Systemy
S
y
s
t
e
m
y
Wykrywacze metali
Poniższy artykuł przeznaczony jest dla wszystkich, którzy interesują się tema-
tyką poszukiwania skarbów i militariów, w szczególności dla tych, którzy dopie-
ro zaczynają, lub chcieliby zacząć interesować się tą dziedziną. W poprzednim
numerze EdW opisano ogólną zasadę działania oraz podano informacje na
temat najprostszych wykrywaczy.
Wykrywacze z równoległymi
wielki sygnał przenika jednak do cewki
cewkami
odbiorczej. Na szczęście można go skom-
Idea sposobu z prostopadłymi cewka- pensować i usunąć przez odpowiednią
mi (przedstawiona w poprzednim nume- obróbkę sygnału cewki odbiorczej.
rze EdW) jest prosta i oczywista, opiera Przy zbliżeniu metalowego przedmio-
się bowiem na podstawowych wiado- tu do takiego zestawu cewek, zostaje za-
mościach, dostępnych dla każdego ucz- burzone pole elektromagnetyczne wy-
nia w szkole. Mniej oczywisty jest spo- twarzane przez cewkę nadawczą
sób z cewkami ustawionymi równolegle, i w cewce odbiorczej indukuje się nie-
w jednej płaszczyz
nie. Wydawałoby się, wielki sygnał.
że jeśli dwie cewki będą ustawione jedna Ten sygnał może być podany na
nad drugą (lub jedna wewnątrz drugiej), wzmacniacz i słuchawki. Wtedy o wykry-
to nie uda się uniknąć wzajemnego ciu przedmiotu poinformuje pojawienie
R
y
s
u
n
e
k
8
sprzężenia. Rysunek 8 pokazuje kształt się sygnału. Schemat blokowy najprost-
i wzajemne położenie obu cewek, w któ- szego wykrywacza z taką sondą pokaza-
r
y
s
u
n
k
u
9
rym nie występuje wzajemne sprzężenie. ny jest na rysunku 9.
W praktyce do współpracy z zesta-
wem cewek pokazanych na rysunku
8 nie stosuje się prostych układów elekt-
ronicznych zbudowanych według rysun- ległości znaleziska, natomiast faza
ku 9, tylko znacznie bardziej rozbudowa- świadczyć będzie, czy jest to materiał
ne systemy, dające znacznie lepsze moż- ferromagnetyczny, czy dia- lub paramag-
liwości. netyczny. Przykładowe przebiegi w obu
r
y
s
u
n
e
k
1
0
Przy omawianiu wykrywacza mostko- cewkach pokazuje rysunek 10. Informa-
Rys. 8. Kształt cewek w sondzie wego okazało się, że nie sposób określić cję o fazie można wydzielić za pomocą
typowego wykrywacza IB metodą na słuch, czy znaleziono przed- prostownika (detektora) synchroniczne-
miot z metalu dia- lub paramagnetyczne- go. Początkujący elektronicy zapewne
Cewka nadawcza ma bardzo dziwny go, czy też z metalu ferromagnetyczne- nie wiedzą, co to jest ten prostownik
kształt, jakby rogala, zawiera bowiem do- go. Podobna sytuacja występuje w urzą- synchroniczny. Jest to rozbudowany
datkową, wewnętrzna pętlę. Środek dzeniach zawierających cewki o kształcie układ prostownika, którego praca jest
cewki odbiorczej (mniejszej) umieszczo- według rysunku 8. Owszem, informacja sterowana albo synchronizowana przez
ny jest w ściśle określonym punkcie. We- taka zawarta jest w fazie sygnału wyjścio- przebieg zmienny (tu przez przebieg za-
wnętrzna pętla cewki nadawczej dzieli wego, ale fazy nie można ocenić na ucho. silający cewkę nadajnika). Można powie-
powierzchnię cewki odbiorczej na poło- Można natomiast fazę zmierzyć za pomo- dzieć, że przebieg zmienny z cewki od-
wy. Przy takim umieszczeniu cewek cą układów elektronicznych. biorczej jest prostowany, czy też prze-
w pętli odbiorczej w stanie spoczynku Inaczej mówiąc, w stanie spoczynku kształcany, w takt przebiegu z nadajnika.
