Простой металлоискатель с дискриминацией своими руками

Самый простой металлоискатель с дискриминацией металлов «Малыш FM»

Представляю вам схему очень простого металлоискателя под названием «Малыш FM».

Данный прибор обладает очень важной функцией, в нем есть селективность металлов.

Малыш FM определяет тип метала, Цветной или черный, о чем сообщает характерным звуком.

То есть на черный метал он пищит одним звуком, а на цветной другим.

МД содержит минимум деталей, потому что в его схеме применен микроконтроллер, очень прост в сборке, но глубина обнаружения у него не очень, от 3см до 10-12 см, что в принципе нормально для такого простого прибора. Прибор имеет кнопку для отстройки от грунта.

Для сборки нам потребуется:
1) PIC12F675 или 629 ( микроконтроллер)
2) Кварц 20MHz
Конденсаторы
3) 15пФ-2шт(керамические)
4) 100нФ-1шт (керамический)
5) 10мкФ(электролитный)
6) 100нФ-2шт (пленочных) и не каких других
7) Динамик
8) Кнопка

Резисторы 470 Ом и 10 КОм

AMS1117- стабилизатор напряжения на 3,3 вольта

Прибор очень прост и я решил собрать его без всяких печатных плат. Берем кусок текстолити или толстого картона


Далее можно переходить к изготовлению поисковой катушки.

Для намотки катушки берем любую кастрюлю или горшок, да все что угодно подходящего диаметра. Я мотал на кастрюле. Провод желательно 0,3мм, но у меня был 0,4 мотал им.

Вот что должно получится


Теперь осталось просто прошить микроконтроллер и все, прошивка находится ниже.

Для этого металлоискателя нужно подключать наушники от плеера, но у меня был только маленький динамик, так что звук слышно плохо, с наушниками будет хорошо слышно.

Настраивать ничего не нужно, схема простая и в основном всегда работает с первого раза (у меня всегда с первого раза)

У кого нет программатора для прошивки микроконтроллера обращайтесь помогу с уже прошитыми (fyodorov_s@ukr.net) или в комментарии

ВОТ ВИДЕО РАБОТЫ

Металлоискатель с дискриминацией металлов

Для поиска клада в развалинах замка, крепежных деталей в строительных конструкциях и решения других практических задач можно сделать металлоискатель с дискриминацией металлов своими руками. В этой публикации рассмотрены преимущества и недостатки разных конструкций. Практические рекомендации помогут правильно собрать и настроить функциональный измерительный прибор.

Общее устройство металлоискателя

Это устройство работает на принципах изменения характеристик электромагнитного поля при появлении в рабочей зоне посторонних предметов. Классическая схема подразумевает использование следующих компонентов:

  • генератор, создающий колебания в определенном диапазоне частот;
  • индукционная катушка;
  • приемник с усилительным трактом;
  • блок дешифровки сигналов;
  • визуальные и звуковые индикаторы;
  • каркас, на котором закреплены рабочие компоненты установки.

Катушка

Этот функциональный элемент одновременно излучает и принимает электромагнитные волны. Чтобы сделать качественную самоделку, следует изучить фабричные аналоги. Опытные специалисты рекомендуют обращать внимание на следующие детали:

  • круглые модели обеспечивают большую область покрытия;
  • овальные – удобнее в эксплуатации;
  • установкой крупной катушки можно увеличить эффективность поиска (рабочую глубину) на 15-25%;
  • маленькие – обеспечивают узкую диаграмму направленности, что упрощает детекцию нескольких мелких предметов;
  • лучшую равномерность рабочей зоны в форме цилиндра создает сдвоенная катушка (D-D);
  • кольцеобразная катушка отличается конусообразной диаграммой направленности.

Электронная схема

В простейших устройствах на одной компактной печатной плате устанавливают генератор и приемник, блок питания. Фиксируют изменения поля с помощью сигнала звуковой частоты.

Более сложные схемы металлоискателей с дискриминацией обеспечивают динамическую обработку поступающей информации. Такие приборы способны определить разницу между стальным шурупом и серебряной монетой. Эта селективность значительно повышает эффективность поиска, потому что автоматически устраняет бесполезные трудоемкие земляные работы.

