянной емкости. Конденсаторы С5 и С9 бумажное (например, МБМ, БМ). Остальные конденсаторы керамические или слюдяные. Резисторы могут быть любые, в том числе и УЛМ. Источником питания могут служить обычные три батарейки напряжением 1.5 Вольта соединенных последовательно.
Вместо транзисторов П13 можно применить П14- П16 с коэффициентом усиления В около 30.
Когда катушка L2 металлоискателя приближается к металлическому предмету, частота генератора на транзисторе T3 изменяется. Частота другого генератора (Т2) остается прежней. В результате, частота биений, воспроизводимых телефоном, изменяется.
Кольцевой каркас катушки L2 прикреплен к деревянному бруску шириной 40 мм, толщиной 15 мм. Длина его выбирается такой, чтобы можно было не нагибаясь вести обследование поверхности грунта. Нижняя часть бруска имеет трапециевидный вырез, в который и помещена рамка металлоискателя с намотанной на ней катушкой L2. В вырез плотно вставляется деревянный клин, предварительно смазанный столярным клеем. Нужно обратить особое внимание, на то чтобы рамка была жестко фиксирована на бруске-держателе. В противном случае небольшие перемещения рамки относительно бруска будут приводить к дополнительному (ложному) изменению тона биений.
На расстоянии 200—300 мм от рамки на узкой стороне бруска-держателя крепится конденсатор С6.
Монтажная плата прикреплена к другой боковой стороне, здесь же расположен и выключатель питания. Батарея питания помещена на нижней широкой стороне держателя. Ток, потребляемый от батареи, не превышает 4 мА.
Выводы, соединяющие рамку металлоискателя с монтажной платой, выполнены из того же провода, каким намотана рамка. Экранировать металлоискатель не нужно.
Если после сборки металлоискателя и его включения, вращением ротора конденсатора С6 не удается добиться того, чтобы в телефонах прослушивались биения, частота которых менялась бы по мере поворота ротора, то можно увеличить емкость конденсатора С7 до 200 пф. Если и после этого не слышно тона биений, следует закоротить конденсатор С7. Услышав тон биений, надо добиться того, чтобы появление тона соответствовало середине диапазона изменения емкости конденсатора С6, это достигается более тщательным подбором емкости конденсатора С7.
Металлоискателем следует пользоваться так: надеть головные телефоны и включить питание.
Вращая ось конденсатора C6, следует, приближая рамку металлоискателя к поверхности грунта, добиться возникновения возможно более низкого тона биений. После этого рамку перемещают параллельно поверхности. При повышении частоты, рамку начинают медленно перемещать над тем местом, где наблюдается повышение частоты, чтобы более точно определить место расположения металла. При этом кратковременное повышение частоты четко выделяется на фоне монотонного звука.
При поиске мелких предметов лучше водить рамкой не параллельно поверхности, а расположить ее боковой поверхностью вплотную к земле.
Влажный грунт, в отличие от металла, понижает тон биений, поэтому при изменяющейся влажности грунта может возникать необходимость в регулировке емкости конденсатора С6 в процессе поиска.
Советские транзисторы и их зарубежные аналоги
Архивы простых проектов своими руками – Импульсные индукционные металлодетекторы
Цифровой мультиметр Arduino Добавлена версия Premium 2.
0.0 Новая версия 2.0.0 поддерживает USB-соединение с кабелем OTG. Для получения дополнительной информации нажмите кнопку «перейти на версию 2.0.0». Перейти к версии 2.0.0 Описание Arduino Multimeter — это проект, основанный на микроконтроллере Arduino и смартфоне. Это легко сделать и не требует много компонентов. Просто следуйте инструкциям…
Подробнее »
Жесткие диски старого образца (не твердотельные накопители) используют очень хорошие бесколлекторные двигатели BLDC. И часто бывает так, что сам пропеллер сгорел, а двигатель работает нормально и выкинуть жалко. Бесщеточные двигатели более долговечны, чем обычные щеточные двигатели, поскольку они не имеют коммутатора — щеточного коммутатора. Выходы Arduino питают …
Подробнее »
Используя устройство, вы можете удаленно управлять светодиодной лентой RGB (или светодиодами RGB) Android через любое устройство Android со встроенным модулем Bluetooth.
