Большинство самодельных металлоискателей, построены по схемам нулевых биений, когда имеется два генератора — опорный с постоянной частотой и поисковый, частота которого зависит от окружающих его катушку металлических предметов. При этом частоты генераторов устанавливаются около 100 кГц и примерно одинаковые. Небольшая расстройка поискового генератора, необходимая для поиска предмета, обычно производится при помощи варикапа или переменного конденсатора.


Повысить чувствительность металлоискателя, построенного на таком принципе можно, если поднять частоту опорного генератора так, чтобы она была в 10 раз больше частоты поискового генератора. В этом случае возникают биения между колебаниями опорного генератора и 10-й гармоникой колебаний поискового генератора. В результате расстройка поискового генератора, хотя-бы на 10 Гц приводит увеличению частоты разностных пульсаций на 100 Гц, а это уже очень заметно.

Используя такой принцип удалось получить металлоискатель, способный обнаружить копеечную монету на глубине до 100 мм или более крупный предмет (например ведро) на глубине до 0,7 - 0,8 м.

Принципиальная схема металлоискателя показана на рисунке. В схеме использованы две микросхемы К561ЛА7, на микросхеме D1 выполнен поисковый генератор (элементы D1.1-D1.3) и выходной усилитель (элемент D1.4). На микросхеме D2 — опорный кварцевый генератор (элементы D2.1-D2.3) и смеситель (элемент D2.4). Частота этого генератора определяется частотой резонанса кварцевого резонатора Q1.

В поисковом генераторе используются два элемента D1.1 и D1.2. Частота генерации задается контуром, состоящим из поисковой катушки L1 и емкостей С1, С2, VD1. Варикап VD1 служит для подстройки частоты этого генератора в небольших пределах в процессе работы. Сама подстройка производится переменным резистором R3, который изменяет напряжение на этом варикапе.

По сравнению с подстройкой при помощи переменного конденсатора электронная настройка имеет существенное преимущество, состоящее в том, что орган настройки (R3) может быть сколь угодно удален от контура, и таким образом, расположив корпус с генераторами на середине поисковой палки металлоискателя, можно вывести орган подстройки (R3) на конец палки, на котором расположена ручка прибора, и таким образом, удалив генератор от рук можно избежать влияния на настройку внешних емкостей (емкости человеческого тела).

Генераторный режим (ПОС) задается элементами R2 С4 С5 С6. Фактически это известная схема мультивибратора на двух элементах, но к его средней точке RC-цепи подключен контур, который и задает частоту генерации.

С выходов обеих генераторов импульсы поступают на элемент D2.4, на котором выполнен смеситель, и на его выходе появляется сигнал биений частот. Этот сигнал дополнительно усиливается по мощности элементом D1.4 и поступает на звукоизлучатель В1, роль которого выполняют электромагнитные головные телефоны типа ТК-47 сопротивлением 47 Ом. Можно использовать и обычные малогабаритные телефоны от аудиоплеера, включив оба капсюля последовательно.

В данной схеме телефоны В1 включены между выходом D1.4 и плюсовой шиной питания, так что ток через телефоны протекает при логическом нуле на выходе элемента D1.4. Это не случайно, дело в том, что элементы микросхем К561, а именно микросхемы К561ЛА7 развивают на выходе значительно больший ток в нулевом состоянии (почти равен 6 mА), и меньший ток единицы (2-3 mА). В результате, в таком включении, максимальная громкость будет выше. Для регулировки громкости служит переменный резистор R6.

Батарея питания составлена из двух плоских батарей по 4,5V. Выбор пал именно на эти батареи потому, что при относительно небольших габаритах они обеспечивают длительную работу прибора, стоят относительно недорого, и благодаря наличию полосковых луженых или латунных контактов, их можно соединять между собой при помощи пайки, чего нельзя сделать при составлении батареи из отдельных шести элементов (требуются специальные кассеты с пружиненными контактами). Применение популярной "Кроны" тоже возможно, но менее предпочтительно, поскольку она имеет меньшую емкость.

Электронная часть смонтирована в корпусе, спаянном из фольгированного стеклотекстолита. В нем располагаются генераторы. Корпус имеет экранирующую перегородку между микросхемами, расположенную таким образом, чтобы в одном отсеке размещалась D1 и конденсаторы поискового генератора, а в другом — D2 и элементы опорного генератора. Перегородка служит для исключения влияния опорного генератора на поисковый.

Поисковая катушка намотана на кольце, сделанном из жесткого кембрика внешним диаметром 15 мм. Можно использовать любую другую трубку из пластмассы или штырь такого диаметра из мягкой пластмассы. В любом случае, такая заготовка изгибается в кольцо внешним диаметром 200 мм и фиксируется либо термически, либо при помощи клея. На полученном кольце выполняется намотка - 50 витков провода ПЭЛШО 0,27 (на худой конец можно и ПЭЛ 0,27-0,35).

После того как намотка выполнена, кольцо обматывается одним слоем изоленты, затем катушка экранируется при помощи алюминиевой фольги. Удобно использовать тонкую фольгу от старых бумажных конденсаторов типа МБМ, БМ или БМТ на напряжение побольше (фольга будет толще и прочнее). Ленту фольги наматывают так, чтобы ее витки не соприкасались, то есть намотку ведут с шагом в 1-5 мм. Затем фольгу закрепляют при помощи еще одного слоя изоленты.

Роль каркаса жесткости катушки выполняет диск диаметром 250 мм из тонкого (1 мм) стеклотекстолита без фольгировки. Катушка закрепляется на нем нитками, пропущенным в предварительно просверленные в диске отверстия. На одном краю диска крепится разъем военного образца, привинчивающийся к розетке, укрепленной на конце алюминиевой трубки диаметром 15-20 мм. На другом конце трубки ручка с регуляторами, выключателем и разъемом для телефонов, а посредине трубки крепится корпус электронного устройства и батареи питания (при помощи хомутов).

Настройка сводится к настройке контура L1C1 на 100 кГц при среднем положении R3 (контролировать частоту на выв. 10 D1.3).