(równowagi) nie indukuje się sygnał. w cewce odbiorczej nie powinien się in- Prostownikiem synchronicznym jest na
W praktyce nie można wykonać idealnej dukować żaden sygnał. Przy zbliżeniu przykład stosunkowo prosty układ, któ-
sondy tego typu i oczywiście jakiś nie- przedmiotu metalowego w cewce poja- rego wzmocnienie wynosi albo +1 albo -
wi się sygnał sinusoidalny. Jego ampli- 1 i jest sterowane przebiegiem synchro-
tuda świadczyć będzie o wielkości i od- nizującym. Wzmocnienie +1 oznacza, że
układ dokładnie powtarza na
wyjściu przebieg wejściowy,
natomiast wzmocnienie -1
świadczy, że układ w tym
momencie odwraca fazę syg-
nału o 180 stopni. Ilustruje to
rysunek 11.
r
y
s
u
n
e
k
1
1
Na wyjściu takiego pros-
townika stosuje się zwykle
filtr uśredniający i uzyskuje
Rys. 9. Schemat blokowy prostego wykrywacza IB się w sumie napięcie stałe.
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/98 25
Systemy
S
y
s
t
e
m
y
Rys. 10. Zależności fazowe w cewkach wykrywacza Rys. 11. Zasada działania prostownika synchronicznego
Co najważniejsze, to napięcie stałe za- sowana w praktycznych wykrywaczach pięcie stałe z jego wyjścia, to za pomocą
leży nie tylko od amplitudy przebiegu niż wszystkie pozostałe metody. odpowiedniej obróbki tego napięcia moż-
prostowanego (jak to jest w zwykłym Rysunek 12 wskazuje, że w wykrywa- na uzyskać szereg nowych możliwości.
prostowniku), ale też od jego fazy. Po- czu z detektorem synchronicznym sygna- Właśnie przede wszystkim odpowiednia
r
y
s
u
n
e
k
1
2
kazuje to rysunek 12. W zależności od łem świadczącym o obecności metalu obróbka sygnału uzyskiwanego z pros-
fazy przebiegu prostowanego (przy ta- jest napięcie stałe, a nie jak w poprzednio townika synchronicznego pozwala wzbo-
kiej samej amplitudzie), wyjściowe omawianych wykrywaczach  napięcia gacić przyrząd o nowe, bardzo cenne
(uśrednione) napięcie stałe może być zmienne. W takim razie obecny być musi funkcje.
zarówno dodatnie, ujemne, jak i równe także dodatkowy blok, który wytworzy Przede wszystkim można dodać na
zeru! Oczywiście w układzie wykrywa- sygnał akustyczny, zależny od napięcia wyjściu prostownika dodatkowy blok,
cza metalu, znak napięcia stałego na stałego na wyjściu detektora synchronicz- który na przykład będzie reagował tylko
wyjściu filtru świadczy o rodzaju meta- nego. Jak z tego widać, w przeciwieńs- na sygnały ujemne prostownika (odpo-
lu. Jak wcześniej wskazano, w rzeczy- twie do wcześniej omawianych wykrywa- wiadające miedzy innymi metalom szla-
wistości zmiany fazy powstające pod czy, sygnał dz
więkowy w słuchawkach chetnym), a nie będzie reagował na fer-
wpływem niewielkich przedmiotów nie ma praktycznie nic wspólnego z prze- romagnetyki, czyli w praktyce na złom
metalowych są naprawdę bardzo małe, biegiem zasilającym cewkę nadawczą. żelazny.
to jednak dają się one wykryć i w su- Jeśli w układzie z detektorem syn- Można też po prostu wyposażyć przy-
mie metoda fazowa jest częściej sto- chronicznym o wszystkim decyduje na- rząd w miernik wychyłowy z zerem po
środku, by zobrazować infor-
mację o rodzaju materiału.
W ten sposób otrzymuje
się przyrząd z rozróżnianiem
metali.
