В самом разгаре лето, а значит, сезон для поиска с металлоискателем. Кто-то занимается этим ради денежной выгоды, выкапывая из под земли тяжёлый металл, кто-то ищет драгоценности или просто предметы старины, кто-то делает вылазки в поля просто ради азарта, ведь сам процесс поиска доставляет массу удовольствия. Особенно в том случае, если металлоискатель сделан своими руками. Среди радиолюбителей постройка металлоискателей является весьма значительным направлением, в сети представлены различные схемы приборов, начиная от простых (МД Пират), заканчивая продвинутыми моделями, которые составляют серьёзную конкуренцию фирменным приборам. Условно все металлоискатели можно поделить на три типа, которые различаются, прежде всего, размерами и формой катушки: глубинные, для которых в качестве катушки используется большая по площади рамка, такие металлоискатели плохо "видят" мелкие предметы, зато идеально подходят для поиска металлолома на больших территориях; металлоискатели со стандартными размерами катушки (около 20-22 см), являются самыми универсальными, с хорошей чувствительностью обнаруживают мелкие предметы, однако позволяют довольно быстро прочёсывать местность; и пинпоинтеры - металлоискатели компактных размеров с катушкой диаметром 2-10 см, предназначены для локализации места нахождения металла в земле. Их использование вовсе не является обязательным, однако они здорово повышают удобство поиска и экономят время, ведь при получении сигнала даже от среднего размеры катушки остаётся непонятным, в какой именно области сидит металлический предмет. Маленькая катушка пинпоинтера в сочетании с невысокой чувствительностью позволяют максимально точно определить место.
Моделей схем пинпоинтеров также представлено довольно много, однако из них можно выделить одну, обладающую интересной особенностью - дискриминацией, то есть способностью определять, цветной металл находится в земле, или чёрный. При этом данный металлоискатель имеет весьма простую схему, которая представлена ниже. Автором схемы является известный в радиолюбительских кругах Eddy71.
Основным звеном в схеме является микроконтроллер - здесь можно использовать PIC12F675, либо PIC12F629, подойдёт любой без внесения изменений на схему, однако прошивку следует выбрать именно под используемый, они различны. Прошивки находятся в архиве в конце статьи. Напряжение питания схемы составляет 5,5 - 9В, при этом имеется сигнализация о разряде аккумулятора - как только напряжение питания снизится до 5,5В, металлоискатель подаст об этом сигнал. Потребляемый ток не превышает 10 мА, поэтому в качестве источника питания можно использовать, например, Крону, учитывая, что металлоискатель не будет находится во включенном состоянии всё время на поиске, её хватит на долго.
На транзисторах Т2 и Т3 собран генератор, при этом колебательный контур из самой поисковой катушки и конденсатора С5 будет задавать частоту колебаний. При этом если рядом с катушкой расположить металлический предмет индуктивность катушки изменится, соответственно поменяется и частота генерируемых колебаний. Микроконтроллер улавливает эти изменения, и подаёт сигнал об обнаружении металла. Различные металлы при расположении возле катушки могут сдвигать частоту вниз, а некоторые наоборот вверх, на этом свойстве работает дискриминация металлов в металлоискателе. Учитывая такую простоту принципа, дискриминация не отличается высокой точностью, и массивный металлический предмет, например, всегда будет отображаться как цветной металл. Тем не менее, даже такая дискриминация иногда бывает очень кстати.
Диод D1 на входе питания схемы защищает от переполюсовки, стабилизатор LM317 настроен на выходное напряжение 3,4В, от которого питается микроконтроллер. На транзисторе Т1 собран генератор, который тактирует микроконтроллер. Важной частью схемы является конденсатор С5, который совместно с катушкой образует колебательный контур. Его ёмкость должны быть максимальной стабильной и не меняться при изменении температуры, иначе частота колебательного контура будет меняться не только от поднесения металлических предметов в катушки, но и от неустойчивости конденсатора, что приведёт к ложным срабатываниям. Лучше всего здесь применять плёночные конденсаторы, однозначно неподходящими считаются керамические. Два светодиода на схеме сигнализируют о срабатывании, один соответствует чёрному металлу, другой - цветному. Обратите внимание, что хотя бы один из светодиодов должен быть синим - это связано с падением напряжения на светодиоде и особенностями схемы. Транзистор Т4 усиливает звуковой сигнал об обнаружении, воспроизводить звук можно либо на наушниках, либо на миниатюрном динамике, например, от телефона. Единственным органом управления металлоискателя является кнопка калибровки, при её нажатии микроконтроллер считывает частоту колебаний генератора и принимает её за эталонную, поэтому при нажатии данной кнопки рядом с катушкой не должно быть никаких металлических предметов. В процессе работы иногда частота может меняться, например, от резкого изменения температуры, и металлоискатель начинает издавать непрерывное ложное срабатывания - в таких случаях требуется нажатие кнопки.
Вся схема собирается на небольшой печатной плате, скачать её можно в архиве вместе с прошивками. Обратите внимание, что данный вариант платы содержит на стороне дорожек несколько SMD деталей, которые позволяют минимизировать размеры платы.
Не менее важной частью металлоискателя является сама поисковая катушка. Её диаметр может варьироваться от 3-х см до 20-ти, однако самым оптимальным, на мой взгляд, является диаметр 8-10 см. При таким диаметре чувствительности достаточно для обнаружения предметов, и при этом легко локализовать цель. Ключевым параметром при изготовлении катушки является индуктивность - она должна составлять 1500 мкГн. Для того, чтобы рассчитать количество витков в зависимости от диаметра катушки можно воспользоваться различными онлайн-калькуляторами, я же изготовил катушку диаметром 90 мм, с количеством витков 100, частота при этом составила около 21 кГц, что как раз соответствует середине рекомендуемого диапазона (15-25 кГц). После намотки катушку нужно заэкранировать, для этого можно воспользоваться фольгой, алюминиевым скотчем, либо токопроводящим лаком. Экран подключается к одному из выводов катушки. Обратите внимание, что экран не должен располагаться по всему периметру катушки неразрывно - в одном места должен быть разрыв, иначе весь экран будет представлять собой большой короткозамкнутый виток и металлоискатель работать не будет. Получившаяся катушка должна быть достаточно жёсткой, ведь любые изгибы могут приводить к изменению частоты генератора, и соответственно к ложным срабатываниям.
Полученная катушка припаивается двумя проводками к плате, также к плате припаиваются провода для питания и подключения наушников или динамика. При компоновке металлоискателя следует учитывать, что рядом с катушкой не должно быть никаких металлических элементов крепления, а также и сама плата с аккумулятором/батарейкой должна быть на удалении.
В качестве основы всей конструкции я выбрал обрезок деревянной рейки, на которую с одного конца под углом 45 градусов крепится катушка на картонном диске. Выше устанавливается плата, и в самую последнюю очередь батарейка. Такая компоновка не самая удобная для ежедневного и многочасового поиска, однако собрать её можно буквально за вечер и удовольствия от поиска это никак не убавит. Чувствительность данного металлоискателя совсем не высока - крупный металлический предмет вроде батареи отопления обнаруживается на расстоянии около 20 см, монету средних размеров схема распознаёт на расстоянии 3-4 см, таким образом, данная чувствительность будет оптимальной для использования металлоискателя в качестве пинпоинтера. Удачной сборки!
