МАССОВАЯ РАДИОБИБЛИОТЕКА
Выпуск Л 261

МАССОВАЯ РАДИОБИБЛИОТЕКА
Выпуск 1 261
У.1ЩРИН
№A11
[дошишНнши
2113
Моб
НОВЫЕ
МЕТАЛЛОИСКАТЕЛИ
р шва шшв
РМШИII
IIРШКВИЙ

ББК63.4
Щ36
Щедрин А. И.
Щ36 Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий. -
3-е изд., перераб. и доп. - М.: Горячая линия-Телеком,
2003. - 176 с, ил. - (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1261).
ISBN 5-93517-112-0
Приведены описания оригинальных конструкций металлоиска-
телей различной сложности, пригодных для повторения в
любительских условиях. Материал настоящего издания (второе вышло
в 2000 г.) переработан и дополнен.
Для широкого круга читателей.
ББК 63.4
Адрес издательства в Интернет www.techbook.ru
e-mail: radios_hl@mtu-net.ru
Справочное издание
Щедрин Андрей Игоревич
Новые металлоискатели
для поиска кладов и реликвий
Массовая радиобиблиотека. Вып. 1261
Редактор Н. И. Алексеева
Компьютерная верстка И. Н. Сусловой
Обложка художника В. Г. Ситникова
ЛР № 071825 от 16 марта 1999 г.
Подписано в печать 30.10.02. Формат 60x88/16.
Усл. печ. л. 11. Зак. №112. Тираж 5000 экз.
ISBN 5-93517-112-0 © Щедрин А. И., 2003
© Оформление издательства
«Горячая линия-Телеком», 2003

"Да не ми-но~и-ска-тель это!!!
Не хотим мы мины искать!"
Крик души
Введение
Почему написана эта книга
Блеск золота пиратских кладов, сокровища
кочевников, оружие и амуниция минувших войн никогда не давали,
не дают и не будут давать покоя огромной армии
искателей. Предлагаемая вашему вниманию книга содержит
описание устройств, которые "стоят на вооружении" этой
армии.
Специальной литературы по металлоискателям,
доступной читателю, практически нет. Это неудивительно -
"серьезные" применения металлоискателей всегда и везде
ограждены от простого читателя всевозможными грифами
секретности, так как используются они армией и
спецслужбами. В советские времена сам поиск кладов и реликвий
в нашей стране считался порочным занятием. Вот почему
никакой литературы по "несерьезному" применению
металлоискателей не осталось и из богатого советского
наследия. Не публикуется информация про металлоискатели
и сейчас. Фирмы, которые имеют удачные разработки, не
спешат расставаться со своими секретами и
ограничиваются только красочными рекламными проспектами.
Мысль изложить накопленный материал в виде книги
пришла автору после многолетних экспериментов с метал-
лоискателями собственной конструкции. Подробное
изучение технических решений зарубежных фирм, например
[1, 2], открыло всю сложность возникающих проблем и
неограниченный простор для творчества. Беседы и переписка
со многими энтузиастами показали, что интерес к
практической информации по данной тематике очень велик. За го-

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
ды изучения данного вопроса у автора накопился
значительный материал, не опубликовать который было просто
невозможно.
Так родилось первое издание книги, вышедшее
в 1998 г. Оно дало не только целую волну откликов от
читателей, но и собрало группу единомышленников, среди
которых оказался Илья Осипов (http://www.osipov.org),
внесший свой вклад во второе издание книги,
опубликованное в 2000 г.
Настоящее, третье издание книги "созрело" после
двух лет сотрудничества автора с Юрием Колоколовым,
инженером из Донецка (http://home.skif.net/-yukol).
В третье издание вошла также малая, но наиболее
характерная часть переписки автора с читателями книги.
Полностью переписка с читателями опубликована на страничке
автора в Интернете (http://www.aha.ru/~aish).
Что в этой книге
Предлагаемая вашему вниманию книга является, во-
первых, пособием для любителей, увлеченных
конструированием электронной аппаратуры. Все приведенные
конструкции описаны подробнейшим образом, опробованы на
практике и могут быть рекомендованы к повторению в
условиях домашней лаборатории. Некоторые конструкции
выпускаются в виде готовых наборов фирмой "Мастер Кит" [3],
их может собрать даже начинающий любитель.
Во-вторых, книга может быть полезна студентам
институтов и колледжей с изучением аналоговой и цифровой
схемотехники и программирования микроконтроллеров.
Вопросы изложены в книге достаточно подробно,
иллюстрируя, как на практике реализуются современные
электронные устройства.
Книга состоит из двух глав. Глава 1 содержит
классификацию приборов, используемых для поиска кладов,
военных и исторических реликвий, по принципу действия,
рассмотрены преимущества и недостатки. Глава содержит
ответ на важный с точки зрения практики вопрос

о том, какой металлоискатель лучше. Естественно, этот
ответ содержит только точку зрения автора. Однако эта точка
зрения основана на многолетнем опыте. В главе
содержится информация о реальных возможностях металлоискате-
лей, которая будет особенно полезна неискушенным
новичкам. Эта информация разрушает часто возникающие
заблуждения и иллюзии.
Глава 2 знакомит с описанием принципиальных схем
и конструкций металлоискателей, разработанных автором
и при его участии.
В отличие от предыдущих изданий, в книгу не вошла
теоретическая часть. С ней можно ознакомиться на
страничке автора в Интернете. В книгу также не вошли "кладо-
искательские" главы. Их можно прочитать на персональной
страничке Ильи Осипова.
Благодарности
Автор выражает глубокую благодарность своим
школьным учителям - Нине Григорьевне Атемасовой,
Ларисе Васильевне Бугаковой, Олегу Алексеевичу Проханову
за воспитание уверенности в истинной ценности знаний.
Автор выражает глубокую благодарность своему
институтскому учителю - доценту кафедры электроники
МИФИ Анатолию Дмитриевичу Плешко.
Автор выражает глубокую благодарность жене
Марине и сыновьям Антону и Кириллу за поддержку и терпение.
Автор выражает глубокую благодарность всем
российским и зарубежным читателям, откликнувшимся на
первое и второе издание книги и сделавшим третье издание
более подробным и точным.

1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
1.1. Принципы работы
Металлоискатель по принципу "передача-прием"
Термины "передача-прием" и "отраженный сигнал"
в различных поисковых приборах обычно ассоциируются
с методами типа импульсной эхо- и радиолокации, что
является источником заблуждений, когда речь заходит о ме-
таллоискателях. В отличие от различного рода локаторов,
в металлоискателях рассматриваемого типа как
передаваемый (излучаемый), так и принимаемый (отраженный)
сигналы являются непрерывными, они существуют
одновременно и совпадают по частоте.
Принцип действия металлоискателей типа "передача-
прием" заключается в регистрации сигнала, отраженного
(или, как говорят, переизлученного) металлическим
предметом (мишенью), см. [4], стр. 225-228. Отраженный сигнал
возникает вследствие воздействия на мишень переменного
магнитного поля передающей (излучающей) катушки ме-
таллоискателя. Таким образом, прибор данного типа
подразумевает наличие как минимум двух катушек, одна из
которых является передающей, а другая, приемной.
Основная принципиальная проблема, которая
решается в металлоискателях данного типа, заключается в
таком выборе взаимного расположения катушек, при котором
магнитное поле излучающей катушки в отсутствие
посторонних металлических предметов наводит нулевой сигнал
в приемной катушке (или в системе приемных катушек).
Таким образом, необходимо предотвратить непосредственное
воздействие излучающей катушки на приемную. Появление
же вблизи катушек металлической мишени приведет к
появлению сигнала в виде переменной электродвижущей
силы (э.д.с.) в приемной катушке.

1. Общие вопросы
Поначалу может показаться, что в природе
существуют всего два варианта взаимного расположения катушек,
при котором не происходит непосредственной передачи
сигнала из одной катушки в другую (см. рис. 1, а и б) -
катушки с перпендикулярными и со скрещивающимися осями.
а)
в)
Рис. 1. Варианты взаимного расположения катушек датчика
металлоискателя по принципу "передача-прием"
Более тщательное изучение проблемы показывает,
что подобных различных систем датчиков металлоискате-
лей может быть сколь угодно много. Но это - более
сложные системы с количеством катушек больше двух,
соответствующим образом включенных электрически. Например,
на рис. 1, в изображена система из одной излучающей
(в центре) и двух приемных катушек, включенных встречно
по сигналу, наводимому излучающей катушкой. Таким
образом, сигнал на выходе системы приемных 'катушек
в идеале равен нулю, так как наводимые в катушках э.д.с.
взаимно компенсируются.
Особый интерес представляют системы датчиков
с компланарными катушками (т.е. расположенными в одной
плоскости). Это объясняется тем, что с помощью металло-

А. Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
искателей обычно проводят поиск предметов, находящихся
в земле, а приблизить датчик на минимальное расстояние
к поверхности земли возможно только в том случае, если
его катушки компланарны. Кроме того, такие датчики
обычно компактны и хорошо вписываются в защитные корпуса
типа "блина" или "летающей тарелки".
Основные варианты взаимного расположения
компланарных катушек приведены на рис. 2, а и б. В схеме на
рис. 2, а взаимное расположение катушек выбрано таким,
чтобы суммарный поток вектора магнитной индукции через
поверхность, ограниченную приемной катушкой, равнялся
нулю. В схеме рис. 2, б одна из катушек (приемная)
скручена в виде "восьмерки", так что суммарная э.д.с, наводимая
на половинки витков приемной катушки, расположенные
в одном крыле "восьмерки", компенсирует аналогичную
суммарную э.д.с, наводимую в другом крыле "восьмерки".
Возможны и другие разнообразные конструкции датчиков
с компланарными катушками, например рис. 2, е.
Компенсирующее устройство
а) б) в)
Рис. 2. Компланарные варианты взаимного расположения
катушек металлоискателя по принципу "передача-прием"
Приемная катушка расположена внутри излучающей.
Наводимая в приемной катушке э.д.с. компенсируется
специальным трансформаторным устройством, отбирающим часть
сигнала излучающей катушки.

1. Общие вопросы
Металлоискатель на биениях
Название "металлоискатель на биениях" является
отголоском терминологии, принятой в радиотехнике еще со
времен первых супергетеродинных приемников. Биениями
называется явление, наиболее заметно проявляющееся
при сложении двух периодических сигналов с близкими
частотами и приблизительно одинаковыми амплитудами и
заключающееся в пульсации амплитуды суммарного сигнала.
Частота пульсации равна разности частот двух
складываемых сигналов. Пропустив такой пульсирующий сигнал через
выпрямитель (детектор), можно выделить сигнал
разностной частоты. Такая схемотехника долгое время была
традиционной, однако в настоящее время она уже не
используется ни в радиотехнике, ни в металлоискателях. И там, и
там - на смену амплитудным детекторам пришли
синхронные детекторы, но термин "на биениях" остался до сих пор.
Принцип действия металлоискателя на биениях очень
прост и заключается в регистрации разности частот от двух
генераторов, один из которых является стабильным по
частоте, а другой содержит датчик - катушку индуктивности в
своей частотозадающей цепи. Прибор настраивается таким
образом, чтобы в отсутствие металла вблизи датчика
частоты двух генераторов совпадали или были очень близки
по значению. Наличие металла вблизи датчика приводит к
изменению его параметров и, как следствие, к изменению
частоты соответствующего генератора. Это изменение, как
правило, очень мало, однако изменение разности частот
двух генераторов уже существенно и может быть легко
зарегистрировано.
Разность частот может регистрироваться самыми
различными путями, начиная от простейшего, когда сигнал
разностной частоты прослушивается на головные
телефоны или через громкоговоритель, и кончая цифровыми
способами измерения частоты.
Чувствительность металлоискателя на биениях
зависит, кроме всего прочего, от параметров преобразования
изменения полного сопротивления датчика в частоту.

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Обычно преобразование заключается в получении
разностной частоты стабильного генератора и генератора с
катушкой датчика в частотозадающей цепи. Поэтому, чем выше
будут частоты этих генераторов, тем больше будет
разность частот в отклик на появление металлической мишени
вблизи датчика Регистрация небольших отклонений
частоты представляет определенную сложность. Так, на слух
можно уверенно зарегистрировать уход частоты тонального
сигнала не менее 10 Гц. Визуально, по миганию светодио-
да, можно зарегистрировать уход частоты не менее 1 Гц.
Другими способами можно добиться регистрации и
меньшей разности частот, однако, эта регистрация потребует
значительного времени, что неприемлемо для металлоис-
кателей, которые всегда работают в реальном масштабе
времени.
Способ выделения небольшой по величине разности
частот двух генераторов порождает существенную
техническую проблему - захват фазы. Проблема заключается в
том, что два генератора, настроенные на очень близкие
частоты, имеют тенденцию к паразитной взаимной
синхронизации. Эта синхронизация проявляется в том, что при
попытке приблизить каким-либо путем разностную частоту
двух генераторов к нулю, по достижению разностной
частотой некоторого порога происходит скачкообразный переход
к состоянию генераторов, когда их частоты совпадают.
Генераторы становятся синхронизированными. Физически
явление захвата фазы объясняется нелинейностями,
неизбежно присутствующими в любом генераторе, и
паразитным проникновением сигнала одного генератора в
другой (по цепям питания, через паразитные емкости и
т.д.). Как показывает практика, если не прибегать к
специальным ухищрениям типа оптоэлектронной развязки
генераторов, то реально получить для разностной частоты
порог наступления паразитной синхронизации порядка 10
относительно частоты генераторов. Отсюда можно
получить оценку для частоты, на которой должен работать ме-
таллоискатель на биениях, для получения максимальной
чувствительности 10... 100 кГц и выше.

1 Общие вопросы
Селективность по металлам на таких частотах, весьма
далеких от оптимальной, проявляется очень слабо. Кроме
того, по сдвигу частоты генератора определить фазу
отраженного сигнала практически невозможно. Поэтому
селективность у металлоискателя на биениях отсутствует.
Отклик прибора на металлический объект обратно
пропорционален шестой степени расстояния. Он
практически такой же, как и у металлоискателей по принципу
"передача-прием". Однако дальность обнаружения приборов
данного типа обычно намного хуже вследствие эффекта
паразитной синхронизации.
Металлоискатель по принципу электронного
частотомера
Развитие измерительной электронной техники, и
особенно, со встроенными микропроцессорами, теперь
позволяет по-другому взглянуть на металлоискатели, принцип
действия которых основан на измерении ухода частоты
измерительного колебательного контура. Современные
технические средства позволяют реализовать компактный
прибор, позволяющий в реальном масштабе времени
оценивать с высокой точностью небольшие девиации частоты
измерительного генератора. И хотя построенный по такому
принципу электронный металлоискатель является
несомненным родственником прибора "на биениях", он
заслуживает выделения в отдельный класс приборов, которые
можно назвать металлоискателями по принципу
электронного частотомера. Приборы такого класса, помимо
массы сервисных возможностей микропроцессорной
реализации, обладают еще одним принципиальным отличием от
простейших приборов "на биениях" - возможностью*оценки
знака приращения частоты. Учитывая, что ферромагнитная
мишень обычно приводит к понижению частоты
«измерительного генератора, а мишень из
металла-неферромагнетика - к повышению, получаем замечательную
возможность селекции мишеней по типу металла. Кроме того,
данный класс приборов практически не подвержен описан-

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
ному выше эффекту паразитной синхронизации, так как
частота измерительного генератора и частоты прочих
вспомогательных сигналов (тактовая частота
микропроцессора) очень сильно различаются. Это позволяет повысить
чувствительность.
Положительной для практики стороной является
простота конструкции датчика и электронной части металлоис-
кателей на биениях и по принципу частотомера. Такой
прибор может быть очень компактным. Им удобно
пользоваться, когда что-либо уже обнаружено более
чувствительным прибором. Если обнаруженный предмет
небольшой и находится достаточно глубоко в земле, то он
может "затеряться", переместиться в ходе раскопок. Чтобы
по многу раз не "просматривать" громоздким
чувствительным металлоискателем место раскопок, желательно на
завершающей стадии контролировать их ход компактным
прибором малого радиуса действия, которым можно более
точно узнать местонахождение предмета.
Однокатушечный металлоискатель
индукционного типа
Слово "индукционный" в названии металлоискателей
данного типа полностью раскрывает принцип их работы,
если вспомнить смысл слова "inductio" (лат.) - наведение.
Прибор данного типа имеет в составе датчика одну катушку
любой удобной формы, возбуждаемую переменным
сигналом. Появление вблизи датчика металлического предмета
вызывает появление отраженного (переизлученного
сигнала), который "наводит" в катушке дополнительный сигнал -
электрический. Остается этот дополнительный сигнал
только выделить.
Металлоискатель индукционного типа получил право
на жизнь, главным образом, из-за основного недостатка
приборов по принципу "передача-прием" - сложности
конструкции датчиков. Эта сложность приводит либо к высокой
стоимости и трудоемкости изготовления датчика, либо к его
недостаточной механической жесткости, что обусловливает

1. Общие вопросы
13
С L
Рис. 3. Структурная схема входного узла индукционного
металлоискателя
появление ложных сигналов при движении и снижает
чувствительность прибора.
Если задаться целью исключить у приборов по
принципу "передача-прием" этот недостаток путем устранения
самой его причины, то можно прийти к необычному выводу
- излучающая и приемная катушки у металлоискателя
должны быть объединены в одну! В самом деле, весьма
нежелательные перемещения и изгибы одной катушки
относительно другой в данном случае отсутствуют, так как
катушка только одна и она одновременно и излучающая, и
приемная. Налицо также предельная простота датчика.
Платой за эти преимущества является необходимость
выделения полезного отраженного сигнала на фоне
значительно большего сигнала возбуждения
излучающей/приемной катушки.
Выделить отраженный сигнал можно, если вычесть из
электрического сигнала, присутствующего в катушке
датчика, сигнал той же формы, частоты, фазы и амплитуды, что
и сигнал в катушке при отсутствии металла вблизи. 4Как это
можно реализовать одним из способов, показано на рис. 3.
Генератор вырабатывает переменное напряжение
синусоидальной формы с постоянной амплитудой и частотой.
Преобразователь "напряжение-ток" (ПНТ) преобразует
напряжение генератора Ur в ток 1г, который задается в
колебательный контур датчика. Колебательный контур состоит

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
из конденсатора С и катушки L датчика. Его резонансная
частота равна частоте генератора. Коэффициент
преобразования ПНТ выбирается таким, чтобы напряжение
колебательного контура ид равнялось напряжению генератора Ur
(в отсутствие металла вблизи датчика). Таким образом, на
сумматоре происходит вычитание двух сигналов
одинаковой амплитуды, а выходной сигнал - результат вычитания -
равен нулю. При появлении металла вблизи датчика
возникает отраженный сигнал (иными словами, меняются
параметры катушки датчика), и это приводит к изменению
напряжения колебательного контура ид. На выходе
появляется сигнал, отличный от нуля.
На рис. 3 приведен лишь простейший вариант одной
из схем входной части металлоискателей
рассматриваемого типа. Вместо ПНТ в данной схеме в принципе возможно
использование токозадающего резистора. Могут быть
использованы различные мостовые схемы для включения
катушки датчика, сумматоры с различными коэффициентами
передачи по инвертирующему и неинвертирующему
входам, частичное включение колебательного контура и т.д.
В схеме на рис. 3 в качестве датчика используется
колебательный контур. Это сделано для простоты, чтобы
получить нулевой сдвиг фаз между сигналами Ur и 11д (контур
настроен на резонанс). Можно отказаться от
колебательного контура с необходимостью точной настройки его на
резонанс и использовать в качестве нагрузки ПНТ только
катушку датчика. Однако коэффициент передачи ПНТ для этого
случая должен быть комплексным, чтобы скорректировать
сдвиг фазы на 90°, возникающий из-за индуктивного
характера нагрузки ПНТ.
Импульсный металлоискатель
В рассмотренных ранее типах электронных
металлоискателей отраженный сигнал отделяется от излучаемого
либо геометрически - за счет взаимного расположения
приемной и излучающей катушки, либо с помощью
специальных схем компенсации. Очевидно, что может существо-

1 Общие вопросы
вать и временной способ разделения излучаемого и
отраженного сигналов. Такой способ широко используется,
например, в импульсной эхо- и радиолокации. При локации
механизм задержки отраженного сигнала обусловлен
значительным временем распространения сигнала до объекта
и обратно.
Применительно к металлоискателям, таким
механизмом может быть и явление самоиндукции в проводящем
объекте. Как использовать это на практике? После
воздействия импульса магнитной индукции в проводящем объекте
возникает и некоторое время поддерживается (вследствие
явления самоиндукции) затухающий импульс тока,
обусловливающий задержанный по времени отраженный
сигнал. Он и несет полезную информацию, его и надо
регистрировать.
Таким образом, может быть предложена другая схема
построения металлоискателя, принципиально
отличающаяся от рассмотренных ранее по способу разделения
сигналов. Такой металлоискатель получил название
импульсного. Он состоит из генератора импульсов тока, приемной
и излучающей катушек, которые могут быть совмещены
в одну, устройства коммутации и блока обработки сигнала.
Генератор импульсов тока формирует короткие
импульсы тока миллисекундного диапазона, поступающие
в излучающую катушку, где они преобразуются в импульсы
магнитной индукции. Так как излучающая катушка -
нагрузка генератора импульсов - имеет ярко выраженный
индуктивный характер, на фронтах импульсов у генератора
возникают перегрузки в виде всплесков напряжения. Такие
всплески могут достигать по амплитуде десятков-сотен (!)
вольт, однако использование защитных ограничителей
недопустимо, так как оно привело бы к затягиванию фронта
импульса тока и магнитной индукции и, в конечном счете,
к усложнению отделения отраженного сигнала.
Приемная и излучающая катушки могут располагаться
друг относительно друга достаточно произвольно, так как
прямое проникновение излучаемого сигнала в приемную
катушку и действие на нее отраженного сигнала разнесены

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
по времени. В принципе, одна катушка может выполнять
роль как приемной, так и излучающей, однако в этом случае
гораздо сложнее будет развязать высоковольтные
выходные цепи генератора импульсов тока и чувствительные
входные цепи.
Устройство коммутации призвано произвести
упомянутое выше разделение излучаемого и отраженного
сигналов. Оно блокирует входные цепи прибора на
определенное время, которое определяется временем действия
импульса тока в излучающей катушке, временем разрядки
катушки и временем, в течение которого возможно
появление коротких откликов прибора от массивных слабопрово-
дящих объектов типа грунта. По истечении же этого
времени устройство коммутации должно обеспечить передачу
сигнала с приемной катушки на блок обработки сигнала.
Блок обработки сигнала предназначен для
преобразования входного электрического сигнала в удобную для
восприятия человеком форму. Он может быть
сконструирован на основе решений, используемых в металлоискателях
других типов.
К недостаткам импульсных металлоискателей следует
отнести сложность реализации на практике дискриминации
объектов по типу металла, сложность аппаратуры
генерации и коммутации импульсов тока и напряжения большой
амплитуды, высокий уровень радиопомех.
Магнитометры
Магнитометрами называется обширная группа
приборов, предназначенных для изменения параметров
магнитного поля (например, модуля или составляющих вектора
магнитной индукции). Использование магнитометров в
качестве металлоискателей основано на явлении локального
искажения естественного магнитного поля Земли
ферромагнитными материалами, например железом. Обнаружив
с помощью магнитометра отклонение от обычного для
данной местности модуля или направления вектора магнитной
индукции поля Земли, можно с уверенностью говорить

1. Общие вопросы
17
о наличии некоторой магнитной неоднородности
(аномалии), которая может быть вызвана железным предметом.
По сравнению с рассмотренными ранее металлоиска-
телями, магнитометры имеют гораздо большую дальность
обнаружения железных предметов. Очень впечатляет
информация о том, что с помощью магнитометра можно
зарегистрировать мелкие обувные гвозди от ботинка на
расстоянии 1 м, а легковой автомобиль - на расстоянии 10 м!
Такая большая дальность обнаружения объясняется
следующим. Аналогом излучаемого поля обычных металлоис-
кателей для магнитометров является однородное (в
масштабах поиска) магнитное поле Земли. Поэтому отклик
прибора на железный предмет обратно пропорционален не
шестой, а всего лишь третьей степени расстояния.
Принципиальным недостатком магнитометров
является невозможность обнаружения с их помощью предметов из
цветных металлов. Кроме того, даже если нас интересует
только железо, применение магнитометров для поиска
затруднительно - в природе существует большое
разнообразие естественных магнитных аномалий самого различного
масштаба (отдельные минералы, залежи минералов и т.п.).
Однако при поиске затонувших танков и кораблей такие
приборы вне конкуренции!
Радиолокаторы
Общеизвестен факт, что с помощью современных
радиолокаторов можно обнаружить самолет на расстоянии
нескольких сотен километров. Возникает вопрос: неужели
современная электроника не позволяет создать компактное
устройство, позволяющее обнаруживать интересующую нас
предметы хотя бы на расстоянии нескольких метров9
Ответом является ряд публикаций, в которых такие устройства
описаны.
Типичным для них является применение достижений
современной микроэлектроники СВЧ, компьютерной
обработки полученного сигнала. Использование современных
высоких технологий практически делает невозможным са-

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
1о ■ — ~~~~ "
мостоятельное изготовление этих устройств. Кроме того,
большие габаритные размеры пока не позволяют их широко
применять в полевых условиях.
К преимуществам радиолокаторов следует отнести
принципиально более высокую дальность обнаружения -
отраженный сигнал в грубом приближении можно считать
подчиняющимся законам геометрической оптики и его
ослабление пропорционально не шестой и даже не третьей,
а лишь второй степени расстояния.
1.2. Какой металлоискатель лучше?
Этот вопрос заслуживает отдельного рассмотрения,
так как автору приходилось неоднократно его слышать
и много раз на него отвечать.
Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо уяснить,
какие цели вы преследуете при поиске и какой ценой вы
планируете их достичь. Как правило, значительная часть
людей и не подозревает, что многие проблемы поиска
кладов и реликвий решаются не путем улучшения
характеристик приборов для поиска, а иными способами.
Например, один знакомый автора занимался в
свободное время поездками по малым городам России. Он
находил интересные, с его точки зрения, здания старинной
постройки и тщательно исследовал их чердаки и подвалы.
Собранный им антиквариат вполне оправдал
использованный метод. Аналогичным способом до сих пор промышляют
поисковики и в Москве, несмотря на стремительно
сокращающееся количество зданий, не затронутых
реконструкцией и ремонтом.
Коль речь зашла о чердаках и подвалах, следует
также отметить, что металлоискатель вблизи
железных^ труб и железной крыши, скорее всего, бесполезен из-
за экранирования" небольших предметов поиска
массивными посторонними металлическими предметами,
сильно мешающими поиску.
Многие москвичи, гуляющие по парку на острове
Москвы-реки в районе Нагатино, и не подозревают, что кроме

1. Общие вопросы
19
радиоактивной золы ТЭЦ, у них под ногами лежат тысячи
тонн грунта, вынутого драгой при углублении акватории
залива.
Так вот, в 70-х годах из этого грунта каждый день
после окончания работы драги поисковики практически
голыми руками вынимали антиквариат и реликвии. В основном,
это были монеты, украшения, предметы быта, попадалось
и оружие. Можно только догадываться, сколько всего было
добыто за несколько лет! Никто в те времена еще и не
помышлял об использовании металлоискателей.
Курьезный случай произошел с автором во время
весеннего байдарочного похода в Новгородской области.
Мощнейший паводок 1994 года срезал ледоходом на
многих участках берега рек. В одном месте, не имея металле-
искателя, автору удалось найти военных реликвий больше,
чем за все остальные походы с прибором (кстати, самой
интересной находкой оказалась германская монета 20
пфеннигов 1942 года).
Следовательно, прежде чем искать ответ на вопрос,
какой металлоискатель лучше, следует уточнить, а нужен
ли он вообще?
Аналогично и с тем, какой ценой планируется
осуществить поиск. А тем "горячим головам", которые отвечают -
"любой ценой", можно порекомендовать тщательно
перекопать всю землю в интересующем районе и просеять ее
через мелкое сито...
Реалистический же подход, представлен для
наглядности в виде таблицы (см. табл. 1) в координатах "деньги-
труд".
Что касается технической стороны дела, то можно
с уверенностью сказать, что подавляющее число
выпускаемых за рубежом электронных металлоискателей,
предназначенных для серьезного поиска, относятся к так
называемому классу VLF-металлоискателей (VLF = Very Low
Frequency - сверхнизкочастотных), работающих на
принципе "передача-прием" на частотах 5... 15 кГц. Такие приборы
рекомендуются и для самостоятельного изготовления.

20
А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Таблица 1
ДЕНЬГИ
Вы
готовы
потратить
на
прибор до
1000
долл.
Вы
готовы
потратить
на
прибор до
250 долл.
Вы
готовы
потратить
на
прибор до 25
долл.
Вы не

собираетесь
тратить на
это
деньги
ТРУД
Вы разбираетесь
в технике, но
делать прибор
своими руками не
собираетесь
Вы можете купить
хороший
многофункциональный прибор,
изготовленный
известными
зарубежными фирмами
Вы можете купить
одну из простых
моделей, изготовленную
известными
зарубежными фирмами
Вам, увы, ничто
не поможет!!!
Вы можете сделать
прибор своими
руками и обладаете
необходимыми знаниями
Вы сможете не только
изготовить нечто
уникальное, но, возможно,
добьетесь того, чего не i
удалось ни автору, ни
фирмам!
Вы сможете изготовить
хороший
многофункциональный прибор, не
уступающий
зарубежным
Вы сможете изготовить I
средний по
возможностям металлоискатель
на основе наборов
фирмы "Мастер КИТ"
Вы, вероятно, сможете I
изготовить несложный
прибор, исходя из того,
"что есть под рукой"
Начинающим радиолюбителям можно
порекомендовать более простой прибор на биениях или упрощенные
варианты металлоискателей других типов, в том числе
и из наборов "сделай сам" фирмы "Мастер КИТ" [3].
Любителям научного эксперимента и конструкторского
поиска можно, в принципе, рекомендовать
металлоискатели всех типов. Однако, по мнению автора, наиболее инте-

1. Общие вопросы
21
ресны с точки зрения аналоговой схемотехники приборы
индукционного типа и приборы по принципу "передача-
прием".
Тем любителям, которые имеют опыт работы с
микропроцессорными устройствами, безусловно, будут
интересны металлоискатели на основе однокристальных
микроконтроллеров.
1.3. Реальные возможности
металлоискателей
Глубина обнаружения
Один из главных параметров металлоискателя -
глубина обнаружения объектов. Это самый неясный и самый
животрепещущий вопрос для начинающих. И это
неудивительно - ни в одном каталоге, рекламирующем
металлоискатели, вы не найдете указания, на каком расстоянии
прибор обнаруживает монету, металлический кувшин и т.п.
Указывается, в лучшем случае, сколько весит прибор и
какое время он может работать без смены аккумулятора.
Иногда приводится параметр "максимальная теоретически
возможная глубина обнаружения", которая в несколько раз
больше той величины, о которой думает человек,
держащий в руках металлоискатель.
Для того чтобы прояснить данный вопрос,
информация, изложенная ниже, разбита для удобства по шкале
размеров различных предметов поиска. Изложенное ниже не
касается магнитометров!
Монета
Начнем с того, что под монетой в описаниях многих
зарубежных приборов обычно подразумевается монета
диаметром 25 мм. Для тех, кто еще помнит - это, например,
монета СССР достоинством в 5 копеек, или нынешние
"железные" 5 рублей. Глубина обнаружения такой монеты
составляет от 10 см для несерьезных приборов, до 50 см -
для очень серьезных. Глубина обнаружения сильно зависит

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
от размера датчика. Ориентировочно, для такой монеты
глубина обнаружения приблизительно равна диаметру
датчика (если он в виде диска). Более мелкие монеты будут
обнаруживаться на меньших расстояниях. Например,
глубина обнаружения монеты достоинством в 1 копейку будет
приблизительно в два раза меньше, чем указано выше для
пятака.
Бронзовая статуэтка, пистолет
Естественно, более крупные предметы металлоиска-
тель обнаруживает на большем расстоянии. Для того чтобы
оценить это увеличение, обычно приводят в пример
бронзовую статуэтку или пистолет (в качестве реликвии из
отечественной истории можно упомянуть пушечное ядро).
Глубина обнаружения таких предметов составляет около
1 м. Глубина обнаружения мало зависит от размера и от
типа датчика (он может быть как с компланарными
катушками, так и с ортогональными на штанге). Для датчика с
катушками большего диаметра и для датчика с системой
ортогональных катушек на штанге глубина обнаружения будет
несколько больше (на 20% при переходе от дискового
датчика диаметром 20 см к датчику диаметром 30 см).
Металлический щит, колокола
Все сказанное в предыдущем абзаце справедливо
и для этих объектов, за исключением глубины обнаружения,
которая находится в диапазоне 1,5...2,5 м.
Танк, паровоз, самолет
В серьезной литературе глубина обнаружения таких
объектов называется так: "максимальная теоретически
возможная глубина обнаружения".
Иными словами, существует теоретический предел,
дальше которого электронный металлоискатель не в
состоянии регистрировать объекты в принципе, несмотря на
сколь угодно большие их размеры.