Inną możliwością jest ta-
kie wzbogacenie prostow-
nika synchronicznego, by
sygnalizator odzywał się do-
piero przy znalezieniu przed-
miotów o większych wy-
miarach, a nie drobnych
śmieci typu kapsle, nakręt-
ki, gwoz
dzie, itp. Lepsze
przyrządy tego typu mają
możliwość płynnej regulacji
progu czułości (odrzucania).
Jeszcze inną możliwoś-
cią jest wprowadzenie po-
krętła, pozwalającego dopa-
sować przyrząd do rodzaju
gruntu. Chodzi o to, że
grunty bywają w różnym
stopniu zmineralizowane
i już sam grunt jest wykazy-
wany jako znalezisko. Aby
Rys. 12. Przykładowe przebiegi w prostowniku synchronicznym
wyeliminować efekt grun-
26 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/98
Systemy
S
y
s
t
e
m
y
Rys. 13. Schemat blokowy wykrywacza PROSPECTOR
towy należy odpowiednio zmienić fazę wiony projekt budowy wykrywacza, wy- W momencie przerwania prądu, cew-
sygnału sterującego pracą prostownika posażonego w podobne cewki. Być mo- ka, która do tej chwili była cewką nadaw-
synchronicznego. że taki projekt ukaże się w EdW za jakiś czą, staje się cewką odbiorczą i specjalny
Bardziej rozbudowane wykrywacze czas po rozwiązaniu problemu wykona- układ mierzy napięcie (prąd) indukujące
zwykle mają dodatkowo możliwość pracy nia we własnym zakresie (lub zakupu) się w cewce. Istnieją też wykrywacze PI
dynamicznej. To znaczy, że cały układ jest dobrej sondy. z dwoma oddzielnymi cewkami: nadaw-
wtedy objęty swego rodzaju pętlą ujem- W najbliższych miesiącach planowane czą i odbiorczą.
nego sprzężenia zwrotnego. Obwód pęt- jest natomiast zaprezentowanie prostego W każdym razie o obecności lub nie-
li dba, by niezależnie od gruntu i innych wykrywacza typu BFO. obecności w polu przedmiotów metalo-
czynników, uzyskać na wyjściu prostow- wych świadczy kształt i czas trwania im-
nika synchronicznego napięcie równe lub Wykrywacze typu PI pulsu w cewce odbiorczej po gwałtow-
bliskie zeru. W takim wypadku przedmio- Skrót PI pochodzi od angielskich słów nym przerwaniu przepływu prądu. W du-
ty mogą być wykrywane tylko podczas Pulse Induction i wskazuje, że chodzi żym uproszczeniu dwa przypadki pokaza-
r
y
s
u
n
k
u
1
4
ruchu sondy. o wykrywacz impulsowy, a nie wykry- no na rysunku 14.
I oto doszliśmy do najczęściej spotyka- wacz o pracy ciągłej.
nych, nowoczesnych wykrywaczy zawie- Wykrywacze PI czasem są nazywane
rających sondę z cewkami wg rysunku niesłusznie ziemnymi radarami. Choć
8 i dość skomplikowany układ elektro- określenie radar jest niesłuszne, zasada
niczny. Dwa takie wykrywacze pokazane działania wykrywacza typu PI rzeczywiś-
są z bliska na fotografiach 3 i 4. cie jest trochę podobna do radaru.
Schemat blokowy rozbudowanego W systemie radarowym w przestrzeń
wykrywacza metali  Prospector , wi- wysyłany jest krótki impuls promienio-
docznego na fotografii 3, zawierającego wania mikrofalowego, czyli fala elektro-
prostownik synchroniczny, pokazany jest magnetyczna o częstotliwości rzędu gi-
r
y
s
u
n
k
u
1
3
na rysunku 13. Jak widać ze schematu gaherców. W wykrywaczu PI do swego
blokowego, układ na pewno do najprost- rodzaju anteny, a właściwie cewki na- Rys. 14. Uproszczone przebiegi
szych nie należy. Z tego wynika, że po- dawczej, doprowadzone są impulsy prą- wykrywacza PI
czątkujący amatorzy nie mający doświad- du stałego. Płynący prąd stały płynący
czenia, nie mają szans na wykonanie przez cewkę wytwarza stałe pole mag- Oczywiście przetworzenie, a nawet in-
i wyregulowanie takiego układu. Zresztą netyczne. W momencie przerwania terpretacja wyników odbywa się na dro-
wyregulowanie układu to jeszcze nie przepływu prądu, pole magnetyczne za- dze elektronicznej.