Принцип действия

Генератор вместе с катушкой индукции создает направленное электромагнитное поле определенной формы. Попадание в рабочую область посторонних предметов изменяет силу тока в замкнутом контуре. Это явление фиксирует приемник. Наибольшие возмущения поля вызывают предметы с проводящими и ферромагнитными свойствами.

В блоке обработки устраняются посторонние шумы, и выделяются полезные сигналы. Далее они поступают на устройства индикации. Элементами настройки устанавливают чувствительность и другие параметры детектора.

Разновидности металлодетекторов

Изделия этой категории делят по целевому назначению и другим важным характеристикам на следующие группы:

  • грунтовые (стандартные и глубинные);
  • подводные – с надежной герметизацией электронных блоков;
  • дискриминаторы – детекторы, обеспечивающие селективный поиск;
  • узкоспециализированные модели для поиска драгоценных металлов;
  • охранные и военные;
  • промышленные серии – предназначены для контроля отдельных технологических операций.

Основные параметры

Для определения подходящих критериев самодельной конструкции необходимо изучить базовые технические параметры.

Глубина обнаружения

Эти данные не всегда приведены в сопроводительной документации. Даже при указании глубины в техническом паспорте не следует понимать это значение, как определенную величину. Дело в том, что для контрольных измерений пользуются равномерным составом почвы, поддерживают стабильность температуры и влажности. В реальной ситуации природные и другие внешние факторы значительно ухудшат результаты, полученные в идеальных условиях.

К сведению. Качественные фабричные металлоискатели способны обнаружить изделие из проводящего материала на глубине 1,5-3 м. «Глубинные» модификации действуют до 5-6,5 метра максимум.

Читать еще:  Кислородно водородная горелка своими руками

Частота работы

Увеличить глубину поиска можно с применением сниженной частоты. В этом случае значительно ухудшается избирательность рабочего процесса. Однако длинные волны огибают мелкие предметы, что сопровождается ухудшением чувствительности.

К сведению. В профессиональных металлоискателях пользователь может выбирать из более, чем двух десятков разных частот. При таком оснащении упрощается выбор оптимального режима исследований в определенных условиях.

Самостоятельная сборка металлоискателя

Не обязательно получится идеальный внешний вид при создании изделия собственными руками. Тем не менее, хорошую функциональность на современной элементной базе создать не слишком сложно. Ниже рассмотрена модель с функцией дискриминации. Она способна различить алюминиевую пробку и фольгу сигаретной пачки, дешевые копейки из сплавов и ценные золотые монеты.

Конструкция

Катушку делают из двух спиральных обмоток (18 и 24 витка) с размерами по внешнему радиусу 21 и 16 мм, соответственно. Для нанесения разметки и создания каркаса применяют основу из материала с немагнитными свойствами. Герметизация эпоксидной смолой или другим составом продлит срок службы.

Материалы, детали и заготовки

Для катушки подойдет стандартный трансформаторный провод из меди диаметром 0,6-0,9 мм. Блок управления собирают на стандартных микросхемах. Основные узлы – процессор и преобразователь частоты MCP3201. Стабилитроны, транзисторы и другие электронные компоненты указаны на чертеже (картинка выше).

Порядок сборки и дизайн

Для надежного закрепления функциональных блоков подбирают подходящую прочную штагу. Блок электроники рекомендуется поместить в герметичном корпусе, чтобы предотвратить короткие замыкания в неблагоприятных погодных условиях. Оформление выполняют с учетом личных предпочтений, умений и навыков.

Программирование блока управления

Для прошивки устройства применяют специализированный программатор. Печатную плату несложно создать самому. Питание 5 V можно организовать от стандартного компьютерного порта USB.

Сборка

В процессе сборки особое внимание уделяют герметичности и надежности закрепления отдельных компонентов. Следует помнить о сложных условиях эксплуатации в рабочем режиме, возможных ударных воздействиях при перевозке. Разборная конструкция упростит транспортировку и хранение.