1. Общие вопросы
23
Существование этого предела по глубине
обнаружения легко объяснимо, если учесть, что амплитуда
отраженного сигнала обратно пропорциональна 6-7-й степени
расстояния, а от размера объекта зависит лишь в 3-5-й
степени.
Величина максимальной теоретически возможной
глубины обнаружения составляет от 1 м для простейших
приборов с дисковым датчиком, до 4 м - для сложных
приборов с большим датчиком из ортогональных катушек на
штанге. К сожалению, именно эта величина обычно
фигурирует в рекламных целях, но на такой глубине вы не
найдете ничего!
Запомните!
Самым современным электронным металлоискате-
лем можно обнаружить среднюю монету на глубине
максимум 50 см, очень крупный массивный
цельнометаллический нежелезный предмет - максимум на
2,5 м.
Селективность по металлам
В отличие от глубины обнаружения, о весьма
скромных значениях которой несведущий человек обычно не
догадывается, селективность по металлам представляется
более ясным вопросом - так думают очень многие. И они
заблуждаются.
Источником заблуждений служит, как водится, не
вполне достоверная реклама. Во многих каталогах и
проспектах фирм приведены крупным планом фотографии
шкал стрелочных индикаторов металлоискателей. Сразу
бросается в глаза, что шкала прибора проградуирована по
секторам с указанием вида металла: "железо", "не железо",
"золото", "серебро" и т.д. Однако! Нигде явно не указано,
что эта градуировка относится, в основном, к небольшим
предметам и непригодна для дальнего поиска крупных
предметов.

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Несостоятельность заявлений о селективности ме-
таллоискателей может быть установлена даже чисто
умозрительно. В самом деле, что произойдет, если для
эксперимента попытаться определить металлоискателем
с селектором по металлам мишень, состоящую из двух
небольших предметов - один из железа, другой - из серебра?
Ясно, что любое показание индикатора окажется ложным.
Мало того - в зависимости от соотношения масс, формы и
размеров этих двух предметов может получиться любой
результат. Например, стрелка прибора может остановиться
на секторе "золото"! С такой же легкостью металлоискатели
с селекцией по металлам "путают" железные предметы
с нежелезными, в зависимости от их формы и массы.
Представьте себе ощущения человека, который вместо
обещанных золотых гор обнаруживает после многочасовых
раскопок обрезок железнодорожного рельса!!!
Отдельного разговора заслуживает откровенная
дезинформация, появившаяся в последнее время и
распространившаяся благодаря Интернету. Речь идет о
"молекулярных" и других металлоискателях, способных на 100%
определять золото. В одних случаях при описании
принципа действия фигурируют некие загадочные пучки частиц,
в других - некие электростатические (?!) поля, а порой -
жалкие попытки описать что-то типа масс-спектрометра или
устройства на эффекте ядерного магнитного резонанса.
Показательны страны происхождения данных "шедевров" -
Бразилия, Турция, Греция...
Подытоживая, можно сказать следующее.
Рекламируемые возможности электронных металлоискателей
преувеличены. Тем не менее, они до сих пор остаются
единственным доступным классом приборов, позволяющих
"видеть металлические предметы сквозь землю".

2. ПРАКТИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ
2.1. Металлоискатель по принципу
"передача-прием"
Предлагаемый металлоискатель предназначен для
"дальнего" поиска сравнительно крупных предметов. Он
собран по простейшей схеме без дискриминатора по типам
металлов. Прибор несложен в изготовлении. Глубина
обнаружения составляет:
пистолет 0,5 м;
каска 1 м;
ведро 1,5 м.
Структурная схема
Структурная схема приведена на рис. 4. Она состоит
из нескольких функциональных блоков. Генератор
является источником прямоугольных импульсов, из которых
в дальнейшем формируется сигнал, поступающий на
излучающую катушку. Этот же сигнал используется для
формирования сигнала звуковой индикации. Сигнал генератора
делится по частоте на 4 с помощью кольцевого счетчика
на триггерах. По кольцевой схеме счетчик выполнен для
того, чтобы на его выходах можно было сформировать два
сигнала, сдвинутых друг относительно друга по фазе на 90°.
Прямоугольный сигнал (меандр) подается с первого выхода
кольцевого счетчика на вход усилителя мощности,
нагрузкой которого является колебательный контур с излучающей
катушкой. По своему типу усилитель мощности является
преобразователем "напряжение-ток", что позволяет
предотвратить перегрузки выходного каскада в моменты смены
полярности входного прямоугольного сигнала усилителя
мощности. Приемный усилитель напряжения усиливает сигнал,
поступающий с приемной катушки. В приемную катушку
кроме полезного проникает также и паразитный сигнал,
обусловленный неидеальностью конструкции системы катушек
метал лоискателя, проводимостью грунта и другими причинами.

26
А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
ЛЛЛ 32 кГц _Л_Г 8 кГц
Генератор
Кольцевой
счетчик
Схема компенсации
~1~
Приемный
усилитель
L
Усилитель
мощности
8 кГц

Синхронный
детектор

Нелинейный
усилитель

Ограничитель по
минимуму
Балансный
модулятор
Формирователь
опорного сигнала
звуковой индикации
Усилитель
пьезоизлу-
чателя
2 кГц / 8 Гц
Рис. 4. Структурная схема металлоискателя по принципу
"передача-прием"
Для его устранения предназначена схема компенсации.
Смысл ее работы заключается в том, что в сигнал приемного
усилителя подмешивается некоторая часть сигнала с
выходного колебательного контура так, чтобы минимизировать
(в идеале - довести до нуля) выходной сигнал синхронного
детектора при отсутствии вблизи датчика металлических
предметов. Настройка схемы компенсации осуществляется
с помощью регулировочного потенциометра.
Синхронный детектор преобразует полезный
переменный сигнал, поступающий с выхода приемного
усилителя, в постоянный сигнал. Важной особенностью
синхронного детектора является возможность выделения полезного
сигнала на фоне шумов и помех, значительно
превышающих полезный сигнал по амплитуде. Опорный сигнал син-

2. Практические конструкции
27
хронного детектора берется со второго выхода кольцевого
счетчика, сигнал которого имеет сдвиг по фазе
относительно первого выхода на 90°. Динамический диапазон
изменения полезного сигнала как на выходе приемной катушки, так
и на выходе синхронного детектора очень широк. Чтобы
устройство индикации - стрелочный прибор или звуковой
индикатор одинаково хорошо регистрировали как очень
слабые сигналы, так и очень (например, в 100 раз) более
сильные сигналы, необходимо иметь в составе прибора
устройство, сжимающее динамический диапазон. Таким
устройством является нелинейный усилитель,
амплитудная характеристика которого приближается к
логарифмической. К выходу нелинейного усилителя подключен
стрелочный измерительный прибор. Формирование
звукового сигнала индикации начинается ограничителем по
минимуму, т.е. блоком, имеющим зону нечувствительности
для малых сигналов. Это означает, что звуковая индикация
включается только для сигналов, превосходящих по
амплитуде некоторый порог. Таким образом, слабые сигналы,
связанные в основном с движением прибора и его
механическими деформациями, не раздражают слух.
Формирователь опорного сигнала звуковой индикации формирует
пачки прямоугольных импульсов частотой 2 кГц с частотой
повторения пачек 8 Гц. С помощью балансного
модулятора этот опорный сигнал перемножается на выходной сигнал
ограничителя по минимуму, формируя таким образом
сигнал нужной формы и нужной амплитуды. Усилитель пье-
зоизлучателя увеличивает амплитуду сигнала, который
поступает на акустический преобразователь - пьезоизлуча-
тель.
Принципиальная схема
Принципиальная схема разработанного автором ме-
таллоискателя по принципу "передача-прием" приведена
на рис. 5 - входной блок и на рис. 6 - блок индикации.
Разделение на блоки условно и не отражает особенностей
конструкции.

28
А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
-> Выход
к блоку
индикации
Рис. 5. Принципиальная электрическая схема входного блока
металлоискателя по принципу "передача-прием"
ГЕНЕРАТОР
Генератор собран на логических элементах 2И-НЕ
D1.1-D1.4. Частота генератора стабилизирована
кварцевым или пьезокерамическим резонатором Q с резонансной
частотой 215 Гц « 32 кГц ("часовой кварц"). Цепь R1C1
препятствует возбуждению генератора на высших гармониках.
Через резистор R2 замыкается цепь ООС, через резонатор
Q - цепь ПОС. Генератор отличается простотой, малым
потребляемым током от источника питания, надежно работает
при напряжении питания 3...15 В, не содержит подстроеч-
ных элементов и чересчур высокоомных резисторов.
Выходная частота генератора - около 32 кГц.

2. Практические конструкции
29
КОЛЬЦЕВОЙ СЧЕТЧИК
Кольцевой счетчик выполняет две функции. Во-
первых, он делит частоту генератора на 4, до частоты 8 кГц.
Во-вторых, он формирует два сигнала, сдвинутых один
относительно другого на 90° по фазе. Один сигнал
используется для возбуждения колебательного контура с
излучающей катушкой, другой - в качестве опорного сигнала
синхронного детектора. Кольцевой счетчик представляет
собой два D-триггера D2.1 и D2.2, замкнутых в кольцо с
инверсией сигнала по кольцу. Тактовый сигнал - общий для
обоих триггеров. Любой выходной сигнал первого триггера
D2.1 имеет сдвиг по фазе на плюс-минус четверть периода
(т.е. на 90°) относительно любого выходного сигнала
второго триггера D2.2.
УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ
Усилитель мощности собран на операционном
усилителе (ОУ) D3.1. Колебательный контур с излучающей
катушкой образован элементами L1C2. Параметры катушки
индуктивности приведены в табл. 2. Марка провода обмоток
- ПЭЛШО 0,44.
В цепь ОС усилителя выходной колебательный контур
включен только на 25%, благодаря отводу от 50-го витка
излучающей катушки L1. Это позволяет увеличить
амплитуду тока в катушке при приемлемом значении емкости
прецизионного конденсатора С2.
Значение переменного тока в катушке задается
резистором R3. Этот резистор должен иметь минимальную
величину, но такую, чтобы ОУ усилителя мощности не попадал
Таблица 2. Параметры катушек индуктивности датчика
Обозначение
L1
L2
Назначение
Излучающая
Приемная
Число витков
50+150
100
Внутренний
диаметр, мм
190
125

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
в режим ограничения выходного сигнала по току (не более
40 мА) или, - что вероятнее всего при рекомендуемых
параметрах катушки индуктивности L1, - по напряжению (не
более ±3,5 В при напряжении батарей питания ±4,5 В). Для
того чтобы убедиться в отсутствии режима ограничения,
достаточно проверить осциллографом форму сигнала на
выходе ОУ D3.1. При нормальной работе усилителя на
выходе должен присутствовать сигнал, приближающийся по
форме к синусоиде. Вершины волн синусоиды должны
иметь плавную форму и не должны быть срезаны. Цепь
коррекции ОУ D3.1 состоит из корректирующего
конденсатора СЗ емкостью 33 пФ.
ПРИЕМНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ
Приемный усилитель - двухкаскадный. Первый каскад
выполнен на ОУ D5.1. Он обладает высоким входным
сопротивлением благодаря последовательной ООС по
напряжению. Это позволяет исключить потери полезного
сигнала вследствие шунтирования колебательного контура
L2C5 входным сопротивлением усилителя. Коэффициент
усиления первого каскада по напряжению составляет: Ки =
=(R9/R8) + 1 = 34. Цепь коррекции ОУ D5.1 состоит из
корректирующего конденсатора С6 емкостью 33 пФ.
Второй каскад приемного усилителя выполнен на ОУ
D5.2 с параллельной ООС по напряжению. Входное
сопротивление второго каскада: Rbx= R10 = 10 кОм - не так
критично, как первого, ввиду низкоомности его источника
сигнала. Разделительный конденсатор С7 не только
предотвращает накапливание статической погрешности по
каскадам усилителя, но и корректирует его ФЧХ. Емкость
конденсатора выбирается такой, чтобы создаваемое цепью
C7R10 опережение по фазе на рабочей частоте 8 кГц
компенсировало запаздывание по фазе, вызванное конечным
быстродействием ОУ D5.1 и D5.2.
Второй каскад приемного усилителя, благодаря своей
схеме, позволяет легко осуществить суммирование
(подмешивание) сигнала от схемы компенсации через резистор
R11. Коэффициент усиления второго каскада по напряже-

2. Практические конструкции 31
нию полезного сигнала составляет: Ки = -R12/R10 = -33,
а по напряжению компенсирующего сигнала: Кик=
=-R12/R11 « -4. Цепь коррекции ОУ D5.2 состоит из
корректирующего конденсатора С8 емкостью 33 пФ.
СХЕМА КОМПЕНСАЦИИ
Схема компенсации выполнена на ОУ D3.2 и
представляет собой инвертор с Ки = - R7/R5 = -1.
Регулировочный потенциометр R6 включен между входом и выходом
этого инвертора и позволяет снять сигнал, лежащий в
диапазоне [-1,+1] от выходного напряжения ОУ D3.1. Выходной
сигнал схемы компенсации с движка регулировочного
потенциометра R6 поступает на компенсирующий вход
второго каскада приемного усилителя (на резистор R11).
Регулировкой потенциометра R6 добиваются нулевого
значения на выходе синхронного детектора, что
приблизительно соответствует компенсации проникшего в приемную
катушку нежелательного сигнала. Цепь коррекции ОУ D3.2
состоит из корректирующего конденсатора С4 емкостью
33 пФ.
СИНХРОННЫЙ ДЕТЕКТОР
Синхронный детектор состоит из балансного
модулятора, интегрирующей цепи и усилителя постоянных
сигналов (УПС). Балансный модулятор реализован на основе
многофункционального коммутатора D4, выполненного по
интегральной технологии с комплементарными полевыми
транзисторами как в качестве управляющих дискретных
вентилей, так и в качестве аналоговых ключей. Коммутатор
работает в качестве аналогового переключателя. С
частотой 8 кГц он поочередно замыкает на общую шину выходы
"треугольника" интегрирующей цепи, состоящей из
резисторов R13 и R14 и конденсатора СЮ. Сигнал опорной
частоты поступает на балансный модулятор с одного из выходов
кольцевого счетчика.

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Сигнал на вход "треугольника" интегрирующей цепи
поступает через разделительный конденсатор С9 с выхода
приемного усилителя. Постоянная времени интегрирующей
цепи т « R13-C10 = R14-C10. Она должна быть, с одной
стороны, как можно больше, чтобы как можно сильнее
ослабить влияние шумов и помех. С другой стороны, она не
должна превышать некоторый предел, когда инерционность
интегрирующей цепи препятствует отслеживанию быстрых
изменений амплитуды полезного сигнала.
Наибольшую скорость изменения амплитуды
полезного сигнала можно охарактеризовать некоторым
минимальным временем, за которое может произойти это изменение
(от установившегося значения до максимального
отклонения) при движении датчика металлоискателя относительно
металлического предмета. Очевидно, что максимальная
скорость изменения амплитуды полезного сигнала будет
наблюдаться при максимальной скорости движения
датчика. Она может достигать 5 м/с для "маятникового" движения
датчика на штанге. Время изменения амплитуды полезного
сигнала можно оценить как отношение базы датчика к
скорости движения. Положив минимальное значение базы
датчика, равное 0,2 м, получим минимальное время
изменения амплитуды полезного сигнала 40 мс. Это в несколько
раз больше, чем постоянная времени интегрирующей цепи
при выбранных номиналах резисторов R13, R14 и
конденсатора СЮ. Следовательно, инерционность
интегрирующей цепи не исказит динамику даже самых быстрых из всех
возможных изменений амплитуды полезного сигнала от
датчика металлоискателя.
Выходной сигнал интегрирующей цепи снимается
с конденсатора СЮ. Так как у последнего обе обкладки
находятся под "плавающими потенциалами", УПС
представляет собой дифференциальный усилитель, выполненный
на ОУ D6. Помимо усиления постоянного сигнала, УПС
выполняет функцию фильтра нижних частот (ФНЧ),
дополнительно ослабляющего нежелательные высокочастотные
компоненты на выходе синхронного детектора, связанные,
в основном, с неидеальностью балансного модулятора.

2. Практические конструкции
33
ФНЧ реализуется благодаря конденсаторам С11, С13.
В отличие от остальных узлов металлоискателя, ОУ УПС по
своим параметрам должен приближаться к прецизионным
ОУ. В первую очередь, это относится к величине входного
тока, величине напряжения смещения и величине
температурного дрейфа напряжения смещения. Удачным
вариантом, сочетающим хорошие параметры и относительную
доступность, является ОУ типа К140УД14 (или
КР140УД1408). Цепь коррекции ОУ D6 состоит из
корректирующего конденсатора С12 емкостью 33 пФ.
НЕЛИНЕЙНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ
Нелинейный усилитель выполнен на ОУ D7.1 с нелинейной
ООС по напряжению. Нелинейная ООС реализована
двухполюсником, состоящим из диодов VD1-VD8 и резисторов
R20-R24. Амплитудная характеристика нелинейного
усилителя приближается к логарифмической. Она представляет
собой кусочно-линейную, с четырьмя точками излома для
каждой полярности, аппроксимацию логарифмической
зависимости. Благодаря плавной форме вольтамперных
характеристик диодов амплитудная характеристика
нелинейного усилителя сглажена в точках излома. Малосигнальный
коэффициент усиления нелинейного усилителя по
напряжению составляет: Кик= - (R23+R24)/R19 « -100. С ростом
амплитуды входного сигнала коэффициент усиления
уменьшается. Дифференциальный коэффициент усиления
для большого сигнала составляет: ЭиВых/ЭиВх = - R24/R19 =
= -1. К выходу нелинейного усилителя подключен
стрелочный измерительный прибор - микроамперметр с
последовательно включенным добавочным резистором R25. Так как
напряжение на выходе синхронного детектора может иметь
любую полярность (в зависимости от сдвига фазы между*
его опорным и входным сигналами), использован
микроамперметр с нулем в середине шкалы. Таким образом,
стрелочный прибор имеет диапазон индикации -100... 0 ... +100
мкА. Цепь коррекции ОУ D7.1 состоит из корректирующего
конденсатора С18 емкостью 33 пФ.

34.
А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Рис. 6. Принципиальная электрическая схема блока индикации
металлоискателя по принципу "передача-прием"
ОГРАНИЧИТЕЛЬ ПО МИНИМУМУ
Ограничитель по минимуму реализован на ОУ D7.2
с нелинейной параллельной ООС по напряжению
Нелинейность заключена во входном двухполюснике и состоит из
двух встречно-параллельно включенных диодов VD9, VD10
и резистора R26.
Формирование звукового сигнала индикации из
выходного сигнала нелинейного усилителя начинается с еще
одной корректировки амплитудной характеристики
усилительного тракта. В данном случае формируется зона
нечувствительности в области малых сигналов. Это означает, что
звуковая индикация включается только для сигналов,
превосходящих некоторый порог. Этот порог определяется

2. Практические конструкции
35
прямым напряжением диодов VD9, VD10 и составляет
около 0,5 В. Таким образом, слабые сигналы, связанные в
основном с движением прибора и его механическими
деформациями, отсекаются и не раздражают слух.
Малосигнальный коэффициент усиления
ограничителя по минимуму равен нулю. Дифференциальный
коэффициент усиления по напряжению для большого сигнала
составляет: ЭиВых/ЭиВх = - R27/R26 = -1. Цепь коррекции ОУ
D7.2 состоит из корректирующего конденсатора С19
емкостью 33 пФ.
БАЛАНСНЫЙ МОДУЛЯТОР
Сигнал звуковой индикации формируется следующим
образом. Постоянный или медленно меняющийся сигнал на
выходе ограничителя по минимуму перемножается на
опорный сигнал звуковой индикации. Опорный сигнал
задает форму для звукового сигнала, а выходной сигнал
ограничителя по минимуму - амплитуду. Перемножение двух
сигналов осуществляется с помощью балансного
модулятора. Он реализован на многофункциональном
коммутаторе D11, работающем в качестве аналогового ключа, и ОУ
D8.1. Коэффициент передачи устройства равен +1 при
разомкнутом ключе и -1 - при замкнутом. Цепь коррекции ОУ
D8.1 состоит из корректирующего конденсатора С20
емкостью 33 пФ.
ФОРМИРОВАТЕЛЬ ОПОРНОГО СИГНАЛА ЗВУКОВОЙ ИНДИКАЦИИ
Формирователь опорного сигнала реализован на
двоичном счетчике D9 и счетчике-дешифраторе D10. Счетчик
D9 делит частоту 8 кГц с выхода кольцевого счетчика до
частоты 2 кГц и 32 Гц. Сигнал с частотой 2 кГц поступает на
младший разряд адреса АО многофункционального
коммутатора D11, задавая таким образом тональный сигнал
с наиболее чувствительной для человеческого уха
частотой. Этот сигнал будет воздействовать на аналоговый ключ
балансного модулятора только в том случае, когда на
старшем разряде адреса А1 многофункционального комму-

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
татора D11 будет присутствовать логическая 1. При
логическом нуле на А1 аналоговый ключ балансного модулятора
все время разомкнут.
Сигнал звуковой индикации формируется
прерывистым, чтобы меньше утомлялся слух. Для этого
используется счетчик-дешифратор D10, который управляется
тактовой частотой 32 Гц с выхода двоичного счетчика D9
и формирует на своем выходе прямоугольный сигнал с
частотой 8 Гц и соотношением длительности логической
единицы и логического нуля, равным 1/3. Выходной сигнал
счетчика-дешифратора D10 поступает на старший разряд
адреса А1 многофункционального коммутатора D11,
периодически прерывая формирование тональной посылки в
балансном модуляторе.
УСИЛИТЕЛЬ ПЬЕЗОИЗЛУЧАТЕЛЯ
Усилитель пьезоизлучателя реализован на ОУ D8.2.
Он представляет собой инвертор с коэффициентом
усиления по напряжению Ки = -1. Нагрузка усилителя - пьезоиз-
лучатель - включена по мостовой схеме между выходами
ОУ D8.1 и D8.2. Это позволяет в два раза увеличить
амплитуду выходного напряжения на нагрузке. Выключатель S
предназначен для отключения звуковой индикации
(например, при настройке). Цепь коррекции ОУ D8.2 состоит из
корректирующего конденсатора С21 емкостью 33 пФ.
Типы деталей и конструкция
Типы используемых микросхем приведены в табл. 3.
Вместо микросхем серии К561 возможно использование
микросхем серии К1561. Можно попытаться применить
некоторые микросхемы серии К176 и зарубежные аналоги.
Сдвоенные операционные усилители (ОУ) серии К157
можно заменить любыми сходными по параметрам
одиночными ОУ общего назначения (с соответствующими
изменениями в цоколевке и цепях коррекции), хотя применение
сдвоенных ОУ удобнее (возрастает плотность монтажа).

2. Практические конструкции
37
Операционный усилитель синхронного детектора D6,
как уже указывалось выше, по своим параметрам должен
приближаться к прецизионным ОУ. Кроме типа, указанного
в таблице, подойдут К140УД14, 140УД14. Возможно
применение ОУ К140УД12, 140УД12, КР140УД1208 в
соответствующей схеме включения.
Таблица 3. Типы используемых микросхем
Обозначение
по рис. 5 и 6
D1
D2
D3, D5, D7, D8
D4, D11
D6
D9
D10
Тип
К561ЛА7
К561ТМ2
К157УД2
К561КП1
КР140УД1408
К561ИЕ10
К561ИЕ9
Функциональное
назначение
4 элементата 2И-НЕ
2 D-триггера
Сдвоенный ОУ
2 коммутатора 4 на 1
Точный ОУ
2 двоичных счетчика
Счетчик-дешифратор
К применяемым в схеме металлоискателя
резисторам не предъявляется особых требований. Они лишь
должны иметь прочную конструкцию и быть удобны для
монтажа. Номинал рассеиваемой мощности 0,125...0,25 Вт.
Потенциометр компенсации R6 желателен
многооборотный типа СП5-44 или с нониусной подстройкой типа
СП5-35. Можно обойтись и обычными потенциометрами
любых типов. В этом случае желательно их использовать
два. Один - для грубой подстройки, номиналом 10 кОм,
включенный в соответствии со схемой. Другой -для точной
подстройки, включенный по схеме реостата в разрыв
одного из крайних выводов первого потенциометра, номиналом
0,5...1 кОм.
Конденсаторы С15, С17 - электролитические.
Рекомендуемые типы - К50-29, К50-35, К53-1, К53-4 и другие
малогабаритные. Остальные конденсаторы, за
исключением конденсаторов колебательных контуров приемной и
излучающей катушек, - керамические типа К10-7 (до номина-

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
ла 68 нФ) и металлопленочные типа К73-17 (номиналы
выше 68 нФ). Конденсаторы контуров - С2 и С5 - особые.
К ним предъявляются высокие требования по точности
и термостабильности. Каждый конденсатор состоит из
нескольких E...10 шт.) конденсаторов, включенных в
параллель. Настройка контуров в резонанс осуществляется
подбором количества конденсаторов и их номинала.
Рекомендуемый тип конденсаторов К10-43. Их группа по
термостабильности - МПО (т.е. приблизительно нулевой
ТКЕ). Возможно применение прецизионных конденсаторов
и других типов, например К71-7. В конце концов, можно
попытаться использовать старинные термостабильные
слюдяные конденсаторы с серебряными обкладками типа КСО
или полистирольные конденсаторы.
Диоды VD1-VD10 типа КД521, КД522 или
аналогичные кремниевые маломощные.
Микроамперметр - любого типа, рассчитанный на ток
100 мкА с нулем посередине шкалы. Удобны
малогабаритные микроамперметры, например, типа М4247.
Кварцевый резонатор Q - любой малогабаритный
часовой кварц (аналогичные кварцевые резонаторы
используются в портативных электронных играх).
Выключатель питания - любого типа
малогабаритный. Батареи питания - типа 3R12 (по международному
обозначению) и "квадратные" (по нашему).
Пьезоизлучатель Y1 - может быть типа ЗП1-ЗП18.
Хорошие результаты получаются при использовании пье-
зоизлучателей импортных телефонов (идут в огромных
количествах "в отвал" при изготовлении телефонов с
определителем номера).
Конструкция прибора может быть достаточно
произвольной. При ее разработке желательно учесть
рекомендации, изложенные ниже, а также в параграфах, посвященных
датчикам и конструкции корпусов.
Внешний вид прибора показан на рис. 7. По своему
типу датчик предлагаемого металлоискателя относится
к датчикам с перпендикулярными осями. Катушки датчика
склеены из стеклотекстолита эпоксидным клеем. Этим же

2. Практические конструкции
39
Рис. 7. Общий вид металлоискателя, выполненного
по принципу "передача-прием"
клеем залиты обмотки катушек вместе с арматурой их
электрических экранов. Штанга металлоискателя изготовлена из
трубы из алюминиевого сплава (АМГЗМ, АМГ6М или Д16Т)
диаметром 48 мм и с толщиной стенки 2...3 мм. Катушки
приклеены к штанге эпоксидным клеем: соосная
(излучающая) - с помощью переходной усиливающей втулки;
перпендикулярная к оси штанги (приемная) - с помощью
подходящей формы переходника.
Указанные вспомогательные детали выполнены также
из стеклотекстолита. Корпус электронного блока изготовлен
из фольгированного стеклотекстолита путем пайки.
Соединения катушек датчика с электронным блоком выполнены
экранированным проводом с внешней изоляцией и
проложены внутри штанги. Экраны этого провода подключены только
к шине общего провода на плате электронной части прибора,
куда также подключаются экран корпуса в виде фольги и
штанга. Снаружи прибор покрашен нитроэмалью.
Печатная плата электронной части металлоискателя
может быть изготовлена любым из традиционных способов,
удобно также использовать готовые макетные печатные
платы под DIP корпуса микросхем (шаг 2,5 мм).

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Налаживание прибора
Налаживать прибор рекомендуется в следующей
последовательности.
1. Проверить правильность монтажа по
принципиальной схеме. Убедиться в отсутствии коротких замыканий
между соседними проводниками печатной платы, соседними
ножками микросхем и т.п.
2. Подключить батареи или двуполярный источник
питания, строго соблюдая полярность. Включить прибор и
измерить потребляемый ток. Он должен составлять около
20 мА по каждой шине питания. Резкое отклонение
измеренных значений от указанной величины свидетельствует
о неправильности монтажа или неисправности микросхем.
3. Убедиться в наличии на выходе генератора чистого
меандра с частотой около 32 кГц.
4. Убедиться в наличии на выходах триггеров D2
меандра с частотой около 8 кГц.
5. Подбором конденсатора С2 настроить выходной
контур L1C2 в резонанс. В простейшем случае - по
максимуму амплитуды напряжения на нем (около 10 В), а более
точно - по нулевому фазовому сдвигу напряжения контура
относительно меандра на выходе 12 триггера D2.
6. Убедиться в работоспособности приемного
усилителя. Настроить его входной колебательный контур L2C5
в резонанс. В качестве входного сигнала вполне достаточно
паразитного сигнала, проникающего из излучающей
катушки. Настройка в резонанс, как и для выходного контура,
осуществляется подпайкой или удалением необходимого
количества конденсаторов подходящих номиналов.
7. Убедиться в возможности компенсации паразитного
сигнала потенциометром R6. Для этого сначала
осциллографом контролируют выход ОУ D5.2. При вращении оси
потенциометра R6 амплитуда сигнала с частотой 8 кГц на
выходе ОУ D5.2 должна меняться и в одном из средних
положений движка R6 эта амплитуда будет минимальна.
Далее следует проконтролировать выход синхронного
детектора - выход ОУ D6. При вращении оси потенциометра R6

2. Практические конструкции
41
уровень постоянного сигнала на выходе ОУ D6 должен
меняться от максимального значения +3,5 В до минимального
-3,5 В или наоборот. Переход этот достаточно резкий и,
чтобы его "поймать", как раз и удобно воспользоваться
точной подстройкой, упомянутой выше. Настройка заключается
в установлении с помощью потенциометра R6 напряжения
на выходе ОУ D6, равного нулю.
Внимание!
Настройку потенциометром R6 необходимо
проводить при отсутствии вблизи катушек датчика металло-
искателя крупных металлических предметов, включая
измерительные приборы! В противном случае, при
перемещении этих предметов или при перемещении датчика
относительно них прибор расстроится, а при наличии
крупных металлических предметов вблизи датчика
установить выходное напряжение синхронного детектора
в ноль не удастся. О компенсации см. также в параграфе,
посвященном возможным модификациям.
8. Убедиться в работе нелинейного усилителя.
Простейший способ - визуально. Микроамперметр должен
реагировать на процесс настройки, производимой
потенциометром R6. При некотором положении движка R6 стрелка
микроамперметра должна установиться в ноль. Чем
дальше стрелка микроамперметра находится от нуля, тем
слабее должен реагировать микроамперметр на вращение
движка R6.
Может так оказаться, что неблагоприятная
электромагнитная обстановка затруднит
наладку прибора. В этом случае стрелка микроам-
■ перметра будет совершать хаотические или пе-
I риодические колебания при приближении движка
потенциометра R6 к тому положению, в котором
должна иметь место компенсация сигнала.
Описанное нежелательное явление объясняется
наводками высших гармоник сети 50 Гц на прием-

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
ную катушку. На значительном удалении от
проводов с электричеством колебания стрелки при
настройке должны отсутствовать.
9. Убедиться в работоспособности узлов,
формирующих звуковой сигнал. Обратить внимание на наличие
небольшой зоны нечувствительности по звуковому сигналу
вблизи нуля по шкале микроамперметра.
При наличии неполадок и отклонений в поведении
отдельных узлов схемы металлоискателя следует
действовать по общепринятой методике:
- проверить отсутствие самовозбуждения ОУ;
- проверить режимы ОУ по постоянному току;
- сигналы и логические уровни входов/выходов
цифровых микросхем, и т.д. и т.п.
Возможные модификации
Схема прибора достаточно проста и поэтому речь
может идти только о дальнейших усовершенствованиях. К ним
можно отнести:
1. Добавление дополнительного потенциометра
компенсации R6*, включенного параллельно R6 по крайним
выводам. Движок этого потенциометра подключается через
конденсатор емкостью 510 пФ (необходимо уточнить
экспериментально) к инвертирующему входу 5 ОУ D5.2. В такой
конфигурации будет две степени свободы при компенсации
паразитного сигнала (по синусу и косинусу), что может
помочь настройке прибора при эксплуатации со
значительными температурными перепадами датчика, при высокой
минерализации грунта и т.д.
2. Добавление дополнительного канала визуальной
индикации, содержащего синхронный детектор,
нелинейный усилитель и микроамперметр. Опорный сигнал
синхронного детектора дополнительного канала берется со
сдвигом на четверть периода относительно опорного
сигнала основного канала (с любого выхода другого триггера

2. Практические конструкции
43
кольцевого счетчика). Обладая некоторым опытом поиска,
можно по показаниям двух стрелочных приборов научиться
оценивать характер обнаруженного объекта, т.е. работать
не хуже электронного дискриминатора.
3. Добавление защитных диодов, включенных в
обратной полярности параллельно источникам питания. При
ошибке в полярности включения батарей в этом случае
гарантируется, что схема металлоискателя не пострадает
(хотя, если вовремя не среагировать, полностью
разрядится неправильно включенная батарея). Включать диоды
последовательно с шинами питания не рекомендуется, так как
в этом случае на них пропадет впустую 0,3...0,6 В
драгоценного напряжения источников питания. Тип защитных
диодов - КД243, КД247, КД226 и т.п.
2.2. Металлоискатель на биениях
Предлагаемый металлоискатель предназначен для
"ближнего" поиска предметов. Он собран по простейшей
схеме. Прибор компактен и несложен в изготовлении.
Глубина обнаружения составляет:
монета 025мм .., 5 см;
пистолет 10 см;
каска 20 см.
Структурная схема
Структурная схема изображена на рис. 8. Она состоит
из нескольких функциональных блоков. Кварцевый
генератор является источником прямоугольных импульсов*
стабильной частоты. К измерительному генератору
подключен колебательный контур, в состав которого входит
датчик - катушка индуктивности. Выходные сигналы обоих
генераторов поступают на входы синхронного детектора,
который на своем выходе формирует сигнал разностной
частоты. Этот сигнал имеет приблизительно
пилообразную форму. Для удобства дальнейшей обработки сигнал

44.
А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
ML
Кварцевый
генератор

Измерительный
генератор
ни
/\/

Синхронный
детектор
Триггер
Шмидта
JUUL
SIS
Устройство
индикации
Рис. 8. Структурная схема металлоискателя на биениях
синхронного детектора преобразуется с помощью триггера
Шмидта в сигнал прямоугольной формы. Устройство
индикации предназначено для формирования звукового
сигнала разностной частоты с помощью пьезоизлучателя
и для визуального отображения величины этой частоты
с помощью светодиодного индикатора.
Принципиальная схема
Принципиальная схема разработанного автором
металлоискателя на биениях изображена на рис. 9.
КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР
Кварцевый генератор имеет схему, аналогичную
схеме генератора металлоискателя по принципу "передача-
прием", но реализованную на инверторах D1.1-D1.3.
Частота генератора стабилизирована кварцевым или пьезоке-
рамическим резонатором Q с резонансной частотой 215 Гц ~
« 32 кГц ("часовой кварц"). Цепь R1C2 препятствует
возбуждению генератора на высших гармониках. Через резистор
R2 замыкается цепь ООС, через резонатор Q - цепь ПОС.

