Схема этого металлоискателя «пришла» сюда из зарубежного источника и в большей мере является моим переводом на русский, хотя кое что я таки добавил от себя. Кроме того, схема и описание было опубликовано в журнале Electronique, и тут спасибо нашему читателю, который поделился ссылкой на журнал.

Этот металлоискатель построен на принципах биений, а именно: передающая катушка (индуктивность) излучает определенную частоту, а приемная ее принимает, далее все как в приемнике телеграфных сигналов — излучаемая частота подмешивается к принимаемой в противофазе и если изменений нет, то на выходе тишина, если есть (а изменится частота может если вблизи катушек будет находится проводящий предмет (металл)), то на выходе мы услышим сигнал.
Теперь самое интересное, разная частота по разному изменяется от присутствия различных металлов, и частота меняется по разному (% изменения) в зависимости от того какой метал находится вблизи катушек, значит мы услышим разный тон в зависимости от того, какой металл мы нашли. Другими словами по тону можно определить вид металла (золото, серебро, железо и т.д.) который находиться вблизи «прибора».

Всю теорию я постараюсь описать как можно доступнее (конечно с моей точки зрения, но если кому-то что будет не ясно, задавайте вопросы в комментариях — если смогу , с радостью отвечу) я распишу в конце этой статьи, просто что бы те кто уже в курсе не умерли со скуки.

Чувствительность этого металлоискателя действительно очень высока, к стати есть очень хорошая разработка наших товарищей на этом же принципе, называется этот металлодетектор «Кощей», и его схема пользуется заслуженной популярностью!

Описание работы:

Транзистор NPN TR1 это тот самый генератор, в коллекторную цепь которого в качестве нагрузки включена излучающая катушка (1-2). При значениях, выбранных для C1 и C2, катушка должна излучать 5500 Гц и генерировать сигнал с амплитудой около 10 мВ. Частота не является особо критичной, и поэтому, если она находится в пределах от 5300 до 5700 Гц, из-за допустимого отклонения конденсаторов и намоточных данных катушки, то чувствительность металлоискателя не будут отличатся или будут , но настолько незначительно, что на это не стоит обращать особого внимания.
Сигнал который излучает передающая катушка (1-2) принимается приемной катушкой, которая состоит из 2-х частей намотанных относительно друг друга в противофазе, и слабый сигнал, присутствующий на входе, около 0,004 мВ, когда на поле не воздействует какой-либо металлический объект, подается на вход инвертора первого операционного усилителя IC2-A. Этот операционный усилитель усиливает сигнал в 22 раза, и поэтому имеется выходной сигнал 0,09 В. C10 передает этот сигнал на инвертирующие входы двух операционных усилителей IC2-B и IC4-A. Первый операционный усилитель IC2-B усиливает сигнал примерно в 4,5 раза, но с инверсией фазы 360 °. Эти сигналы, сдвинутые по фазе на 180 ° и 360 °, подаются на входы электронного «переключателя» IC5-A, действуя как двухдиодный детектор и, следовательно, Чем ближе вы подходите к металлическому предмету — тем больше амплитуда полуположительных волн, выходящих из электронного «детектора» IC5-A, увеличивается. Эти полуволны, отфильтрованные по R22 и C16, позволяют нам получить напряжение постоянного тока, которое, подаваемое на неинвертирующий вход операционного усилителя IC4-B, усиливается в 100 раз. Если мы повернем ручку потенциометра R33 уменьшив сопротивление относительно выхода операционного усилителя IC4-B, мы получим максимальную чувствительность, относительно R32 — минимальную. Напряжение, снятое с потенциометра R33, подается на неинвертирующий вход операционного усилителя IC6-B и подается на его выход для подачи на электронный «детектор» IC5-C. Этот «детектор», открывающийся и закрывающийся с частотой 550 Гц, генерирует модулированную «несущую» (если это можно так назвать;-)), которая, усиленная TR2, TR3 и TR4, попадает на динамик или наушники. Чем выше напряжение на выходе операционного усилителя IC6-B, тем выше частота тона. Последний операционный усилитель IC7 в правом нижнем углу электрической схемы служит для уравновешивания выходного сигнала, что-то вроде АРУ, чтобы отстроится от сигнала в отсутствии металлического предмета. Переменный резистор R27 необходим, чтобы полностью отстроится от НЧ биений, которые возникают в системе в отсутствие металлического предмета, когда ползунок потенциометра R33 чувствительности повернут на максимум. Зная, что во многих местах в земле содержится металлосодержащая пыль, в схему добавлена кнопка P1, чтобы автоматически исправить небольшие дисбалансы, которые могут возникнуть при исследовании местности такого типа с металлоискателем, настроенным на максимальную чувствительность.
На правой странице принципиальной схемы находится операционный усилитель IC6-A, который используется только для создания искусственной земли 6 В. Частота 5500 Гц, снимаемя с IC3 4017 подается на неинвертирующий вход операционного усилителя IC1-A через потенциометр R10, установленный в качестве балансира сигнала. Оптимальная точка установки ручки этого потенциометра не может быть установлена ​​априори, т.е он постоянно нуждается в подстройке. Это делается для того, чтобы не сделать металлодетектор достаточно «тупым», а именно, что бы не пропустить даже при максимальной чувствительности предметы на небольших глубинах. От операционного усилителя IC1-A сигнал передается на инвертирующий вход второго операционного усилителя IC1-B, который преобразует его из синусоидальной волны в прямоугольную. Этот сигнал подается на управляющий вывод электронного детектора IC5-A и на входной вывод 14 операционного усилителя IC3 4017.
Этот металлоискатель не имеет индикатора, потому что, помимо того, что он усложнил бы схему, его присутствие сыграло бы плохую роль в отношении чувствительности устройства (если использовать стрелочный индикатор, он имеет магнитную отклоняющую систему), но ничто не мешает усовершенствовать прибор введением светодиодного или другого подобного индикатора. Хотя ориентация на слух возможно действительно самодостаточна.
Питается все это устройство от двух батарей 9В 6F22 типа «Крона».