Плюсы и минусы самодельного металлодетектора

Преимущества самоделки:

  • минимальные затраты;
  • возможность создания уникальных технических и пользовательских параметров;
  • бесплатное освоение полезных навыков.

Существенный недостаток один – отсутствие официальных гарантий производителя.

Видео

Металлоискатель на микроконтроллере ATtiny2313A

В «Забаве» использован принцип «частотомер». Работает металлоискатель в динамическом режиме (реагирует на металл, только при движении датчика). Имеется регулировка чувствительности. Металлоискатель с дискриминацией (селективность). С помощью металлоискателя «Забава» можно отличать на слух сигналы на мелкие железные предметы (гвозди, гайки, проволоку и т. д.) от сигналов на предметы из цветных металлов. Железные предметы с большой площадью поверхности определяются как цветные.

Технические характеристики металлоискателя «Забава»:

  • напряжение питания – 9-12 В;
  • потребляемый ток – 17-20 мА.

Расстояние обнаружения (на воздухе):

  • монета диаметром 25 мм – 11-12 см;
  • медная бляха (5 на 8 см) – 21см;
  • алюминиевая крышка (диаметром 20 см) – 35 см;
  • максимальное расстояние обнаружения – 60 см.

Принцип работы металлоискателя

Программа записанная в микроконтроллер периодически измеряет частоту рабочего генератора. Анализируя результаты измерений, программа выявляет повышение или понижение частоты рабочего генератора и выдает на наушники соответствующий сигнал.

Fuse биты

Должны быть запрограммированы CKSEL0, SUT0, SPIEN. Остальные – не запрограммированы.

Прошивка

zabava_p.rar – скачать программу для микроконтроллера.

Принципиальная схема металлоискателя «Забава»

http://sdelai-sam.su/spravka_K561LE5.html – краткое описание микросхемы К561ЛЕ5.

http://sdelai-sam.su/spravka_CD4001A.html – краткое описание микросхемы CD4001A.

http://sdelai-sam.su/spravka_78L05.html – краткое описание микросхемы 78L05.

http://sdelai-sam.su/spravka_attiny2313.html – краткое описание микроконтроллера ATtiny2313A.

http://sdelai-sam.su/rezistor.html – резисторы, маркировка резисторов, соединение резисторов и т. д.

http://sdelai-sam.su/kondensator.html – конденсаторы, маркировка конденсаторов, соединение конденсаторов и т. д.

Список деталей

  • IC1 – К561ЛЕ5 (CD4001A);
  • IC2 – ATTINY2313-20PU (ATTINY2313A);
  • IC3 – 78L05.
  • R1 – 4.7к;
  • R2 – 560оМ;
  • R3 – 1к;
  • R4 – 1к;
  • R5 – 470оМ;
  • R6 – 1к подстроечный;
  • R7 – 100оМ;
  • R8 – 10к переменный.
  • C1, C2 – 47000 пФ;
  • C3 – 3300 пФ;
  • C4, C5 – 27 пФ;
  • C6 – 100 мкФ на 16 В электролитический;
  • C7 – 470 мкФ на 16 В электролитический;
  • C8, C9 – 0.1 мкФ.
  • диаметр катушки – примерно 16 сантиметров;
  • количество витков – 80;
  • диаметр провода – примерно 0.3 миллиметра.
  • двадцати контактная панелька для микроконтроллера;
  • кварцевый резонатор ZQ – 20мГц;
  • кнопка “RESET”(сброс) S1 – любая кнопка без фиксации;
  • выключатель питания S2 – MTS-1;
  • наушники низкоомные, для плеера;
  • разъем под наушники внешний, припаивается к проводу сантиметров тридцать длинной;
  • разъем для батареи типа «крона»;
  • аккумулятор или батарея типа «крона», 9 вольт;
  • провод соединяющий плату и катушку – экранированный, двухжильный, длиной примерно 1 метр;
  • двухсторонний, фольгированный стеклотекстолит, 50 на 75 мм.

Выключатель питания, который я использую, называется «MTS-1», но можно использовать любой подходящий. Конденсаторы C1, C2, C3 должны быть с возможно меньшим температурным коэффициентом (ТКЕ).

Читать еще:  Как сделать точильный станок своими руками

Изготовление печатной платы в домашних условиях

Печатную плату можно изготовить по технологии описанной по адресу: http://sdelai-sam.su/index.html#a1 Размеры печатной платы – 50мм на 75мм. Не забудьте соединить перемычкой минусовую шину и нижний экранный слой.

zabava.rar – скачать печатную плату в формате программы «Dip Trace».

Зеркальное отражение рисунка платы (для печати)

Монтаж деталей металлоискателя на микроконтроллере

Детали припаиваю со стороны дорожек, чтобы не сверлить отверстия. Перед монтажом, у всех деталей аккуратно отгибаю кончики выводов, для увеличения спаиваемых поверхностей и облуживаю их.

Не перегревайте выводы деталей, контакт паяльника с выводом, не более одной секунды. Это касается не только микросхем и транзисторов, но и конденсаторов, выключателя, разъема для наушников. Чтобы выводы хорошо паялись, зачистите их предварительно ножом или наждачной бумагой. Корпус кварцевого резонатора нужно «прихватить» припоем к плате или закрепить иным способом.

Разъем под наушники использую внешний, на проводе сантиметров тридцать длинной, потому, что провода у наушников часто бывают короткими. Наушники, низкоомные, для плеера. Плата и поисковая катушка соединяются двухжильным экранированным кабелем, длиной примерно один метр.

Микроконтроллер вставляется в панельку. Внимательно вставляйте микроконтроллер, если его неправильно вставить и включить питание то, скорее всего он выйдет из строя.

Пробовал ставить C1, C2 номиналом 4700пФ, в таком варианте существенно ослабевает влияние грунта, а расстояние обнаружения предметов из цветных металлов остается прежним.

Собирается металлоискатель так же, как описано по адресу: http://sdelai-sam.su/index3.html

Настройка заключается в установке громкости сигнала в наушниках с помощью R6.

Как работать с металлоискателем «Забава»

После включения питания металлоискателя нужно всегда нажимать кнопку «сброс». Перед началом работы нужно настроиться на грунт в районе поиска. Установите резистором R8 максимальную чувствительность (вращайте по часовой стрелке, до упора). Поднесите поисковую катушку к земле на расстояние 1 – 2 см (рядом не должно быть металлических предметов) и слегка покачивая ее в вертикальной плоскости, медленно уменьшайте чувствительность (вращайте регулятор против часовой стрелки), до тех пор, пока сигналы от грунта в наушниках пропадут.

При поиске, катушку нужно перемещать над землей со скоростью примерно 0.5 м/сек, стараясь выдерживать расстояние от грунта до катушки все время одинаковым. В большинстве случаев при обнаружении металлического предмета, металлоискатель подает двойной сигнал.

Если, первым был сигнал высокой частоты, а вторым был низкочастотный сигнал, то найденный предмет из цветного металла, или железный с большой площадью поверхности. Если первый сигнал низкочастотный, а второй высокочастотный, то находка – это железный предмет небольшого размера.

Чтобы определить точное местоположение предмета из цветного металла, нужно поднять катушку над грунтом, затем опустить ее вертикально к земле в предполагаемом местоположении предмета. Если при опускании прозвучал низкочастотный сигнал, значит, под катушкой цветного металла нет. Если катушка опустилась точно над цветным металлом, то прозвучит высокочастотный сигнал. Таким же способом можно обследовать ямы, а так же участки, сильно замусоренные мелкими железными предметами, ржавчиной, угольками и т. д.

При максимальной чувствительности, металлоискатель может постоянно подавать ложные сигналы. Это происходит из-за нестабильной работы поискового генератора, причина может быть в C1 и C2, в катушке или в непрочной конструкции штанги и датчика.

Если ложные сигналы происходят на уровнях чувствительности, при которых ранее металлоискатель работал нормально, то это означает разряд батарейки.