2. Практические конструкции
.45
Генератор отличается простотой, малым потребляемым
током от источника питания, надежно работает при
напряжении питания 3..15 В, не содержит подстроечных элементов
и чересчур высокоомных резисторов. Выходная частота
генератора - около 32 кГц. Дополнительный счетный триггер
D2.1 необходим для формирования сигнала со
скважностью, в точности равной 2, что требуется для последующей
схемы синхронного детектора.
Рис. 9. Принципиальная электрическая схема
металлоискателя на биениях
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР
Непосредственно генератор реализован на
дифференциальном каскаде на транзисторах VT1, VT2. Цепь ПОС
реализована гальванически, что упрощает схему. Нагрузкой
дифференциального каскада является колебательный
контур L1C1. Частота генерации зависит от резонансной
частоты колебательного контура и, в некоторой степени, от
режимного тока дифференциального каскада. Этот ток
задается резисторами R3 и R3'. Подстройка частоты
измерительного генератора при настройке прибора осуществля-

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
ется грубо - подбором емкости С1 и плавно - регулировкой
потенциометром R3'.
Для преобразования низковольтного выходного
сигнала дифференциального каскада к стандартным
логическим уровням цифровых КМОП-микросхем служит каскад по
схеме с общим эмиттером на транзисторе VT3.
Формирователь с триггером Шмидта на входе на элементе D3.1
обеспечивает крутые фронты импульсов для нормальной
работы последующего счетного триггера.
Дополнительный счетный триггер D2.2 необходим для
формирования сигнала со скважностью, в точности равной
2, что требуется для последующей схемы синхронного
детектора.
СИНХРОННЫЙ ДЕТЕКТОР
Детектор состоит из перемножителя, реализованного
на элементе D4.1 "Исключающее ИЛИ" и интегрирующей
цепи R6C4. Его выходной сигнал близок по форме к
пилообразному, а частота этого сигнала равна разности частот
кварцевого генератора и измерительного генератора.
ТРИГГЕР ШМИДТА
Триггер Шмидта реализован на элементе D3.2 и
формирует прямоугольные импульсы из пилообразного
напряжения синхронного детектора.
УСТРОЙСТВО ИНДИКАЦИИ
Является просто мощным буферным инвертором,
реализованным на трех оставшихся инверторах D1.4-D1.6,
включенных в параллель для увеличения нагрузочной
способности. Нагрузкой устройства индикации являются свето-
диод и пьезоизлучатель.
Типы деталей и конструкция
Типы используемых микросхем приведены в табл. 4.

2. Практические конструкции
47
Таблица 4. Типы используемых микросхем
Обозначение
по рис. 9
D1
D2
D3
D4
Тип
К561ЛН2
К561ТМ2
К561ТЛ1
К561ЛП2
Функциональное
назначение
6 инверторов
2 D-триггера
4 элемента 2И-НЕ с триггером
Шмидта на входах
4 элемента "Исключающее ИЛИ"
Вместо микросхем серии К561 возможно
использование микросхем серии К1561. Можно попытаться применить
некоторые микросхемы серии К176. Входы
неиспользуемых элементов цифровых микросхем нельзя оставлять
неподключенными! Их следует соединить либо с общей
шиной, либо с шиной питания.
Транзисторы VT1, VT2 являются элементами
интегральной транзисторной сборки типа К159НТ1 с любой
буквой. Их можно заменить на дискретные транзисторы с прп
проводимостью типов КТ315, КТ312 и т.п. Транзистор VT3 -
типа КТ361 с любой буквой или аналогичного типа с р-п-р
проводимостью.
К применяемым в схеме металлоискателя
резисторам не предъявляется особых требований. Они лишь
должны иметь прочную конструкцию и быть удобны для
монтажа. Номинальная рассеиваемая мощность должна
составлять 0,125...0,25 Вт.
Потенциометр компенсации R3' желателен
многооборотный типа СП5-44 или с нониусной подстройкой типа
СП5-35. Можно обойтись и обычными потенциометрами
любых типов. В этом случае желательно использовать два
последовательно включенных. Один - для грубой
подстройки, номиналом 1 кОм. Другой - для точной
подстройки, номиналом 100 Ом.
Катушка индуктивности L1 имеет внутренний
диаметр намотки 160 мм, содержит 100 витков провода. Тип
провода - ПЭЛ, ПЭВ, ПЭЛШО и т.п. Диаметр провода
0,2...0,5 мм. О конструкции катушки см. ниже.

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Конденсатор СЗ - электролитический.
Рекомендуемые типы - К50-29, К50-35, К53-1, К53-4 и другие
малогабаритные. Остальные конденсаторы, за исключением
конденсатора колебательного контура катушки
измерительного генератора, - керамические типа К10-7 и
т.п. Конденсатор контура С1 особый. К нему предъявляются
высокие требования по точности и термостабильности.
Конденсатор состоит из нескольких E... 10 шт.) отдельных
конденсаторов, включенных параллельно. Грубая
настройка контура на частоту кварцевого генератора
осуществляется подбором количества конденсаторов и их
номинала. Рекомендуемый тип конденсаторов К10-43. Их
группа по термостабильности - МПО (т.е. приблизительно
нулевой ТКЕ). Возможно применение прецизионных
конденсаторов и других типов, например К71-7. В конце
концов, можно попытаться использовать термостабильные
слюдяные конденсаторы с серебряными обкладками типа
КСО или полистирольные конденсаторы.
Светодиод VD1 типа АЛ336 или аналогичный с
высоким КПД. Подойдет и любой другой светодиод видимого
диапазона излучения.
Кварцевый резонатор Q - любой малогабаритный
часовой кварц (аналогичные используются также в
портативных электронных играх).
Пьезоизлучатель Y1 - может быть типа ЗП1-ЗП18.
Хорошие результаты получаются при использовании пье-
зоизлучателей импортных телефонов (идут в огромных
количествах "в отвал" при изготовлении телефонов с
определителем номера).
Конструкция прибора может быть достаточно
произвольной. При ее разработке желательно учесть
рекомендации, изложенные в разделах, посвященных датчикам и
конструкции корпусов.
Печатная плата электронной части металлоискателя
может быть изготовлена любым из традиционных способов,
удобно также использовать готовые макетные печатные
платы под DIP корпуса микросхем (шаг 2,5 мм).

2. Практические конструкции
49
Налаживание прибора
Налаживание прибора рекомендуется производить
в следующей последовательности.
1. Проверить правильность монтажа по
принципиальной схеме. Убедиться в отсутствии коротких замыканий
между соседними проводниками печатной платы, соседними
ножками микросхем и т.п.
2. Подключить батарею или источник питания 9 В,
строго соблюдая полярность. Включить прибор и измерить
потребляемый ток. Он должен составлять около 10 мА.
Резкое отклонение от указанного значения свидетельствует
о неправильности монтажа или неисправности микросхем.
3. Убедиться в наличии на выходе кварцевого
генератора и на выходе элемента D3.1 чистого меандра с
частотой около 32 кГц.
4. Убедиться в наличии на выходах триггеров D2.1
и D2.2 сигналов с частотами около 16 кГц.
5. Убедиться в наличии на входе элемента D3.2
пилообразного напряжения разностной частоты, а на его выходе
- прямоугольных импульсов.
6. Убедиться в работоспособности устройства
индикации - визуально и на слух.
Возможные модификации
Схема прибора предельно проста и поэтому речь
может идти только о дальнейших усовершенствованиях. К ним
можно отнести:
1. Добавление дополнительного светодиодного
логарифмического индикатора частоты.
2. Использование трансформаторного датчика в
измерительном генераторе.
Рассмотрим эти модификации подробнее.
ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ ИНДИКАТОР ЧАСТОТЫ
Логарифмический индикатор частоты представляет
собой усовершенствованный светодиодный индикатор. Его

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
шкала состоит из восьми отдельных светодиодов. При
достижении измеряемой частотой некоторого порога, на шкале
загорается соответствующий светодиод, остальные семь -
не горят. Особенность индикатора состоит в том, что пороги
срабатывания по частоте для соседних светодиодов
отличаются друг от друга в два раза. Иными словами, шкала
индикатора имеет логарифмическую градуировку, что очень
удобно для такого прибора, как металлоискатель на
биениях. Принципиальная схема логарифмического индикатора
частоты приведена на рис. 10.
Несмотря на то, что схема этого индикатора была
разработана автором самостоятельно, она не претендует
на оригинальность, так как проведенный патентный поиск
показал, что подобные схемы известны. Тем не менее, как
сама схема индикатора, так и ее реализация на
отечественной элементной базе представляет, по мнению автора,
определенный интерес.
Рис.10. Принципиальная электрическая схема
логарифмического индикатора

2. Практические конструкции
51
Работает логарифмический индикатор следующим
образом. На вход индикатора поступает сигнал с выхода
триггера Шмидта схемы металлоискателя на биениях (см.
рис. 9). Этот сигнал является входным для двоичных
счетчиков D5.1-D5.2 (нумерация продолжает нумерацию по
схеме рис. 9). Указанные счетчики периодически
обнуляются по сигналу высокого уровня вспомогательного
генератора на триггере Шмидта D3.3 с частотой около 10 Гц. По
переднему фронту сигнала вспомогательного генератора
происходит также запись состояния счетчиков в
параллельные четырехразрядные регистры D6 и D7. Таким образом,
на выходах регистров D6 и D7 присутствует цифровой код
частоты сигнала биений. Преобразовать этот код в
логарифмическую шкалу возможно достаточно просто (и в этом
"изюминка" данной схемы), если зажигание
соответствующего светодиода шкалы поставить в соответствие
появлению единицы в определенном разряде кода частоты при
всех нулях в более старших разрядах кода.
Очевидно, что данную задачу должна выполнять
комбинационная схема. Самая простая реализация такой схемы
представляет собой периодически повторяющиеся звенья из
элементов ИЛИ. В практической схеме использованы
элементы ИЛИ-НЕ D8, D9 совместно с мощными буферными
инверторами D10, D11. На выходе схемы получается
логический сигнал управления светодиодами шкалы в виде "волны
единиц". С точки зрения экономии батареи питания, конечно,
более целесообразно сделать шкалу не в виде светящегося
столбика светодиодов (до 8 шт. одновременно), а в виде
перемещающейся точки из одного светящегося светодиода.
Для этого светодиоды индикаторной линейки включены
между выходами комбинационной схемы.
Для очень низких значений частоты по-прежнему
более пригодна индикация в виде мигающего светодиода.
В предлагаемой схеме он совмещен с началом
светодиодной шкалы и гаснет, как только загорится следующий ее
сегмент. Выбором элементов R8, С5 можно менять
значение частоты вспомогательного генератора, изменяя таким
образом предел шкалы по частоте.

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Типы деталей и конструкция
Типы используемых микросхем приведены в табл. 4.
Таблица 4. Типы используемых микросхем
Обозначение
по рис 10
D3
D5
D6, D7
D8, D9
D10, D11
Тип
К561ТЛ1
К561ИЕ10
К561ИР9
К561ЛЕ5
К561ЛН2
Функциональное
назначение
4 элемента 2И-НЕ с триггером
Шмидта на входах
2 двоичных счетчика
4-разрядный регистр
4 элемента 2ИЛИ-НЕ
6 инверторов
Вместо микросхем серии К561 возможно
использование микросхем серии К1561. Можно попытаться применить
некоторые микросхемы серии К176. Разводка цепей
питания и нумерация выводов для микросхем D8-D11 для
простоты условно не показана.
Светодиоды VD2-VD9 типа АЛ336 или аналогичные
с высоким КПД. Их токозадающие резисторы R9-R17 имеют
одинаковый номинал 1,0...5,1 кОм. Чем меньше
сопротивление указанных резисторов, тем ярче будут светиться
светодиоды. Однако при этом может не хватить нагрузочной
способности микросхем К561ЛН2.
В данном случае рекомендуется использовать
параллельно включенные выходные инверторы в схеме
индикатора. Удобнее всего организовать это параллельное
включение путем простого припаивания дополнительных
однотипных корпусов микросхем (до 4 шт.) поверх каждой
из установленных в схему микросхем К561ЛН2.

2 Практические конструкции
53
ДАЛЬНЕЙШИЕ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ
С ИНДИКАТОРОМ ЧАСТОТЫ
Предложенный выше логарифмический индикатор
частоты является по сути некоторой разновидностью
цифрового частотомера. Перспективное направление
усовершенствования металлоискателей на биениях связано с
использованием принципа электронного частотомера для
регистрации небольших отклонений частоты. Данной теме
посвящен разд. 2.3.
ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ДАТЧИК
Идея трансформаторного датчика для
металлоискателей проста и изящна. Она известна давно и возникла из-за
стремления упростить конструкцию катушки датчика метал-
лоискателя. Обычным недостатком типового датчика метал-
лоискателя любой конструкции является большое (более
100) число витков катушки. Вследствие этого получается
недостаточная жесткость конструкции датчика, что требует
принятия специальных мер типа дополнительных каркасов,
заливки эпоксидной смолой и т.д. Кроме того, паразитная
емкость такой катушки велика и для устранения ложных
сигналов из-за емкостной связи катушки (катушек) с землей
и телом оператора обязательно экранирование обмоток.
Путь устранения перечисленных недостатков прост
и очевиден - необходимо использовать катушку, состоящую
из минимального количества витков - из одного витка!
Естественно, "в лоб" такое решение не проходит, так как
ничтожная индуктивность одного витка потребовала бы
гигантских по величине емкостей конденсаторов колебательных
контуров, генераторов сигналов с огромным выходным током
и специальных ухищрений по обеспечению высокой
добротности. И здесь самое время вспомнить о существовании
устройства, предназначенного для согласования импедансов,
для преобразования переменных сигналов большого
напряжения с малым током в сигналы малого напряжения с
большим током, и наоборот о трансформаторе.

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
В самом деле, возьмем трансформатор с
коэффициентом трансформации около сотни и подключим его
понижающую обмотку к одному витку, являющемуся датчиком метал-
лоискателя, а повышающую обмотку - в схему
металлоискателя вместо катушки индуктивности.
Конструктивно один виток такого трансформаторного датчика может
быть выполнен самыми различными способами. Например,
он может представлять собой кольцо из медного или
алюминиевого одножильного провода сечением 6... 10 мм2 для
меди и 10...35 мм2 для алюминия. Удобны для использования
внутренние жилы силовых кабелей. Можно для уменьшения
массы и увеличения жесткости изготовить виток из
металлической трубки. Возможно изготовление витка из фольги
путем наклейки на листовой материал и даже из обычного
фольгированного стеклотекстолита. В любом удобном месте
виток заземляется путем подключения к общей шине
прибора, чем обеспечивается компенсация паразитных емкостных
связей. Влияние этих связей при данной конструкции датчика
на несколько порядков меньше ввиду меньшего значения
модуля полного сопротивления одного витка.
Трансформаторный датчик позволяет реализовать
складную конструкцию компактного металлоискателя на
биениях. Ее эскиз изображен на рис. 11. Трансформатор
датчика выполнен на тороидальном магнитопроворде,
установленном непосредственно на плате металлоискателя,
размещенной в пластмассовом корпусе. Понижающая
обмотка трансформатора и виток датчика конструктивно
представляют собой единое целое в виде прямоугольной
рамки из медного изолированного одножильного провода
сечением 6 мм2, замкнутого с помощью пайки. Указанная
рамка имеет возможность вращаться.
В сложенном положении рамка расположена по
периметру корпуса прибора и не занимает лишнего места. В
рабочем положении она разворачивается на 180°. Для того чтобы
рамка фиксировалась в установленном положении,
используются уплотняющие втулки из резины или из другого
аналогичного материала. Возможно также применение любых
других подходящих механических фиксаторов для рамки.

2. Практические конструкции
55
Рис. 11. Конструкция металлоискателя на биениях
со складывающейся рамкой датчика
Сечение проводника, из которого изготовлен виток
трансформаторного датчика, должно быть не меньше, чем
суммарное сечение всех витков, составляющих обычную
катушку датчика металлоискателя. Это необходимо не
только для придания конструкции необходимой прочности
и жесткости, но и для того, чтобы получить не слишком
низкую добротность у колебательного контура с таким
трансформаторным аналогом катушки индуктивности (кстати, при
использовании такого витка в качестве излучающей
катушки, ток в нем может достигать десятков ампер!). По той же
причине, необходим должный выбор сечения провода
понижающей обмотки трансформатора. Он может иметь
меньшее сечение, чем сечение проводника витка, но его
омическое сопротивление должно быть не больше
омического сопротивления витка.

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Для уменьшения потерь за счет омического
сопротивления необходимо очень тщательно выполнить соединение
витка с понижающей обмоткой трансформатора.
Рекомендуемый способ соединения - пайка (для медного витка)
и сварка в среде инертного газа (для алюминиевого).
К трансформатору предъявляются следующие
требования. Во-первых, он должен работать с малыми потерями
на требуемой частоте. На практике это означает, что его
магнитопровод должен быть сделан из низкочастотного
феррита. Во-вторых, его обмотки не должны вносить
заметного вклада в импеданс датчика. На практике это
означает, что индуктивность понижающей обмотки должна быть
заметно больше индуктивности витка. Для тороидальных
ферритовых магнитопроводов с магнитной проницаемостью
ц=2000 и диаметром более 30 мм это справедливо даже
для одного витка понижающей обмотки. В-третьих,
коэффициент трансформации должен быть таким, чтобы
индуктивность повышающей обмотки при подключенном к
понижающей обмотке витке датчика была бы приблизительно
такой же, как и у обычной катушки типового датчика.
К сожалению, преимущества трансформаторного
датчика заметно превосходят его недостатки только для метал-
лоискателей на биениях. Для более чувствительных
приборов такой датчик неприменим из-за достаточно высокой
чувствительности к механическим деформациям, что
приводит к ложным сигналам, появляющимся при движении. Вот
почему трансформаторный датчик рассматривается только
в разделе, посвященном металлоискателю на биениях.
2.3. Металлоискатель по принципу
электронного частотомера
Дальнейшим развитием металлоискателя на биениях
можно рассматривать металлоискатель по принципу
электронного частотомера [5, 6]. Это совместная разработка
автора и инженера из г. Донецка (Украина) Юрия
Колоколова (адрес его персональной странички в

2. Практические конструкции
Интернете - http://home.skif.net/-yukol/index.htm),
усилиями которого удалось воплотить идею в законченное
изделие на основе программируемого однокристального
микроконтроллера. Им разработаны конструкция и
программное обеспечение, а также проведены натурные
испытания.
Внимание!
Несмотря на простоту конструкции предлагаемого
металлоискателя по принципу частотомера, его изго-
| товление в домашних условиях может оказаться за-
■ труднительным из-за необходимости занесения в
микроконтроллер специальной программы. Это
можно сделать, только имея соответствующий опыт и
программно-аппаратные средства для работы с
микроконтроллером.
В настоящее время московской фирмой "Мастер Кит"
[3] освоен выпуск наборов для радиолюбителей для
самостоятельной сборки описываемого металлоискателя (см.
Рекламное приложение в конце книги). Набор содержит
печатную плату и электронные компоненты, включая уже
запрограммированный контроллер. Возможно, для многих
любителей поиска кладов и реликвий, приобретение набора
NM8041 (нумерация по каталогу фирмы "Мастер Кит") и
последующая его несложная сборка, окажутся удобной
альтернативой приобретению дорогого промышленного
прибора или изготовлению металлоискателя полностью своими
силами.
Для тех же, кто чувствует уверенность в себе и готов
попробовать изготовить и запрограммировать
микропроцессорный металлоискатель, на персональной страничке
Юрия Колоколова в Интернете помещен код
ознакомительной версии прошивки контроллера в формате Intel Hex
и другая полезная информация. Данная версия прошивки
отличается от полной версии, которая записана в
микроконтроллеры набора NM8041, отсутствием динамического
режима и некоторых других возможностей.

eg А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Принцип действия рассматриваемого металлоискате-
ля основан на измерении с помощью электронного
частотомера частоты генератора, в контур которого входит
датчик - катушка индуктивности. При этом полезную
информацию несет не само значение частоты, а ее
приращение, которое возникает при приближении датчика
к мишени, и знак этого приращения.
Металлоискатель обладает дальностью обнаружения,
примерно в полтора раза большей, чем у прототипа на
биениях. При этом он обладает селективностью по
металлам. Малый потребляемый ток и широкий диапазон
возможных питающих напряжений позволяет реализовать
широкий выбор вариантов подключения батарей элементов
питания или аккумуляторов. Прибор автоматически
подстраивается под начальную частоту измерительного
генератора. При этом, теоретически, значение частоты
может находиться в пределах примерно от 100 Гц до 200
кГц, что дает большие возможности также и для выбора
конструкции датчика. По количеству деталей предлагаемый
металлоискатель не сложнее, чем металлоискатель на
биениях. Этого удалось достичь благодаря программной
реализации большинства функций в однокристалльном
микроконтроллере.
Основные технические характеристики
Напряжение питания 5,5...20 В
Потребляемый ток 15 мА
Индикация световая G светодиодов) и звуковая
Режимы поиска статический и динамический
Дискриминация ферромагнетики/неферромагнетики
Глубина обнаружения (на воздухе):
монета диаметром 25 мм 11 см
пистолет 17 см
каска 37 см
Структурная схема
Структурная схема металлоискателя, выполненного по
принципу электронного частотомера, показана на рис. 12.

2 Практические конструкции
59

Измерительный
генератор
II
II
к-м
Электронный
частотомер
А
1 Кварцевый!
1 генератор 1
ь.
W
—►
Вычита-
тель
А

Запоминающий
регистр
^.
w
Устройство
индикации
Рис. 12. Структурная схема металлоискателя
по принципу частотомера
Собственно, рассматриваемый металлоискатель
состоит только из измерительного генератора и электронного
частотомера. Структурная же схема является, скорее,
иллюстрацией к алгоритму его работы.
А сам алгоритм работы металлоискателя таков.
Сначала электронный частотомер измеряет частоту
измерительного генератора, когда датчик находится вдали от
металлических предметов и ферромагнетиков. Это значение
заносится в запоминающий регистр. Затем, в реальном
масштабе времени, частотомер измеряет частоту
измерительного генератора. Из полученных значений вычитается
значение эталонной частоты и результат подается на
устройство индикации.
Принципиальная схема
Принципиальная схема металлоискателя изображена
рис. 13. Измерительный генератор построен на
интегральном таймере А1 типа NE555 (отечественный
аналог- К1006ВИ1). Эта микросхема используется в несколько
необычном включении - в качестве LC-генератора.
Колебательный контур генератора состоит из конденсаторов С1*,
С2* и катушки индуктивности датчика L. Резонансная
частота определяется как для обычного колебательного контура,

60.
А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Рис. 13. Принципиальная электрическая схема
металлоискателя по принципу электронного частотомера
при этом в качестве емкости контура выступает емкость
последовательно включенных конденсаторов С1* и С2*.
При использовании типового датчика диаметром 180... 190
мм, содержащего 100 витков провода и емкостях
конденсаторов С1* = 0,047 мкФ и С2* = 0,01 мкФ, частота генерации
составляет около 20 кГц. При необходимости частоту
генератора можно изменить, изменив емкости конденсаторов
С1* и С2*. При этом желательно, чтобы эти емкости
находились в соотношении примерно D...6):1.
На микроконтроллер А2 возложены все остальные
функции по обработке сигнала измерительного генератора
вплоть до индикации. В данной схеме применен микрокон-

2 Практические конструкции
61
троллер AT90S2313-10PI производства фирмы ATMEL [8].
Это - 8-разрядный экономичный RISC однокристальный
микроконтроллер. Он имеет на частоте 10 МГц
производительность 10 MIPS. Содержит: 2 килобайта флэш-памяти,
128 байт EEPROM, 15 линий ввода/вывода, 32 рабочих
регистра, два таймера/счетчика, сторожевой таймер,
аналоговый компаратор, универсальный последовательный порт.
Более подробно с семейством AVR микроконтроллеров
можно познакомиться в Интернете на сайте производителя
[8]. Для решения поставленной задачи выбранный
микроконтроллер имеет достаточно высокие технические
характеристики при сравнительно низкой цене.
Непосредственно к микросхеме микроконтроллера
подключены как органы управления, так и органы
индикации. Переменный резистор R6 регулирует чувствительность
прибора. Светодиоды VD1-VD3 индицируют уровень
отклонения частоты измерительного генератора в случае
преобладания ферромагнитного эффекта. Светодиоды
VD5...VD7 - в случае преобладания эффекта
проводимости. Светодиод VD4 указывает на нулевой сдвиг частоты.
Наушник или пьезоизлучатель Y предназначен для
звуковой индикации отклонения частоты сигнала измерительного
генератора. При помощи переключателя S1 задается
режим работы прибора - статический или динамический.
В статическом режиме сигнал, который представляет собой
цифровой код разности частот, логарифмируется и сразу
подается на индикацию. Каждый уровень световой
индикации сопровождается своим тоном звуковой индикации.
Динамический режим предназначен для поиска
мишеней на фоне помех от грунта, минералов и т.д. В
динамическом режиме сигнал подвергается цифровой
фильтрации, которая выделяет полезный сигнал на фоне
мешающих сигналов. В данном приборе применена
оптимальная согласованная фильтрация. Вкратце ее суть
заключается в том, что для любого сигнала существует
оптимальный фильтр, позволяющий получить максимальный
отклик на своем выходе. Такой цифровой фильтр
реализован для сигнала расстройки частоты, который возникает

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
при движении поисковой катушки над мелкими мишенями
со скоростью 0,5...1 м/с. Фильтр реализован программно
в микроконтроллере.
Разъем Х1 используется для подключения
компьютера на этапе загрузки программы в микроконтроллер.
Типы деталей и конструкция
Конструкция содержит минимальное количество
деталей. При этом к ним не выдвигается особых требований.
Микросхему таймера А1 (NE555) можно заменить на
КР1006ВИ1. Светодиоды желательно выбирать с
повышенной яркостью свечения. Стабилизатор A3 (LP2950) можно
применить типа 1184ЕН1 или, что несколько хуже - 78L05.
В последнем случае минимально допустимое напряжение
батареи составит 6,7 В.
Микроконтроллер А2 впаивается непосредственно
в печатную плату (так как занесение программы
осуществляется через разъем, то нет необходимости
вынимать его из платы даже при ее изменении), но при
желании микроконтроллер можно установить и в панельку.
Микросхему AT90S2313-10PI можно заменить на
AT90S2313-10PC, однако, в этом случае фирма-
производитель не гарантирует работу при температуре
менее О °С (что вполне может быть в полевых условиях).
Резисторы могут быть применены самых
разнообразных типов, на рассеиваемую мощность 0,063...0,25 Вт.
Конденсаторы С1* и С2* - желательно использовать
термостабильные, особенно С2*. Электролитический конденсатор
С4 - любого типа. Остальные конденсаторы -
керамические, типа К10-17. Кварцевый резонатор типов РГ-05,
РК169, либо другой малогабаритный. Датчик -
экранированная катушка. Конструкцию можно взять из данной книги.

2. Практические конструкции
Программное обеспечение
Большинство функций прибора возложено на
программу, выполняемую микроконтроллером и записанную
(запрограммированную) в его энергонезависимую память.
На момент написания этой главы был реализован
следующий алгоритм работы прибора.
1. После старта программы, по нажатию кнопки SO,
микроконтроллер грубо измеряет частоту измерительного
генератора в течение фиксированного интервала времени
(около нескольких десятков миллисекунд).
2. Затем один внутренний таймер микроконтроллера
настраивается так, чтобы в результате деления входной
частоты получался измеренный интервал Ти, немного
меньший, чем указанный выше фиксированный интервал.
3. Далее производится контрольный замер
измеренного интервала Ти с помощью второго таймера, на который
подаются счетные импульсы с тактовой частотой несколько
мегагерц.
4. Измеренное значение временного интервала Ти
запоминается и в дальнейшем используется как эталонное Тэ.
5. В цикле повторяется измерение интервала Ти.
6. Производится сравнение интервалов Ти и Тэ путем
вычитания одного из другого.
7. Полученный результат обрабатывается для
удобного его восприятия с помощью световой и звуковой
индикации.
Программное обеспечение для данного прибора
создавалось и отлаживалось более двух лет и продолжает
постоянно совершенствоваться, как и печатная плата.
Возможно, на момент чтения вами этого текста предлагаемая
конструкция и программное обеспечение уже претерпели
существенные изменения. За последней информацией
рекомендуем обратиться на персональную страничку Юрия
Колоколова в Интернете [7], где содержится информация о
новых функциональных возможностях.

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Работа с прибором
При замыкании переключателя S1 прибор переходит
в статический режим. В этом режиме при приближении
катушки к ферромагнитной мишени начинают
последовательно загораться светодиоды VD3, VD2, VD1. Если катушку
приближать к неферромагнитному металлическому
объекту, то будут загораться светодиоды VD5, VD6, VD7.
К сожалению, таким же образом прибор реагирует на
железные предметы с большой площадью поверхности
(например, консервная банка). Это связано с тем, что при
воздействии на поисковую катушку в металлических
ферромагнитных объектах возникает сразу два эффекта [4, 6] -
эффект проводимости и ферромагнитный эффект. При
некотором соотношении площади поверхности объекта к
объему начинает преобладать эффект проводимости.
В динамический режим прибор переходит при
размыкании переключателя S1. В этом режиме металлоискатель
обладает максимально возможной чувствительностью, но
реагирует на предметы только при движении датчика -
катушка должна перемещаться над грунтом со скоростью
примерно 0,5...1 м/с. Местонахождение объекта в
динамическом режиме находится методом "артиллерийской вилки"
при проведении катушки над объектом дважды - слева
направо и справа налево. В этом режиме важно
почувствовать наименьшую скорость, с которой можно перемещать
катушку. Это легко осваивается при недолгой тренировке.
Индикация в динамическом режиме выглядит немного
иначе. При передвижении катушки над ферромагнитным
объектом сначала загораются светодиоды из "шкалы" VD5,
VD6, VD7, а затем из "шкалы" VD3, VD2, VD1. При
передвижении катушки над неферромагнитным объектом индикация
работает наоборот.
Как уже было указано выше, каждому светодиоду
соответствует свой тон звуковой индикации. После
непродолжительной работы с металлоискателем запоминаются
"напевы", характерные для разных типов мишеней. Это

2. Практические конструкции
65
позволяет при поисках пользоваться преимущественно
звуковой индикацией, что довольно удобно.
Перед началом работы в обоих режимах необходимо
выставить оптимальную чувствительность прибора
с помощью переменного резистора R6. Он выставляется
в такое положение, когда прибор начинает индицировать
ложные отклики. Затем медленно вращая ротор этого
резистора, необходимо добиться исчезновения ложных
срабатываний.
2.4. Однокатушечный индукционный
металлоискатель
Предлагаемый металлоискатель индукционного типа
универсален. Его датчик прост по конструкции и может быть
изготовлен диаметром 0,1... 1 м. Приблизительно
пропорционально диаметру будет изменяться размер
обнаруживаемых объектов и расстояние, на котором
металлоискатель эти объекты обнаруживает. Для стандартного датчика
диаметром 180 мм глубина обнаружения составляет:
монета 0 25 мм 15 см;
пистолет 40 см;
каска 60 см.
Прибор снабжен простейшим дискриминатором,
который позволяет отфильтровать сигналы от небольших
железных предметов, если последние не представляют
интереса для поиска.
Структурная схема
Структурная схема приведена на рис. 14. Она состоит
из нескольких функциональных блоков. Кварцевый
генератор является источником прямоугольных импульсов, из
которых в дальнейшем формируется сигнал, поступающий
на катушку датчика. Сигнал генератора делится по частоте
на 4 с помощью кольцевого счетчика на триггерах. По

66.
А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
кольцевой схеме счетчик выполнен для того, чтобы на его
выходах можно было сформировать два сигнала F1 и F2,
Рис. 14. Структурная схема индукционного
металлоискателя

2. Практические конструкции
67
сдвинутые друг относительно друга по фазе на 90°, что
необходимо для построения схемы дискриминатора.
Прямоугольный сигнал (меандр) подается на вход первого
интегратора, на выходе которого получается кусочно-линейное
пилообразное напряжение. Второй интегратор делает из
"пилы" сигнал, сильно приближающийся по форме
к синусоидальному и состоящий из полуволн
параболической формы. Этот сигнал стабильной амплитуды поступает
на усилитель мощности, который представляет собой
преобразователь "напряжение-ток", нагруженный на
катушку датчика. Напряжение датчика уже не является
стабильным по амплитуде, так как зависит от сигнала, отраженного
от металлических объектов. Абсолютная величина этой
нестабильности весьма мала. Чтобы увеличить ее, то есть
выделить полезный сигнал, в схеме компенсации
происходит вычитание выходного напряжения второго
интегратора из напряжения на катушке датчика.
Здесь сознательно опускаются многие детали
построения усилителя мощности, схемы ком-
| пенсации и способа включения катушки датчика,
■ делающие это описание более простым для по-
нимания принципа работы прибора, хотя и не
вполне корректным. Подробнее - см. описание
принципиальной схемы.
Со схемы компенсации полезный сигнал поступает
на приемный усилитель, где происходит его усиление по
напряжению. Синхронные детекторы преобразуют
полезный сигнал в медленно меняющиеся напряжения,
значения и полярность которых зависит от сдвига
отраженного сигнала по фазе относительно сигнала напряжения
катушки датчика.
Иными словами, выходные сигналы синхронных
детекторов являются не чем иным, как компонентами
ортогонального разложения вектора полезного
отраженного сигнала по базису векторов основных гармоник
опорных сигналов F1 и F2.