Список компонентов

Резисторы:
R1 = 2,2 кОм
R2 = 10 кОм
R3 = 5,6 кОм
R4 = 10 кОм
R5 = 12 кОм
R6 = 4,7 кОм
R7 = 27 кОм
R8 = 10 кОм
R9 = 100 кОм
R10 = 1 МОм переменный
R11 = 100 кОм
R12 = 100 кОм
R13 = 10 кОм
R14 = 22 кОм
R15 = 100 кОм
R16 = 10 кОм
R17 = 10 кОм
R18 = 10 кОм
R19 = 10 кОм
R20 = 10 кОм
R21 = 10 кОм
R22 = 100 кОм
R23 = 4,7 кОм
R24 = 10 кОм
R25 = 1 М
R26 = 10 кОм. перменный
R27 = 270 кОм
R28 = 100 кОм
R29 = 12 кОм
R30 = подстоечник 100 кОм
R31 = 2,2 кОм
R32 = 1 кОм
R33 = 10 кОм переменник.
R34 = 33 кОм
R35 = 10 кОм
R36 = 15 кОм
R37 = 47 кОм
R38 = 100 кОм
R39 = 100 кОм
R40 = 10 кОм
R41 = 22 кОм
R42 = 2,2 кОм
R43 = 1 М
R44 = 10Ом

Конденсаторы:
С1 = 820 нФ
С2 = 680 nF
C3 = 100 нФ
C4 = 10 нФ
C5 = 22 нФ
C6 = 47 нФ
C7 = 100 нФ
C8 = 220 пФ
C9 = 100 пФ
C10 = 10 нФ
C11 = 100 нФ
C12 = 100 нФ
C13 = 100 нФ
C14 = 100 нФ
C15 = 47 мкФ
C16 = 100 нФ
C17 = 47 нФ
C18 = 47 нФ
C19 = 10 нФ
C20 = 1 мкФ
C21 = 100 нФ
C22 = 47 мкФ
C23 = 100 нФ
C24 = 100 нФ
C25 = 100 нФ
C26 = 100 нФ
C27 = 100 мкФ

C28 = 100 нФ
С29 = 100 нФ
С30 = 220 мкФ
С31 = 100 нФ
С32 = 100 мкФ
С33 = 100 мкФ

Диоды:
DS1 = Диод 1N4148
DS2 = Диод 1N4007

Транзисторы:
TR1 = BC557
ТР2 = BC547
TR3 = BC547
TR4 = BC557

Микросхемы
IC1 = NE5532
IC2 = NE5532
IC3 = CD4017
IC4 = NE5532
IC5 = CD4053
IC6 = NE5532
IC7 = CA3130
IC8 = MC78L12

HP = громкоговоритель 0,2 Вт

Печатная плата и варианты компоновки:

Чувствительность:

надо отметить, что наверно самое важное это правильно сделать поисковую катушку. Я планирую этот металлодетектор повторить и попробовать несколько вариантов постоения катушки, и потом будет вторая часть статьи по этому поводу

Металлоискатель начинает работать сразу, конечно при условии сборки без ошибок и использовании исправных деталей, но чтобы получить максимальную чувствительность, вам все равно нужно подстроить прибор с помощью R30. Перед выполнением этой регулировки положите катушку на неметаллический стол или стул (и там не должно быть металлических предметов, таких как гвозди, болты, я не говорю уже про массивные металлические предметы, такие как батареи и т.д. лучше проводить регулировки и настройки на открытом воздухе, там где заведомо нет никакого метала поблизости). Выставить ручки R10, R26 и R33 наполовину, подключить между TP1 и заземлением мультиметр в диапазон шкалы 10 или 15 В. Удерживая нажатой кнопку P1, медленно поверните ползунок триммера R30 точно на 6 В. И это все…

Дополнение:

Наибольшее число вопросов — это катушки, я тоже задался этим вопросом и задал его автору и вот несколько рекомендаций от него:
1. Использовать катушки точно такие же как в этих проектах, потому что этот металлоискатель, это развитие от них:
тут и тут
2. Приемная катушка 300-350 витков, диаметр 150мм, проводом 0,25-0,3мм; Передающая катушка 60-65 витков диаметр 250мм