Будьте внимательны при подсоединении батарейки – недопустимо, даже кратковременно перепутать плюс с минусом. При «переплюсовке» металлоискатель может выйти из строя.

Металлоискатель на микроконтроллере ATtiny2313A

В «Забаве» использован принцип «частотомер». Работает металлоискатель в динамическом режиме (реагирует на металл, только при движении датчика). Имеется регулировка чувствительности. Металлоискатель с дискриминацией (селективность). С помощью металлоискателя «Забава» можно отличать на слух сигналы на мелкие железные предметы (гвозди, гайки, проволоку и т. д.) от сигналов на предметы из цветных металлов. Железные предметы с большой площадью поверхности определяются как цветные.

Технические характеристики металлоискателя «Забава»:

  • напряжение питания – 9-12 В;
  • потребляемый ток – 17-20 мА.

Расстояние обнаружения (на воздухе):

  • монета диаметром 25 мм – 11-12 см;
  • медная бляха (5 на 8 см) – 21см;
  • алюминиевая крышка (диаметром 20 см) – 35 см;
  • максимальное расстояние обнаружения – 60 см.

Принцип работы металлоискателя

Программа записанная в микроконтроллер периодически измеряет частоту рабочего генератора. Анализируя результаты измерений, программа выявляет повышение или понижение частоты рабочего генератора и выдает на наушники соответствующий сигнал.

Fuse биты

Должны быть запрограммированы CKSEL0, SUT0, SPIEN. Остальные – не запрограммированы.

Прошивка

zabava_p.rar – скачать программу для микроконтроллера.

Принципиальная схема металлоискателя «Забава»

http://sdelai-sam.su/spravka_K561LE5.html – краткое описание микросхемы К561ЛЕ5.

http://sdelai-sam.su/spravka_CD4001A.html – краткое описание микросхемы CD4001A.

http://sdelai-sam.su/spravka_78L05.html – краткое описание микросхемы 78L05.

http://sdelai-sam.su/spravka_attiny2313.html – краткое описание микроконтроллера ATtiny2313A.

http://sdelai-sam.su/rezistor.html – резисторы, маркировка резисторов, соединение резисторов и т. д.

Читать еще:  Паста для притирки клапанов своими руками

http://sdelai-sam.su/kondensator.html – конденсаторы, маркировка конденсаторов, соединение конденсаторов и т. д.

Список деталей

  • IC1 – К561ЛЕ5 (CD4001A);
  • IC2 – ATTINY2313-20PU (ATTINY2313A);
  • IC3 – 78L05.
  • R1 – 4.7к;
  • R2 – 560оМ;
  • R3 – 1к;
  • R4 – 1к;
  • R5 – 470оМ;
  • R6 – 1к подстроечный;
  • R7 – 100оМ;
  • R8 – 10к переменный.
  • C1, C2 – 47000 пФ;
  • C3 – 3300 пФ;
  • C4, C5 – 27 пФ;
  • C6 – 100 мкФ на 16 В электролитический;
  • C7 – 470 мкФ на 16 В электролитический;
  • C8, C9 – 0.1 мкФ.
  • диаметр катушки – примерно 16 сантиметров;
  • количество витков – 80;
  • диаметр провода – примерно 0.3 миллиметра.
  • двадцати контактная панелька для микроконтроллера;
  • кварцевый резонатор ZQ – 20мГц;
  • кнопка “RESET”(сброс) S1 – любая кнопка без фиксации;
  • выключатель питания S2 – MTS-1;
  • наушники низкоомные, для плеера;
  • разъем под наушники внешний, припаивается к проводу сантиметров тридцать длинной;
  • разъем для батареи типа «крона»;
  • аккумулятор или батарея типа «крона», 9 вольт;
  • провод соединяющий плату и катушку – экранированный, двухжильный, длиной примерно 1 метр;
  • двухсторонний, фольгированный стеклотекстолит, 50 на 75 мм.

Выключатель питания, который я использую, называется «MTS-1», но можно использовать любой подходящий. Конденсаторы C1, C2, C3 должны быть с возможно меньшим температурным коэффициентом (ТКЕ).

Изготовление печатной платы в домашних условиях

Печатную плату можно изготовить по технологии описанной по адресу: http://sdelai-sam.su/index.html#a1 Размеры печатной платы – 50мм на 75мм. Не забудьте соединить перемычкой минусовую шину и нижний экранный слой.

zabava.rar – скачать печатную плату в формате программы «Dip Trace».

Зеркальное отражение рисунка платы (для печати)

Монтаж деталей металлоискателя на микроконтроллере

Детали припаиваю со стороны дорожек, чтобы не сверлить отверстия. Перед монтажом, у всех деталей аккуратно отгибаю кончики выводов, для увеличения спаиваемых поверхностей и облуживаю их.

Не перегревайте выводы деталей, контакт паяльника с выводом, не более одной секунды. Это касается не только микросхем и транзисторов, но и конденсаторов, выключателя, разъема для наушников. Чтобы выводы хорошо паялись, зачистите их предварительно ножом или наждачной бумагой. Корпус кварцевого резонатора нужно «прихватить» припоем к плате или закрепить иным способом.

Разъем под наушники использую внешний, на проводе сантиметров тридцать длинной, потому, что провода у наушников часто бывают короткими. Наушники, низкоомные, для плеера. Плата и поисковая катушка соединяются двухжильным экранированным кабелем, длиной примерно один метр.

Микроконтроллер вставляется в панельку. Внимательно вставляйте микроконтроллер, если его неправильно вставить и включить питание то, скорее всего он выйдет из строя.

Пробовал ставить C1, C2 номиналом 4700пФ, в таком варианте существенно ослабевает влияние грунта, а расстояние обнаружения предметов из цветных металлов остается прежним.

Собирается металлоискатель так же, как описано по адресу: http://sdelai-sam.su/index3.html

Настройка заключается в установке громкости сигнала в наушниках с помощью R6.

Как работать с металлоискателем «Забава»

После включения питания металлоискателя нужно всегда нажимать кнопку «сброс». Перед началом работы нужно настроиться на грунт в районе поиска. Установите резистором R8 максимальную чувствительность (вращайте по часовой стрелке, до упора). Поднесите поисковую катушку к земле на расстояние 1 – 2 см (рядом не должно быть металлических предметов) и слегка покачивая ее в вертикальной плоскости, медленно уменьшайте чувствительность (вращайте регулятор против часовой стрелки), до тех пор, пока сигналы от грунта в наушниках пропадут.

При поиске, катушку нужно перемещать над землей со скоростью примерно 0.5 м/сек, стараясь выдерживать расстояние от грунта до катушки все время одинаковым. В большинстве случаев при обнаружении металлического предмета, металлоискатель подает двойной сигнал.

Если, первым был сигнал высокой частоты, а вторым был низкочастотный сигнал, то найденный предмет из цветного металла, или железный с большой площадью поверхности. Если первый сигнал низкочастотный, а второй высокочастотный, то находка – это железный предмет небольшого размера.

Чтобы определить точное местоположение предмета из цветного металла, нужно поднять катушку над грунтом, затем опустить ее вертикально к земле в предполагаемом местоположении предмета. Если при опускании прозвучал низкочастотный сигнал, значит, под катушкой цветного металла нет. Если катушка опустилась точно над цветным металлом, то прозвучит высокочастотный сигнал. Таким же способом можно обследовать ямы, а так же участки, сильно замусоренные мелкими железными предметами, ржавчиной, угольками и т. д.

При максимальной чувствительности, металлоискатель может постоянно подавать ложные сигналы. Это происходит из-за нестабильной работы поискового генератора, причина может быть в C1 и C2, в катушке или в непрочной конструкции штанги и датчика.

Если ложные сигналы происходят на уровнях чувствительности, при которых ранее металлоискатель работал нормально, то это означает разряд батарейки.

Будьте внимательны при подсоединении батарейки – недопустимо, даже кратковременно перепутать плюс с минусом. При «переплюсовке» металлоискатель может выйти из строя.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector