(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.
Схема металлоискателя «Пират», очень популярная и понятная даже начинающему радиолюбителю. Металлоискатель Пират обладает довольна неплохими характеристиками, ни смотря на простоту схемы и доступность деталей. Собирается легко, за вечер, не требует практически ни каких настроек и прошивок, начинает работать сразу после сборки! Ниже представлю подробную инструкцию по сборке металлоискателя Пират!
Технические характеристики МД Пират:
Потребляемый ток 30-40 мА
Напряжение питания 9-14 вольт
Дискриминации нет, реагирует на все металлы
Чувствительность монета 25 миллиметров - 20 см
Крупные металлические предметы - 150 см
Питание:
Для работы металлоискателя Пират, требуется напряжение 9-14 вольт. Можно использовать обычные батарейки или аккумуляторы типа AA или две кроны соединённые параллельно, но я бы посоветовал потратить немного денег и купить аккумулятор для бесперебойника, его легко можно закрепить на штанге металлоискателя и заряда будет хватать на долго. Так же, можно использовать и батарею от шурупавёрта, кстати по началу, я именно её и использовал!
Катушка:
Поисковая катушка для металлоискателя Пират, тоже изготавливается несложно. Наматывается на оправе 190 мм. и содержит 25 витков провода ПЭВ 0.5 мм. Катушку можно намотать на пяльце для вышивания, кстати этот способ довольно распространенный. Лично я беру обычную кастрюля, наматываю на ней катушку и стягиваю всё это изолентой, затем делаю каркас из тонкой фанеры и закрепляю её на нём. Тут как говорится, каждому своё, кому как удобно.
Необходимые детали:
Схема металлоискателя пират:
Металлоискатель пират состоит из передающего и приёмного узлов. Передающий узел состоит из генератора импульсов который собирается на микросхеме NE555 и мощного ключа, на транзисторе IRF740. Приёмный узел состоит из микросхемы К157УД2 и транзистора BC547.
На самом деле, детали достаточна распространенные но если всё таки вы не смогли их найти, попробуйте применить аналоги. Таймер NE555 можно заменить на отечественный аналог КР1006ВИ1, Вместо транзистор IRF740, можно поставить любой биполярный NPN структуры с Н кэ не ниже 200 вольт, можно даже выпаять из энергосберегающей лампы или зарядки от телефона, на крайний случай, подойдет даже КТ817. Транзисторы BC557 и BC547, на отечественные КТ3107 и КТ3102. У операционного усилителя К157УД2 есть полный аналог КР1434УД1В, так же его можно заменить на импортный TL072, но в этом случае, нужно будет переделать распиновку платы, так как у него 8 ног. Металлоискатель Пират на TL072 у меня тоже есть, схема и плата лежат в общем архиве. Кстати генератор импульсов можно собрать и на транзисторах:
Немного о деталях:
Микросхема К157УД2 и К157УД3
Микросхема NE555
Транзистор IRF740
Плёночные конденсаторы
Правильное соединение резисторов.
Сборка металлоискателя Пират:
Для начала конечно же нужно подготовить плату. Для этого открывает программу Sprint-Layout и печатаем заготовку нашей будущей платы, затем переносим рисунок любым удобным способом на подготовленную плату, протравливаем её и насверливаем отверстия для деталей. Я использую технологию ЛУТ, хотя лазерного принтера у меня нет, делаю на работе.
Но когда нет возможности напечатать на лазерном принтере, то можно сделать рисунок на струйном, затем отрезать стеклотекстолик нужной формы, приложить рисунок к плате и острым предметом отметить дырочки, затем насверлить и перманентным маркером нарисовать дорожки вручную. Ну или через копирку перевести.
Обязательно нужно зачистить плату мелкой наждачной бумагой и обезжирить ацетоном перед нанесением рисунка, так и изображение хорошо переведётся и процесс травления будет быстрее и надёжнее. После того как плата протравится, необходимо снова ацетоном стереть тонер или маркер и немного потереть наждачной бумагой.
Затем берём паяльник и лудим дорожки оловом. После лужения, обязательно стираем ацетоном лишнюю канифоль, дабы избежать проблем в будущем. По желанию, можно прозвонить дорожки.