Отличительной особенностью данного проекта является простота аппаратной и программной части системы, включающей в себя Bluetooth-контроллер, портативное Android-устройство с установленным приложением (смартфон, планшет), выполняющее функции …
Подробнее »
Это, пожалуй, самый простой частотомер, построенный на микроконтроллере ATtiny2313. Он позволяет измерять частоты до 10 МГц в четырех автоматически переключаемых диапазонах. Наименьший диапазон имеет разрешение 1 Гц. Технические характеристики частотомера Полоса 1: 90,999 кГц, разрешение 1 Гц. Полоса 2: 99,99 кГц, разрешение до 10 Гц. Диапазон 3: 999,9 кГц, разрешение до 100 Гц. Диапазон 4: …
Подробнее »
В мире радиолюбителей, особенно при ремонте и сборке новых приборов, необходимо иметь прибор для измерения емкости и индуктивности, этот прибор называется LC-метр. Сегодня в Интернете можно найти множество схем таких устройств, сложных и очень объемных.
Но вы можете создать свой собственный измеритель LC. Почти все LC метр …
Подробнее »
Конденсаторыработают без проблем, но иногда возникают перебои с питанием или неисправности. Если проблема в шуме, то есть простое решение, просто добавьте больше конденсаторов. Но если это не сработает, что пошло не так? Корень проблемы в том, что мы считаем конденсаторы идеальными устройствами, но это не так. Эти неожиданные результаты обусловлены внутренним сопротивлением или его эквивалентом…
Подробнее »
Учитывая низкий КПД регулятора LM317 и большое тепловыделение, предполагается сделать новый регулируемый регулируемый блок питания. При поиске на веб-сайте вы обнаружите, что во многих регулируемых стабилизаторах напряжения используется микросхема LM2596. Импульсный блок питания, высокий КПД преобразования (более 85%), малое тепловыделение (тепло практически не ощущается при …
Подробнее »
Простой автомобиль, объезжающий препятствия своими руками Этот простой автомобиль, объезжающий препятствия, использует ультразвуковые волны для измерения расстояния и определяет направление движения автомобиля в соответствии с измеренным расстоянием.
Упрощенная обработка препятствий, избегая, пока есть препятствия, поверните направо. Для экономии затрат используется только один ультразвуковой волновой модуль, поэтому избегают только объекты перед препятствиями. Автомобиль …
Подробнее »
Индукционные весы Металлоискатели Архив
Схема металлодетектора Металлодетекторы можно разделить на основе их принципа действия на следующие три категории: BFO, TR/IB и PI. Каждый из этих методов имеет как преимущества, так и недостатки. Идеальный металлоискатель (не ищите его, потому что его не существует). Вы должны воспользоваться всеми преимуществами всех методов, устранив их недостатки. Однако детектор должен быть чувствительным …
Подробнее »
Металлоискатель BT1e Импульсный детектор BT1e представляет собой полностью переработанную версию BT1, в которую были включены все предыдущие усовершенствования. Наиболее значительные улучшения относятся к каскаду драйвера силового транзистора и интеграции интерфейса ISP.
BT1 появился по двум причинам. С одной стороны от более интенсивного изучения …
Подробнее »
Простой металлоискатель для начинающих Ранее мы рассмотрели различные схемы металлоискателей. Их можно посмотреть во вкладке «Схемы для радиолюбителей/металлоискателей». Сегодня мы рассмотрим простую схему металлоискателя с довольно неплохими характеристиками. Схема построена на одной микросхеме, включающей в себя четыре операционных усилителя. Схема этого простого металлоискателя для …
Подробнее »
простой металлоискатель с 2 NE555 Многие радиолюбители мечтают собрать своими руками простой металлоискатель для поиска кладов. В детстве у меня тоже была такая мечта, найти огромный деревянный сундук с сокровищами. И вот я решил его реализовать. Сегодня я расскажу как сделать простой металлоискатель…
Подробнее »
Металлоискатель Tesoro Lobo — забавное устройство.
Не буду касаться его рабочей частоты, это отдельная тема. Но коэффициент усиления каналов этого МД впечатляет: например, статический канал (он же формирует звуковой сигнал, а точнее его огибающую) имеет коэффициент усиления порядка 45000. 1800. …
Подробнее »
Металлоискатель Qasar на микроконтроллере AVR Металлоискатель Quasar представляет собой IB-металлоискатель на базе микроконтроллера, разработанный с использованием доступных электронных компонентов. Металлоискатель использует выборочный (выборочный) режим со звуковой многотональной индикацией. Существует 2 варианта схемы металлоискателя квазар на микроконтроллере Atmega32 и микроконтроллере STM32 Схема металлоискателя квазар на микроконтроллере AVR Список деталей …
Подробнее »
Рассмотрим еще один самодельный металлоискатель под названием «Металлоискатель VLF Madera», который требует минимальных вложений и не так много знаний для сборки.