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
В приемный усилитель неизбежно проникает часть
бесполезного сигнала, не скомпенсированного схемой
компенсации ввиду ее неидеальности. На выходах синхронных
детекторов эта часть сигнала преобразуется в постоянные
составляющие. Фильтры верхних частот (ФВЧ) отсекают
бесполезные постоянные составляющие, пропуская и
усиливая только изменяющиеся компоненты сигналов,
связанные с движением датчика относительно металлических
предметов. Дискриминатор выдает управляющий сигнал
для запуска формирователя звукового сигнала только
при определенном сочетании полярностей сигналов на
выходе фильтров, что исключает срабатывание звуковой
индикации от мелких железных предметов, ржавчины и
некоторых минералов
Принципиальная схема
Принципиальная схема разработанного автором
индукционного металлоискателя показана на рис.15 - входная
часть, рис. 16 - синхронные детекторы и фильтры, рис. 17 -
дискриминатор и формирователь звукового сигнала, рис. 18
- схема внешних соединений.
КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР (РИС 15)
Кварцевый генератор собран на инверторах D1.1-
D1.3. Частота генератора стабилизирована кварцевым или
пьезокерамическим резонатором Q с резонансной частотой
215 Гц « 32 кГц ("часовой кварц"). Цепь R1C2 препятствует
возбуждению генератора на высших гармониках. Через
резистор R2 замыкается цепь ООС, через резонатор Q - цепь
ПОС. Генератор отличается простотой, малым
потребляемым током, надежно работает при напряжении питания
3...15 В, не содержит подстроечных элементов и чересчур
высокоомных резисторов. Выходная частота генератора
около 32 кГц.

2 Практические конструкции
_69
-Е + Е
Е +Е
Выход
Рис.15. Принципиальная электрическая схема
индукционного металлоискателя Входная часть
КОЛЬЦЕВОЙ СЧЕТЧИК (РИС 15)
Кольцевой счетчик выполняет две функции. Во-
первых, он делит частоту генератора на 4, до типовой для
таких приборов частоты 8 кГц. Во-вторых, он формирует
два опорных сигнала для синхронных детекторов,
сдвинутых друг относительно друга на 90° по фазе.
Кольцевой счетчик представляет собой два
D-триггера D2.1 и D2.2, замкнутые в кольцо с инверсией
сигнала по кольцу Тактовый сигнал - общий для обоих
триггеров. Любой выходной сигнал первого триггера D2.1
имеет сдвиг по фазе на плюс-минус четверть периода (т.е.
на 90°) относительно любого выходного сигнала второго
триггера D2.2.

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
ИНТЕГРАТОРЫ (РИС. 15)
Интеграторы выполнены на ОУ D3.1 и D3.2. Их
постоянные времени определяются цепями R3C6 и R5C9. Режим
по постоянному току поддерживается резисторами R4, R6.
Разделительные конденсаторы С5, С8 препятствуют
накоплению статической погрешности, которая может вывести
интеграторы из режима ввиду их большого усиления по
постоянному току. Номиналы элементов, входящих в схемы
интеграторов выбраны так, чтобы суммарный сдвиг фазы
обоих интеграторов на рабочей частоте 8 кГц составлял
ровно 180° с учетом как основных RC-цепей, так и с учетом
влияния разделительных цепей и конечного
быстродействия ОУ при выбранной коррекции. Цепи коррекции ОУ
интеграторов - стандартные и состоят из конденсаторов
емкостью 33 пФ.
УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ (РИС.15)
Усилитель мощности собран на ОУ D4.2 с
параллельной ООС по напряжению. Термокомпенсированный токоза-
дающий элемент, состоящий из резисторов R72, R78 и
терморезистора R73 (см. рис. 18), включен между выходом
второго интегратора и инвертирующим входом ОУ D4.2.
Нагрузка усилителя, являющаяся одновременно элементом
ООС, представляет собой колебательный контур,
состоящий из катушки датчика L1 и конденсатора С61.
В нумерации резисторов и конденсаторов на схе-
■ мах рис. 15-18 пропущены некоторые позиции, что
I связано с многочисленными модификациями схемы
индукционного металлоискателя и это не
является ошибкой.
Колебательный контур настроен в резонанс на
четверть частоты кварцевого резонатора задающего
генератора, т.е. на частоту подаваемого на него сигнала. Модуль
полного сопротивления колебательного контура на
резонансной частоте составляет около 4 кОм. Параметры ка-

2. Практические конструкции
71
тушки датчика L1 таковы: число витков - 100, марка
провода - ПЭЛ, ПЭВ, ПЭЛШО 0,2...0,5, средний диаметр и
диаметр оправки для намотки - 165 мм. Катушка имеет экран
из алюминиевой фольги, подключенный к общей шине
прибора. Для предотвращения образования короткозамкнутого
витка от экрана свободна небольшая часть, около 1 см,
длины окружности обмотки катушки.
Элементы датчика R72, R73, R78, L1, С61 подобраны
так, чтобы: во-первых, были равны по значению
напряжения на входе и на выходе усилителя мощности. Для этого
необходимо, чтобы сопротивление цепи R72, R73, R78
было равно модулю полного сопротивления колебательного
контура L1, С61 на резонансной частоте 8 кГц, а точнее,
8192 Гц. Этот модуль сопротивления составляет, как уже
говорилось, около 4 кОм и его значение должно уточняться
для конкретного датчика. Во-вторых, температурный
коэффициент сопротивления (ТКС) цепи R71-R73 должен
совпадать по величине и по знаку с ТКС модуля полного
сопротивления колебательного контура L1, С61 на
резонансной частоте, что достигается: грубо - путем выбора
номинала терморезистора R73, а точно - выбором
соотношения R72-R78 и достигается экспериментально при
настройке.
Температурная нестабильность колебательного
контура связана с нестабильностью, в первую
очередь, омического сопротивления медного про-
! вода катушки. При росте температуры это
сопротивление возрастает, что увеличивает
потери в контуре и уменьшает его добротность.
Поэтому модуль его полного сопротивления на
резонансной частоте уменьшается.
Резистор R18 не играет в схеме принципиальной роли
и служит для поддержания ОУ D4.2 в режиме при
отключенной ответной части разъема Х1. Цепь коррекции ОУ
D4.2 - стандартная и состоит из конденсатора емкостью
33 пФ.

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
СХЕМА КОМПЕНСАЦИИ (РИС. 15)
Основные элементы схемы компенсации, которые
реализуют вычитание выходного напряжения второго
интегратора из напряжения катушки датчика - это резисторы
R15, R17 с одинаковой величиной сопротивления. С их
общей точки соединения полезный сигнал поступает на
приемный усилитель. Дополнительные элементы, благодаря
которым достигается ручная настройка и подстройка
прибора - это потенциометры R74, R75 (рис. 18). С этих
потенциометров можно снять сигнал, лежащий в диапазоне
[-1, +1] от сигнала напряжения датчика (или практически
равного ему по амплитуде выходного сигнала второго
интегратора). Регулировкой указанных потенциометров
достигается минимальный сигнал на входе приемного усилителя
и нулевые сигналы на выходах синхронных детекторов.
Через резистор R16 часть выходного сигнала одного
потенциометра подмешивается в схему компенсации
непосредственно, а с помощью элементов R11-R14, С14-С16 -
со сдвигом в 90° с выхода другого потенциометра.
ОУ D4.1 является основой компенсатора высших
гармоник схемы компенсации. На нем реализован двойной
интегратор с инверсией, постоянные времени которого
задаются обычной для интегратора цепью параллельной ООС
по напряжению R7C12, а также конденсатором С16 со
всеми окружающими его резисторами. На вход двойного
интегратора поступает меандр с частотой 8 кГц с выхода
элемента D1.5. Через резисторы R8, R10 из меандра
вычитается основная гармоника. Суммарное
сопротивление этих резисторов составляет около 10 кОм и
подбирается экспериментально при настройке по минимуму сигнала
на выходе ОУ D4.1. Оставшиеся на выходе двойного
интегратора высшие гармоники поступают на схему
компенсации в той же амплитуде, что и высшие гармоники,
проникающие через основные интеграторы. Соотношение фаз
таково, что на входе приемного усилителя высшие
гармоники из указанных двух источников практически
компенсируются.

2. Практические конструкции 73
Выход усилителя мощности не является
V дополнительным источником высших гармоник,
я так как высокая добротность колебательного
контура (около 30) обеспечивает высокую
степень подавления высших гармоник.
Высшие гармоники, в первом приближении,
не влияют на нормальную работу прибора, даже
если они многократно превосходят полезный
отраженный сигнал. Тем не менее, их необходимо
■ уменьшать, чтобы приемный усилитель не попал
I в режим ограничения, когда верхушки "коктейля"
из высших гармоник на его выходе начинают
срезаться ввиду конечного значения напряжений
питания ОУ. Такой переход усилителя в нелинейный
режим резко снижает коэффициент усиления по
полезному сигналу.
Элементы D1.4 и D1.5 предотвращают
образование кольца паразитной ПОС через
резистор R7 ввиду ненулевого значения выходного со-
I противления выхода триггера D2.1. Попытка
■ подключить резистор R7 напрямую к триггеру
приводит к самовозбуждению схемы компенсации
на низкой частоте.
Цепь коррекции ОУ D4.2 - стандартная и состоит из
конденсатора емкостью 33 пФ.
ПРИЕМНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ (РИС. 15)
Приемный усилитель - двухкаскадный. Его первый
каскад выполнен на ОУ D5.1 с параллельной ООС по
напряжению. Коэффициент усиления по полезному сигналу
составляет: Ки = - R19/R17 ~ -5. Второй каскад выполнен
на ОУ D5.2 с последовательной ООС по напряжению.
Коэффициент усиления Ки = R21/R22 + 1=6. Постоянные
времени разделительных цепей выбраны такими, чтобы на
рабочей частоте создаваемый ими набег по фазе
компенсировал запаздывание сигнала, обусловленное конечным

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
быстродействием ОУ. Цепи коррекции ОУ D5.1 и D5.2 -
стандартные и состоят из конденсаторов емкостью 33 пФ.
СИНХРОННЫЕ ДЕТЕКТОРЫ (РИС. 16)
Синхронные детекторы однотипны и имеют
идентичные схемы, поэтому будет рассмотрен только один из них,
верхний по схеме. Синхронный детектор состоит из
балансного модулятора, интегрирующей цепи и усилителя
постоянных сигналов (УПС). Балансный модулятор
реализован на основе интегральной сборки аналоговых ключей
D6.1 на полевых транзисторах. С частотой 8 кГц
аналоговые ключи поочередно замыкают на общую шину выходы
"треугольника" интегрирующей цепи, состоящей из
резисторов R23 и R24 и конденсатора С23. Сигнал опорной
частоты поступает на балансный модулятор с одного из выходов
кольцевого счетчика. Этот сигнал является управляющим
для аналоговых ключей.
Сигнал на вход "треугольника" интегрирующей цепи
поступает через разделительный конденсатор С21 с
выхода приемного усилителя.
Постоянная времени интегрирующей цепи т «
=R23C23 = R24-C23. Более подробно о схеме синхронного
детектора можно прочитать в разд. 2.1.
ОУ УПС D7 имеет стандартную цепь коррекции,
состоящую из конденсатора емкостью 33 пФ для ОУ типа
К140УД1408. В случае использования ОУ типа К140УД12
(с внутренней коррекцией) конденсатор коррекции не
нужен, однако необходим добавочный токозадающий
резистор R68 (показан пунктиром).
ФИЛЬТРЫ (РИС. 16)
Фильтры однотипны и имеют идентичные схемы,
поэтому будет рассмотрен только один из них, верхний по
схеме.
Как уже указывалось выше, по типу фильтр относится
к ФВЧ. Кроме того, на него в схеме возложена роль
дальнейшего усиления выпрямленного синхронным детектором

2. Практические конструкции
75
сигнала. При реализации подобного рода фильтров в метал-
лоискателях возникает специфическая проблема. Суть ее
заключается в следующем. Полезные сигналы, поступающие
с выходов синхронных детекторов, являются сравнительно
медленными, поэтому нижняя граничная частота ФВЧ
обычно находится в диапазоне 2... 10 Гц. Динамический диапазон
сигналов по амплитуде очень велик, он может достигать
60 дБ на входе фильтра. Это означает, что фильтр очень
часто будет работать в нелинейном режиме перегрузки по
амплитуде. Выход из нелинейного режима после
воздействия таких больших перегрузок по амплитуде для линейного
ФВЧ может затянуться на десятки секунд (как и время
готовности прибора после включения питания), что делает
простейшие схемы фильтров непригодными для практики.
Для разрешения указанной проблемы идут на
всевозможные ухищрения. Наиболее часто фильтр разбивают на
три-четыре каскада со сравнительно небольшим усилением
и более-менее равномерным распределением времяза-
дающих цепочек по каскадам. Такое решение ускоряет
выход устройства в нормальный режим после перегрузок.
Однако для его реализации требуется большое число ОУ.
В предлагаемой схеме ФВЧ - однокаскадный. Для
уменьшения последствий перегрузок он выполнен
нелинейным. Его постоянная времени для больших сигналов
приблизительно в 60 раз меньше, чем для сигналов малой
амплитуды.
Схемотехнически ФВЧ представляет собой усилитель
напряжения на ОУ D9.1, охваченный цепью ООС через
интегратор на ОУ D10. Для малого сигнала, частотные и
временные свойства ФВЧ определяются делителем из
резисторов R45, R47, постоянной времени интегратора R43C35
и коэффициентом усиления усилителя напряжения на ОУ
D9.1. При увеличении выходного напряжения ФВЧ после
определенного порога начинает сказываться влияние
цепочки диодов VD1-VD4, которые и являются основным
источником нелинейности. Указанная цепь на больших
сигналах шунтирует резистор R45, увеличивая тем самым
глубину ООС в ФВЧ и уменьшая постоянную времени ФВЧ.

76 _
Генератор Fl
А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Рис. 16. Принципиальная электрическая схема
индукционного металлоискателя.
Синхронные детекторы и фильтры

2. Практические конструкции
Коэффициент усиления по полезному сигналу
составляет около 200. Для подавления высокочастотных помех в
схеме фильтра имеется конденсатор С31. ОУ усилителя
напряжения D9.1 имеет стандартную цепь коррекции,
состоящую из конденсатора емкостью 33 пФ. ОУ интегратора
D10 имеет цепь коррекции, состоящую из конденсатора
емкостью 33 пФ для ОУ типа К140УД1408. В случае
использования ОУ типа К140УД12 (с внутренней коррекцией)
конденсатор коррекции не нужен, однако необходим
добавочный токозадающий резистор R70 (показан
пунктиром).
ДИСКРИМИНАТОР (РИС. 17)
Дискриминатор состоит из компараторов на ОУ D12.1,
D12.2 и одновибраторов на триггерах D13.1, D13.2. При
прохождении датчика металлоискателя над металлическим
предметом на выходах фильтров возникает полезный
сигнал в виде двух полуволн напряжения противоположной
полярности, следующих одна за другой одновременно на
каждом выходе. Для небольших предметов из железа
сигналы на выходах обоих фильтров будут синфазны:
выходное напряжение "качнется" сначала в минус, а затем в плюс
и вернется к нулю. Для неферромагнитных металлов
и крупных железных предметов отклик будет другой:
выходное напряжение только первого (верхнего по схеме
фильтра) "качнется" сначала в минус, а затем в плюс.
Реакция же на выходе второго фильтра будет противоположной:
выходное напряжение "качнется" сначала в плюс, а затем
в минус.
Выходные импульсы компараторов запускают один из
одновибраторов на триггерах D13.1, D13.2. Одновременно
одновибраторы запуститься не могут - перекрестная ОС
через диоды VD9, VD11 блокирует запуск одновибратора,
если другой уже запущен. Длительность импульсов на
выходах одновибраторов составляет около 0,5 с, и это в
несколько раз больше, чем длительность обоих всплесков
полезного сигнала при быстром движении датчика. Поэтому
вторые полуволны выходных сигналов фильтров уже не

•jo А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
R59 82Е
Рис. 17. Принципиальная электрическая схема
индукционного металлоискателя.
Дискриминатор и формирователь звукового сигнала
влияют на решение дискриминатора - по первым
всплескам полезного сигнала он запускает один из одновибрато-
ров, другой при этом блокируется и такое состояние
фиксируется на время 0,5 с.
Чтобы исключить срабатывание компараторов от
помех, а также, чтобы задержать по времени выходной сигнал
первого фильтра относительно второго, на входах
компараторов установлены интегрирующие цепи R49, С41 и R50,
С42. Постоянная времени цепи R49, С41 в несколько раз
больше, поэтому при одновременном приходе двух
отрицательных полуволн с выходов фильтров первым сработает
компаратор D12.2 и запустится одновибратор на триггере
D13.2, выдав управляющий сигнал ("ферро" - железо).

2. Практические конструкции
ФОРМИРОВАТЕЛЬ ЗВУКОВОГО СИГНАЛА (РИС. 17)
Формирователь звукового сигнала состоит из двух
идентичных управляемых генераторов звуковой частоты на
триггерах Шмидта с логикой И на входе D14.1, D14.2.
Запускается каждый генератор непосредственно выходным
сигналом соответствующего одновибратора
дискриминатора. Верхний генератор срабатывает по команде "металл"
с выхода верхнего одновибратора - неферромагнитная
мишень или крупный железный предмет - и выдает
тональную посылку с частотой около 2 кГц. Нижний генератор
срабатывает по команде "ферро" с выхода нижнего
одновибратора - небольшие железные предметы - и выдает
тональную посылку с частотой около 500 Гц. Длительности
посылок равны длительности импульсов на выходах одно-
вибраторов. Элементом D14.3 осуществляется смешивание
сигналов двух тональных генераторов. Элемент D14.4,
включенный по схеме инвертора, предназначен для
реализации мостовой схемы включения пьезоизлучателя.
Резистор R63 ограничивает всплески потребляемого
микросхемой D14 тока, вызванные емкостным характером
импеданса пьезоизлучателя. Это является
профилактической мерой по уменьшению влияния наводок по питанию и
предотвращению возможного самовозбуждения
усилительного тракта.
СХЕМА ВНЕШНИХ СОЕДИНЕНИЙ (РИС. 18)
На схеме внешних соединений показаны элементы, не
установленные на печатной плате прибора и
подключаемые к ней с помощью электрических разъемов. К таким
элементам относятся:
- потенциометры настройки и балансировки R74, R75;
- датчик с кабелем и разъемом подключения;
- защитные диоды по питанию VD13, VD14;
- переключатель режимов работы S1.1-S1.6;
- измерительные приборы W1, W2;
- батареи питания;
- пьезоизлучатель Y1.

80.
А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Назначение перечисленных элементов, в основном,
очевидно и не требует дополнительных пояснений.
Рис. 18. Принципиальная электрическая схема индукционного
металлоискателя. Схема внешних соединений

2. Практические конструкции
Типы деталей и конструкция
Типы используемых микросхем приведены в табл. 5.
Таблица 5. Типы используемых микросхем
Обозначение по
рис. 15-17
D1
D2.D13
D3-D5, D9, D12
D6
D7-D8, D10-D11
D14
Тип
К561ЛН2
К561ТМ2
К157УД2
КР590КН4
КР140УД1408
К561ТЛ1
Функциональное
назначение
6 инверторов
2 D-триггера
Сдвоенный ОУ
Аналоговые ключи
Точный ОУ
4 элемента 2И-НЕ с
триггерами Шмидта на входе
Вместо микросхем серии К561 возможно
использование микросхем серии К1561. Можно попытаться применить
некоторые микросхемы серии К176.
Сдвоенные операционные усилители (ОУ) серии К157
можно заменить любыми сходными по параметрам
одиночными ОУ общего назначения (с соответствующими
изменениями в цоколевке и цепях коррекции), хотя применение
сдвоенных ОУ удобнее (возрастает плотность монтажа).
Желательно, чтобы применяемые типы ОУ не уступали
рекомендуемым типам по быстродействию. Особенно это
касается микросхем D3-D5.
ОУ синхронных детекторов и интеграторов ФВЧ по
своим параметрам должны приближаться к прецизионным
ОУ. Кроме типа, указанного в таблице, подойдут К140УД14,
140УД14. Возможно применение микромощных ОУ
К140УД12, 140УД12, КР140УД1208 в соответствующей
схеме включения.
К применяемым в схеме металлоискателя
резисторам не предъявляется особых требований. Они лишь
должны иметь прочную и миниатюрную конструкцию и быть
удобны для монтажа. С целью получения максимальной
термостабильности следует использовать в схемах датчи-

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
ка, интеграторов и в схеме компенсации только металло-
пленочные резисторы. Номинал рассеиваемой мощности
0,125...0,25 Вт.
Терморезистор R73 должен иметь отрицательный
ТКС и номинал около 4,7 кОм. Рекомендуемый тип КМТ -
17 Вт.
Потенциометры компенсации R74, R75 желательны
многооборотные типа СП5-44 или с нониусной подстройкой
типа СП5-35. Можно обойтись и обычными
потенциометрами любых типов. В этом случае желательно их
использовать два. Один - для грубой подстройки, номиналом
10 кОм, включенный в соответствии со схемой. Другой -
для точной подстройки, включенный по схеме реостата
в разрыв одного из крайних выводов основного
потенциометра, номиналом 0,5... 1 кОм.
Конденсаторы С45, С49, С51 - электролитические.
Рекомендуемые типы - К50-29, К50-35, К53-1, К53-4 и
другие малогабаритные. Остальные конденсаторы, за
исключением конденсаторов колебательного контура датчика, -
керамические типа К10-7 (до номинала 68 нФ) и металло-
пленочные типа К73-17 (номиналы выше 68 нФ).
Конденсатор контура С61 - особый. К нему
предъявляются высокие требования по точности и
термостабильности. Конденсатор С61 состоит из нескольких E...10 шт.)
конденсаторов, включенных параллельно. Настройка
контура в резонанс осуществляется подбором количества
конденсаторов и их номинала. Рекомендуемый тип
конденсаторов К10-43. Их группа по термостабильности - МПО (т.е.
приблизительно нулевой ТКЕ). Возможно применение
прецизионных конденсаторов и других типов, например, К71-7.
В конце концов, можно попытаться использовать старинные
термостабильные слюдяные конденсаторы с серебряными
обкладками типа КСО или какие-либо полистирольные
конденсаторы.
Диоды VD1-VD12 типа КД521, КД522 или
аналогичные кремниевые маломощные. В качестве диодов VD1-VD4
и VD5-VD8 удобно также использовать интегральные
мостовые диодные сборки типа КД906. Выводы (+) и (-) диод-

2 Практические конструкции
83
ной сборки спаиваются вместе, а выводами (~) она
включается в схему вместо четырех диодов. Защитные диоды
VD13-VD14 типов КД226, КД243, КД247 и другие
малогабаритные на ток от 1 А.
Микроамперметры - любого типа на ток 50 мкА
с нулем посередине шкалы (-50 мкА...0...+50 мкА). Удобны
малогабаритные микроамперметры, например типа М4247.
Кварцевый резонатор Q - любой малогабаритный
часовой кварц (аналогичные используются также в
портативных электронных играх).
Переключатель режимов работы - любого типа
малогабаритный поворотный галетный или кулачковый на
5 положений и 6 направлений. Батареи питания типа 3R12
(по международному обозначению) или "квадратные" (по
нашему).
Пьезоизлучатель Y1 - может быть типа ЗП1-ЗП18.
Хорошие результаты получаются при использовании пье-
зоизлучателей импортных телефонов (идут в огромных
количествах "в отвал" при изготовлении телефонов с
определителем номера).
Разъемы Х1-ХЗ - стандартные, под пайку на
печатную плату, с шагом выводов 2,5 мм. Подобные разъемы
широко применяются в настоящее время в телевизорах
и другой бытовой технике. Разъем Х4 должен быть
наружного исполнения, с металлическими наружными деталями,
желательно - с посеребренными или позолоченными
контактами и герметичным выходом на кабель.
Рекомендуемый тип - РС7 или РС10 с резьбовым или байонетным
соединением.
Печатная плата
Конструкция прибора может быть достаточно
произвольной. При ее разработке следует учесть рекомендации,
изложенные ниже в параграфах, посвященных датчикам
и конструкции корпусов. Основная часть элементов
принципиальной схемы прибора размещается на печатной плате.

84
А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Рис. 19. Топология дорожек печатной платы.
Вид со стороны деталей

2 Практические конструкции
85
Рис. 20. Топология дорожек печатной платы.
Вид со стороны пайки

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Печатная плата электронной части металлоискателя
может быть изготовлена на основе готовой универсальной
макетной печатной платы под DIP корпуса микросхем с
шагом 2,5 мм. В этом случае монтаж ведут одножильным
медным луженым проводом в изоляции. Такая конструкция
удобна для экспериментальной работы.
Более аккуратная и надежная конструкция печатной
платы получается при разводке дорожек традиционным
способом под заданную схему. Ввиду ее сложности, в этом
случае печатная плата должна быть с двухсторонней
металлизацией. Использованная автором топология печатных
дорожек приведена на рис. 19 - сторона печатной платы со
стороны установки деталей и на рис. 20 - сторона печатной
платы со стороны пайки. Рисунок топологии приведен не
в натуральную величину. Для удобства изготовления
фотошаблона автор приводит размер печатной платы по
внешней рамке рисунка - 130x144 (мм).
Особенности печатной платы:
- перемычки, без которых разводка печатной платы
оказалась невозможной;
- общую шину, которая выполнена в виде сетчатого
рисунка максимально возможной площади на плате;
- расположение отверстий по узлам сетки с шагом 2,5
мм, - минимальное расстояние между центром отверстия и
средней линией проводника или между средними линиями
двух соседних проводников - 1,77 мм;
- направление прокладки отдельных проводников
печатной платы по углу кратно 45°.
Плотность проводников на печатной плате не
слишком высока, что позволяет изготовить рисунок под
травление в домашних условиях. Для этого рекомендуется
использовать тонкий стеклянный рейсфедер или иглу шприца
со спиленным острием в комплекте с пластиковой трубкой.
Рисунок обычно выполняют нитрокраской, кузбасс-
лаком, цапон-лаком и т.п. красителями, разбавленными
подходящими растворителями до удобной концентрации.

2. Практические конструкции
87
Обычный реагент для травления стандартной печатной
платы из стеклотекстолита с медной фольгой 35...50 мкм -
водный раствор хлорного железа FeCI3. Известны и другие
способы изготовления печатных плат в домашних условиях.
Расположение деталей на печатной плате приведено
на рис. 21 (микросхемы, разъемы, диодьги кварцевый
резонатор), на рис. 22 (резисторы и перемычки) и на рис. 23
(конденсаторы).
Рис. 21. Расположение элементов на печатной плате.
Разъемы, микросхемы, диоды и кварцевый резонатор

88
А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Рис. 22. Расположение элементов
на печатной плате. Резисторы

2. Практические конструкции gg
Рис. 23. Расположение элементов на
печатной плате. Конденсаторы

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Налаживание прибора
Налаживать прибор рекомендуется в следующей
последовательности.
1. Проверить правильность монтажа по
принципиальной схеме. Убедиться в отсутствии коротких замыканий
между соседними проводниками печатной платы, соседними
ножками микросхем и т.п.
2. Подключить батареи или двуполярный источник
питания, строго соблюдая полярность. Включить прибор и
измерить потребляемый ток. Он должен составлять по
каждой шине питания около 40 мА. Резкое отклонение
измеренных значений от указанной величины
свидетельствует о неправильности монтажа или неисправности
микросхем.
3. Убедиться в наличии на выходе генератора чистого
меандра с частотой около 32 кГц.
4. Убедиться в наличии на выходах триггеров D2
меандра с частотой около 8 кГц.
5. Убедиться в наличии на выходе первого
интегратора пилообразного напряжения, а на выходе второго -
практически синусоидального с нулевыми постоянными
составляющими.
Внимание!
Дальнейшую настройку прибора необходимо
проводить при отсутствии вблизи катушки датчика металло-
искателя крупных металлических предметов, включая
измерительные приборы! В противном случае, при
перемещении этих предметов или при перемещении датчика
относительно них прибор расстроится, а при наличии
крупных металлических предметов вблизи датчика
настройка будет невозможной.
6. Убедиться в работоспособности усилителя
мощности по наличию на его выходе синусоидального напряжения
частотой 8 кГц с нулевой постоянной составляющей (при
подключенном датчике).

2. Практические конструкции
91
7. Настроить колебательный контур датчика в
резонанс путем подбора количества конденсаторов
колебательного контура и их номинала. Контроль настройки
производится грубо - по максимальной амплитуде напряжения
контура, точно - по сдвигу фазы в 180° между входным
и выходным напряжениями усилителя мощности.
8. Заменить резисторный элемент датчика (резисторы
R71-R73) постоянным резистором. Подобрать его величину
так, чтобы входное и выходное напряжения усилителя
мощности были равны по амплитуде.
9. Убедиться в работоспособности приемного
усилителя, для чего проверить режим его ОУ и прохождение сигнала.
10. Убедиться в работоспособности схемы
компенсации высших гармоник. Потенциометрами настройки R74,
R75 добиться минимума сигнала основной гармоники на
выходе приемного усилителя. Подбором дополнительного
резистора R8 добиться минимума высших гармоник на
выходе приемного усилителя. При этом произойдет некоторый
разбаланс по основной гармонике. Устранить его
настройкой потенциометрами R74, R75 и вновь добиться минимума
высших гармоник с помощью подбора резистора R8, и так
несколько раз.
11. Убедиться в работоспособности синхронных
детекторов. При правильно настроенном датчике и при
правильно настроенной схеме компенсации выходные
напряжения синхронных детекторов устанавливаются в ноль
приблизительно при среднем положении движков
потенциометров R74, R75. Если этого не происходит (при
отсутствии ошибок в монтаже), необходимо точнее настроить
контур датчика и точнее подобрать его резисторный
элемент. Критерием правильной окончательной настройки
датчика является балансировка прибора (т.е. установка нуля
на выходах синхронных детекторов) в среднем положении
движков потенциометров R74, R75. При настройке следует
убедиться, что вблизи состояния балансировки на
движение рукоятки потенциометра R74 реагирует только прибор
W1, а на движение рукоятки потенциометра R75 - только
прибор W2. Если движение рукоятки одного из потенцио-

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
метров вблизи состояния балансировки отражается на двух
приборах одновременно, то с такой ситуацией следует либо
смириться (при этом несколько труднее будет
балансировать прибор при каждом включении), либо точнее
подобрать номинал конденсатора С14.
12. Убедиться в работоспособности фильтров.
Постоянная составляющая напряжения на их выходах не должна
превышать 100 мВ. Если это не так, следует сменить
конденсаторы С35, С37 (даже среди пленочных типа К73-17
попадаются бракованные с сопротивлением утечки
единицы - десятки мегаом). Может потребоваться и замена ОУ
D10 и D11. Убедиться в реагировании фильтров на
полезный сигнал, который можно сымитировать небольшими
поворотами рукояток R74, R75. Наблюдать выходной сигнал
фильтров удобно непосредственно с помощью стрелочных
приборов W1 и W2. Убедиться в возврате выходного
напряжения фильтров в нуль после воздействия сигналов
большой амплитуды (не позже, чем через пару секунд).
Может так оказаться, что неблагоприятная
электромагнитная обстановка затруднит наладку
прибора. В этом случае стрелки
микроамперметров будут совершать хаотические или
периодические колебания при настроенном состоянии прибо-
1ра в положениях переключателя S1 "Режим 1" и
ш 'Режим Т. Описанное нежелательное явление
объясняется наводками высших гармоник сети 50 Гц
на катушку датчика. На значительном удалении от
проводов с электричеством колебания стрелок при
настроенном приборе должны отсутствовать.
Аналогичное явление может наблюдаться и при
самовозбуждении ОУ интеграторов.
13. Убедиться в работоспособности дискриминатора
и схемы формирования звукового сигнала.
14. Произвести термическую компенсацию датчика.
Для этого сначала необходимо настроить и
отбалансировать металлоискатель с резистором вместо резистивного

2. Практические конструкции
93
элемента датчика. Затем немного нагреть датчик на
батарее отопления или охладить в холодильнике. Отметить,
в каком положении движка потенциометра "металл" R74
будет достигаться балансировка прибора при изменившейся
температуре датчика. Замерить сопротивление резистора,
временно установленного в датчике, и заменить его на цепь
R72, R73, R78 с термистором и с резисторами таких
номиналов, чтобы суммарное сопротивление указанной цепи
было бы равно сопротивлению заменяемого постоянного
резистора. Выдержать датчик при комнатной температуре
не менее получаса и повторить эксперимент с изменением
температуры. Сравнить полученные результаты. Если
точка балансировки по шкале движка R74 смещается в одну
сторону, значит, датчик недокомпенсирован и необходимо
усилить влияние термистора, ослабив шунтирующее
действие резистора R72, для чего увеличить его сопротивление,
а сопротивление добавочного резистора R71 - уменьшить
(для сохранения значения сопротивления всей цепочки
постоянной). Если же точка балансировки для этих двух
экспериментов смещается в разные стороны, то датчик
перекомпенсирован и необходимо ослабить влияние
термистора, усилив шунтирующее действие резистора R72,
для чего уменьшить его сопротивление, а сопротивление
добавочного резистора R71 - увеличить (для сохранения
величины сопротивления всей цепочки постоянной).
Проведя несколько экспериментов с подбором резисторов R71
и R72, необходимо добиться, чтобы настроенный
и отбалансированный прибор не терял способности для
балансировки при изменении температуры на 40 °С
(охлаждение от комнатной температуры до температуры
морозильной камеры холодильника).
При наличии неполадок и отклонений в поведении
отдельных узлов схемы металлоискателя следует
действовать по общепринятой методике:
- проверить отсутствие самовозбуждения ОУ;
- проверить режимы ОУ по постоянному току;
- сигналы и логические уровни входов/выходов
цифровых микросхем, и т.д. и т.п.

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
2.5. Импульсный металлоискатель
Предлагаемый вашему вниманию импульсный
металлоискатель является совместной разработкой автора
и инженера из г. Донецка (Украина) Юрия Колоколова
(адрес в Интернете - http://home.skif.net/~yukol/index.htm),
усилиями которого удалось воплотить идею в законченное
изделие на основе программируемого однокристального
микроконтроллера. Им разработано программное
обеспечение, а также проведены натурные испытания и обширная
работа по отладке.
В настоящее время московской фирмой "Мастер Кит"
[3] (см. также Рекламное приложение в конце книги)
планируется выпуск наборов для радиолюбителей для
самостоятельной сборки описываемого металлоискателя. Набор
будет содержать печатную плату и электронные
компоненты, включая уже запрограммированный контроллер.
Возможно, для многих любителей поиска кладов и реликвий
приобретение такого набора и последующая его несложная
сборка окажутся удобной альтернативой приобретению
дорогого промышленного прибора или изготовлению
металлоискателя полностью своими силами.
Для тех, кто чувствует уверенность в себе и готов
попробовать изготовить и запрограммировать
микропроцессорный импульсный металлоискатель, на персональной
страничке Юрия Колоколова в Интернете помещен код
ознакомительной версии прошивки контроллера в формате
Intel HEX и другая полезная информация. Данная версия
прошивки отличается от полной версии отсутствием
некоторых режимов работы металлоискателя.
Принцип действия импульсного или вихретокового
металлоискателя основан на возбуждении в металлическом
объекте импульсных вихревых токов и измерении
вторичного электромагнитного поля, которое наводят эти токи.
В этом случае возбуждающий сигнал подается в
передающую катушку датчика не постоянно, а периодически в виде
импульсов. В проводящих объектах наводятся затухающие
вихревые токи, которые возбуждают затухающее электро-

2. Практические конструкции
.95
магнитное поле. Это поле, в свою очередь, наводит в
приемной катушке датчика затухающий ток. В зависимости от
проводящих свойств и размера объекта, сигнал меняет свою
форму и длительность. На рис. 24. схематично показан
сигнал на приемной катушке импульсного металлоискателя.
Рис. 24. Сигнал на входе импульсного металлоискателя
Осциллограмма 1 - сигнал в отсутствии металлических мишеней;
осциллограмма 2 - сигнал при нахождении датчика вблизи
металлического объекта
Импульсные металлоискатели имеют свои
достоинства и недостатки. К достоинствам относится малая
чувствительность к минерализованному грунту и соленой воде,
к недостаткам - плохая селективность по типу металла
и сравнительно большое потребление энергии.
Практическая конструкция
Большинство практических конструкций импульсных
металлоискателей [9, 10] строятся либо по двухкатушечной
схеме, либо по однокатушечной схеме с дополнительным
источником питания. В первом случае прибор имеет
раздельные приемную и излучающую катушки, что усложняет
конструкцию датчика. Во втором случае катушка в датчике
одна, а для усиления полезного сигнала используется
усилитель, который питается от дополнительного источника
питания. Смысл такого построения заключается в следую-

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
щем - сигнал самоиндукции имеет более высокий
потенциал, чем потенциал источника питания, который
используется для подачи тока в передающую катушку. Поэтому для
усиления такого сигнала усилитель должен иметь
собственный источник питания, потенциал которого должен быть
выше напряжения усиливаемого сигнала. Это также
усложняет схему прибора.
Предлагаемая однокатушечная конструкция
построена по оригинальной схеме, которая лишена приведенных
выше недостатков.
Основные технические характеристики
Напряжение питания 7,5...14 В
Потребляемый ток не более 90 мА
Глубина обнаружения:
монета диаметром 25 мм 20 см
пистолет 40 см
каска 60 с
Внимание!
Несмотря на относительную простоту конструкции
■ предлагаемого импульсного металлоискателя, его из-
I готовление в домашних условиях может оказаться
затруднительным из-за необходимости занесения в
микроконтроллер специальной программы. Это
можно сделать, только имея соответствующую
квалификацию и программно-аппаратные средства для
работы с микроконтроллером.
Структурная схема
Структурная схема изображена на рис. 25 Основой
устройства является микроконтроллер. С его помощью
осуществляется формирование временных интервалов для
управления всеми узлами устройства, а также индикация и
общее управление прибором. С помощью мощного ключа
производится импульсное накопление энергии в катушке

2. Практические конструкции
57
датчика, а затем прерывание тока, после которого
возникает импульс самоиндукции, возбуждающий
электромагнитное поле в мишени.
!-►

Дифференциальный
усилитель
j
ь
А
i
—►
Приемный
усилитель
А
Интегратор 2
к
Мощный
ключ
^
^
Органы
управления
^
^
г>
Интегратор 1
1 i
т
i

Микроконтроллер
1
г
Световая
и звуковая
индикация
Рис. 25. Структурная схема импульсного металлоискателя
"Изюминкой" предлагаемой схемы является
применение дифференциального усилителя во входном каскаде.
Он служит для усиления сигнала, напряжение которого
выше напряжения питания, и привязке его к определенному
потенциалу (+5 В). Для дальнейшего усиления служит
приемный усилитель с большим коэффициентом усиления.
Для измерения полезного сигнала служит первый
интегратор. Во время прямого интегрирования производится
накопление полезного сигнала в виде напряжения, а во время
обратного интегрирования производится преобразование
результата в длительность импульса. Второй интегратор
имеет большую постоянную интегрирования B40 мс) и
служит для балансировки усилительного тракта по
постоянному току.

98.
А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Принципиальная схема
Принципиальная схема импульсного металлоискателя
изображена на рис. 26 - дифференциальный усилитель,
приемный усилитель, интеграторы и мощный ключ.
C1
2200М
Рис. 26. Принципиальная электрическая схема
импульсного металлоискателя.
Усилительный тракт, мощный ключ, интеграторы
На рис. 27 изображен микроконтроллер и органы
управления и индикации. Предложенная конструкция
разработана полностью на импортной элементной базе.
Использованы самые распространенные компоненты ведущих
производителей. Некоторые элементы можно попытаться

2. Практические конструкции
_99
А +5В
1 \ 1 X
J- 127п I
I
Рис. 27. Принципиальная электрическая схема импульсного
металлоискателя. Микроконтроллер
заменить на отечественные, об этом будет сказано ниже.
Большинство примененных элементов не являются
дефицитными и могут быть приобретены в больших городах
России и СНГ через фирмы, торгующие электронными
компонентами.
Мощный ключ собран на полевом транзисторе VT1.
Так как примененный полевой транзистор типа IRF740
имеет емкость затвора более 1000 пФ, для его быстрого
закрытия используется предварительный каскад на транзисторе
VT2. Скорость открывания мощного ключа уже не столь
критична из-за того, что ток в индуктивной нагрузке нарас-

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
тает постепенно. Резисторы R1, R3 предназначены для
"гашения" энергии самоиндукции. Их номинал выбран из
соображений безопасной работы транзистора VT1, а также
обеспечения апериодического характера переходного
процесса в контуре, который образован индуктивностью
датчика и паразитной межвитковой емкостью. Защитные диоды
VD1, VD2 ограничивают перепады напряжения на входе
дифференциального усилителя.
Дифференциальный усилитель собран на ОУ D1.1.
Микросхема D1 представляет собой счетверенный
операционный усилитель типа TL074. Его отличительными
свойствами являются высокое быстродействие, малое
потребление, низкий уровень шумов, высокое входное
сопротивление, а также возможность работы при
напряжениях на входах, близких к напряжению питания. Эти
свойства и обусловили его применение в дифференциальном
усилителе в частности и в схеме в целом. Коэффициент
усиления дифференциального усилителя составляет около
7 и определяется номиналами резисторов R3, R6-R9, R11.
Приемный усилитель D1.2 представляет собой не-
инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления 56.
Во время действия высоковольтной части импульса
самоиндукции этот коэффициент снижается до 1 с помощью
аналогового ключа D2.1. Это предотвращает перегрузку
входного усилительного тракта и обеспечивает быстрое
вхождение в режим для усиления слабого сигнала.
Транзистор VT3, а также транзистор VT4, предназначены для
согласования уровней управляющих сигналов, подаваемых
с микроконтроллера на аналоговые ключи.
С помощью второго интегратора D1.3 производится
автоматическая балансировка входного усилительного
тракта по постоянному току. Постоянная интегрирования
240 мс выбрана достаточно большой, чтобы эта обратная
связь не влияла на усиление быстро изменяющегося
полезного сигнала. С помощью этого интегратора на выходе
усилителя D1.2 при отсутствии сигнала поддерживается
уровень +5 В.

2. Практические конструкции
101
Измерительный первый интегратор выполнен на
D1.4. На время интегрирования полезного сигнала
открывается ключ D2.2 и, соответственно, закрывается ключ
D2.4. На ключе D2.3 реализован логический инвертор.
После завершения интегрирования сигнала ключ D2.2
закрывается и открывается ключ D2.4. Накопительный
конденсатор С6 начинает разряжаться через резистор R21. Время
разряда будет пропорционально напряжению, которое
установилось на конденсаторе С6 к концу интегрирования
полезного сигнала.
Это время измеряется с помощью
микроконтроллера, который осуществляет аналого-цифровое
преобразование. Для измерения времени разряда конденсатора С6
используются аналоговый компаратор и таймеры, которые
встроены в микроконтроллер D3.
С помощью светодиодов VD3...VD8 производится
световая индикация. Кнопка S1 предназначена для
начального сброса микроконтроллера. С помощью
переключателей S2 и S3 задаются режимы работы устройства.
С помощью переменного резистора R29 регулируется
чувствительность металлоискателя.
Алгоритм функционирования
Для разъяснения принципа работы описываемого
импульсного металлоискателя на рис. 28 приведены
осциллограммы сигналов в наиболее важных точках прибора.
На время интервала А открывается ключ VT1. Через
катушку датчика начинает протекать пилообразный ток -
осциллограмма 2. При достижении тока около 2 А ключ
закрывается. На стоке транзистора VT1 возникает выброс
напряжения самоиндукции - осциллограмма 1. Величина
этого выброса - более 300 В (!) и ограничивается резисторами
R1, R3. Для предотвращения перегрузки усилительного
тракта служат ограничительные диоды VD1, VD2. Также
для этой цели на время интервала А (накопление энергии

102
А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Рис. 28. Осциллограммы
в катушке) и интервала В (выброс самоиндукции)
открывается ключ D2.1. Это снижает сквозной коэффициент
усиления тракта с 400 до 7. На осциллограмме 3 показан сигнал
на выходе усилительного тракта (вывод 8 D1.2). Начиная с
интервала С, ключ D2.1 закрывается и коэффициент
усиления тракта становится большим. После завершения
защитного интервала С, за время которого усилительный тракт
входит в режим, открывается ключ D2.2 и закрывается ключ
D2.4 - начинается интегрирование полезного сигнала -
интервал D. По истечении этого интервала ключ D2.2
закрывается, а ключ D2.4 открывается - начинается "обратное"
интегрирование. За это время (интервалы Е и F)
конденсатор С6 полностью разряжается. С помощью встроенного
аналогового компаратора микроконтроллер отмеряет
величину интервала Е, которая оказывается пропорциональной
уровню входного полезного сигнала. Для версии 1.0 микро-

2. Практические конструкции
103
программного обеспечения установлены следующие
значения интервалов:
А-60...200 мкс, В- 12 мкс,
С - 8 мкс, D - 50 мкс,
A+B+C+D+E+F - 5 мс - период повторения.
Микроконтроллер обрабатывает полученные
цифровые данные и индицирует с помощью светодиодов VD3-
VD8 и излучателя звука Y1 степень воздействия мишени на
датчик. Светодиодная индикация представляет собой
аналог стрелочного индикатора - при отсутствии мишени горит
светодиод VD8, далее в зависимости от уровня
воздействия последовательно загораются VD7, VD6 и т.д.
Типы деталей и конструкция
Вместо операционного усилителя D1 TL074N можно
попробовать применить TL084N или по два сдвоенных ОУ
типов TL072N, TL082N.
Микросхема D2 - это счетверенный аналоговый
ключ типа CD4066, который можно заменить на
отечественную микросхему К561КТЗ.
Микроконтроллер D4 AT90S2313-10PI прямых
аналогов не имеет. В схеме не предусмотрены цепи для его
внутрисхемного программирования, поэтому контроллер
желательно устанавливать на панельку, чтобы его можно
было перепрограммировать.
Стабилизатор 78L05 можно, в крайнем случае,
заменить на КР142ЕН5А.
Транзистор VT1 типа IRF740 можно попробовать
заменить на IRF840.
Транзисторы VT2-VT4 типа 2N5551 можно заменить
на КТ503 с любым буквенным индексом. Однако следует
обратить внимание на тот факт, что они имеют разную цо-
колевку.
Светодиоды могут быть любого типа, VD8
желательно взять другого цвета свечения. Диоды VD1, VD2 типа
1N4148.

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Резисторы могут быть любых типов, R1 и R3 должны
иметь рассеиваемую мощность 0,5 Вт, остальные могут
быть 0,125 или 0,25 Вт. R9 и R11 желательно подобрать,
чтобы их сопротивление отличалось не более, чем на 5 %.
Подстроечный резистор R7 желательно
использовать многооборотный.
Конденсатор С1 - электролитический, на напряжение
16 В, остальные конденсаторы керамические. Конденсатор
С6 желательно взять с хорошим ТКЕ.
Кнопка S1, переключатели S2-S4, переменный
резистор R29 могут быть любых типов, которые подходят по
габаритам. В качестве источника звука можно использовать
пьезоизлучатель или головные телефоны от плеера.
Конструкция корпуса прибора может быть
произвольной. Штанга вблизи датчика (до 1 м) и сам датчик не
должны иметь металлических деталей и элементов крепления.
В качестве исходного материала для изготовления штанги
удобно использовать пластиковую телескопическую удочку.
Датчик содержит 27 витков провода диаметром
0,6...0,8 мм, намотанного на оправке 190 мм. Датчик не
имеет экрана и его крепление к штанге должно
осуществляться без применения массивных шурупов, болтов и т.д. (!)
В остальном технология его изготовления может быть такая
же, как для индукционного металлоискателя. Для
соединения датчика и электронного блока нельзя использовать
экранированный кабель из-за его большой емкости. Для этих
целей надо использовать два изолированных провода,
например типа МГШВ, свитых вместе.
Налаживание прибора
Внимание! В приборе имеется высокое,
потенциально опасное для жизни напряжение - на коллекторе VT1 и на
датчике. Поэтому при настройке и эксплуатации следует
соблюдать меры электробезопасности.
Настройку прибора рекомендуется проводить в
следующей последовательности:
1. Убедиться в правильности монтажа.

2 Практические конструкции igcj
2. Подать питание и убедиться, что потребляемый ток
не превышает 100 (мА).
3. С помощью подстроенного резистора R7 добиться
такой балансировки усилительного тракта, чтобы
осциллограмма на выводе 7 D1.4 соответствовала осциллограмме
4 на рис. 28. При этом необходимо следить за тем, чтобы
сигнал в конце интервала D был неизменным, т.е.
осциллограмма в этом месте должна быть горизонтальной.
В дальнейшей настройке правильно собранный
прибор не нуждается. Необходимо поднести датчик к
металлическому объекту и убедиться в работе органов индикации.
Описание работы органов управления приводится в
описании программного обеспечения.
Программное обеспечение
На момент написания этой главы было разработано и
протестировано программное обеспечение версий 1.0 и 1.1.
Код "прошивки" версии 1.0 в формате Intel HEX можно
найти в Интернете на персональной страничке Юрия Колоко-
лова [7].
Коммерческая версия 1.1 программного обеспечения
планируется к поставке в виде уже запрограммированных
микроконтроллеров в составе наборов, выпускаемых
фирмой "Мастер Кит" [3]. Версия 1.0 реализует следующие
функции:
- контроль напряжения питания - при напряжении
питания менее 7 В начинает прерывисто загораться светоди-
од VD8;
- фиксированный уровень чувствительности;
- статический режим поиска.
Версия программного обеспечения 1.1 отличается
тем, что позволяет регулировать чувствительность прибора
с помощью переменного резистора R29.
Работа над новыми версиями программного
обеспечения продолжается, планируется введение
дополнительных режимов. Для управления новыми режимами
зарезервированы переключатели S1, S2. Новые версии, после их

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
всестороннего тестирования, будут доступны в наборах
"Мастер Кит". Информация о новых версиях будет
публиковаться в Интернете на персональной страничке Юрия
Колокол ова [7].
2.6. Дифференциальный магнитометр
Предлагаемый вашему вниманию
дифференциальный магнитометр может быть очень полезен для
поиска крупных железных предметов. Таким прибором
практически невозможно искать клады, однако он
незаменим при поиске неглубоко затонувших танков, кораблей
и других образцов военной техники.
Принцип действия дифференциального магнитометра
очень прост. Любой предмет из ферромагнетика искажает
естественное магнитное поле Земли. К таким предметам
относится все, изготовленное из железа, чугуна и стали.
В значительной степени повлиять на искажение магнитного
поля может и собственная намагниченность предметов,
которая часто имеет место. Зафиксировав отклонение
напряженности магнитного поля от фонового значения, можно
сделать вывод о наличии вблизи измерительного прибора
предмета из ферромагнитного материала.
Искажение магнитного поля Земли вдали от мишени
мало, и оно оценивается по разности сигналов от двух
разнесенных на некоторое расстояние датчиков. Поэтому
прибор и назван дифференциальным. Каждый датчик измеряет
сигнал, пропорциональный напряженности магнитного
поля. Наибольшее распространение получили
ферромагнитные датчики и датчики на основе магнетонной прецессии
протонов. В рассматриваемом приборе используются
датчики первого типа.
Основой ферромагнитного датчика (называемого
также феррозондовым) является катушка с сердечником из
ферромагнитного материала. Типовая кривая
намагничивания такого материала хорошо известна из школьного курса
физики и имеет с учетом влияния магнитного поля Земли
следующий вид, показанный на рис. 29.

2 Практические конструкции
107
Рис. 29. Кривая намагничивания
Катушка возбуждается переменным синусоидальным
сигналом несущей частоты. Как видно из рис. 29, смещение
кривой намагничивания ферромагнитного сердечника
катушки внешним магнитным полем Земли приводит к тому,
что индукция поля и связанное с ним напряжение на
катушке начинают искажаться несимметричным образом. Иными
словами, напряжение датчика при синусоидальном токе
несущей частоты будет отличаться от синусоиды более
"приплюснутыми" верхушками полуволн. И искажения эти будут
несимметричны. На языке спектрального анализа это
означает появление в спектре выходного напряжения катушки
четных гармоник, амплитуда которых пропорциональна
напряженности магнитного поля смещения (поля Земли). Вот
эти четные гармоники и надо "выловить".

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Рис. 30. Дифференциальный ферромагнитный датчик
Прежде чем упомянуть естественным образом
напрашивающийся для этой цели синхронный детектор,
работающий с опорным сигналом удвоенной несущей частоты,
рассмотрим конструкцию усложненного варианта
ферромагнитного датчика. Он состоит из двух сердечников и трех
катушек (рис. 30). По своей сути, это дифференциальный
датчик. Однако для простоты далее в тексте не будем
называть его дифференциальным, так как сам магнитометр
и без того уже - дифференциальный (©).
Конструкция состоит из двух идентичных
ферромагнитных сердечников с идентичными катушками,
расположенными параллельно рядом друг с другом. По отношению
к возбуждающему электрическому сигналу опорной частоты
они включены встречно. Третья катушка представляет
собой обмотку, намотанную поверх двух сложенных вместе
первых двух катушек с сердечниками. При отсутствии
внешнего смещающего магнитного поля электрические сиг-

2. Практические конструкции -| gg
налы первой и второй обмоток симметричны и в идеальном
случае действуют так, что выходной сигнал в третьей
обмотке отсутствует, так как магнитные потоки через нее
полностью компенсируются.
При наличии внешнего смещающего магнитного поля
картина меняется. То один, то другой сердечник на пике
соответствующей полуволны "залетает" в насыщение глубже,
чем обычно вследствие добавочного воздействия
магнитного поля Земли. В результате на выходе третьей обмотки
появляется сигнал рассогласования удвоенной частоты.
Сигналы основной гармоники в идеале там полностью
компенсируются.
Удобство рассмотренного датчика заключается в том,
что его катушки можно включить для повышения
чувствительности в колебательные контура. Первую и вторую -
в колебательный контур (или контура), настроенный на
несущую частоту. Третью - в колебательный контур,
настроенный на вторую гармонику.
Описанный датчик обладает ярко выраженной
диаграммой направленности. Его выходной сигнал максимален
при расположении продольной оси датчика вдоль силовых
линий внешнего постоянного магнитного поля. Когда
продольная ось перпендикулярна силовым линиям - выходной
сигнал равен нулю.
Датчик рассмотренного типа, особенно совместно
с синхронным детектором, может успешно работать как
электронный компас. Его выходной сигнал после
выпрямления пропорционален проекции вектора напряженности
магнитного поля Земли на ось датчика. Синхронное
детектирование позволяет узнать и знак этой проекции. Но даже
и без знака - сориентировав датчик по минимуму сигнала,
получим направление на запад или на восток.
Сориентировав по максимуму - получим направление магнитной
силовой линии поля Земли. В средних широтах (например,
в Москве) она идет наклонно и "втыкается"
в землю в направлении на север. По углу магнитного
склонения можно приблизительно оценить географическую
широту местности.

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Дифференциальные ферромагнитные магнитометры
имеют свои достоинства и недостатки. К достоинствам
относится простота прибора, он не сложнее радиоприемника
прямого усиления. К недостаткам относится трудоемкость
изготовления датчиков - кроме аккуратности требуется
абсолютно точное совпадение количества витков
соответствующих обмоток. Погрешность один-два витка может
сильно снизить возможную чувствительность. Другим
недостатком является "компасность" прибора, т. е.
невозможность полной компенсации поля Земли вычитанием
сигналов от двух разнесенных датчиков. На практике это
приводит к ложным сигналам при поворотах датчика вокруг
оси, перпендикулярной продольной.
Практическая конструкция
Практическая конструкция дифференциального
ферромагнитного магнитометра была реализована и испытана
в макетном варианте без специальной электронной части
для звуковой индикации, с использованием только
микроамперметра с нулем посередине шкалы. Схема звуковой
индикации может быть взята из описания металлоискателя
по принципу "передача-прием". Прибор имеет следующие
параметры.
Основные технические характеристики
Напряжение питания 15...18 В
Потребляемый ток не более 50 мА
Глубина обнаружения:
пистолет 2 м
пушечный ствол 4 м
танк 6 м
Структурная схема
Структурная схема показана на рис. 31.
Стабилизированный кварцем задающий генератор выдает
синхроимпульсы тактовой частоты для формирователя сигналов.

2 Практические конструкции
111
Рис. 31. Структурная схема дифференциального
ферромагнитного магнитометра
На одном его выходе присутствует меандр первой
гармоники, поступающий на усилитель мощности,
возбуждающий излучающие катушки датчиков 1 и 2. Другой выход
формирует меандр опорной удвоенной тактовой частоты со
сдвигом 90° для синхронного детектора. Разностный
сигнал с выходных (третьих) обмоток датчиков усиливается
в приемном усилителе и выпрямляется синхронным
детектором. Выпрямленный постоянный сигнал можно
регистрировать микроамперметром или описанными в
предыдущих главах устройствами звуковой индикации.
Принципиальная схема
Принципиальная схема дифференциального
ферромагнитного магнитометра изображена на рис. 32 - часть 1:

112.
А. Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
задающий генератор, формирователь сигналов, усилитель
мощности и излучающие катушки, рис. 33 - часть 2:
приемные катушки, приемный усилитель, синхронный детектор,
индикатор и блок питания.
i j i j
-Е -Е В схему приемной части
Рис. 32. Принципиальная электрическая схема - часть 1

2. Практические конструкции -| -| g
ЗАДАЮЩИЙ ГЕНЕРАТОР (РИС. 32)
Задающий генератор собран на инверторах D1.1-D1.3.
Частота генератора стабилизирована кварцевым или пье-
зокерамическим резонатором Q с резонансной частотой
215 Гц = 32 кГц ("часовой кварц"). Цепь R1C1 препятствует
возбуждению генератора на высших гармониках. Через
резистор R2 замыкается цепь ООС, через резонатор Q -
цепь ПОС. Генератор отличается простотой, малым
потребляемым током, надежно работает при напряжении
питания 3...15 В, не содержит подстроечных элементов и
чересчур высокоомных резисторов. Выходная частота
генератора - около 32 кГц.
ФОРМИРОВАТЕЛЬ СИГНАЛОВ (РИС. 32)
Формирователь сигналов собран на двоичном
счетчике D2 и D-триггере D3.1. Тип двоичного счетчика
непринципиален, главная его задача - поделить тактовую частоту на
2, на 4 и на 8, получив таким образом, меандры с частотами
16, 8 и 4 кГц соответственно. Несущая частота для
возбуждения излучающих катушек - 4 кГц. Сигналы с частотами 16
и 8 кГц, воздействуя на D-триггер D3.1, формируют на его
выходе меандр удвоенной по отношению к несущей
частоты 8 кГц, сдвинутый на 90° относительно выходного сигнала
8 кГц двоичного счетчика. Такой сдвиг необходим для
нормальной работы синхронного детектора, так как такой же
сдвиг имеет полезный сигнал рассогласования удвоенной
частоты на выходе датчика. Вторая половинка микросхемы
из двух D-триггеров - D3.2 в схеме не используется, но ее
незадействованные входы должны обязательно быть
подключены либо к логической 1, либо к логическому 0 для
нормальной работы, что и изображено на схеме.
УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ (РИС. 32)
Усилитель мощности с виду таким и не кажется и
представляет всего лишь мощные инверторы D1.4 и D1.5,
которые в противофазе раскачивают колебательный кон-

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
тур, состоящий из последовательно-параллельно
включенных излучающих катушек датчика и конденсатора С2.
Звездочка около номинала конденсатора означает, что его
значение указано ориентировочно и что его надо подобрать
при наладке. Незадействованный инвертор D1.6, чтобы не
оставлять его вход неподключенным, инвертирует сигнал
D1.5, но практически работает "вхолостую". Резисторы R3
и R4 ограничивают выходной ток инверторов на
допустимом уровне и вместе с колебательным контуром образуют
высокодобротный полосовой фильтр, благодаря чему
форма напряжения и тока в излучающих катушках датчика
практически совпадает с синусоидальной.
ПРИЕМНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ (РИС 33)
Приемный усилитель усиливает разностный сигнал,
поступающий с приемных катушек датчика, образующих
совместно с конденсатором СЗ колебательный контур,
настроенный на удвоенную частоту 8 кГц. Благодаря подстроечно-
му резистору R5 вычитание сигналов приемных катушек
производится с некоторыми взвешивающими
коэффициентами, которые могут изменяться перемещением движка
резистора R5. Этим достигается компенсация неидентичностей
параметров приемных обмоток датчика и минимизация его
"компасности".
Приемный усилитель двухкаскадный. Он собран на
ОУ D4.2 и D6.1 с параллельной ОС по напряжению.
Конденсатор С4 уменьшает усиление на высших частотах,
предотвращая тем самым перегрузку усилительного тракта
высокочастотными наводками от силовых сетей и других
источников. Цепи коррекции ОУ-стандартные.
СИНХРОННЫЙ ДЕТЕКТОР (РИС. 33)
Синхронный детектор выполнен на ОУ D6.2 по
типовой схеме. В качестве аналоговых ключей используется
микросхема D5 КМОП мультиплексора-демультиплексора 8
на 1 (рис. 32). Его цифровой адресный сигнал перебирается
только в младшем разряде, обеспечивая поочередную

2 Практические конструкции
.115
коммутацию точек К1 и К2 на общую шину. Выпрямленный
сигнал фильтруется конденсатором С8 и усиливается ОУ
D6.2 с одновременным дополнительным ослаблением не-
отфильтрованных ВЧ составляющих цепями R14C11
и R13C9. Цепь коррекции ОУ - стандартная для
использованного типа.
Рис. 33. Принципиальная электрическая схема - часть 2.
Приемный усилитель

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
ИНДИКАТОР (РИС. 33)
Индикатор представляет собой микроамперметр с
нулем посередине шкалы. В индикаторной части может с
успехом использоваться схемотехника описанных ранее ме-
таллоискателей других типов. В том числе, в качестве
индикатора можно использовать и конструктив металлоис-
кателя по принципу электронного частотомера. В этом
случае его LC-генератор заменяется на RC-генератор, а
измеряемое выходное напряжение через резистивный делитель
подается на частотозадающую цепь таймера. Подробнее
об этом можно почитать на сайте Юрия Колоколова.
Микросхема D7 стабилизирует однополярное
напряжение питания. С помощью ОУ D4.1 создается
искусственная средняя точка питания, что позволяет использовать
обычную двуполярную схемотехнику для ОУ. Керамические
блокирующие конденсаторы С18-С21 смонтированы в
непосредственной близости от корпусов цифровых микросхем
D1, D2, D3, D5.
Типы деталей и конструкция
Типы использованных микросхем указаны в табл. 6.
Таблица 6. Типы использованных микросхем
Обозначение
по рис. 32-33
D1
D2
D3
D4, D6
D5
D7
Тип
К561ЛН2
К561ИЕ11
К561ТМ2
К157УД2
К561КП2
7812
Функциональное
назначение
6 инверторов
Двоичный счетчик
2 D-триггера
2 0У
Мультиплексор 8 на 1
Стабилизатор напряжения
Вместо микросхем серии К561 возможно
использование микросхем серии К1561. Можно попытаться применить
некоторые микросхемы серии К176 или зарубежные
аналоги серий 40ХХ и 40ХХХ.

2. Практические конструкции
Сдвоенные операционные усилители (ОУ) серии
К157 можно заменить любыми сходными по параметрам ОУ
общего назначения (с соответствующими изменениями
в цоколевке и цепях коррекции).
К применяемым в схеме дифференциального
магнитометра резисторам не предъявляется особых
требований. Они лишь должны иметь прочную и миниатюрную
конструкцию и быть удобны для монтажа. Номинал
рассеиваемой мощности 0,125...0,25 Вт.
Потенциометры R5, R16 желательны
многооборотные для удобства точной настройки прибора. Рукоятка
потенциометра R5 должна быть изготовлена из пластика и
должна иметь достаточную длину, чтобы прикосновения
руки оператора при настройке не вызывали изменения
показаний индикатора за счет наводок.
Конденсатор С16 - электролитический любого
малогабаритного типа.
Конденсаторы колебательных контуров С2* и СЗ*
состоят из нескольких E-10 шт.) конденсаторов, включенных
параллельно. Настройка контура в резонанс
осуществляется подбором количества конденсаторов и их номинала.
Рекомендуемый тип конденсаторов К10-43, К71-7 или
зарубежные термостабильные аналоги. Можно попытаться
использовать обычные керамические или металлопленоч-
ные конденсаторы, однако, при колебаниях температуры
придется чаще подстраивать прибор.
Микроамперметр - любого типа на ток 100 мкА с
нулем посередине шкалы. Удобны малогабаритные
микроамперметры, например, типа М4247. Можно использовать
практически любой микроамперметр, и даже
миллиамперметр - с любым пределом шкалы. Для этого надо
соответствующим образом скорректировать номиналы резисторов
R15-R17.
Кварцевый резонатор Q - любой малогабаритный
часовой кварц (аналогичные используются также в
портативных электронных играх).
Выключатель S1 -любого типа, малогабаритный.

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
экранированные
половинка корпус - кабели выходов половинка
датчика труба обмогок датчика
центрирую- /
центрирующие шайбы распаечная коробка с выводом щие шайбы
соединительного кабеля и
конденсаторами контуров
Рис. 34. Конструкция датчика-антенны
Катушки датчика выполнены на круглых ферритовых
сердечниках диаметром 8 мм (используются в магнитных
антеннах радиоприемников СВ- и ДВ-диапазонов) и длиной
около 10 см. Каждая обмотка состоит из ровно и плотно
намотанных в два слоя 200 витков медного обмоточного
провода диаметром 0,31 мм в двойной лаково-шелковой
изоляции. Поверх всех обмоток крепится слой фольги экрана.
Края экрана изолируются друг от друга для
предотвращения образования короткозамкнутого витка. Вывод экрана
выполняется медным луженым одножильным проводом.
В случае экрана из алюминиевой фольги этот вывод
накладывается на экран на всю его длину и плотно
приматывается изолентой. В случае экрана из медной или латунной
фольги вывод припаивается.
Концы ферритовых сердечников закреплены во
фторопластовых центрирующих дисках, благодаря которым
каждая из двух половинок датчика удерживается внутри
пластиковой трубы из текстолита, служащей корпусом, как это
схематически изображено на рис. 34. Длина трубы - около
60 см. Каждая из половинок датчика расположена у конца
трубы и дополнительно фиксируется силиконовым гермети-
ком, которым заполняется пространство вокруг обмоток и
их сердечников. Заполнение осуществляется через
специальные отверстия в корпусе-трубе. Совместно с фторопла-

2 Практические конструкции
стовыми шайбами такой герметик придает креплению
хрупких ферритовых стержней необходимую упругость,
препятствующую их растрескиванию при случайных ударах.
Налаживание прибора
1. Убедиться в правильности монтажа.
2. Проконтролировать потребляемый ток, который не
должен превышать 100 мА.
3. Проверить правильность работы задающего
генератора и остальных элементов формирования импульсных
сигналов.
4. Настроить колебательные контура датчика.
Излучающий - на частоту 4 кГц, приемный - на 8 кГц.
5. Убедиться в правильности работы усилительного
тракта и синхронного детектора.
Работа с прибором
Методика настройки и работы с прибором следующая.
Выходим в место поисков, включаем прибор и начинаем
вращать антенну-датчик. Лучше всего в вертикальной
плоскости, проходящей через направление север-юг. Если датчик
прибора на штанге, то можно не вращать, а раскачивать
насколько это позволяет делать штанга. Стрелка индикатора
будет отклоняться (компасный эффект). С помощью
переменного резистора R5 пытаемся минимизировать амплитуду
этих отклонений. При этом будет "съезжать" средняя точка
показаний микроамперметра и ее надо будет тоже
подстраивать другим переменным резистором R16, который
предназначен для установки нуля. Когда "компасный" эффект
станет минимальным, прибор считается отбалансированным.
Для малых объектов методика поисков с помощью
дифференциального магнитометра не отличается от
методики работы с обычным металлоискателем. Возле объекта
стрелка может отклониться в любую сторону. Для больших
объектов стрелка индикатора будет отклоняться в разные
стороны на большом пространстве.

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
2.7. Дисковый датчик
Дисковый датчик является традиционным для метал-
лоискателей на биениях, для металлоискателей по
принципу "передача-прием" с компланарным расположением
катушек, также он удобен для индукционного, импульсного
металлоискателя и для металлоискателя по принципу
электронного частотомера. Датчик закрепляется на штанге (см.
рис. 35).
Рис. 35. Внешний вид дискового датчика на штанге
Штанга может быть металлической или стеклопласти-
ковой. Удобны телескопические раздвигающиеся штанги.
В любительских целях можно использовать 2-3 колена от
телескопической стеклопластиковой удочки подходящей
толщины. Неметаллическая штанга предпочтительнее
ввиду отсутствия у нее больших масс металла вблизи датчика.

2. Практические конструкции
Датчик имеет форму полого диска, изготовленного из
пластмассы. Катушки, крепежные и прочие элементы
размещаются внутри. Ниже рассмотрена практическая
конструкция такого датчика с одной катушкой, предложенная
автором (рис. 36).
Датчик состоит из верхней и нижней крышек 1 и 2,
в качестве которых используются полиэтиленовые крышки
из набора пластиковой посуды. Крышки соединены друг с
другом путем сварки. Сварка полиэтиленовых крышек
осуществляется по буртику, имеющемуся на краю каждой
крышки, с помощью паяльника со специальной насадкой.
Насадка на жало паяльника для такой сварки представляет
собой "V'-образный в поперечном сечении лоток.
Внутренней поверхностью насадки-лотка разогревают
соприкасающиеся края крышек до расплавления в одном месте, после
чего плавно перемещая паяльник с насадкой-лотком,
обходят всю длину окружности соприкосновения краев крышек.
Прежде чем выполнять такую сварку начисто,
рекомендуется потренироваться на опытных образцах.
Необходимо будет выбрать нужную температуру насадки-лотка
(мощность паяльника 40 Вт), скорость передвижения лотка
во время сварки. Рекомендуется паяльник с насадкой-
лотком неподвижно закрепить, например в тисках, а
свариваемые детали держать в руках. Для того чтобы
расплавленный полиэтилен не накапливался в насадке-лотке и для
получения более аккуратного шва движение насадки-лотка
по окружности необходимо совместить с ее возвратно-
поступательными колебаниями амплитудой 2...5 мм.
Описанная операция сварки полиэтиленовых деталей
трудоемка, однако получаемый в результате герметичный, легкий
и прочный корпус датчика оправдывает затраты.
Кроме сварки, дополнительное крепление крышек 1
и 2 осуществляется с помощью центральной планки,
изготовленной из винипласта. Она крепится к нижней
крышке с помощью винтов-саморезов. После сборки
датчика к центральной планке также привинчиваются
уголки подвески датчика.

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвии
Рис 36 Конструкция дискового датчика
Основной "изюминкой" датчика является необычное
для любых других конструкций сочетание пенопласта
и эпоксидной смолы Из пенопласта изготовлен диск-
наполнитель 3 датчика Пенопласт может использоваться
практически любой Широко доступный упаковочный и
утеплительный пенопласт (рыхлый, легко крошится руками на
отдельные шарики) даже более предпочтителен, чем
твердый, так как имеет более крупные и даже сквозные поры,
заполняемые в дальнейшем эпоксидной смолой Диск 3
занимает большую часть объема датчика и при малой
массе придает ему необходимую жесткость Диск вырезают
с помощью раскаленной металлической нити (от спирали
электронагревательного прибора), подключенной к низко-

2 Практические конструкции
вольтному источнику питания Если имеется листовой
пенопласт необходимой толщины, то из необходимых
инструментов понадобится только лобзик или лезвие безопасной
бритвы В диске 3 вырезаются пазы необходимой формы
и размера для центральной планки, для кабеля 8, для
конденсаторов 6 и для других элементов 7 электрической
схемы датчика
Обмотка 4 размещена по внешнему краю диска 3
и залита эпоксидной смолой 5 Обмотка наматывается
проводом необходимой марки и толщины на оправке
диаметром, превышающем диаметр диска 3 приблизительно на
5 мм Аккуратно снятая с оправки обмотка закрепляется
в четырех местах липкой лентой для придания ей формы
тонкого кольца Затем это кольцо обматывается липкой
лентой (лучше использовать бумажную) шириной 5 10 мм,
с максимальным натяжением (рис 37) Обмотка липкой
лентой должна происходить так, чтобы соседние витки
липкой ленты имели достаточный нахлест Этот нахлест
придает обмотке датчика требуемую жесткость
Рис 37 Обмотка катушки липкой лентой
Аналогичным способом поверх слоя из липкой ленты
наносится слой из алюминиевой фольги, служащей экраном
обмотки датчика Для этого фольга нарезается на полосы
шириной около 10 мм Для предотвращения образования ко-
роткозамкнутого витка, снижающего добротность контура,
обмотка из фольги должна занимать не всю поверхность
кольца обмотки датчика - от фольги оставляется свободным
небольшой участок длиной 1 2 см Чтобы фольга не
размоталась, последние ее витки закрепляются липкой лентой
Отвод от экрана выполняется одножильным луженым прово-

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
дом без изоляции. Провод закрепляют узлом или с помощью
липкой ленты в начале намотки фольги экрана и затем также
с натяжением наматывают поверх экрана до его другого
конца. Оставшийся конец провода закрепляют липкой лентой
и оставляют для подключения свободный его конец длиной
5... 10 см. В завершение кольцо обмотки датчика
обматывают сверху липкой лентой по всей поверхности, выпустив
наружу выводы обмотки и экрана.
Описанная технология изготовления экранированных
катушек датчиков металлоискателей доступна для
повторения в любительских условиях. Она не требует таких
трудоемких процедур, как пропитка обмоток (эпоксидной смолой,
парафином и т.п.), а механическая жесткость обмотки при
этом получается высокой, особенно при заливке
эпоксидной смолой снаружи.
Сборка датчика происходит в следующей
последовательности. На нижнюю крышку 2 датчика с внутренней ее
стороны устанавливают центральную планку,
устанавливают пенопластовый диск 3 и обмотку 4, через отверстия в
верхней крышке 1 и центральной планке продевают кабель
8 и разделывают его конец. Затем устанавливают
остальные элементы электрической схемы датчика -
конденсаторы, резисторы и т.д. - и производят их распайку с выводами
кабеля и обмотки катушки датчика. Терморезистор
компенсации индукционного металлоискателя при этом
целесообразно устанавливать в непосредственной близости с
обмоткой. Для удобства радиоэлементы можно смонтировать
на небольшой макетной печатной плате.
После этого датчик устанавливают на горизонтальной
поверхности и пенопластовый диск 3 прижимают грузом,
чтобы не всплывал в эпоксидной смоле. Затем производят
заливку датчика смолой или эпоксидным клеем с отверди-
телем. Способность смолы или клея к отверждению
необходимо проверить заранее, чтобы не испортить датчик!
Заливать датчик рекомендуется до краев нижней крышки 2.
Не рекомендуется работать с эпоксидной смолой при
температуре ниже +15 °С, так как отверждение может
затянуться на несколько суток, и выше +25 °С ввиду бурного

2 Практические конструкции
протекания реакции отверждения с выделением большого
количества тепла, которое может деформировать датчик.
После затвердевания смолы кабель 8 укладывают в
вырезанный под него в диске 3 паз, герметизируют его выход
в отверстие верхней крышки 1 силиконовым герметиком и
устанавливают верхнюю крышку на место, закрепив ее вин-
тами-саморезами на центральной планке вместе с уголками
подвески. В заключение производят сварку верхней и нижней
крышек корпуса датчика описанным ранее способом.
2.8. Кабельный датчик
Недостатком датчика описанной выше конструкции
является сложность его изготовления при диаметре
обмотки свыше 30 см. Предлагаемый ниже кабельный датчик
может быть изготовлен диаметром до 1,5 м. Идея такого
датчика не нова и заключается в использовании в качестве
катушки датчика отрезка телефонного экранированного
кабеля, согнутого в окружность и соответствующим образом
распаянного. Жесткость конструкции такого датчика
получается ниже, чем у дискового, однако, простота
изготовления все оправдывает.
В отличие от дискового датчика кабельный датчик
обладает отрицательной плавучестью (тонет в воде), что
удобно для подводных поисков. Кроме того, кабельный
датчик большого диаметра может быть выполнен
разборным! Для изготовления датчика необходим телефонный
экранированный кабель марки ТПП-30 или ТПП-50, с 30 или
50 парами проводов соответственно. Из такого кабеля
получится обмотка, состоящая из 60 или 100 витков. Внешний
вид кабельного неразборного датчика приведен на рис. 38.
Датчик состоит из отрезка кабеля - обмотки 1, стекло-
пластиковых раскосов 2 с винипластовыми креплениями 3
к обмотке 1, соединительной коробки 4 и кабеля 5.
Конструкция ясна из рисунка, пояснения требует только способ
распайки кабеля и устройство соединительной коробки, на
чем и остановимся подробнее.

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Рис. 38. Кабельный датчик. (Не связывать конструкцию
с астрологической и национальной символикой! ©)
Для упрощения распайки кабеля необходимо сначала
познакомиться с некоторыми особенностями его
устройства, что значительно упростит дело. Проводники в
отечественном кабеле ТПП (как и в телефонных кабелях многих
других типов) свиты по парам. Один из проводников каждой
пары является общим и имеет либо белый, либо красный
цвет изоляции. Остальные проводники имеют цвета:
коричневый, желтый, зеленый, голубой, серый. Пары
сгруппированы в кабеле по десяткам, каждая десятка
обвита своей вискозной нитью. Каждая десятка имеет пять пар с
белым общим проводом и пять - с красным. Таким
образом, в каждой десятке каждая свитая пара проводов
уникальна по сочетанию двух цветов.
Прежде чем начать распайку концов кабеля,
необходимо аккуратно произвести их разделку (подготовку).
Последняя заключается в разборке проводников кабеля по
десяткам и по парам в пределах каждой десятки.

2 Практические конструкции
Так как шаг скручивания каждой пары достаточно
велик (несведущий человек обычно и не замечает,
I что проводники скручены по парам), для успешной
■ разборки проводников необходим свободный
участок (запас) длиной не менее 0,5 м с каждого
конца заготовленного отрезка кабеля.
Разделку конца кабеля начинают со снятия изоляции,
для чего на необходимой длине делают кольцевой надрез
наружного пластикового покрытия. Надрезать пластик надо
очень аккуратно, чтобы не порезать внутренние жилы
кабеля (особенно неизолированный проводник, являющийся
выводом экрана). После надрезания, небольшими изгибами
в месте надреза (на излом) производят отделение участка
внешней изоляции вместе с внутренним алюминиевым
экраном. Для удобства, изоляцию надо снимать отрезками по
10...15см.
После снятия внешней изоляции и экрана, но до
разматывания защитной пленки (!), необходимо закрепить
концы всех проводников (с помощью клейкой ленты или
путем скручивания). Неизолированный проводник экрана
свертывается отдельно в небольшую бухточку, чтобы не
мешал После этого можно размотать защитную пленку и
разобрать пары кабеля по десяткам (каждая десятка обвита
своей вискозной нитью)
Каждую десятку также фиксируют на конце липкой
лентой или скручиванием, после чего пучки десяток можно
развести в стороны. Пока кабель еще "свежий" после
разделки концов, целесообразно разобрать каждую десятку по
парам. Для этого, не освобождая от фиксации конец одной
из десяток, путем ее продольного сжимания и аккуратного
потряхивания и поворачивания, добиваются "рассыпания"
пучка проводов на витые пары. Как уже указывалось выше,
для этого необходимо иметь длину разделываемой части
кабеля не менее 0,5 м.
Проводники в каждой паре скрепляются на конце
небольшим кусочком липкой ленты (для каждой пары). В
дополнительной маркировке нет необходимости, так как

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
в пределах каждой десятки каждая пара уникальна по
сочетанию цветов изоляции. После этого уже легко можно
"вызвонить", т.е. идентифицировать десятки на каждом конце
кабеля, например, присвоив им номера A, 2 ,3 для 30-
парного кабеля или 1-5 для 50-парного).
После такой предварительной подготовки можно
приступать к распайке проводников. Распайку целесообразно
проводить в несколько этапов - по десяткам пар. При этом
из каждой десятки витых пар кабеля получится
изолированная секция будущей обмотки датчика с 20 витками
провода. В дальнейшем отдельные секции включаются
последовательно-согласно для образования обмотки с 60 или
100 витками. Распайку ведут согласно приведенной ниже
схеме.
ПАРЫ ОДНОГО КОНЦА КАБЕЛЯ
(буквы обозначают цвета)
Конец
\б
I
1
к
л.
б
1
JL
т
Ljl
б
J!L
зТб
б з
г
б
б
JL.
|1
_б_
:г::.
сС
кр с
....
кр
Т
|
с 1
Начало
ПАРЫ ДРУГОГО КОНЦА КАБЕЛЯ
Перед спайкой проводников концы кабеля, там, где
кончается внешняя защитная пластиковая изоляция,
максимально приближаются друг к другу. При этом из кабеля
формируется окружность требуемого размера. Кабель и его
концы закрепляется в таком положении. В соответствии
с предложенной схемой распайки выбирается один из
проводников десятки с одного конца кабеля, один - с другого
конца. Например, коричневый провод пары "белый-
коричневый" с одного конца и белый провод аналогичной
пары - с другого. Проводники обрезаются до длины 5 см,
зачищаются от изоляции, залуживаются и спаиваются
вместе. Место спайки изолируется липкой лентой или с
помощью тонкой термоусаживающейся трубки.

2 Практические конструкции
Таким образом производят распайку пар каждой
десятки, а затем спаивают десятки между собой. Если
придерживаться предложенной схемы, в итоге должна
получиться обмотка с выводом начала в виде провода с белой
изоляцией, и с выводом конца - в виде провода с серой
изоляцией.
После распайки обмотки место спайки концов кабеля
помещают в пластиковую соединительную коробку
размерами 40x40x80 (мм). Внутренний объем такой коробки
позволяет при небольшом уплотнении разместить спаяные
концы 30- или 50-парного кабеля. Внутренний объем
коробки заливается эпоксидной смолой или эпоксидным клеем.
Заливка гарантирует надежную дополнительную изоляцию
проводов кабеля, предохраняет их от обламывания,
обеспечивает прочное механическое соединение концов кабеля.
В соединительной коробке выводы обмотки датчика
подключают к концу гибкого кабеля, пропущенного через
отверстие в коробке. В коробке также размещаются
конденсаторы колебательного контура датчика и другие его
элементы, если таковые предусмотрены схемой. Приведенный
на рис. 38 внешний вид соответствует неразборной
конструкции кабельного датчика с внешним диаметром 40 см.
Кабельный датчик может быть без труда выполнен и
гораздо большего диаметра. Основными ограничениями
является способность оператора манипулировать таким
датчиком при работе, а также транспортабельность
датчика. Первое ограничение соответствует диаметру датчика не
более 1,5 м при весе до 5 кг. Второе же ограничение
побуждает выполнить конструкцию кабельного датчика
разборной. На рис. 39 изображена конструкция разборного
кабельного датчика.
По своему принципу предлагаемая конструкция
напоминает конструкцию складного зонта. Датчик состоит из
кабельного кольца с соединительной коробкой, из 12 стекло-
пластиковых трубок - раскосов, 2 центральных дисков и
вспомогательных элементов крепления. Со стороны кабеля
трубки-раскосы крепятся с помощью алюминиевых
переходных втулок, закрепленных на кабеле скобами и винтами.

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Рис 39. Разборный кабельный датчик
Переходные втулки свободно вставляются внутрь
трубок - раскосов. Аналогичного назначения переходные втулки
расположены также и на центральных дисках (по 6 на
каждом). Однако они закреплены с возможностью поворота
в небольших пределах, чтобы трубки-раскосы могли
двигаться при сборке датчика аналогично тому, как движутся
спицы зонта при его открытии. Длина окружности датчика
и длина трубок-раскосов подобраны так, чтобы в собранном

2 Практические конструкции 131
состоянии кабель обмотки датчика находился в сильном
натяжении (не менее 100 Н). При этом необходимо принять
соответствующие меры для предотвращения разрыва и
повреждения обмотки датчика* тщательно выполнить
механическое соединение концов кабеля обмотки в кольцо в
соединительной коробке, закруглить острые края переходных
втулок в местах контакта с кабелем обмотки датчика и т.п.
В разобранном состоянии датчик состоит из
отдельных элементов: из кольца кабеля с закрепленными на нем
переходными втулками, из 12 трубок-раскосов (их удобно
хранить в отдельном чехле), из 2 центральных дисков,
а также из элементов, с помощью которых датчик
фиксируется в рабочем состоянии - стягивающего винта с гайкой,
центральной упорной втулки и ручки для переноски датчика
или крепежного узла для стыковки со штангой.
Определенная хитрость заключается в способе
складывания кабеля - обмотки датчика - в разобранном
состоянии. Кабель хоть и является гибким, но не до такой
степени, как бельевая веревка. Он совершенно не
допускает изгибов с малым радиусом закругления и продольного
кручения.
Любое применение силы при складывании кольца
I кабеля может привести к разрыву внутренней
■ фольги экрана и к другим повреждениям!
Кольцо кабеля складывается в три витка
Последовательность операций при складывании приведена на рис. 40.

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Рис. 40. Последовательность складывания
кольца кабеля датчика
2.9. Конструкция универсального корпуса
В радиолюбительской литературе описано множество
удачных конструкций различных корпусов для
радиоэлектронных устройств. Далеко не все из них подходят для
автономных устройств с батарейным питанием, к которым
относятся и металлоискатели. К корпусу металлоискателя
выдвигается целый ряд требований: компактность,
прочность, надежное крепление печатных плат и батарей
питания, удобство работы в походных условиях. Существуют

2 Практические конструкции
и специфические требования, такие как наличие низкоомно-
ю и стабильного по времени контакта между массивными
металлическими деталями корпуса.
Ниже описана конструкция универсального корпуса,
пригодного для размещения "электронной начинки"
практически любого металлоискателя средней сложности. Данный
корпус пригоден для всех схем металлоискателей,
описанных в книге. Автор стремился создать технологичную и
несложную в изготовлении конструкцию корпуса,
удовлетворяющую всем вышеперечисленным требованиям. На рис.
41 приведен общий вид разработанного автором
универсального корпуса.
Корпус состоит из двух боковин 1 и 2, которые
изготовлены из листового алюминиевого сплава толщиной
4 мм. В боковинах имеются отверстия с резьбой МЗ под
крепежные винты, с помощью которых крепятся остальные
части корпуса. На боковине 2 также установлен разъем 9
для подключения кабеля датчика прибора. С внутренней
стороны боковины 2 имеется контактный лепесток корпуса
прибора, через который к нему подключаются общая шина
электронной части и экраны кабелей. Этот лепесток
зажимается под гайку одного из винтов крепления разъема 9.
Металл боковины под контактным лепестком тщательно
зачищается. Для обеспечения стабильной работы
никаких других контактов корпуса прибора с общей шиной
электронной части не допускается!
На лицевой панели 3 (изображена на примере
индукционного металлоискателя) установлены стрелочные
приборы, потенциометры балансировки, переключатель
режимов работы и пьезоизлучатель (с внутренней
стороны). Лицевая панель - двухслойная. Наружный слой -
фальшпанель изготовлена из анодированного
алюминиевого листа толщиной 0,5 мм черного цвета. Гравировкой на
ней выполнены необходимые линии и надписи.
Непосредственно панель, находящаяся под фальшпанелью,
выполнена из листового стеклотекстолита толщиной 2,5 мм.

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Рис. 41. Конструкция универсального корпуса
Задняя панель 4 - легкосъемная и служит крышкой
отсека батарей питания. Она крепится одним винтом к
резьбовой втулке, закрепленной на перегородке 5. Для
того чтобы задняя панель не прогибалась при затягивании
единственного своего крепежного винта, она усилена
профилем в виде широкого швеллера, согнутого также, как и
панель, из листового алюминиевого сплава толщиной 1 мм.
Профиль и панель скреплены четырьмя винтами МЗ с
гайками.

2 Практические конструкции
Верхняя крышка 6 и нижняя крышка 7 являются
основными защитными элементами корпуса. Крышки
изготовлены из листового алюминиевого сплава толщиной 1 мм.
По форме крышки одинаковы и являются 100%-ным
зеркальным отражением друг друга
Печатная плата 8 электронной части прибора
крепится к торцевым поверхностям боковин 1 и 2 при помощи
винтов, ввинчиваемых в резьбовые отверстия боковин.
Печатная плата установлена деталями внутрь корпуса и между
ней и верхней крышкой 7 имеется достаточный зазор. Для
модификации индукционного металлоискателя и для более
сложных приборов предусмотрены резьбовые отверстия в
нижних торцевых поверхностях боковин 1 и 2 для установки
дополнительной печатной платы. Она устанавливается
параллельно основной печатной плате 8 также деталями
внутрь корпуса. Детали на печатных платах размещаются
так, чтобы не занимать пространство в местах
расположения стрелочных микроамперметров и балансировочных
потенциометров.
Винты МЗхб для соединения отдельных частей
корпуса использованы из набора крепежа для сборки
компьютеров. Они имеют надежное и красивое хромированное
покрытие и форму в сечении, слегка отличающуюся от круга
(т.е. это своего рода саморезы), что обеспечивает прочное
крепление, не развинчивающееся от ударов и вибраций и
(!) надежный электрический контакт.
Все алюминиевые детали корпуса желательно
подвергнуть электрохимической обработке (анодирование в
хромпике), что придаст им не только привлекательный
зеленоватый оттенок, но и убережет от коррозии. Несмотря
на значительный слой окисла на поверхности
анодированного алюминия, контакт между металлическими частями
корпуса остается по-прежнему надежным и стабильным.
Это достигается применением специальных винтов (см.
выше), затягиваемых с достаточным усилием в резьбовые
отверстия боковин (без окисла) и контактирующих с
внутренними поверхностями отверстий деталей (также без
окисла - рассверленных).

Заключение
Природу не обманешь - ее законы объективны и
недосягаемы и неподвластны человеку. Коль мы не в
состоянии изменить уравнения Максвелла, - ждать, что в
будущем электронные металлоискатели совершат
кардинальный скачок по глубине обнаружения предметов,
увы, не приходится.
Иное дело - селективность по металлам, а точнее
говоря, - по типам обнаруживаемых мишеней. Активность
ведущих зарубежных фирм, выпускающих электронные
металлоискатели, в последние годы сконцентрирована
именно вокруг данной задачи.
Практически можно считать решенной задачу
отделения (дискриминацию) нежелательных сигналов от такого
типичного металлического мусора, как алюминиевая
фольга, железные и алюминиевые пробки от бутылок, ржавчина.
Дискриминация основана на обработке сигналов от двух
или более каналов электронной части металлоискателя и
по своей сути является сортировкой сигналов, отраженных
от различных мишеней, по фазе.
Широкое распространение получила
компьютеризация металлоискателей, точнее говоря, применение КМОП-
микропроцессорной техники в совокупности с
многофункциональными жидкокристаллическими дисплеями.
Справедливости ради, следует отметить, что применение
встроенного в металлоискатель микроконтроллера дает
всевозможные удобства пользователю, не всегда улучшая,
по сравнению с аналогичным прибором без
микропроцессора, основные параметры.
Тем не менее, все чаще в последнее время
появляются металлоискатели, в которых микропроцессор
загружен не только и не столько второстепенными задачами.
Один из таких примеров - приведенные в этой книге
конструкции металлоискателя по принципу частотомера и
импульсного металлоискателя.

Заключение -| 37
Основные перспективные задачи, которые решают
однокристальные микропроцессорные микроконтроллеры
в электронных металлоискателях - это цифровая
фильтрация сигналов (в том числе - согласованная),
дискриминация откликов по типам мишеней, автоподстройка различных
видов. Интересна задача многочастотного анализа
отраженного сигнала, потенциально позволяющая определять
даже типы металлов. Решение перечисленных задач на
фоне бурного прогресса вычислительной микротехники
будет все более и более результативным. Металлоискатели
станут еще более компактными, умными, надежными
и удобными в работе.

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Список источников информации
1. Charles Garrett, Modern Metal Detectors. N.-Y., 1992.
2 Dorothy B. Francis. Metal Detecting For Treasure. Washington,
1993.
3. МАСТЕР КИТ. http://www.masterkit.ru
4. Бэрк Г.Ю. Справочное пособие по магнитным явлениям: Пер.
с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 384 с.
5 Chtchedrine A., Kolokolov Y. Frequency meter metal detec-
tor//CIRCUIT CELLAR. 2001, № 130.
6 Щедрин А., Колоколов Ю Металлоискатель на принципе
цифрового частотомера//РАДИОХОББИ, 2002, №1
http://radiohobby.da.ru
7. Юрий Колоколов, http://home.skif.net/~yukol/index.htm
8. ATMEL. - http://www.atmel.com
9. Братский центр информационных технологий
http://metaldetector.bratsk-city.ru/
10. GEOTECHNOLOGY - metal detectors
http://www.thunting.com/geotech/metdet/index.html

ОТВЕТЫ НА ПИСЬМА ЧИТАТЕЛЕЙ
В разделе приведены ответы на небольшую часть писем
читателей. Были отобраны наиболее характерные из них,
содержащие типичные вопросы. Полностью переписка с читателями
выложена на сайте автора книги: http://www.aha.ru/-aish
Вопросы читателей набраны курсивом, ответы и
комментарии автора - прямыми буквами. Ответы сгруппированы по
конкретным конструкциям металлоискателей, опубликованным
в предыдущих изданиях книги. Отдельно даны выдержки из
писем, в которых затронуты общие вопросы.
Общие вопросы
Subject: Re: letter
Date: Fri, 09 Jul 1999 21:08:10 +0400
Paul
Прочел вашу книгу, посвященную кладоискательству, - очень
интересно, но описанные в ней конструкции
металлоискателей все-таки рассчитаны больше на начинающих (я не имею
в виду опыт кладоискательства, а только лишь электронику).
Любопытно... народ, в основном, стонет, что конструкции
очень сложные.
Не могли бы вы подсказать, где можно взять схемы более
серьезных приборов, если конечно это не секрет. Может быть,
у Вас имеется собственная разработка (если конечно вы не
приберегаете эти схемы для будущих изданий вашей книги) ?
Самый реальный вариант - патентная библиотека, в основном
патенты США. В некоторых из них приведены подробные схемы
с указанием номиналов элементов. Однако проблема не
в отсутствии схемы. Очень важно также знать конструкцию и
технологию изготовления датчика и методику настройки электронной
части. Этого Вы не найдете нигде...
Все схемы в книге - мои собственные!!! (кроме новых,
разработанных совместно с Юрием Колоколовым).
Для будущего я кое-что приберег, сейчас веду работу, чтобы
еще одна конструкция вошла в следующее издание книги.

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Subject: Re:
Date: Mon, 08 Nov 1999 22:40:37 +0300
Саввин Д. Д.!
Каково влияние грунта на работу прибора?
К сожалению, вопрос влияния грунта является очень
обширным, и я не могу излагать его по переписке. Приборы, описанные
в моей книге, не относятся к классу сверхчувствительных
приборов, поэтому для них влияние большинства грунтов средней
полосы России незначительно. Одно неприятное исключение, с
которым пришлось столкнуться - камни, содержащие магнетит
(железо) или некоторые включения в глине. Они могут испортить
весь поиск. Но лично мне они встречались редко.
Subject. Re: The book
Date: Thu, 23 Dec 1999 21 -54-37 +0300
IVAN COOL
Подскажите, где бы я мог найти Интернет-версию книги
МЕТАЛЛОИСКАТЕЛИ, вернее ее первое издание, так как по
указанному адресу на втором издании я ничего не нашел (нет
сайта)! Меня интересуют схемы самого прибора!
И хотелось бы посмотреть на что-нибудь другое, пожалуйста,
если можно, укажите URL или название литературы.
Возможно у Вас неправильный адрес. На всякий случай -
проверьте:
http://www.aha.ru/-aish
На сайте есть схемы приборов.
Приборы, описанные в книге, проверены на практике и хорошо
себя зарекомендовали. Заявленные в книге параметры
гарантированы. Индукционных металлоискателей лично мной было
изготовлено более 30 шт., все они работали и все обеспечивали
заявленные характеристики. Я и сам время от времени беру такой
прибор с собой в походы.
Литературы нет, а ссылки я добавил в разделе "Полезные
ссылки" на обновленной версии странички.

Ответы на письма читателей
141
Subject: Re:
Date: Mon, 24 Jan 2000 21:21:10 +0300
andrey
Можно ли сделать металлоискатель для поиска КОРАБЛЯ под
водой?
Да. Подойдет любая схема из книги, единственная проблема -
изготовить надежную конструкцию для подводного поиска. Про-
мышленно такие приборы изготавливаются, и о них Вы можете
узнать в РОДОНИТЕ.
Но!!! Для поиска именно затонувших кораблей больше
подходят электронные магнитометры. По зарубежным данным,
дифференциальным магнитометром можно "засечь" корабль
небольшого водоизмещения на расстоянии 30 м, а большой
корабль водоизмещением 100 000 тонн - с расстояния до 300 м!
Таким образом, если корабль затонул неглубоко, поиск можно
вести с поверхности водоема.
Рекомендую чаще заглядывать на мою страничку в Интернете,
ее адрес: http://www.aha.ru/-aish
Subject Re: Металлоискатель
Date: Sun, 19 Mar 2000 18:03:46 +0300
kostemuk
Из Вашей книги я сделал вывод, что, теоретически (если не
рассматривать трудности с техреализацией), самый
перспективный металлоискатель - ИМПУЛЬСНЫЙ! Во-первых,
э.д.с. самоиндукции у них может быть самая высокая; во-
вторых, импульс не является гармоническим сигналом, а
следовательно, можно построить прибор, реагирующий на тип
металла для объектов произвольной формы и размера.
Известны ли Вам, попытки создать такой прибор на практике?
Бесспорное его преимущество - практически отсутствие
реакции на всевозможный ферромагнитный мусор, фольгу и прочие
объекты с малой электрической проводимостью. В том числе и на
грунт, который часто портит всю картину вследствие своих неод-
нородностей.
Самоиндукция у них, действительно, самая высокая. Но, Вы
ведь не собираетесь ею кого-нибудь глушить, как электрошоком?
Обычно начинающие любители предполагают, что чем больше

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
мощность излученного сигнала, тем больше дальность
обнаружения. Это, неверно. Главное - соотношение сигнал/шум или
сигнал/помехи. Помехи обычно не досаждают, а уровень шумов
лежит децибел на 20-40 ниже, чем ложные сигналы, связанные,
например, с механическими деформациями датчика.
Вы правы, импульс не является гармоническим сигналом, но
нельзя построить прибор, реагирующий на тип металла для
объектов произвольной формы и размера.
Даже для того, о чем говорилось в книге - это, в общем -
гипотеза. Кроме того, в книге подразумевался частотный анализ, а в
импульсном приборе возможен временной, что не совсем одно
и то же.
Мне не известны попытки создать такой импульсный прибор,
но существует прибор по типу прием-передача. Речь идет об
одной из моделей австралийской фирмы MINELAB. Их сайт Вы
можете найти в Интернете.
Subject: Re:
Date: Mon, 27 Mar 2000 22:29:09 +0400
Andrey
Вы когда-нибудь находили что-то стоящее с помощью своих
приборов?
Я с самого начала решил, что буду заниматься электроникой,
а не поиском сокровищ... Доводилось свой прибор брать на
природу, в основном - в Тверскую область. Интересно было откопать
гильзы и патроны 1942-1944 годов. Самая интересная находка -
20 пфеннигов 1942 года. А профессиональным поиском
занимаются, например, московские фирмы "Стерх" и "Родонит".
Subject: Re: магнитометры
Date: Tue, 25 Apr 2000 23:19:46 +0400
Виктор Зубченко
Какая разница между Вашим прибором и приборами:
- протонным магнитометром ММП-203 М1С;
- квантовым магнитометром ММ-60М1;
- феррозондовым магнитометром ФТ-100 фирмы "АКА";
- магнитометром СМАРТМАГ фирмы "SCINTREX"?

Ответы на письма читателей
143
Subject: Re: Вопрос
Date: Fri, 22 Dec 2000 23:14:02 +0300
PopSOFT
Есть идея, для воплощения которой нужна информация (по
возможности полная) о "поведении" звука (не обязательно
ультра) в земле.
Пожелание, достойное агента вражеских разведок. Хотя ответ
очень прост... (почти на уровне физики средней школы). Так вот...
Летать под землей не пробовали? А передвигаться можно только
очень медленно - как метростроевец. Видели съемки ударной
волны, распространяющейся по поверхности земли? Хорошо
идет, наверняка и Вы когда-либо плавно покачивались от эха
землетрясений в Румынии и на Кавказе. А быстрые колебания
затухают наглухо. Но, к сожалению, длина волны инфранизкоча-
стотных волн настолько велика, что обнаруживать ими можно
разве лишь подземные океаны, но не клады...
Subject: Re:
Date: Fn, 22 Jun 2001 21:42:11 +0400
Salon
He хочу Вас обидеть, но вполне допускаю, что Вами
сознательно были допущены некоторые неточности в схеме
прибора. Мысль о том, что книга написана лишь только для
рекламы фирмы "Родонит" и содержит заведомо неправильные
схемы, после полугода работы по построению металлоиска-
теля повергла меня в ужас...
Нет, это не так! Книга была опубликована, когда я понял, что
по ряду причин не смогу извлечь материальную выгоду из
прямого использования данных разработок. До книги у меня было
кустарное производство металлоискателей по индукционной схеме.
Я изготовил их и продал более 30 шт. Вот почему в печатной
плате не может быть опечатки - она перешла в книгу прямо с фото-
Принципиальная! Подробное описание конструкции своего
прибора я публикую для возможного его самостоятельного
изготовления другими любителями. Этого нельзя сказать обо всех
остальных упомянутых приборах...

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
шаблона! (Незначительные опечатки в обозначении элементов на
плате - есть.)
Работа над книгой меня очень увлекла. Я получил отклики от
сотен читателей. Много благодарностей, новых интересных
контактов. Если получится - продолжу и далее. Поэтому я не
заинтересован в дезинформации!
Над созданием приборов я работал более пяти лет... А
Родонит" здесь ни при чем - в первом издании его вообще не было,
а появился он как благодарность соавтору - И. Н. Осипову.
Кстати, загляните на его страничку в Интернете
http://www.osipov.org Там есть несколько разделов, один из
которых посвящен кладоискательству.
Subject епрст - Re: uoyf
Date: Wed, 27 Jun2001 2355:57 +0400
Антон
У Вас в схеме металлоискателя ошибок просто НЕМЕРЕНО.
Ошибаетесь, 10-15 на всю книгу. Основные выложены на
сайте. К сожалению, почти невозможно издать книгу без опечаток.
Тем не менее, уже человек 20-30 успешно повторили
конструкцию. Некоторым, правда, пришлось помочь консультациями, но
многие справились сами.
Subject: Re:
Date: Tue, 25 Sep 2001 22:08:05 +0400
Армагеддон Армагеддонович
Нужен металлоискатель (глубинный) на золото (горшок с
золотыми монетами, возможно глиняный). Глубина залегания от
1,5 до 2 м. Почва: глина + чернозем + мел. Срок залегания около
90 лет. Где можно купить такой металлоискатель на Украине?
Интересуют, в частности: WHITES TM-808, Fisher Gemini-3,
Пульс Стар и т.п.
Не знаю, где купить на Украине металлоискатель, кроме
любительских конструкций (см. сайт Юрия Колоколова). Но большие
сомнения вызывает надежда найти с его помощью горшок с
монетами на глубине 1,5-2 м. Конечно, если только этот горшок не
размером с Царь-колокол...

Ответы на письма читателей
145
Subject. Re. Проблема пули и попы
Date: Sun, 11 Nov 2001 09:07 14 +0300
ivanovo6122
Мне необходимо разработать прибор, который без рентгена
мог бы определить наличие пули (или осколка) в теле человека.
И вот уже сколько времени пытаюсь что-нибудь создать, но
пока безуспешно. Тело человека изменяет частоту в металло-
искателе на биениях, да и индукционный принцип тоже мало
что дает.
Не факт. Во всяком случае, соответствующий выбор частоты
в индукционном приборе сводит этот эффект к минимуму. Есть
и другой подход - фильтрация отклика прибора в динамике.
Отклик от пули будет более "высокочастотнее" по спектру. Можно
подумать и о согласованной оптимальной фильтрации. Также
рекомендую обратить внимание на импульсные металлоискатели -
они в силу принципа действия не реагируют на всякую ерунду,
кроме металлов.
Решил попробовать сделать высокочастотный металлоиска-
тель, который бы отлавливал резонансные частоты ярко
выраженных металлических предметов (подобно принципу
действия гетеродинного индикатора резонанса) - затея вроде бы
глупая, но кто знает...
Для этого у меня есть синтезатор частоты 1 ...800 Мгц,
знания 51-го "интеля", ЦАПы, АЦП и желание все это объединить.
Пока я вижу два пути построения такого металлоискателя:
1) подать на катушку сигнал с разными частотами, измерять
ток через нее (снимать частотную характеристику); 2)
ввести катушку в ГУН синтезатора частоты, и следить за
управляющим напряжением на разных частотах (измеряя
зависимость индуктивности от частоты).
Напишите, насколько эти затеи глупые, и что мне лучше
делать.
Не очень понимаю, что Вы имеете в виду под резонансной
частотой кусочка металла... Это же не резонатор, не
колебательный контур, даже механические резонансы в металлах никак с их
электрическими параметрами не связаны. Затем - потери... 800
МГц... Вы на УВЧ в поликлинику никогда не ходили? Там потери
эти в прямом смысле можно почувствовать.

А Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Впрочем, если Вы читали мою книгу, вот что можно
попробовать... Надо не частотную характеристику снимать, а сразу
линейчатый спектр откликов на разных частотах (одновременно). Это
можно сделать аппаратно аналоговой частью - с помощью
синхронного детектирования или программно с помощью какого-
нибудь аппарата частотного анализа (БПФ?). Тогда, вероятно,
наличие металла можно будет определить по некоторому изменению
соотношения амплитуд откликов по разным линиям спектра.
В результате - получите аналог томографа: А о пользе можно
судить, тщательно испытав все это... Но это - многие месяцы
работы!
Subject. Re. обращение за помощью и советом
Date-Sat, 12 Jan 2002 22.42:46 +0300
"Сергей Герасимов"
Какой тип металлоискатели лучше (надежнее) и какой из
них имеет большую чувствительность ("щупает поглубже")?
Я видел схему металлоискатели, опубликованную на вашем
сайте, но мне кажется, что у него слабая чувствительность.
Посоветуйте, пожалуйста, где мне взять схему (по
возможности более чувствительного металлоискателя) и какие
рекомендации Вы можете мне дать.
Практически все промышленно выпускаемые металлоискатели
сходны по параметрам. Основные отличия только в сервисных
возможностях - индикация, дополнительные режимы работы
и т.п. Основные типы - VLF (низкочастотные "прием-передача")
и импульсные.
Чувствительность описанного в книге индукционного прибора,
приблизительно в два раза меньше (по расстоянию), чем у
приборов стоимостью 1000-1500 долл. Зато схемы относительно
просты и многие любители уже смогли их успешно повторить.
А увеличение дальности обнаружения металлоискателя в
несколько раз - проблема того же уровня сложности, как и,
например, снижение в несколько раз расхода бензина в автомобиле...

Ответы на письма читателей
147
Металлоискатель на биениях
Subject: Re: LC
Date: Thu, 07 Oct 1999 22:34:50 +0400
Sergey Arutyunov
Хотелось бы уточнить: нужно ли экранировать обмотку
датчика в схеме металлоискателя на биениях и провод, идущий
к ней?
Да, это желательно. Иначе в качестве ложных сигналов Вы
получите любое изменение частоты измерительного контура за счет
изменения паразитной емкости обмотки катушки, например, при
поднесении к ней Вашей руки.
А так же ориентировочные значения емкости конденсатора
этого контура.
К сожалению, значения емкостей уже не помню... Важно,
чтобы резонансная частота измерительного контура была близка
к частоте опорного генератора.
Subject: Re:
Date: Thu, 19 Oct2000 00:2847 +0400
Геннадий Демьяненко
У меня возникло несколько вопросов относительно
металлоискателя на биениях.
1. Какие микросхемы можно использовать вместо тех, которые
указаны в книге? В частности, микросхема К561ТЛ1.
2. Какой примерно номинал должен быть у конденсатора СЗ.
3. Что вы можете сказать о возможных опечатках в
конструкциях и описаниях металлоискателей?
1. Рекомендую найти именно эту микросхему. В принципе есть
ее зарубежные аналоги, да и на других микросхемах можно
собрать нечто подобное. Однако для первых опытов рекомендую
раздобыть именно ТЛ1.
2. Номинальная емкость кондесатора С2 должна быть такой,
как указано на схеме, - 470 мкФ. Это блокирующий
электролитический конденсатор по питанию. Можно использовать
конденсатор меньшей емкости.

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
3. Ответ на этот вопрос можно посмотреть на моей WWW-
страничке.
Subject: Re Fw: Алексей Егерев из Нижнего Новгорода
Date: Sat, 10 Feb 2001 12:52:15 +0300
Алексей Егерев
Собрал по Вашей схеме металлоискатель на биениях, большие
проблемы с измерительным генератором, не запускается.
Менял транзисторы, катушку и емкости. Ничего не помогает,
генерации нет, с кварцевым генератором проблем нет,
подскажите, может быть, есть какой-то нюанс.
Самое главное - проверьте правильность монтажа. Хотя
схема выполнена всего на двух транзисторах, тем не менее
соединений много. Основа схемы - дифференциальный каскад, один
из входов которого подключен к противоположному выходу,
а другой вход - к общей шине, роль которой в данном случае
выполняет шина питания. Схема эта была выбрана из-за ее
простоты и неприхотливости. Она настолько "злобная", что начинает
генерировать даже если вместо колебательного контура включить
что-нибудь с индуктивной реакцией (например
электродинамический громкоговоритель).
Для того чтобы найти причину неработоспособности схемы,
надо сделать следующее.
1. Убедиться в исправности деталей, в первую очередь -
транзисторов. Могут попасться бракованные, под видом одного типа
Вам продадут другой (особенно на барахолках) - можете
получить p-n-р вместо п-р-п. Если используете не сборку
транзисторов, а отдельные дискретные транзисторы, то желательно
подобрать их по напряжению на переходе база-эмиттер. Для этого у
отдельного транзистора соединяете базу с коллектором и эту
точку через резистор (например, 2 кОм) - с плюсом источника
питания, а эмиттер - с минусом (общая шина). И цифровым
прибором (подойдет и недорогой китайский тестер со шкалой 2 В)
измерьте с точностью до милливольт напряжение базы
относительно эмиттера. Оно составит 500...700 мВ. Для пары
транзисторов дифференциального каскада генератора надо
подобрать транзисторы, отличающиеся по этому напряжению не
более, чем на 5... 10 мВ. В интегральной транзисторной сборке
это делается автоматически, так как оба транзистора
изготовлены на одном кристалле полупроводника и в одном технологиче-

Ответы на письма читателей
149
ском цикле. Такой подбор гарантирует, что постоянные
составляющие токов эмиттеров двух транзисторов в схеме
генератора будут приблизительно равны, что является
оптимальным условием работы данной схемы. Кстати, значение
коэффициента усиления тока базы практически не влияет на
работу. Проверить надо и катушку индуктивности. Надо
исключить возможность наличия короткозамкнутых витков.
Реально этого можно добиться использовав провод с заведомо
качественной изоляцией. Не рекомендуется использовать
провода в эмалевой изоляции, уже побывавшие в употреблении в
каких либо намоточных изделиях. Изоляция в виде шелковой
оплетки, фторопласт и т.п. - практически вечная. Надо проверить
сопротивление катушки по постоянному току - оно не должно
превышать 100 Ом, иначе возникнет падение напряжения на ней,
которое может вывести соответствующий транзистор
дифференциального каскада генератора из режима.
2. Проверить режим по постоянному току. Измерить
миллиамперметром токи коллекторов транзисторов, суммарный ток через
резистор, а также - напряжение питания, напряжение на
эмиттерах и на коллекторе транзистора, к которому подключен контур.
А дальше (с моей помощью) уже можно проанализировать
ситуацию.
Subject: Re: Help
Date: Sun, 15 Apr 2001 21:24:17+0400
Hello, smoki!
По элементам C1, R3 и R3' описание не соответствует схеме,
укажите значение емкости С1.
Емкость С1 - около 10 нФ; резистор R3 должен иметь
возможность подстройки, поэтому он состоит из постоянного резистора
и потенциометра, включенных последовательно. К сожалению, на
схеме это не отражено.

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Металлоискатель "передача-прием"
Subject Re: Вопрос
Date. Sat, 15 Jan 2000 22:19:38 +0300
Евгений Матросов
Меня интересует возможность увеличения глубины
обнаружения крупных предметов. Используя свои разработки я могу
обнаружить крупный предмет на расстоянии 1,5 м, для этого
мне пришлось значительно увеличить мощность передающего
каскада. В Вашей схеме этой мощности явно не хватает,
значительное влияние оказывают радиостанции. Как этого можно
избежать и что можно сделать для получения параметров,
приведенных вами для металлоискателя, выполненного по
схеме «передача-прием», при напряжении в катушке 4 В, и во
сколько раз может увеличиться глубина обнаружения при
увеличении этого напряжения, скажем, в 100 раз?
Это странно. Во всяком случае, в Москве я этого не замечал.
Бывают сильные помехи от силовой сети, от сети
радиотрансляции, от железной дороги и т.п. В этом случае, конечно,
увеличение мощности поможет. Но при отсутствии помех такое
увеличение дальность обнаружения НЕ УВЕЛИЧИТ.
Если и в чистом поле дальность обнаружения меньше
заявленной в книге, это означает, что что-то не в порядке в датчике
или в электронной схеме прибора. Мне приходилось
сталкиваться с тем, что прибор, имеющий серьезную неисправность -
разделительные конденсаторы имеют большие утечки тока,
LC-контур датчика не настроен в резонанс, не сбалансирован
сигнал на входе измерительного тракта (т.е. такие неисправности,
которые можно обнаружить, только имея соответствующие
знания, опыт и измерительные приборы) - внешне выглядел
исправным и работал, но дальность обнаружения оказывалась в 2-3
раза хуже!
Если влияние помех мало - то ни насколько нельзя увеличить
глубину обнаружения! Даже при таком малом сигнале на
излучающей катушке сигнал в приемной оказывается гораздо выше
уровня шумов усилителя. Увеличение же амплитуды в
излучающей катушке приведет к пропорциональному увеличению
паразитных сигналов от механических деформаций датчика и т.п.
А именно они-то и ограничивают чувствительность в первую
очередь! Другое дело, если Вы пытаетесь работать в условиях
больших электромагнитных помех. Тогда увеличение амплитуды

Ответы на письма читателей
151
позволит увеличить дальность обнаружения (до предельных
цифр для данного прибора, указанных в книге). При этом надо
пропорционально снизить усиление измерительного тракта на
входе, по переменному сигналу. И, естественно, при этом
пропорционально возрастет потребляемая от батарей мощность.
Subject: Re: Андрею Игоревичу
Date: Sat, 18 Mar 2000 08:06-18+0300
Russian Food Market
Попытались собрать аппарат по Вашей схеме, но столкнулись
с некоторыми проблемами. Кроме того, частота с делителя
после R3 на входе D3.1 увеличивается в два раза. Если можно,
объясните, с чем это связано. Также не совсем понятно, как
пользоваться собранными приборами, если металлоискатель
должен находиться в руках на высоте минимум 50 см, а
электронный блок получается внизу штанги.
Входом усилителя мощности является левый по схеме вывод
R3. А я так понял, Вы смотрите что-то на правом его выводе, т.е.
на инвертирующем входе ОУ D3.1. Данная точка является так
называемым "виртуальным нулем". В идеальном случае
напряжение в этой точке равно нулю из-за бесконечно большого
коэффициента усиления ОУ без обратной связи. Реально на входе ОУ
D3.1 будет присутствовать постоянное напряжение смещения
и всевозможные наводки и помехи, которые Вы вносите щупом
осциллографа при измерении. Так что на входе самого ОУ
смотреть нечего! Разве что убедиться в его работоспособности — все
напряжения на инвертирующем входе ОУ в данной схеме (как
постоянные, так и переменные) не должны превышать единиц
милливольт.
Данный прибор предназначен для поиска крупных предметов.
Аналогичные конструкции используются, например, в трубо- и ка-
белеискателях. Для крупных предметов дальность обнаружения
составляет 1 ...2 м, поэтому тот факт, что датчик далеко от земли,
не сильно ухудшает в данном случае глубину поиска. Реально же,
лучше просто наклонять датчик при поиске одной из катушек
к земле, если не мешает трава и прочие посторонние предметы.

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Date: Tue, 04 Apr 2000 22:32:14 +0400
Andrey
Приступаю к изготовлению металлоискателя. Как Вы мне
и говорили, поисковую катушку изготавливаю по своей
конструкции, естественно, с пересчетом витков. В связи с этим
у меня есть вопросы.
1. Надо ли экранировать обе катушки (ведь тогда излучение
уменьшится) или только приемную?
2. Не ухудшит ли параметры прибора штанга из металла типа
АМГили лучше все-таки использовать для этого диэлектрики?
3. Где располагать контурные прецизионные конденсаторы -
на монтажной плате или непосредственно у катушек?
4. Какие предельные значения питающих напряжений прибора
(дело в том, что у УД 14 минимальное питающее напряжение по
паспорту составляет ±5 В.
5. Не сказывается ли это на режиме его работы, и есть ли
более подходящие ОУ для этого каскада 140УД24, 25, 26
например?
6. Зависит ли глубина обнаружения от напряжения источника
питания (напряжения на передающем контуре) ?
7. Правильно ли я понимаю принцип работы данной схемы.
Насколько мне стало ясно, он основан на принципе
трансформатора, который при введении сердечника (поисковый объект)
усиливает связь между передающей и приемной катушками,
изменение которой и фиксирует индикатор.
Отвечаю по-порядку на Ваши вопросы.
1. Нет, ничего не уменьшится. А экранировать желательно обе
катушки. Так как отсутствие экрана дает возможность проникать
сигналу из передающей катушки в приемную через паразитную
емкость (например, тела человека-оператора или грунта).
2. Ухудшит. Вы будете "ловить" ее как полезный
обнаруженный предмет при малейших механических деформациях,
возникающих при движении.
3. Непосредственно у катушек лучше - меньше будет
сказываться нестабильность емкости и омического сопротивления
кабеля. Но это не очень критично.
4. Любой инженер-электронщик вам подтвердит, что
теоретически, этот прибор может работать от ±2,8 В, если амплитуда
сигналов мала. А при ±4,5 В он не только прекрасно работает, но
и может выдавать на выходе ±3 В! А любые паспорта пишутся, во
всяком случае, не для инженеров.

Ответы на письма читателей
153
5. Не сказывается. По поводу ОУ посмотрите, пройдут ли они
как прецизионные. УД 14 имеет входной ток менее 1 наноампера
и напряжение смещения менее 1 мВ.
6. Практически нет.
7. Да, можно трактовать и так. Только вот трансформатор этот
чудной - при отсутствии обнаруживаемого предмета его
коэффициент трансформации равен нулю!
Subject: Re' поиск
Date: Mon, 24 Apr 2000 23:43:24 +0400
У era Afanaseva
Как осуществляется компенсация температурного дрейфа
датчиков металлоискателя "передача -прием"?
Для приборов данного типа такой проблемы не существует.
Subject. Re Вопрос
Date: Thu, 04 May200022:2827 +0400
Геннадий Демьяненко
У меня возникло несколько вопросов по металлоискателю по
принципу "передача-прием".
1. Можно ли использовать в приборе микросхемы
КР140УД1408А и К561ИЕ9А?
2. Что нужно делать с выводом 1 микросхемы D9?
3. Нужно ли соединять между собой общий провод входного
блока и общий провод блока индикации?
4. Нужно ли соединять общий провод с минусом питания прибора.
1. Можно. Вообще, для данного прибора можно было бы
привести с десяток-другой подходящих замен для микросхем.
2. Подключить к любому выходу триггера D2 - там
присутствует частота 8 кГц.
3. Да. Физически - это один общий проводник на печатной
плате.
4. Нет!!! Если Вы посмотрите рис. 19 (см. 2-е изд. книги), то
увидите, что при таком соединении замкнете накоротко одну из
батарей питания! Данный прибор имеет два источника питания
и одну общую шину, поэтому проводов питания - три. Это не
слишком удобно для массовых изделий, но для любительских
конструкций это удобно: проще наладка, меньше деталей.

154
А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Subject Re Вопрос
Date Sat, 13 May 2000 20 06 21 +0400
Геннадий Демьяненко
1. Можно ли использовать для катушек для металлоискателя
по принципу "передача-прием" провод диаметром от 0,5 мм до
1 мм и как при этом изменяются число витков и внутренний
диаметр катушек?
2. Можно ли применить микроамперметр типа М4248 без нуля
на середине шкалы?
1. Можно. Практически никак. Тяжелее будет датчик.
2. Можно. Для этого надо его вывод, который по схеме
подключен к общей шине (-) подключить к минусовому источнику
питания, а добавочный резистор подобрать так, чтобы при нулевом
напряжении на выходе операционного усилителя стрелка
прибора была посередине шкалы прибора. Ее также желательно
перерисовать, чтобы посередине было деление с цифрой ноль.
Subject Re Маленький вопрос о металлоискателе
Date Thu, 22 Jun 2000 22 36 13 +0400
Serg Malyshev
Собрал металлоискатель "Передача-прием" из Вашей книги
"Металлоискатели для поиска кладов и реликвий (теория
и практика)", но возник вопрос: при настройке приемного
контура в резонанс какой в нем должна быть амплитуда сигнала
(у меня где-то около 1,5 В)?
Не очень понял Ваш вопрос Если Вы имеете в виду настройку
контура с помощью отдельного генератора, например
измерительного генератора НЧ, то амплитуда не имеет значения,
главное, чтобы точно произвести настройку на желаемую частоту.
Конечно, лучше использовать сигнал побольше, чтобы не мешали
наводки. Контур - и конденсаторы, и катушка - в высшей степени
линейные устройства, и результат настройки будет одинаковый
и для 10 мВ, и для 100 В!
Если же Вы имеете в виду настройку непосредственно в схеме
прибора, т.е. путем регистрации каким-либо образом
пролезающего в приемную катушку сигнала излучающей катушки прибора,
то амплитуда также желательна побольше. Другое дело, что
ПОСЛЕ настройки этот паразитный сигнал нужно свести к минимуму.

Ответы на письма читателей
155
При правильно собранной схеме и исправных деталях, при
наличии экранов у обмотки катушки датчика это достигается путем
подстройки взаимного расположения двух катушек. В
настроенном приборе амплитуда наведенного сигнала рабочей частоты в
приемной катушке не должна превышать 10 мВ! Если больше, то
Вы перегрузите входной усилитель - он войдет в режим
ограничения, при этом чувствительность прибора упадет.
Практически для настройки можно воспользоваться сигналом
с генератора металлоискателя, взяв его, например, с
колебательного контура излучающей катушки и подав на приемную
через мегаомный резистор или конденсатор небольшой емкости
(десятки пФ). Настроив контур, просто удалите этот резистор или
конденсатор.
Subject Re Нужна ваша консультация
Date Fn, 14 Jul 2000 07 59 21 +0400
Anton Sleptsov
Сделал прибор по принципу "передача-прием" (см. 2-е изд.
книги), но датчик выполнил в виде тарелки. Есть вопросы:
1. Все вроде бы нормально, но нельзя ли как-нибудь увеличить
чувствительность примерно до 25 см (при том же диаметре
датчика) ?
2. За счет чего в хороших приборах достигается такая
чувствительность ?
3. Как можно сделать датчик типа "блин с дыркой" (рис. 2в,
подобные стоят на "Стерхах").
4. Что за компенсирующее устройство должно быть в нем?
1. А для какого размера мишени? Если не мешают ложные
сигналы, связанные с недостаточной жесткостью конструкции
датчика, то, конечно, можно увеличить раза в 1,5 B - просто
предел реального) за счет повышения чувствительности и
усложнения электронной части. Но это требует достаточно высокой
квалификации и выходит за рамки книги, рассчитанной на
любителей...
2. В основном - усложнение электроники: автоподстройка для
компенсации влияния грунта, наивысшая чувствительность -
только в динамическом режиме, когда отклик прибора обрабатывается
специальными электронными фильтрами. Естественно, такая
чувствительность предполагает мишень вполне определенного типа
(обычно - монета). То есть не все так хорошо и просто...

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
3. Я не знаю, какого типа датчик в Стерхах. Общался с их
разработчиком и директором, но они хранят свои секреты. А дырка
может быть для удобства указания обнаруженной мишени.
4. Судя по патентам США (можете найти в Интернете),
американцы любят ставить трансформаторные устройства. Дешево,
просто, можно установить в датчике и к тому же не требует
питания.
Subject Re
Date Tue, 22 Aug 2000 23 14 25 +0400
Arthur К
1. После настройки металлоискателя оказалось, что глубина
обнаружения его значительно ниже. Емкость (С2) контура
передатчика в резонансе оказалась значительно ниже 13Н
вместо 58Н.
2. Возможно, из-за меньшей добротности катушек понизилась
мощность передатчика и чувствительность приемника.
3. Повысив коэффициент усиления приемника (параллельно ре-г
зистору R8 поставил конденсатор на ЮН), я добился требуемых
результатов, но данное решение меня не удовлетворяет, так
как металлоискатель оказался более восприимчив к
электромагнитным помехам. В связи с этим, хочу попросить Вас дать
мне совет, как изготовить катушки из провода меньшего
диаметра, не ухудшая параметры конструкции (можно ли намотать
катушки в два провода диаметром 0,31 мм).
4. При испытании оказалось, что чувствительность
металлоискателя с боку больше, чем снизу или сверху, т. е. получается,
что всю конструкцию необходимо повернуть вокруг оси на 90°.
1. В этом случае надо очень внимательно все проверить...
Уменьшение диаметра провода вряд ли могло сказаться на
снижении параметров датчика и дальности обнаружения. По порядку
следует проверить:
- нет ли короткозамкнутых витков в обмотке; на практике
придется намотать вторую обмотку и провести испытания с ней;
- на ту ли частоту Вы настраиваете контур в резонанс? Иначе
- правильно ли собрана и правильно ли работает схема деления
частоты;
- выдержаны ли геометрические размеры обмотки.

Ответы на письма читателей
157
Subject: Re: Калининград
Date: Tue, 19 Sep 2000 23:11:17 +0400
Dmitry
Если просто взять за основу катушки с намоточными данными
из книги и поместить их в одном корпусе, то будет сильное
проникновение сигнала из передающей в приемную катушку.
Можно ли скомпенсировать сигнал в таком варианте или не
стоит экспериментировать?
Будет ли у данной системы катушек чувствительность к мел-
ким предметам хуже, чем у индукционного прибора?
Поэкспериментировать всегда стоит...
Я испытывал датчик с компланарным расположением катушек
и с частичным перекрытием полей для компенсации. Он показал
характеристики даже лучшие, чем датчик индукционного прибора,
описанный в книге. ОДНАКО! Изготовление такого датчика
чрезвычайно затруднительно, так как требуется уже две обмотки
некруглой формы, для каждой - экран плюс заливка эпоксидной
смолой и т.п. Поэтому я не счел нужным публиковать сведения
о нем.
Subject: Re: Книга "Металлоискатели для поиска кладов и реликвий"
Date: Tue, 23 Jan 2001 22:43:22 +0300
Vladimir
Схема выполнена по принципу "передача-прием":
1. Есть ли ошибки в схеме, в частности, сигнал на коммутатор
D4 подается с выводов 5-12 D2, очевидно нужно подать с
вывода 2 D2?
2. В такой степени не могла... Добротность могла упасть в
несколько раз, но это привело бы к уменьшению чувствительности
по расстоянию на 5-10%.
3. Практически - точно так же. У Вас проблемы, видимо,
совсем в другом...
4. Все справедливо замечено для описанного металлоискате-
ля по принципу "передача-прием", однако для крупных
предметов удобнее иметь нулевую чувствительность строго под
датчиком - по нулевым показаниям определяют точное
местоположение предмета. Для мелких предметов, конечно,
удобнее развернуть на 90°.

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
2. Как влияет на параметры замена провода марки ПЭЛШО на
ПЭЛ, ПЭВ?
1. Вы - внимательный читатель! Однако утверждение, верное
теоретически, не всегда соответствует практике. Дело в сдвиге
фазы отраженного сигнала. Он всегда есть и никогда практически
не равен 0 или 90°. Поэтому, в приборе без дискриминатора (од-
ноканальном) практически нет разницы, куда подключить вход
синхронного детектора - можете попробовать на реальном
приборе.
2. Никак.
Subject Re Изготовление металлоискателя
Date Sat, 09 Jun 2001 17 1728+0400
Сергей Игнатов
Попытался изготовить металлоискатель с ортогональным
расположением катушек. Он получился, большое спасибо, все
описано и отработано очень хорошо. Тем не менее у меня есть
вопросы:
1. Я не понял способ включения излучающей катушки B00
витков) с отводом на 50-м витке по Вашей схеме. Получается что
50 витков включено как нагрузка операционного усилителя, а
куда подключается 200-й виток вместе со всем
колебательным контуром? Или это опечатка?
2. Поэтому мне пришлось сделать еще два интегратора для
получения "треугольника" и "синуса", а весь контур A50
витков) сделать нагрузкой другого усилителя (тока). Или я не
прав?
1 Никуда' Это не опечатка.
2 Очень похвальна инициатива. Решение правильное, но это
- решение "в лоб", да и притом, с заметным усложнением схемы
и с некоторым ухудшением чувствительности. Схема в книге -
правильная. Такое включение колебательного контура обычное
дело для специалистов моего поколения, кто воспитывался на
схемах самодельных радиоприемников. А сейчас не все знают,
что такое супергетеродин, и транзистор-то с трудом
представляют...
Дело вот в чем. Магнитное поле - общее, как для 50 витков,
возбуждаемых операционным усилителем, так и для остальных
150, поэтому они будут работать как автотрансформатор. В част-

Ответы на письма читателей
159
Subject Re
Date Mon, 25 Jun 2001 09 18 19 +0400
Paul
1. Как влияет кабель?
2. Как влияет температура ?
3. Как повысить чувствительность?
Постараюсь ответить на Ваши вопросы:
1. Кабель датчика всегда влияет на поиск. В любом случае его
необходимо плотно обвить вокруг штанги. Кроме того, надо
избегать наличия массивных металлических предметов в конструкции
датчика (кроме винтов, конечно).
2. Может влиять и изменение температуры металла обмотки
датчика, могут деформироваться размеры и т.д.
3. Основное решение, которое может разрешить все три
проблемы - это наличие, прежде всего, фильтров (можно это
назвать также автоподстройкой, суть практически одна). Схема по
принципу передача-прием приведена одна из простейших, для
демонстрации принципа работы. Если искать серьезно, надо бы
развить ее так же, как и схему индукционного прибора. Первое,
что можно порекомендовать - поставьте после синхронного
детектора такую же схему фильтра, как и у индукционного прибора
- это должно решить сразу часть проблем Правда, Вам придется
изменить схему формирователя звукового сигнала, чтобы инди-
ности, амплитуда сигнала на контуре будет в 4 раза больше, чем
может дать ОУ, т.е. около 12 В' Кроме того, такое включение
контура обладает очень высокой добротностью, т.е. работает как
высокоселективный полосовой фильтр. А это означает, что такой
контур, даже если его возбуждать прямоугольным импульсом,
выдаст на себе напряжение, ток и излученное поле в виде
практически идеального синуса!!! И не надо двух интеграторов...
Можно рассмотреть аналогию. Представьте длинную удочку.
Вы держите ее за толстую часть на расстоянии 1/4 от конца,
который упираете себе в живот. И начинаете ее болтать,
раскачивая в резонанс. Пусть даже не по синусу. Можете проверить -
конец удочки никуда "не подключен", но будет болтаться
с амплитудой в несколько раз большей, чем Ваша рука,
раскачивающая удочку. И двигаться конец удочки будет практически по
синусоидальному закону. Это свойство всех колебательных
систем.

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
кация получилась приемлемой. Схему можно взять и от того и от
другого приборов.
Но, стремясь к прибору профессионального уровня, схему
фильтра надо сильно усовершенствовать. Исходя из знаний, под-
черпнутых из разных источников, могу порекомендовать после
синхронного детектора поставить следующую комбинацию
фильтров:
- ФВЧ 2-го порядка с частотой среза 2 Гц;
- полосовой резонансный фильтр с центральной частотой
5 Гц, добротность около 5;
- ФНЧ 1-го или 2-го порядка с частотой среза 10...20 Гц.
Все фильтры включаются каскадно, начиная с ФВЧ. Они легко
реализуются на операционных усилителях, таких схем много в
литературе. Конечно, на это уйдет уйма конденсаторов, резисторов и штук
5 ОУ. Смысл фильтрации - регистрация полезного сигнала только
в динамике, т.е. только при движении датчика. Только такой режим
и используют обычно в промышленных приборах. Так вот, при
движении сравнительно медленные сигналы - температурные
дрейфы, болтание кабеля, неоднородности проводимости почвы,
отсекаются ФВЧ и полосовым фильтром, в то время как
импульсный всплеск от небольшого металлического предмета находит
довольно ощутимый отклик в резонансном полосовом фильтре. Да, -
либо сами фильтры, либо дополнительный усилитель должны
обеспечить усиление в каскадах фильтрации на центральной
частоте пропускания (т.е. около 5 Гц) около 100...200.
Subject Re Вопросы
Date Tue, 03 Jul 2001 08 00 10 +0400
01 eg Albertovich
Мне бы хотелось изготовить металлоискатель по принципу
"передача-прием", но есть вопросы.
1. Насколько удачным в этом варианте окажется применение
кабельного датчика?
2. Чем отличается результат при использовании 50-парного
кабеля от 30-парного (весом датчика и трудоемкостью
изготовления пренебрегаем) ?
3. Более детально покажите, как последовательно соединять
между собой "готовые" десятки, и что делать с
экранированной жилой?
4. Не совсем понятна роль периодического замыкания выходов
"треугольника" интегрирующей цепочки коммутатором D4.

Ответы на письма читателей
161
Subject Re Прошу совета
Date: Тие, 04 Dec 2001 23 12-04 +0300
"Элетех - Белоруссия"
Мне бы хотелось собрать прибор по принципу "передача-
прием". Что Вы можете посоветовать:
- датчик на двух D-образных катушках;
1. Все зависит от задач и от конкретных условий. Вообще, это
мое "изобретение", один из самых простых способов реализовать
датчик в виде ОДНОЙ катушки. Но для прибора передача-прием
нужно две катушки! Поэтому, учитывая тот факт, что данный
датчик обладает, несомненно, менее жесткой конструкцией, я не
рекомендую применять такую конструкцию в Вашем случае.
Единственное исключение - это случай, когда другим способом
изготовить датчик невозможно, например, диаметром 3 м, если
Вы собираетесь искать затонувшие корабли...
2. Только больше индуктивность - меньше емкость
колебательного контура. Дальность обнаружения от количества витков
практически не зависит.
3. Здесь, пожалуй, объяснять не стоит, это надо понять
самому, иначе велик риск ошибиться при изготовлении катушки.
Попробуйте вот что: нарисуйте на бумаге 20 концентрических дуг по
330° A1/12 окружности) цветами, соответствующими Вашему
кабелю. И на бумаге начинайте карандашом "замыкать" начало
одной дуги с концом другой, и так, пока не останутся только два
свободных конца - выводы катушки. Тут, конечно, может быть
масса способов (в книге описан только один из них). Общий
смысл - из замкнутых проводников кабеля должна получиться
катушка, состоящая из 60 или 100 проводников, включенных
последовательно.
Во-первых, экран кабеля не должен образовывать коротко-
замкнутый виток. Во-вторых, жила от экрана подключается к
общему проводу электрической схемы.
4. Такова схема синхронного детектора. Без конденсаторов
СЮ, С11, С13 эта схема выполняет функцию перемножения
входного сигнала на меандр несущей частоты, так как в
зависимости от состояния коммутатора, данная схема обеспечивает
либо коэффициент усиления +6, либо -6. Конденсаторы же
являются фильтрующими для выделения постоянной составляющей
выпрямленного сигнала.

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
- передающую катушку включить не в параллельный контур,
а в последовательный;
- в качестве сигнала использовать сигнал с частотой 16 кГц
с дополнительной фазовой манипуляцией по закону
псевдослучайной последовательности, а в приемнике потом
осуществить свертку этого сложного сигнала для повышения
отношения С/Ш и выделить исходные 16 кГц. И еще вопрос: какова
примерно может быть добротность таких катушек? Буду
признателен за совет.
В случае D-катушек полезный принятый сигнал не слишком
мал, чтобы повышать мощность излученного сигнала или
бороться с шумами! Другое дело, если катушки разнесены на 1-2 м. Но
тогда прибор пригоден только для поиска колоколов, танков и
паровозов... Что касается модуляции псевдошумовым сигналом,
сама идея замечательна! Но выигрыш от нее может быть только
в том редком случае, когда работе прибора мешает сильная
помеха с линейчатым спектром (гармоники сети, радиотрансляция
и т.п.). По поводу добротности катушек датчика ее типовое
значение для таких приборов составляет 20-40. Главное, чтобы
в полосу пропускания колебательного контура "уложился"
удвоенный спектр псевдошумовой последовательности.
Subject: Re: Вопрос
Date: Fri, 11 Jan 2002 23:50:44 +0300
"Василий"
Собрал по Вашим схемам два металлоискателя: 1) передача -
прием; 2) индукционного типа. Обе схемы я взял в Вашей книге,
но есть некоторые проблемы. Металл "видят" хорошо и сырой
грунт тоже, даже горшок с цветами пищит! Подскажите,
пожалуйста, как от этого избавиться и определять только металл?
К сожалению, такая проблема есть, и с ней столкнулись не
только Вы. В рамках уже напечатанных в книге схем она может
решаться путем использования более сложных схем
дискриминаторов. Однако их сложность высока для публикации в книге для
любителей. Поэтому мы нашли другой выход: в следующем
издании (теперь планируем на 2002) будет опубликована
конструкция импульсного металлоискателя, который по принципу
действия нечувствителен к эффекту влияния грунта и воды, хотя и не
различает металлы по типу.

Ответы на письма читателей
163
Индукционный металлоискатель
Subject: Re: Металлоискатель
Date: Tue, 12 Oct 1999 23:39:26 +0400
Андрей А.
Собрал схему из п. 6.3. Собрал, соединил, включил: из
рекомендаций по наладке прибора первые 9 пунктов прошли успешно.
Далее в положении переключателя "Установка нуля" не
удается установить этот самый нуль, т.е. нуль можно установить
только на одном из приборов, но чтобы сразу на обоих - никак.
Затем настройка по амплитуде - тоже.
Такое обычно бывает при не совсем точном выполнении п. 7, 8
и 10. Недаром рекомендуется настройку в резонанс
контролировать по фазе - настройка должна быть очень точна! Методику
такой настройки представляете?
п. 10 можно обойти на первых порах - см. раздел об
упрощениях схемы - в чувствительности Вы проиграете немного (может
быть, придется несколько уменьшить коэффициент усиления
приемного усилителя, чтобы он не входил в ограничение по
сигналу высших гармоник - даже когда прибор отбалансирован).
Subject: Re: HELP!!!
Date: Tue, 11 Jan 2000 00:20:28 +0300
Alexandr Lebedev
Если можно, то поподробнее опишите 1-й и 2-й режимы работы.
Они различаются только звуковой индикацией. В режиме 1
появляется высокий звук на неферромагнитные металлы (для
некрупных предметов, а в режиме 2 дополнительно подается сигнал
низкого тона на предметы из ферромагнетиков - железо,
ферриты, ржавчина...
Subject: Re:
Date: Tue, 18 Jan 2000 23:34:35 +0300
Eugene lluchin
Как изменятся параметры провода (диаметр провода,
количество витков)? И при уменьшении числа витков - 60 вместо

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
100, при увеличении диаметра датчика до 260...300 мм однока-
тушечного индукционного металлоискателя.
Диаметр провода слабо критичен. Очень толстый провод
использовать хорошо, его единственное ограничение - вес датчика.
Тонкий провод увеличит потери в колебательном контуре
(добротность будет ниже) и, вероятно, для настройки прибора
придется поменять номиналы некоторых резисторов... Чтобы все
оставить приблизительно так, как для описанного датчика, для
диаметра 300 мм рекомендуется взять провод потолще -
диаметром 0,4...0,56 мм.
Subject: Re: поиск
Date: Wed, 23 Feb 2000 20:45:19 +0300
1. Можно ли в Вашей схеме индукционного металлоискателя
заменить кварц - вместо 32 кГц поставить 4,0 кГц.
2. Какие при этом изменения будут в схеме? Я читал, что ка-
тушки индуктивности металлоискателя, работающие на
частоте 4 кГц обеспечивают, с одной стороны, слабую реакцию на
нежелательные сигналы [например, сигналы, возникающие при
наличии мокрого песка, мелких кусочков металла
(металлической стружки) и т.д.], а с другой стороны, хорошую
чувствительность при поиске скрытых предметов малого и среднего
размеров.
3. Повысится ли добротность поисковой рамочной катушки,
если вместо обыкновенного провода (ПЭЛ) применить литцен-
драт (ЛЭШО 7x0,07), а также расположить экран на
расстоянии 1 ...2 см от обмотки катушки?
1. В моем приборе частота делится еще на 4, поэтому у Вас
получится 1 кГц. Кстати, Вы уверены, что у Вас кварц на 4 кГц,
а не на 4 МГц?
2. Я не думаю, что снижение частоты всего в несколько раз
приведет к таким существенным эффектам.
3. Нет. Литцендрат начинает отличаться от обычного провода
только на мегагерцовых частотах. Для катушки металлоискателя,
я думаю, его использование будет нежелательно, так как
повысится паразитная нестабильная емкость датчика. Насчет экрана -
не знаю. Да и по большому счету, добротность не так важна для
датчика...

Ответы на письма читателей
165
Subject: Re: просьба!
Date: Wed, 01 Mar 2000 00:24:44 +0300
Саня Алешко
Собрал индукционный металлоискатель по Вашей схеме,
работа в принципе закончена, за исключением одного момента.
Никак не найду емкостей по 3,16 нФ. Таких нигде нет, есть
3000 пФ и 3300 пФ, а 3160 - к сожалению, не нахожу. Можно ли
заменить его на 3000 или 3300?
Можно! Указанный номинал встречается только среди
прецизионных конденсаторов. Но я лично использовал и номинал ЗНЗ.
Можно в интеграторах поставить один конденсатор ЗНЗ, другой
ЗНО - в любой комбинации.
Subject: Re: Металлоискатели
Date: Sun, 12 Mar 2000 23:41:22 +0300
Irina
В схеме дискриминатора индукционного металлоискателя на
рис. 28 B-е изд. книги) верхний вывод резистора R51 соединен
с пятым выводом разъема ХЗ. Однако на рис. 29 пятый вывод
разъема ХЗ не соединен ни с чем. Как правильно?
Все правильно! Пятый вывод был предусмотрен для
подключения переменного резистора для регулировки порога
чувствительности прибора. Просто он никогда мною не использовался.
Суть в том, что если зашунтировать R52, то порог компараторов
по напряжению уменьшится, а чувствительность возрастет.
Subject: Re: металоискатель для Щедрина А.И.
Date: Моп, 13 Маг 2000 00:02:12 +0300
И.И.В.
В положении "Выключено" выводы 2, 5 микросхемы D14 за кора-
чиваются на корпус. Для чего?
Все очень просто. После выключения в течение 1 с эпитание
электронной части прибора продолжает осуществляться от
электролитических конденсаторов. Выключение напряжения питания
является очень сильным возмущением для измерительного
тракта, поэтому при этом возникает звуковой сигнал в пьезоизлучате-
ле - меняющейся тональности и затухающий. Для
предотвращения этого и закорачиваются указанные выводы.

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Subject: Re' Металлоискатель
Date: Mon, 13 Mar 2000 23:17:47 +0300
Саня Алешко
1. При перемещении (довольно быстром) датчика в воздухе (при
отсутствии вблизи металлических предметов) стрелки
прибора реагируют на это весьма странно. Они перемещаются
в пределах 10...30 мА в разные стороны на одинаковое
расстояние, потом в противоположные полярности и
возвращаются на нуль, т.е. реакция как на неферромагнитный
небольших размеров металлический предмет! Может быть, есть
какие-то соображения по этому поводу?
2. Даже если датчик лежит на месте, а рядом нет ни сети, ни
металлических предметов, стрелки амперметров
отклоняются то туда, то сюда, причем непонятно по какой причине (это
явно не наводки от сети и т.д.). Стрелки отклоняются с
разной скоростью, как будто я проношу прибор над небольшим
металлическим предметом, иногда они успокаивается, но если
датчик (даже медленно) двигать в чистом воздухе, начинается
самопроизвольное срабатывание. Отклонение амперметров
небольшое (где-то ±10...30 мА). От чего это может быть?
Во всем остальном, все работает замечательно!
1. Похоже, что конструкция датчика не обладает необходимой
жесткостью. Залит ли датчик эпоксидной смолой? Есть ли в
центре центрирующий диск - пенопласт, фанера и т.п.? Есть ли
экран? Нет ли в нем короткозамкнутого витка? Не возникает ли при
перемещении датчика деформаций вблизи обмотки, в каком
месте крепится штанга к датчику? И т.д. и т.п....
2. Скорее всего, сеть или линии радиотрансляции. Или рядом
радио- или телестанция. Первое, сделайте мобильный макет и
удалитесь за город подальше. Посмотрите. Если все нормально,
просто Вы живете в таком жутком поле. Если колебания
останутся, надо искать причину. Такой может быть самовозбуждение
одного из ОУ. Надо смотреть по осциллографу. Также это могут
быть шумы измерительного канала. Но для такого их уровня
нужно усиление раз в 50 больше... Вы случайно, никакие номиналы
резисторов не перепутали? А конденсаторы Вы использовали
К73-17 в синхронных детекторах и в фильтрах? Какие-нибудь ме-
таллобумажные могут, наверное, так дребезжать или дешевая
керамика...

Ответы на письма читателей
167
Subject: Re: Металлоискатель.
Date: Sun, 26 Mar 2000 20:32:23 +0400
Будет ли однокатушечный индукционный металлоискатель из
Вашей книги работать в морской воде на Черном море? Нужно
ли что-то в нем изменить? Насколько снизится
чувствительность?
Откровенно говоря - не знаю. Дома проверял в тазике с
соленой водой - не влияет. А в настоящем море - не знаю...
Аналогичные промышленные приборы успешно используют для поиска
на мелководье. А для поиска с аквалангом, например, фирма
Garrett предлагает импульсный металлоискатель. Это связано,
видимо, с тем, что импульсный прибор в наименьшей степени
подвержен ложным сигналам вследствие деформации датчика.
А они при плавании с аквалангом будут существенными из-за
больших перепадов давления...
Subject. Re: Предложение сотрудничества
Date: Wed, 31 May 2000 23:12:10 +0400
Igor
Из комплектующих, приведенных на стр. 89 (см. 2-е изд. книги),
можно собрать 2-3 металлоискателя без снижения рабочих
параметров. По этой же схеме, но с особым расположением
катушек, я определял 5-копеечную монету на глубине 35 см.
Таким образом, возможно двукратное снижение себестоимости
металлоискателей, как минимум, с сохранением их рабочих
параметров.
Все это звучит убедительно и привлекательно, если бы речь
шла об изготовлении серийных приборов. Однако цель моей
книги была другая - познакомить читателей с конструкциями
приборов. Что касается простоты, то ничто не дается бесплатно!
Я имею в виду, что мой индукционный прибор практически не
требует настройки (за исключением контуров датчика). Как
показала практика, его успешно собирают даже "чайники", которые
понятия не имеют, что такое ОУ! Главная особенность этой
конструкции - повторяемость характеристик. Я не ставил целью
опубликовать в книге что-нибудь экстра-класса...

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Subject: Re:
Date: Wed, 06 Sep 2000 23:23:03 +0400
Наблюдаются какие-то флуктуации, думал что "в поле" этого
не будет, только в помещении, но нет... Вплоть до частых
ложных срабатываний триггеров. Какие-то подергивания
сигнала после приемного усилителя, похоже, затем
детектируются. Что предпринять? Главное, обидно, что все собрано
и работает, но результат не достигнут.
1. "Поле" - это не менее 100 м от линий электропередач,
железных дороги т.п.
2. Возможно, самовозбуждается какой-нибудь из ОУ.
Попробуйте для эксперимента заменить корректирующие емкости с
ЗЗпФна 100 пФ.
3. Возможно, нет контакта в каком-нибудь разъеме или непро-
пай - пошевелите посильнее детали и посмотрите на реакцию.
4. Возможно, самовозбуждение идет по низкой частоте через
цепи питания - заблокируйте цепи питания в нескольких местах
хорошими, лучше танталовыми, электролитами в параллель с
керамикой.
Subject: Re: Калининград
Date: Tue, 19 Sep 2000 23:11:17 +0400
Dmitry
Вы назвали схему дискриминатора простейшей. Что
предполагает усложнение?
Целая наука!... Достаточно посмотреть патенты США,
особенно полученные фирмами Whites Electronics или Garrett Electronics.
Subject: Re: металлоискатель
Date: Wed, 18 Oct 2000 23:12:38 +0400
И.И.В.
1. Известно, что для увеличения глубины обнаружения
необходимо увеличивать диаметр катушки датчика, но при этом
теряется чувствительность к мелким предметам.
Напрашивается вывод: для выравнивания чувствительности необходимо
изготовить датчик из фольгированного текстолита в виде
плоской печатной катушки с начальным диаметром примерно

Ответы на письма читателей
169
1. Понятно, но серебрение не поможет, частоты слишком
низкие.
2. Нет, такие эксперименты я не проводил... Общее
впечатление пессимистическое. Увеличение глубины обнаружения метал-
лоискателя с 15 до 45 см, т.е. в три раза, приводит к увеличению
стоимости прибора приблизительно в 100 раз! Вряд ли печатный
датчик будет намного лучше - в этом случае о нем бы все знали.
Тем более что он запатентован фирмой ФИЛЛИПС, я видел их
патент, но не встречал упоминания о нем в промышленно
выпускаемых приборах.
3. И у меня была в свое время такая мысль, но вот руки не
дошли...
Subject- Re: Совет
Date: Mori, 30 Oct 2000 23:06:46 +0300
MRSC Kaliningrad
Столкнулся с одной проблемой - термостабильными
конденсаторами для датчика. Оказывается, что в нашем городе их не
так-то просто найти. Их я искал в магазинах, у
радиолюбителей, на рынке, заказывал, чтобы привезли из Москвы, но и там
ничего подобного нет. Пытался впаивать в контур простые
конденсаторы (за неимением термостабильных), но через
некоторое время резонанса как не бывало. Характеристики ме-
таллоискателя в момент резонанса действительно высокие,
несмотря на термонестабильность колебательного контура.
Есть два варианта: первый - найти термостабильные (как
указывалось - слюдяные типа КСО, особенно с буквой Г, обладают
неплохой термостабильностью). В Москве их можно купить.
100 мм и конечным 300 мм. Катушка может быть как
односторонней, так и двусторонней. Для улучшения качества датчика
витки катушки можно посеребрить.
2. Мне удалось скачать Вашу книгу из Интернет, но я не нашел
там описания подобных экспериментов. Мне не хочется
повторять неудачные опыты. Если вы проводили подобные
эксперименты, не могли бы вы поделиться результатами.
Скажем иначе, а стоит ли овчинка выделки?
3. Если вы не экспериментировали с плоскими печатными
катушками, тогда я попробую изготовить катушку с ранее
описанными параметрами. Результаты сообщу вам.

А. Щедрин. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Второй вариант - скомпенсировать конденсаторы с
положительным ТКЕ конденсаторами с отрицательными ТКЕ. Для этого
потребуется точный цифровой измеритель емкости и кропотливые
эксперименты.
Subject: Re: Настройка металлоискателя
Date: Mon, 27 Nov 2000 23:23:45 +0300
Andy Fedorov
1. Мне удалось обнаружить причину неустойчивой работы
металлоискателя, теперь остается вопрос, что с этим делать?
Итак, вместо 157УД2 я использовал счетверенные LM324
A401УД2) с внутренней коррекцией. Внимательное
рассматривание осциллограмм показало следующее:
- на выходе D3.1 на отрицательных полуволнах присутствует
«борода» с частотой около 300 кГц;
- на выходе D3.2 так же присутствует «борода» на
отрицательных полуволнах. Это, на мой взгляд, говорит о том, что
каждая из секций «подзванивает» самостоятельно;
- на выходе D4.2 «борода» присутствует и на положительной,
и на отрицательной полуволне, однако на отрицательной она
имеет существенно большую амплитуду. Фаза паразитных
колебаний достаточно стабильна (относительно полезного
сигнала), но, разумеется, жестко к нему не привязана. В моменты
колебаний этой фазы и происходят ложные срабатывания.
Моделирование узла интеграторов (D3.1, D3.2) в PSpice показало,
что на частотах 100...500 кГц при данной схеме и данных опе-
рационниках действительно создаются условия для
самовозбуждения (или, по крайней мере, близкие к ним). Если Вам
доводилось сталкиваться с чем-то подобным, буду рад любому
совету.
2. Очень не хочется переделывать печатную плату под другие
операционники.
1. Очень похоже на правду! Интегратор с точки зрения ОС по
ВЧ представляет собой ОУ со 100%-ной глубиной ОС - самый
тяжелый случай с точки зрения устойчивости.
Слышал, что иногда, особенно в случае ОУ с полевыми
транзисторами на входе, помогает включение корректирующего
конденсатора небольшой емкости A0...200 пФ) между входами
(инвертирующим и неинвертирующим) ОУ. Теоретически должно
помочь и включение небольшой индуктивности последовательно

Ответы на письма читателей
171
с конденсаторами интегратора, хотя не уверен, что Вы найдете
на плате для них место.
2. Более реально найти совпадающий по выводам набор ОУ,
которые допускают устойчивую работу при такой цепи ОС.
Subject: Re:
Date: Tue, 23 Jan 2001 23:04:45 +0300
vasil
Происходят хаотические ложные срабатывания при
поднесении катушки к земле на расстояние до 10 см, особенно при
наличии травы и т.п. растительности. В то время как вдали от
предметов, например, на высоте около 1 м над землей, метал-
лоискатель срабатывает при приближении, скажем, связки
ключей на расстоянии около 30...40 см, т.е.
работоспособность схемы сомнений не вызывает.
Вызывает недоумение срабатывание прибора от связки
ключей на расстоянии 30...40 см (конечно, если это не гаечные ключи
- ©). По идее, я бы ожидал 20...25 см. Так что, либо завышена
чувствительность электронной части (неудивительны ложные
срабатывания), либо использован датчик сильно другой
конструкции. Может быть, высока минерализация грунта - есть такая
проблема для данного прибора. А если реагирует на траву,
деревья и т.п., может быть, нарушена экранировка обмотки датчика
или недостаточна жесткость его конструкции.
Subject: Re: Окажите, пожалуйста, помощь по настройке Date: Thu, 10 May 2001
09:22:51 +0400
Михаил Яковлев
Окажите, пожалуйста, помощь по настройке индукционного
металлоискателя (см. 2-е изд. книги). В режиме "Установка 0"
прибор W2 зашкаливает, прибор W1 ведет себя нормально.
Резисторы R74-R75 влияют только на прибор W1, W2 не
реагирует вообще (его показания 45 мкА). Если можно, то пришлите
осциллограммы усилителя мощности и приемного усилителя.
У нас большая разница в уровне сигнала на выходах D6.1 и D6.2,
из-за этого не работает один из синхронных детекторов.

А Щедрин Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий
Если все микросхемы исправны, то, вероятнее всего, не
совсем точно настроен в резонанс колебательный контур.
Возможно также, что резистор датчика не настроен и компенсация не
полная. В любом случае, надо контролировать сигнал на выходах
ОУ приемного усилителя, надо добиться, чтобы там не было
сигнала основной гармоники с усилителя мощности (высшие
гармоники будут). Резисторы R74-R75 осуществляют только "тонкую"
компенсацию основной гармоники, если где-либо есть сильный
разбаланс - то, естественно, они не справятся. Также надо
убедиться, что сигналы на выходе второго интегратора и на выходе
усилителя мощности не "обрезаются" по амплитуде одной или
обеих полуволн, т.е. имеют идеальную синусоидальную форму.
Subject Re Металлоискатель
Date Thu, 28 Jun 2001 00 24 15 +0400
Пыльное Иван
Убедительно просим оказать помощь в настройке однокату-
шечного индукционного металлоискателя. Дальше усилителя
мощности не можем понять, что происходит со схемой,
например, на выходе приемного усилителя абракадабра.
Не страшно, там может быть много чего, единственное, не
должно быть ограничения сигнала, как это случилось у Вас. Но
это - следствие расстройки схемы компенсации. Сначала
убедитесь в наличии на выходах микросхем D3.2 и D4.2
синусоидальных сигналов одинаковой амплитуды (разница не должна
превышать 5%). Если амплитуды различаются, неправильно настроен
датчик, или есть короткозамкнутые витки, или резисторы R71-
R73 выбраны неправильно. Как только Вы сможете уравнять
амплитуды, можно двигаться дальше и попробовать покрутить под-
строечные резисторы. Но контролировать сигнал желательно не
на выходе всего усилителя, а на выходе его первого каскада.
Посмотрите, изменяется ли амплитуда первой гармоники? Можно ли
скомпенсировать ее полностью? После этого можно сделать
выводы и продолжить работу

Ответы на письма читателей
173
Собрал металлоискатель по Вашей схеме, но не могу
настроить схему компенсации высших гармоник. Потому что не могу
увидеть эти высшие гармоники.
Основная гармоника это, как я понял, синусоида с частотой
8192 Гц, а как можно увидеть высшие гармоники, чтобы их
уменьшить?
Вы пишите, что надо добиться минимального сигнала на 13-й
ноге D4 - усилителя, на котором усиливаются высшие
гармоники, но сигнал там не просто уменьшается, а меняет свою
форму сложным образом при подборе подстроечного
сопротивления, через которое подается основная гармоника на вход
элемента D4, на котором собрана схема компенсации. Итак,
как же мне увидеть высшие гармоники?
Очень просто: если основная гармоника скомпенсирована при
правильной настройке прибора, то на выходах каскадов
приемного усилителя D5.1 и D5.2 останутся как раз только высшие
гармоники. Это, в основном, 3-я и 5-я гармоники, т.е. смесь сигналов
с частотами 24 и 40 кГц.
По всей видимости, то, что вы называете "меняет форму
сложным образом", и есть наблюдение высших гармоник. Важно
только, чтобы основной гармоники в этой "сложной форме" не
было. То есть надо добиться минимальной амплитуды (строго
говоря, минимального действующего значения) этой "сложной
формы".
Subject Re
Date Wed, 11 Jul 2001 21 07 34 +0400
Alexey Papkov

Оглавление
Введение 3
1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ 6
1.1. Принципы работы 6
Металлоискатель по принципу "передача-прием" 6
Металлоискатель на биениях 9
Металлоискатель по принципу электронного
частотомера 11
Однокатушечный металлоискатель
индукционного типа 12
Импульсный металлоискатель 14
Магнитометры 16
Радиолокаторы 17
1.2. Какой металлоискатель лучше? 18
1.3. Реальные возможности металлоискателей 21
2. ПРАКТИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ 25
2.1. Металлоискатель по принципу "передача-прием" 25
2.2. Металлоискатель на биениях 43
2.3. Металлоискатель по пргнинципу электронного
частотомера 56
2.4. Однокатушечный индукционный металлоискатель 65
2.5. Импульсный металлоикатель 94
2.6. Дифференциальный магнитометр 106
2.7. Дисковый датчик 120
2.8. Кабельный датчик 125
2.9. Конструкция универсального корпуса 132
Заключение 136
Список использованной информации 138
Ответы на письма читателей 139

НОВЕЙШИЕ РОССИЙСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
ВЫСОКОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ
ПОИСКОВАЯ И ДОСМОТРОВАЯ
ТЕХНИКА ОТ ПРОИЗВОДИТЕЛЯ
ГАРАНТИЯ 2 ГОДА
Поисковые селективные Досмотровые
компьютеризированные селективные
детекторы детекторы
металлов металлов
с визуализацией
объектов
поиска
101000, Москва, а/я 583, 000 "Фирма "АКА**
тел./факс: @95) 923-54-85. Тел.: @95) 923-82-32
http:Wwww.aka.2000.ru
e-mail: glvovich@mtu-net.ru polevoda@mtu-net.ru

;ii МАСТЕР-КИТ
•-телефонные аудио- и видеоаксессуары
• автоэлектроника
• УКВ-приемники
• микропроцессорные устройства
(металлоискатели и про рамматоры)
> источники питания от 1 2 В до 30 В на различные —
максимальные токи стабилизирование и нестаби
лизированные однополярные и двуполярные
на фиксированное напряжение и рег/лируемые
> усилители низкой частоты
мощностью от 0 7 Вт до 200 Вт
> устройства для охраны квартир да \ офисов и
других помещении а также автомобилей мотоциклов
велосипедов мелких объектов и личных вещей
• звуковые и световые эффекты для охранных систем
рекламы детских игрушек дискотек и дружеских розыгрышей
> бытовая электроника и автоматика (таймеры
и электронные переключатели)
Более подробно ознакомиться с ассортиментом и техническими характеристиками можно
на сайте http //www masterkit ru и в каталоге «Мастер Кит»
• измерительные приборы
• акустические устройства (пьезоизл/чатели
блоки защиты аккустических устройств)
• сопутствующие товары пластиковые корпуса
силовые трансформаторы
• ультразвуковые отпугиватели насекомых
собак и грызунов
Наборы компонентов для самостоятельной сборки электронных
устройств различного функционального назначения и готовые модули
Для производства и ремонта различных электронных устройств,
для дома и семьи, для обучения детей
Разработка и комплектация под заказ
Спрашивайте в магазинах радиодеталей вашего города

Ш^Вщ&
¥
Щедрин Андрей Игоревич - инженер
по образованию и по призванию.
А металлоискатели - увлечение автора,
которое случайно возникло однажды и
плавно переросло
во вторую профессию.
12Б1
Http://www.aha.ru/~aish
Книги научно-технического издательства
«ГОРЯЧАЯ ЛИНИЯ - ТЕЛЕКОМ» на сервере:
www.techbook.ru
ISBN 5-93517-112-0
78593571 1 24
ИЗЛЙТЕПЬСТВО «ГОРИЧЙЯ ЛИНИН - 1ЕЛЕК0М»
А.И. ЩЕДРИН
liHIilnM
МНАЛЛОИСНТЕЛИ