Теперь необходимо припаять все детали на плату. Для этого так же открываем печатку в программе Sprint-Layout и смотрим где какие детали располагаются. Я настоятельно советую вам, поставить панельки для микросхем, на всякий случай. Первым делом припаяйте перемычки, их в схеме 2, и одна находится под микросхемой NE555, так что если вы про неё забудете, неисправность будет найти сложно, так как я уверен, вы за эти перемычки и не вспомните! В качестве перемычки, подойдут ножки от резисторов.
Когда все детали на месте, остаётся только припаять отводы на переменные резисторы, катушку, динамик и питание.
Правильно собранная схема начинает работать сразу, без каких либо настроек.
Катушка как я говорил выше, наматывается на оправе 19-22 см и содержит 25 витков. Для поиска более мелких предметов, можно намотать катушку по меньше 15 см — 17 витков или 10 см. — 13 витков. Для поиска чермета конечно лучше использовать катушку диаметром 19 см.
Хочу сказать пару слов о тональности звука. Мне он показался слишком грубым. Изменить тональность, можно путём подбора конденсатора С1, я заменил его на 47nf и звук стал более высоким.
Динамик лучше брать типа 3ГДШ TRYD 4070-02 8Ом так звук будет гораздо мощнее, я заменил старый динамик в своём металлоискателе именно на него. Так же, очень хорошо справляются и динамики от наушников.
Ссылку на печатную плату, а так же список деталей необходимых для сборки Пирата которые очень дёшево можно купить на AliExpress с бесплатной доставкой, находятся в конце статьи по видео!
И напоследок, видео работы металлоискателя Пират:
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).
В этой подробной статье поговорим о том, как сделать металлоискателе пират самому и своими руками, мы разберем все по полочкам, все аспекты его сборки. Начиная от принципа действия, до перечня популярных неисправностей.
Для начала немного истории, от куда взялся этот прибор, каковы отзывы копателей и посмотрим на его характеристики.
Pirat – это вовсе не завоеватель морских далей, а такое сокращение. PI – означает что этот металлодетектор импульсный, а rat – сайт автора данного мд, radioscot. Что касаемо отзывов, то пират завоевал славу простого и не дорогого прибора, обычно начинающие создатели детекторов начинают с его. Надежность зависит от автора и качества его сборки. После сборки, он сразу готов к работе, в настройке не нуждается.
Характеристики металлоискателя пират:
Здесь так же много зависит от создателя этого прибора, использованных деталей и диаметра катушки. Приведем, в качестве примера, заявленный автором значения:
- Напряжение питания 9 – 12 вольт.
- Потребляемый ток 30-40 мА.
- Глубина обнаружения монеты(25мм) – 20 см.
- Глубина обнаружения крупных металлов – 150 см.
Список деталей:
Список нужных деталей, для металлоискателя пират,приложен в виде изображения ниже. Все эти радиодетали достать не трудно, за исключением микросхемы компаратора, она относительно редкая, но в магазинах ее найти можно, достаточно их и в старой советской технике. Теперь вопрос какие нужны детали отпал, поехали дальше.
Схема металлоискателя пират
Классическая принципиальная схема пирата состоит на микросхеме ne555, вот ее рисунок.
Схема металлоискателя пират на NE555
Эта электросхема состоит из 2-ух блоков - генератора импульсов и компаратора. Вкратце, принцип работы таков: генератор импульсов посылает свои импульсы на один вход компаратора, а на второй вход компаратора подается импульс с катушки. Если на двух входах компаратора есть сигналы, то и на его выходе он тоже есть, сигнал с выхода идет на динамик, и он оповещает нас – металл тут. Кроме того, в интернете есть схемы, мд пират с использованием микросхем tl072 и к561ла7. Конкретной информации по к561ла7 найдено не было, поэтому если есть что сказать по этому поводу, ждем в комментарии, обязательно добавим к статье.
Схема металлоискателя пират на транзисторах
Это второй вариант схемы от разработчика. В качестве генератора тут используется не микросхема, а транзисторы, в оригинальном варианте советские KT-361 и KT-361. Но никто не запрещает эксперименты, иные транзисторы, похожие по параметрам, хорошо подойдут.
Схемы микроконтроллерных версий: пират 2, пират 3, пират 4, прилагаться не будут. Что касаемо схемы на золото, то тут не нужно каких-то отдельных манипуляций. Достаточно собрать обычный пират и испытать его, он должен реагировать на любые металлы. Некоторым нужно скачать схемы для печати, вы можете кликнуть на изображение и сохранить себе на компьютер. Если вы сделали переделку схемы своими руками, то будем рады добавить ваш вариант в статью.
Вот мы подробно и поговорили о схеме металлоискателя пират.
Плата металлоискателя пират
Плата на транзисторах
Вот, кстати, плата на tl072, если кому это интересно. На SMD деталях.
Размеры плат:
- На транзисторах - 30×76.
- На NE555 - 30×80.
- SMD на TL072 - 26×35.
Катушка для металлоискателя пират
Теперь поговорим о том, как сделать катушку для металлоискателя пират своими руками.
Есть много вариаций намотки катушки. Классический вариант – это взять провод ПЭВ 0.5 и намотать 25 витков на какой-нибудь оправе, радиусом 19-20 см. Запаивать рекомендуется напрямую, а как вся схема заработает, начинать экспериментировать с различными штекерами и переходниками. Если вы любите скрутки – их быть не должно, от этого очень зависит чувствительность.
Некоторые, делают катушку для металлоискателя пират, из витой пары. Это очень хороший вариант катушки. Чтобы сделать ее, нам нужно примерно 2.5 – 2.7 провода витой пары. Находим средину и делаем отметку, после делаем кольцо и тоже отмечаем как на рисунке ниже. Все это дело фиксируем и начинаем огибать кольцо концами с двух стороны. Делать это нужно плотно, без зазоров. Должно получиться около 3ех витков.
Распиновка проводов для катушки из витой пары
Глубинная катушка для металлоискателя пират.
Для повышения глубины и чувствительности металлоискателя пират, нужно грамотно сделать катушку. Методика такова:
- Наматываем 25 витков.
- Тестируем, отматывая по одному витку и отрезая их, чувствительность будет повышаться.
- Находим тот момент, когда чувствительность начнет не возрастать, а понижаться.
- Высчитываем число витков и наматываем новую катушку с этим количеством витков + 1 или 2 витка.
- Максимальная чувствительность достигнута.
Так и повышается чувствительность пирата. Очень много так же зависит и от качества дорожек. Еще можно поиграться с резистором R7.
Параметры при которых была достигнута максимальная глубина:
- Количество витков - 10.
- Сопротивление катушки – 2 Ома.
- Толщина проволоки – 0.45.
- Диаметр – 20 см.
- Резистор R7 – 75 Ом.
Настройка металлоискателя пират
Не нуждается в спец настройке. Достаточно собрать плату и включить его. После 5-10 сек он начинает издавать звуки. Переменными резисторами настраиваем этот звук до щелчков - готово, это максимальная чувствительность, лопату в руки и вперед.
Металлоискатель пират не работает
Разберем перечень неисправностей, их причины и способы их устранения.
Неисправность: После сборки не издает признаков жизни.
Устранение: если вы паяли паяльными пастами или какими-либо кислотами, настоятельно рекомендуется протереть плату спиртом и просушить. Если это не помогает, то нужно проверять каждую деталь на исправность, это основные причины.
Неисправность: Греется NE555 или другая деталь.
Устранение: проверяем дорожки на наличие замыканий, проверяем номиналы и исправность всех деталей. Посмотрите советы из первой неисправности, пройдитесь по ним.
Металлоискатель пират с дискриминацией металлов
Металлоискатель пират подводный
Обычно собранный пират, уже готов к подводной охоте. Главное хорошо изолировать корпус и катушку - всю электронную часть. Ну и нужно придумать что-нибудь с индикацией. Если вы конечно не будут нырять с ним - то все можно оставить как есть, но вот под водой, звука вы не услышите. Обычно, для таких целей, делают световую индикацию.
Модернизация металлоискателя пират
Т.к пират очень прост, на него очень легко можно наслаивать различные примочки и улучшение. Некоторые из них, мы сейчас рассмотрим.
Тональный звук.
На пирата очень просто прикрутить тональный звук, схему и печатную плату вы увидите ниже.
Схема контроля разряда аккумулятора
Вот несколько улучшений, используй на здоровье.
Заключение: вот мы и разобрались как сделать самому металлоискатель пират. Статья достаточно полная, но, как и все – несовершенна. Если у вас есть дополнения к ней, то ждем в комментариях ниже.
Жми «Нравится» и получай только лучшие посты в Facebook ↓
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.