wszystko  kluczowe znaczenie i tak ma nika. Szybkość zanikania tego stałego W przypadku wykrywaczy typu PI
sonda, jej sztywność, wzajemne umiesz- pola magnetycznego zależy między in- można uzyskać duży zasięg, ale zależy
czenie cewek i odporność na czynniki kli- nymi od obecności (lub nieobecności) on bardzo od mocy impulsu, a krócej
matyczne. Jest to największy problem w tym polu przedmiotów metalowych. od wartości prądu w cewce nadaw-
praktyczny dla chętnych, pragnących sa- Obecność przedmiotów metalowych czej. I to jest spory praktyczny prob-
modzielnie wykonać detektor metali. można rozumieć jako istnienie swego lem. Dla zwiększenia zasięgu trzeba
Właśnie te, w sumie pozaelektronicz- rodzaju rdzenia cewki, który zmienia in- zwiększać prąd. Tymczasem średnia
ne względy zadecydowały, że do tej po- dukcyjność cewki, a więc zdolność gro- wartość prądu nie może być zbyt duża
ry na łamach EdW nie został przedsta- madzenia energii. ze względu na ograniczoną pojemność
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/98 27
Systemy
S
y
s
t
e
m
y
baterii (dotyczy to głównie sprzętu nak mniej popularne, i zwykle bardzo, na-
przenośnego). wet bardzo kosztowne.
Metodą na zmniejszenie średniego Przykładowo w archeologii stosuje się
poboru prądu byłoby skrócenie czasu po- następującą metodę do wyszukiwania
jedynczego impulsu oraz zmniejszenie utlenionych przedmiotów metalowych.
częstotliwości występowania impulsów. Wysyła się w grunt sygnał radiowy
Ale tu występują istotne ograniczenia. o określonej częstotliwości i dużej mocy.
Po pierwsze, w rzeczywistości prąd Dzięki pewnym zjawiskom związanym
w cewce nadawczej nie ma kształtu z efektem półprzewodnikowym na po-
prostokątnego, jak w uproszczeniu za- wierzchni takich znalezisk, następuje
znaczono na rysunku 14. Ze względu na podwojenie lub potrojenie częstotliwoś-
indukcyjność cewki prąd narasta stop- ci. Krótkofalowcy stosujący powielacze
niowo. Przy zbyt krótkim impulsie prąd częstotliwości z łatwością zrozumieją
nie zdążyłby narosnąć do potrzebnej war- o co tu chodzi. Potem należy tylko za po-
tości. Czas trwania impulsu musi być tak mocą odpowiednio czułego odbiornika
duży, by cewka weszła w stan nasyce- wykryć te powielone częstotliwości.
nia, gdy prąd będzie ograniczony wartoś- Oczywiście nie jest to proste, bo moc te-
cią rezystancji uzwojenia. Pokazano to na go promieniowania jest bardzo słaba,
rysunku 15. i należy je odróżnić od ewentualnych har-
r
y
s
u
n
k
u
1
5
monicznych przebiegu pierwotnego. Ta-
ka aparatura nie bywa używana przez
amatorów.
Wśród profesjonalnych przyrządów,
które mogą być użyte do poszukiwań
metali, należy jeszcze wymienić magne-
tometry, czyli mierniki pola magnetyczne-
go ziemi, oraz mierniki siły przyciągania
ziemskiego.
Jak się łatwo domyślić, metale będą
Rys. 15. Kształt impulsu w cewce nadaw- w jakimś bardzo niewielkim stopniu za-
czej wykrywacza PI burzać przebieg linii sił ziemskiego pola
magnetycznego. Tak samo, jeśli gęs-
Fot. 6. