Простая схема металлоискателя на к176ла7. Принципиальная схема металлоискателя
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.
В моём варианте был собран в металлическом корпусе от селектрора каналов СК-М советского телевизора.
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.
Обсудить статью ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЯ
Принцип действия
Принцип действия этого металлоискателя основан на сравнении частот двух генераторов, один из которых опорный со стабильной частотой, а частота другого (поискового) изменяется под влиянием близко расположенных металлических предметов.
Принципиальная схема
Принципиальная схема приведена на рис. 2.24, а. Опорный генератор собран на элементе DD1.1. Через резистор R1 и катушку индуктивности L1 осуществляется отрицательная обратная связь по постоянному току между выходом и входом элемента. Благодаря этому элемент выходит на линейный участок передаточной характеристики. Этим создаются условия для возбуждения каскада на частоте примерно 100 кГц. Эта частота определяется параметрами контура L1C1C2C3.
Рис. 2.24. Металлоискатель на микросхеме серий К176, К561, К564: а - принципиальная схема; б - печатная плата; в - дополнительный согласующий каскад
Логический элемент микросхемы обладает высоким входным сопротивлением, поэтому добротность контура и стабильность частоты генератора сравнительно высоки. Резистор R1 ослабляет шунтирующее влияние выходного сопротивления элемента на контур. Форма колебаний на контуре синусоидальная, а на выходе элемента - прямоугольная. Частоту колебаний можно изменять в небольших пределах конденсатором переменной емкости С2.
Поисковый генератор собран на элементе DD1.2 по аналогичной схеме, но катушка индуктивности L2 - выносная, заключенная в экранирующую металлическую трубку. Прямоугольные колебания с эталонного и поискового генераторов поступают на входы элемента DD1.3, работающего смесителем сигналов.
На выходе элемента будут как сигналы основных частот генераторов, так и разностных и суммарных частот (в том числе и частот гармонических составляющих). Одним из самых мощных будет сигнал разностной частоты - они выделяется на резисторе R4. Остальные сигналы подавляются фильтром R3C6. Амплитуда выходного сигнала элемента DD1.3 достаточно большой, составляет несколько вольт. Поэтому необходимости в дополнительном усилителе 34 нет.
К выходному разъему XS1 подключают высокоомные головные телефоны, например, ТОН-2 с последовательно соединенными капсюлями. Громкость звука регулируется переменным резистором R4. При использовании низкоомных телефонов металлоискатель следует дополнить каскадом на транзисторе VT1 (рис. 2.24, в), установив резистор R3 сопротивлением 10 кОм, а конденсатор С6 емкостью 1000 пФ.
В металлоискателе можно использовать микросхемы серий К176, К561, К564, содержащие не менее трех логических элементов ИЛИ-НЕ или И-НЕ, например, К561ЛЕ5, К561ЛА7, К561ЛА9, К561ЛЕ10. Переменный конденсатор - от радиоконструктора "Юность КП101" или другой малогабаритный с максимальной емкостью не менее 150 пФ. Остальные конденсаторы - КЛС, КМ, КТ, причем конденсаторы С1, СЗ-С5 должны быть с ТКЕ не хуже М750, М1500. Это повысит термостабильность устройства.
Переменный резистор R4 - СП3-3в сопротивлением 68, 47, 33, 22 и даже 10 кОм, но механически соединенный с выключателем питания SA1, остальные резисторы - МЛТ мощностью 0,125 Вт. Катушка L1 выполнена на трехсекционном каркасе контура ПЧ радиоприемника "Сокол-403", помещенном в броневой сердечник диаметром 8,6 мм из феррита 600НН с подстроечником диаметром 2,8 мм и длиной 12 мм из такого же феррита. Она должна содержать 200 витков провода ПЭВ-2,0,09.
Изготовление катушек
Катушку L2 выполняют так. В алюминиевую тонкостенную трубку диаметром примерно 7 мм и длиной около 950 мм продеть 18 проводников МГТФ-0,07. Затем трубку согнуть на оправке, а витки соединить последовательно друг с другом.
