Очень простой и надежный металлоискатель на микросхеме К561ЛА7. Высокочувствительный металлоискатель на принципе биений (К561ЛА7, К561ЛА9) Металлоискатель на одной микросхеме к561ла7

Металлоискатель работает на принципе биений, образующихся из-за разницы колебаний опорного и поискового генераторов (на 5—10-й гармонике, выбирается ближайшая но частоте).

Это позволяет доводить чувствительность прибора до высокого уровня, что становится возможным обнаруживать:

• пятикопеечную монету в грунте на глубине 10 см;
• стальную крышку люка или трубу — на глубине 65 см.

Выполняемый на доступной элементной базе, металлоискатель не требует тщательной настройки и неприхотлив в эксплуатации. Электропитание — от гальванической батареи «Крона».

Принципиальная схема

Принципиальная схема самодельного металлоискателя на принципе биений изображена на рисунке 1.

Поисковый генератор собран по так называемой схеме «емкостной трехточки» на логических элементах DD1.1, DD1.2 ИМС К561ЛА7. Его колебательный контур образован:

• поисковой катушкой L1;
• конденсаторами С2—С4;
• варикапом VD1, управляющее напряжение на который поступает с потенциометра R2, выполняющего функцию органа настройки на низкую частоту биений.

В схему дополнительно введен транзистор VT1. Его предназначение — обеспечить термокомпенсацию варикапа VD1. Если же изготавливаемому металлоискателю суждено работать в благоприятных условиях, при небольших колебаниях температуры окружающей среды, то VT1 можно исключить из данного устройства.

Рис. 1. Принципиальная схема самодельного металлоискателя с повышенной чуствительностью, работающего на принципе биений.

Опорный генератор реализован на двух логических элементах ЗИ-НЕ микросхемы DD2 (K561ЛA9). Частота стабилизирована кварцевым резонатором ZQ1 (1 МГц).

И у перестраиваемого, и у опорного генераторов имеется по буферному каскаду (логический элемент DD1.3 и, соответственно, DD2.3), работающему на смеситель DD1.4. Выделяемый в смесителе сигнал разностной частоты поступает на усилитель (транзистор VT2) с эмиттерным повторителем (ѴТЗ).

Звуковым индикатором обнаружения металла в грунте служит микротелефонный капсюль BF1 от слухового аппарата.

Стабилизатор напряжения DA1 на 5 В обеспечивает «электронику» питанием, а полупроводниковый диод VD2 защищает от ошибочной полярности при подключении батареи.

Детали и настройка

Поисковый генератор нужно «вывести» на требуемую частоту 100—200 кГц, подбирая конденсаторы С2, СЗ. При среднем положении движка потенциометра R2 следует добиться, чтобы при возможно большем отношении частот опорного и поискового генераторов получить громко воспроизводимый капсюлем BF1 сигнал биений.

Усилитель с эмиттерным повторителем нужно настраивать подбором резисторов R10 и R12. Ориентиром должно служить напряжение 2,5 В на коллекторе ѴТ2 и на нагрузочном резисторе R14.

Юстировку термокомпенсации, выполненной на транзисторе VT1, следует осуществлять подбором резистора R5.

При этом нужно добиться, чтобы напряжение между коллектором и эмиттером VT1 находилось в пределах 2—2,5 В.

После этого катушку следует обертывать (с небольшим разрежением между соседними витками) полоской из алюминиевой фольги — для электростатического экранирования. Электрический контакт между концами такого экрана недопустим (в противном случае образуется замкнутый виток).

Полученную рамку-датчик еще нужно обмотать для защиты от повреждений двумя-тремя слоями изоляционной ленты, приклеить «эпоксидкой» к основанию из стеклотекстолита (нефольгированного!) толщиной 2—4 мм. С помощью кронштейна устройство можно прикрепить к несущей штанге, например, стеклопластиковой лыжной палке с ручкой и блоком.

Рис. 2. Печатная плата самодельного металлоискателя на принципе биений.

В корпусе блока нужно разместить гальваническую батарею «Крона» и всю «электронику», смонтированную на печатной плате. Соединение поисковой катушки с платой — коаксиальным кабелем, проходящим внутри несущей штанги.

Теперь о радиодеталях, необходимых для сборки металлоискателя. Все их, включая полупроводниковые приборы и микросхемы, можно выбрать из разряда недорогих и широко распространенных. В частности, постоянные резисторы типа МЛТ-0,125.

В качестве потенциометра R2 может быть использован любой малогабаритный, желательно с выключателем. Последний на принципиальной электрической схеме условно не показан.

Конденсаторы постоянной емкости C1, С9 и С11 могут быть любыми малогабаритными, но с номиналами, указанными на принципиальной электрической схеме.

Более жесткие требования у конденсаторов С2, С4—С8: для большей надежности и долговечности их работы в разных условиях эти конденсаторы желательно выбирать из числа термостабильных. В частности, выполняющий роль «подстроечника» конденсатор СЗ предпочтительно установить керамический, как наиболее устойчивый к значительным резким перепадам температур (например, типа КТ4-23 емкостью 4—20 пФ).

А в качестве С10, С12—С15 можно использовать конденсатор К53-2, гарантирующие стабильную работу схемы.

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:

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).

Рис.1 Схема металлоискателя

Фрагменты из книги «Металлоискатели своими руками. Как искать, чтобы найти монеты, украшения, клады». Авторы С. Л. Корякин-Черняк и А. П. Семьян.

Продолжение

Начало читайте здесь:

3.1. Компактный металлоискатель на микросхеме К175ЛЕ5

Назначение

Металлоискатель предназначен для поиска металличе¬cких предметов в грунте. Он может также быть использован при определении места прокладки арматуры и скрытой проводки при проведении строительных работ в доме.

Принциальная схема

Схема компактного металлоискателя на микросхеме типа К175ЛЕ5 приведена на рис. 3.1, а. Он содержит два генератора (опорный и поисковый). Поисковый генератор собран на элементах DD1.1, DD1.2, а опорный - на элементах DD1.3 и DD1.4.

Частота поискового генератора, выполненного на элементах DD1.1 и DD1.2, зависит:

• от емкости конденсатора С1;
• от общего сопротивления подстроечного и переменного резисторов R1 и R2.

Переменным резистором R2 плавно изменяют частоту поискового генератора в диапазоне частот, установленном подстроечным резистором R1. Частота генератора на элементах DD1.3 и DD1.4 зависит от параметров колебательного контура L1, С2.

Сигналы с обоих генераторов поступают через конденсаторы C3 и С4 на детектор, выполненный по схеме удвоения напряжения на диодах VD1 и VD2.

Нагрузкой детектора являются наушники BF1, на которых выделяется разностный сигнал в виде низкочастотной составляющей, преобразуемый наушниками в звук.

Параллельно наушникам включен конденсатор С5, который шунтирует их по высокой частоте. При приближении поисковой катушки L1 к металлическому предмету происходит изменение частоты генератора на элементах DD1.3, DD1.4, в результате меняется тональность звука в наушниках. По этому признаку и определяют, находится ли в зоне поиска металлический предмет.

Примененные детали и варианты замены элементов

Подстроечный резистор R1 типа СП5-2, переменный резистор R2 - СПО-0,5. Допустимо использовать в схеме и другие типы резисторов, желательно малогабаритные.

Электролитический конденсатор С6 типа К50-12 - на напряжение не менее 10 В. Остальные постоянные конденсаторы типа КМ-6.

Катушка L1 размещается в кольце диаметром 200 мм, согнутом из медной или алюминиевой трубки с внутренним диаметром 8 мм. Между концами трубки должен быть небольшой изолированный зазор, чтобы не было короткозамкнутого витка. Катушка наматывается проводом ПЭЛШО 0,5.

В качестве наушников BF1 можно использовать головные телефоны ТОН-1, ТОН-2.

Для питания металлоискателя используется батарея типа «Крона» или другие типы батарей напряжением 9 В.

В схеме металлоискателя микросхему К176ЛЕ5 можно заменить на микросхемы К176ЛА7, К176ПУ1, К176ПУ2, К561ЛА7, К564ЛА7, К561ЛН2.

Монтаж устройства

Детали устройства, кроме катушки индуктивности, источника питания и наушников, могут быть размещщены на печатной плате, вырезанной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм (рис. 3.1, б). Возможно использование и другого вида печатной платы.

К одному концу разъема крепится ручка из металлической трубки, а к другому его концу с помощью переходника из изоляционного материала крепится металлическое кольцо с катушкой L1.

Общий вид устройства приведен на рис. 3.1, г, а размещение элементов устройства - на рис. 3.1, в.

Настройка

Перед наладкой металлоискателя подстроечный и переменный резисторы нужно поставить в среднее положение и замкнуть контакты SB1. Перемещая движок подстроенного резистора R1, добиться наиболее низкого тона в наушниках.

При отсутствии звука следует подобрать емкость конденсатора С2. При появлении сбоев в работе металлоискателя следует впаять между выводами 7 и 14 микросхемы DD1 конденсатор емкостью 0.01…0.1 мкФ.

Источник
Яворский В. Металлоискатель на К176ЛЕ5. // Радио, 1999, №8, с. 65.

Из книги С. Л. Корякин-Черняк, А. П. Семьян. « »

Продолжение читайте

Поиск кладов, древних реликвий и прочих интересных вещей для многих является довольно таки востребованным видом хобби, наряду с рыбалкой или охотой. Этот вид отдыха также можно считать активным, а для некоторых металлоискатель - вполне неплохое орудие для добычи денег, ведь в земле можно найти довольно таки большое количество черных металлов, которые сегодня ценятся. Ведь есть же пословица, что «мы ходим по деньгам».

В магазине даже за не слишком мощный металлоискатель порой запрашивают приличные деньги. В этой статье речь пойдет о том, как можно собрать металлоискатель своими руками . Для этого требуются минимальные навыки в области работы с электроникой ну и небольшие (в сравнении с покупкой нового металлоискателя мизерные) вложения.

Материалы и инструменты для сборки:
- микросхема К561ЛА7 или ее аналог;
- маломощный низкочастотный транзистор (подойдут КТ315, КТ312, КТ3102, аналоги: ВС546, ВС945, 2SС639, 2SС1815 и так далее)
- любой маломощный диод (например кд522Б, кд105, кд106...);
- три переменных резистора (4,7 kOm, 6,8 kOm, 10 kOm с выключателем);
- пять постоянных резисторов (22 Om, 4,7 kOm, 1,0 kOm, 10 kOm, 470 kOm);]
- пять керамических или слюдяных конденсаторов (1000 пф - 2 шт., 22 нФ -2 шт., 300 пф);
- один электролитический конденсатор (100,0 мкф х 16В);
- провод типа ПЭВ или ПЭЛ диаметром 0,6-0,8 мм;
- наушники от плеера (или любые низкоомные);
- батарейка на 9В.

Процесс изготовления металлоискателя:

Шаг первый. Корпус и внешний вид устройства
В связи с тем, что поиски происходят зачастую среди ветвей, травы или при влажной погоде, устройство должно быть надежно защищено от воздействия всех этих факторов. В качестве корпуса для электроники можно использовать коробочку из под мыла или от крема для чистки обуви. Главное, чтобы электронная часть была надежно защищена.

Важно знать, что если не соединить переменные резисторы (их корпуса) с минусом платы, устройство будет образовывать помехи. Если все сделано верно и изготовлена качественная катушка, при работе устройства никаких проблем не возникает. При включении металлоискателя в наушниках сразу должен появиться характерный писк, он должен реагировать на ручку регулятора частоты. Если это не наблюдается, то необходимо выбрать резистор 10 кОм, который стоит последовательно с регулятором, или подобрать конденсатор 300 пФ в этом генераторе. В итоге нужно выровнять частоты поискового и образцового генератора.

Чтобы определить, какие частоты издает генератор, понадобится осциллограф. Всего рабочая частота может находиться в пределах 80-200 кГц. Замеры делаются на выводах 5 и 6 микроконтроллера К561ЛА7.

Еще в системе есть защитный диод. Он нужен для того, чтобы защитить электронику от неправильного включения батареи.

Шаг второй. Делаем поисковую катушку
Катушки наматывают на оправки с диаметром около 15-25 см. В качестве формы можно использовать ведро или челнок из проволоки или фанеры. Чем меньше будет катушка, тем меньше у нее будет чувствительность, все зависит от того, для каких целей будет использоваться металлоискатель.

Что касается провода, то это может быть провод в лаковой изоляции типа ПЭВ или ПЭЛ диаметром от 0.5 до 0.7 мм. Такой провод можно найти в старых телевизорах с кинескопом. Всего катушка содержит 100 витков, можно намотать от 80 до 120. Сверху все это дело плотно обматывается изолентой.

Когда катушка будет намотана, поверх нее делается обмотка из полоски фольги, при этом нужно оставить участок в 2-3 сантиметра не обмотанным. Фольгу можно найти в некоторых видов кабелей, еще ее можно добыть из шоколадок, нарезав на куски.

Поверх фольги наматывается не заизолированный провод, а лучше всего луженый. Начало провода остается в итоге на катушке, а другой конец припаивается к корпусу. Сверху все это опять хорошо обматывается изолентой.

Впоследствии катушка крепится на диэлектрик, как вариант подойдет нефольгированный текстолит. Ну а теперь катушку можно крепить к держаку.

Для соединения катушки со схемой нужно применять экранированный провод, экран подключается к корпусу. Подобные провода можно применяются для перезаписывания музыки с магнитофона. Еще можно использовать шнур НЧ, для подключения к телевизору различных устройств.

Шаг третий. Проверка металлоискателя
Когда устройство будет включено, в наушниках можно будет услышать характерный шум, частоту нужно настроить регулятором. При поднесении катушки к металлу, шум в наушниках будет меняться.

Еще можно переделать схему таким образом, чтобы при работе металлоискатель молчал, а сигнал будет появляться лишь тогда, когда под катушкой будет появляться металл. При этом частота шума будет говорить о том, какой размер предмета и на какой глубине он находится. Но, по словам автора, при таком подходе сильно снижается чувствительность металлоискателя, и он улавливает только очень крупные предметы.

Для получения нулевых биений нужно совместить две частоты.