Современные металлоискатели — это высокоэффективные средства для решения различного рода задач поиска, так или иначе связанных с обнаружением металлических изделий в укрывающих средах, например, в земле. Металлоискатель (металлодетектор) — электронный прибор, позволяющий обнаруживать металлические предметы в нейтральной или слабопроводящей среде за счёт их проводимости. Металлоискатели применяют в самых различных сферах:
– в охранных структурах и криминалистике;
– в строительстве и в процессе ремонтных работ;
– при сортировке мусора на мусороперерабатывающих предприятиях;
– при добыче полезных ископаемых;
– в археологии и поисковой деятельности и некоторых других.
Существуют разные виды металлодетекторов, работающие на различной элементной базе и функционирующие по различным принципам. Анализ специализированной литературы, посвященной металлотедекторам, позволил остановить свой выбор на учебном пособии, в котором приведена следующая их классификация [1, с. 5–9]. В соответствии с кругом решаемых задач металлоискатели делятся на:
– простейшие (имеющие 1–2 органа управления и один режим работы — динамическую дискриминацию);
– универсальные (имеющие несколько режимов работы, в том числе и режим точного обнаружения);
– профессиональные (позволяющие осуществлять детальный анализ скрытых объектов по размеру, глубине и типу металла; в отличии от предыдущих двух не являются портативными).
В зависимости от того какой сигнал формируется и обрабатывается выделяют:
– металлодетекторы группы FD (работающие с непрерывным сигналом в частотном режиме);
– металлодетекторы группы TD (работающие на импульсном сигнале с последующей оценкой изменений его параметров во времени);
– магнитометры (работающие на измерении изменений магнитного поля под влиянием металлических предметов).
Анализ цен на такие устройства по информации с торговых сайтов в интернете показал, что металлоискатели стоят дорого. Цены в зависимости от вида металлоискателя варьируются в диапазоне в среднем от 4500 рублей за штуку и могут превышать планку в пол миллиона рублей за прибор [2, 3]. Поэтому моя идея заключалась в том, чтобы предложить альтернативу в разы дешевле и при этом имеющую практически те же функции, что и металлодетекторы, которые можно приобрести в магазинах.
В этой связи цель работы — собрать экспериментальный образец импульсного металлоискателя на отечественной элементной базе. В результате были решены следующие задачи:
- Изучена специализированная литература и интернет-источники для анализа разновидностей металлоискателей, понимания принципов их работы, состава и элементной базы [1, 4–7];
- Выбрана электросхема для сборки металлоискателя;
- Разработана монтажная схема;
- Приобретены необходимые радиодетали, микросхемы, собран опытный образец металлоискателя по монтажной схеме, который был настроен для работы;
- Проведено тестирование и полевые испытания металлоискателя.
В основе функционирования металлодетекторов лежат два основополагающих понятия: электромагнитная индукция и самоиндукция. Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока или электрического поля при изменении во времени магнитного поля или при движении материальной среды в магнитном поле. Самоиндукция — это явление возникновения дополнительного индукционного тока в замкнутом контуре при изменении силы тока в нём.
Принцип работы моего металлодетектора заключается том, что поисковая катушка запитывается коротким импульсом тока. При резком прерывании сигнала в катушке возникает самоиндукция, создающая импульс тока, наводящий в мишени вихревые токи. Именно по длине импульса прибор определяет наличие/отсутствие металла под катушкой: короткий импульс — металла нет, удлинился импульс — металл есть.
После включения металлоискателя передающий контур создает магнитное поле в окружающем пространстве. Если в магнитное поле попадает металлический предмет, он вызывает искривление поля. Принимающий контур обнаруживает это искривление и отправляет сигнал в блок управления.
Поскольку одной из задач моего проекта было собрать металлоискатель на отечественной элементной базе, мною использовались следующие материалы и компоненты: ПВХ трубка, фанера (3 мм), изолированный провод (0,5 мм), пластиковый корпус, фольгированный текстолит, пластиковые стяжки, динамик, компоненты, представленные в таблице 1.
Таблица 1
Элементная база моего металлодетектора
|
Обозначение |
Номинал по схеме |
Аналог |
Количество |
Примечание |
|
R1 |
1к |
|
1 |
|
|
R2 |
1, 6к |
|
1 |
|
|
R3 |
100к |
|
1 |
|
|
R4 |
470 |
|
1 |
|
|
R5 |
100 |
|
1 |
|
|
R6 |
150 |
|
1 |
|
|
R7 |
220X1Вт |
|
1 |
|
|
R8 |
390X0,5Вт |
|
1 |
|
|
R9 |
|
|
1 |
|
|
R10, R14 |
62к |
|
2 |
|
|
R11 |
2М |
|
1 |
|
|
R12 |
50к |
|
1 |
|
|
R13 |
100к |
|
1 |
переменный |
|
R15 |
120к |
|
1 |
|
|
R16 |
470к |
|
1 |
|
|
R17 |
10 |
|
1 |
|
|
R18 |
47к |
|
1 |
|
|
C1,C2 |
100n |
|
2 |
|
|
C3,C7 |
1мкфХ16в |
|
2 |
|
|
C4,C6 |
10мкфХ16В |
|
2 |
|
|
C5 |
1n |
|
1 |
|
|
C8 |
2200мкфХ16в |
|
1 |
|
|
Т1 |
ВС557 |
|
1 |
|
|
Т2 |
IRF740 |
|
1 |
Биполярный NPN структуры с напряжением К-Э не ниже 200В |
|
Т3 |
ВС547 |
|
1 |
|
|
микра 1 |
NE555 |
KP1006ВИ1 |
1 |
|
|
микра 1 |
К157УД2 |
|
1 |
|
|
D1,D2 |
1N4148 |
KД521 |
1 |
|
В результате была разработана экспериментальная модель металлоискателя для научно-познавательных целей на отечественной элементной базе, которую можно использовать для серийного производства. Затраты на его изготовление составили около 1500 рублей.
Рис. 1. Внешний вид моего металлодетектора.
Литература:
- Использование современных моделей металлоискателей в деятельности ОВД: учебное пособие / В. В. Тимофеев. — Барнаул: Барнаульский юридический институт МВД России, 2018. –50 с.
2. Сайт интернет-магазина “Русгеоком”. URL:http://www.rusgeocom.ru/catalog/metalloiskateli?ISCAT=1&SECTION_ID=2955&PAGEN_2=4.
- Сайт торговой сети по продаже поискового оборудования «МДРегион». URL:https://www.mdregion.ru.
- Сайт “Полезные самоделки”. URL:https://www.freeseller.ru
- Металлоискатель PIRAT своими руками. URL: https://kavmaster.ru/metalloiskatel-pirat-svoimi-rukami/.
- Адаменко М. А. Металлоискатели. М.: ДМК-пресс, 2006.
- Быстряков Е. Н., Савельев М. В., Смушкин А. Б. Специальная техника: учебное пособие. М.: Юстиция, 2016.