Индуктивность катушки должна быть равна примерно 350 мкГн. Концы трубки оставить разомкнутыми, но к одному из них подключить проводник, соединенный с общим проводом.
Конструкция
Разъем XS1 - розетка для подключения головных телефонов. Источник питания - батарея "Крона" или аккумулятор. Детали металлоискателя, кроме катушки L2, батареи и разъема, следует разместить на печатной плате (рис. 2.24, б) из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1-1,5 мм со стороны печатных проводников.
Неиспользуемые входные выводы четвертого элемента микросхемы следует соединить с общим проводом. Печатную плату желательно разместить в металлическом корпусе (лучше алюминиевом). В нем нужно прорезать окна под ручки резистора R4 и конденсатор С2. К верхней части корпуса нужно прикрепить катушку L2, а к нижней - ручку, внутри которой размещен источник питания, а снаружи установлен разъем XS1.
Наладка
При правильном монтаже и исправных деталях налаживание сводится к установке требуемой частоты эталонного генератора. Для этого ручку конденсатора С2 следует установить примерно в среднее положение. Подстроечником катушки L1 желательно добиться в телефонах нулевых биений (пропадания звука).
Если настройка правильная, при незначительном повороте ручки конденсатора в любую сторону в телефонах будет появляться звук низкого тона. Такую настройку нужно проводить на расстоянии не менее метра от массивных металлических предметов.
Использование металлоискателя
Пользуются металлоискателем так. Конденсатором С2 устанавливают возможно меньшую частоту биений. Это позволит повысить его чувствительность, поскольку будут заметны даже небольшие изменения частоты перестраиваемого генератора. К сожалению, очень низкую частоту выставить не удастся, потому что на ней громкость звука в телефонах резко падает.
При приближении катушки L2 к металлическому предмету ее индуктивность будет изменяться, а, значит, изменится и частота поискового генератора. Если обнаруженный предмет сделан из магнитного материала (железа, феррита, никеля), индуктивность увеличится, а частота уменьшится. Если обнаружен предмет из немагнитного материала (алюминия, меди, латуни), то индуктивность уменьшится, а частота увеличится.
Следуя указанному выше правилу, при поиске магнитных материалов частоту опорного генератора следует устанавливать выше частоты поискового генератора. Тогда при приближении к такому материалу частота поискового генератора будет уменьшаться, а частота биений - увеличиваться.
При поиске немагнитных материалов частоту опорного генератора следует устанавливать ниже частоты поискового. Если же сразу установить частоту опорного генератора выше частоты поискового на 400-500 Гц, то увеличение частоты биений будет свидетельствовать о приближении металлоискателя к предмету из магнитного металла, а уменьшение ее - к немагнитному.
Схема простого и доступного металлоискателя на микросхеме К561ЛА7, она же CD4011BE. Данный металлоискатель сможет собрать своими руками даже начинающий радиолюбитель, но не смотря на простору схемы, он обладает достаточно не плохими характеристиками. Питается металлоискатель от обычной кроны, заряда которой хватит на долгое время, так как потребление мощность не большое.
Металлоискатель собран всего на одной микросхеме К561ЛА7 (CD4011BE), которая достаточно распространенная и доступная. Для настройки нужен осцилограф или частотаметр, но если собрать схему правильно, то эти приборы и не понадобятся вовсе.
Схема металлоискателя
Чувствительность металлоискателя
Что касается чувствительность, но она достаточно не плохая для такого простого прибора, скажем металлическую банку от консервы видит на расстоянии до 20 см. Монету номиналом 5 рублей, до 8 см. При обнаружении металлического предмета, в наушниках будет слышет тон, чем ближе катушка к объекту, тем тон сильнее. Если предмет имеет большую площадь, скажем как канализационный люк или кастрюля, то глубина обнаружения увеличивается.
Компоненты металлоискателя
- Транзисторы можно использовать любые низкочастотные маломощные, такие на КТ315, КТ312, КТ3102 или их зарубежные аналоги ВС546, ВС945, 2SC639, 2SC1815
- Микросхема соответственно К561ЛА7, заменить её можно на аналог CD4011BE или К561ЛЕ5
- Диоды маломощные такие как кд522Б, кд105, кд106 или аналоги: in4148, in4001 и подобные.
- Конденсаторы 1000 пФ, 22 нФ и 300 пФ должны быть керамическими, а лучше, подайдут слюдяные, если такие имеются.
- Переменный резистор 20 кОм, нужно взять с выключателем или выключатель отдельно.
- Медный провод для катушки, подойдет ПЭЛ или ПЭВ диаметром 0,5-0,7мм
- Наушники обычные, низкоомные.
- Батарея питания на 9 вольт, крона вполне годится.
Немного информации:
Плату металлоискателя можно поместить в пластиковый корпус от автоматов, как его сделать можете прочитать в этой статье: . В данном случае, была использована соединительная коробка))
Если не путать номиналы деталей, если спаять схему правильно и но инструкции намотать катушку, то металлоискатель заработает сразу без особых настроек.
Если при первом включении металлоискателя, в наушниках не слышно писка и изменения частоты при регулировке регулятора «ЧАСТОТА» - значит нужно подбирать резистор 10 кОм, стоящий последовательно с регулятором и/или конденсатор в этом генераторе (300 пф). Тем самым мы делаем одинаковыми частоты образцового и поискового генераторов.
При возбуждении генератора, появления свиста, шипения или искажений, припаять конденсатор 1000 пф (1nf) с шестого вывода микросхемы на корпус, как показано на схеме.
Осциллографом или частотомером посмотреть частоты сигналов на выводах 5 и 6 микросхемы К561ЛА7. Добиться их равенства вышеописанным методом настройки. Рабочая частота генераторов может колебаться от 80 до 200 кГц.
Защитный диод (любой маломощный) нужен для защиты микросхема, если к примеру вы не правильно подключите батарею, а такое бывает не редко.))
Катушка металлоисктеля
Катушка наматывается проводом ПЭЛ или ПЭВ 0,5-0,7 мм на оправе, диаметр которой может быть от 15 до 25 см и содержит 100 витков. Чем меньше диаметр катушки, тем меньше чувствительность, но больше избирательность мелких предметов. Если вы собираетесь использовать металлоискатель для поиска чёрного металла, то лучше изготовить катушку большего диаметра.
Катушка может содержать от 80 до 120 витков, после намотки необходимо плотно обмотать её изолентой как показано на схеме ниже.
Теперь необходимо по верх изоленты, намотать тонкую фольгу, подойдёт пищевая или от шоколада. Обматывать нужно не до конца, а оставить пару сантиметров, как показано ниже. Обратите внимание, фольга наматывается аккуратно, лучше нарезать ровные полоски шириной 2 сантиметра и обматывать катушку как изолентой.
Теперь снова плотно обматываем катушку изолентой.
Катушка готова, теперь можно закрепить её на каркас из диэлектрика, изготовить штангу и собрать всё до кучи. Штангу можно спаять из полипропиленовых труб и фитингов, диаметром 20 мм.
Для соединения катушки со схемой, подойдёт двойной экранированный провод (экран на корпус), например тот, который соединяет телевизор с DVD плеером (аудио-видео).
Как должен работать металлоискатель
При включении, регулятором «частота», в наушниках устанавливаем низкочастотный гул, при приближении к металлу изменяется частота.
Второй вариант, чтоб гул в ушах «не стоял», установить нулевые биения, т.е. совместить две частоты. В наушниках тогда будет тишина, но как только катушку подносим к металлу - частота поискового генератора изменяется и в наушниках появляется писк. Чем ближе к металлу - тем выше частота в наушниках. Но чувствительность при этом способе не велика. Прибор среагирует только при сильной расстройке генераторов, например при поднесении к крышке от банки.
Расположение DIP деталей на плате.
Расположение SMD деталей на плате.
Плата металлоискателя в сборе
Самодельный металлоискатель на микросхеме К176ЛА7
Многие писали уже с просьбами нам на сайт, выложить какую нибудь простую схему самодельного металлоискателя. И сегодня в свободное после сдачи экзамена времени, на сайте появляется схема металлоискателя на 3х микросхемах - К176ЛА7.
Ранее мы рассматривали некоторые схемы металлоискателей на нашем сайте.
А щас переходем к теме статьи нажимая кнопку подробнее.
Сама схема:
L1 – наматывают на 3-х секционном каркасе с подстроечным сердечником (контура ПЧ радиоприёмника «Сокол-40») и помещают в броневой магнитопровод диаметром 8,8 мм из феррита 600НН. Катушка содержит 200 витков провода ПЭВ-2 0,08…0,09 мм.
Я использовал случайную катушку ПЧ с алюминиевым экраном .
L2 – в алюминиевую тонкостенную трубку диаметром 6…9 мм и длинной около 950 мм продевают 18 отрезков провода в надёжной изоляции. Затем трубку сгибают на оправке диаметром примерно 15 см, а отрезки провода соединяют между собой последовательно. Индуктивность такой катушки должна быть примерно 350 мкГн. Концы трубки оставляют разомкнутыми, но один из них соединяют общим проводом. Я использовал резиновый шланг с металлической оплёткой внутри которого продёрнул цельный провод в лаковой изоляции с помощью пинцета. Губки пинцета нужно обернуть изолентой, чтобы не повредить изоляцию. Нужно позаботится, чтобы обмотка находилась как можно фиксировано иначе металлоискатель будет ложно срабатывать.
Плату размещают в металлическом, обязательно немагнитном корпусе.
Провода от платы до катушки L2 должны быть экранированы .
Приступая к налаживанию металлоискателя, ручку конденсатора устанавливают в среднее положение и, вращая подстроечный сердечник L1, добиваются появления в телефонах нулевых биений. Настройку можно считать правильной, если при малом повороте ручки переменного конденсатора в телефонах будет появляться звуковой сигнал низкой частоты. Проводить настройку следует на расстоянии не менее метра от массивных металлических предметов. В моём варианте получилось так, что чувствительность металлоискателя повышалась, если сердечник подстроечной катушки ввёрнут в неё до конца, а вращая переменным конденсатором можно было настроить отсутствие биений в двух местах. При этом звук в наушниках на полную громкость был тихим. Если звук вообще не появляется, то нужно осциллографом проверить наличие П-образного сигнала на выводах 4 DD1 и DD2, а на выводе 11 и 8 DD3 смесь сигналов. В оригинале вместо R3 3кОм указано 300кОм, но с таким сопротивлением звук в наушниках не появлялся. За неимением вместо конденсаторов 5600пФ я использовал 4700пФ.
На практике, такой металлоискатель себя показал хорошо. Им можно обнаружить монетку на глубине до 10 см, кастрюлю до 30 см, канализационный люк до 60 см .
Основной недостаток: из-за изменения температуры окружающего воздуха требуется подстраивать переменным конденсатором нулевую частоту биений. Хотелось бы увидеть предложения по устранению этого недостатка в данной схеме с (желательно с приведением примеров).
Примечание:
1) Рекомендую в поисковую катушку залить эпоксидную смолу и дать ей застыть. Это предотвратит ложные срабатывания металлоискателя, так как во время поиска иногда приходится задевать катушкой различные предметы, что вызывает смещение витков внутри катушки. Вместо эпоксидной смолы можно залить расплавленный воск или пластилин, но тогда нужно позаботиться о том чтобы он не вытекал наружу в жаркую погоду. Парафин заливать не стоит, так как при застывании он становится хрупким, а не эластичным.
2) R3-30кОм
нужно заменить на 300кОм и подстроить частоту образцового генератора пока не появятся уверенные громкие щелчки в наушниках. Чем ниже частота следования щелчков тем чувствительной металлоискатель. Мне удаётся обнаружить однокопеечную монетку времён СССР на глубине до 10см, если монетка лежит горизонтально поверхности.
Если установить тональность следования щелчков высокой, то это позволяет обнаруживать предметы по изменению тональности сигнала.
Не знаю с чем это связано, но собрав повторно ещё один такой же металлоискатель, долго не мог добиться появления звука в наушниках. Помогло удаление конденсатора С7 из схемы (замена на другой или с меньшей ёмкостью не давало результата). Правда громкость звучания стала немного меньше, но это позволило обойтись без переменного резистора - регулятора громкости. Чувствительность металлоискателя осталась на должном уровне.
В радиомагазине можно недорого (31руб. ПМР) купить готовый пластмассовый корпус размером 65х115х45 мм в котором свободно можно разместить схему данного металлоискателя. Экранировать схему можно так: вырезаем из картона "рубашку", обворачиваем фольгой, закрепляем её края скочем к картону, затем степлером прикрепляем проводник и соединяем с общим проводом (минусом).
Эту конструкцию вполне сможет изготовить даже радиолюбитель-новичок. При этом металлоискатель обладает достаточно высокой чувствительностью. С помощью предлагаемого устройства можно обнаружить медную монету диаметром 20 мм и толщиной 1,5 мм на глубине до 9 см.
Принцип действия металлоискателя прост, он основан на сравнении двух частот. Одна из них эталонная (от опорного генератора), а другая — изменяющаяся (от поискового генератора). Причем отклонения ее зависят от появления в поле высокочувствительной поисковой катушки металлических предметов.
У современных металлоискателей, к которым можно вполне обоснованно отнести и рассматриваемую конструкцию, опорный генератор работает на частоте, на порядок отличающейся от той, что возникает в поле поисковой катушки.
Принципиальная схема
Принципиальная схема металлоискателя представлена на рисунке 1, а. Опорный генератор реализован на двух логических элементах ЗИ-НЕ микросхемы DD2. Частота его стабилизирована и определяется кварцевым резонатором ZQ1 (1 МГц).
Рис. 1. Простой металлоискатель на микросхемах: а — принципиальная схема; б — печатная плата.
Поисковый генератор выполнен на первых двух элементах микросхемы DD1. Колебательный контур здесь образован поисковой катушкой L1, конденсаторами С2 и СЗ, а также варикапом VD1. Для настройки на частоту 100 кГц служит потенциометр R2, задающий требуемое напряжение варикапу VD1.
В качестве буферных усилителей сигнала используются логические элементы DD1.3 и DD2.3, работающие на смеситель DD1.4. Индикатором является высокоомный телефонный капсюль BF1, конденсатор С10 используется как шунт для высокочастотной составляющей, поступающей от смесителя.
Детали и конструкция
Металлоискатель питается от источника постоянного тока напряжением 9 В, используется батарея типа «Крона». В качестве фильтра успешно трудятся конденсаторы С8 и С9.
Поисковая катушка требует особой точности и внимания при изготовлении. Наматывать катушку желательно на виниловой трубке с внешним диаметром 15 мм и внутренним — 10 мм, согнутой в форме окружности диаметром 200 мм.
Катушка содержит 100 витков провода ГТЭВ-0,27. Когда намотка будет выполнена, катушка обвивается алюминиевой фольгой для создания электростатического экрана (уменьшения влияния емкости между катушкой и землей).
При намотке и обвитии фольгой важно не допустить электрического контакта между проводом намотки и острыми краями фольги. В частности, поможет здесь «обвивка наискось».
Для защиты самого алюминиевого покрытия от механических повреждений катушку дополнительно следует обвить изоляционной бандажной лентой. Диаметр катушки может быть и другим. Но действует следушее правило.
Чем диаметр поисковой катушки меньше, тем чувствительность всего устройства становится выше, зато площадь поиска скрытых металлических предметов сужается. При увеличении же диаметра катушки эффект наблюдается обратный.
Работа с металлоискателем
Работать с металлоискателем нужно следующим образом. Расположив поисковую катушку в непосредственной близости от поверхности земли, настроить генератор потенциометром R2, причем так, чтобы в телефонном капсюле звук не. прослушивался.
При движении же катушки над поверхностью земли (почти вплотную к последней) и отыскивается металлический предмет — по появлению звука в телефонном капсюле.
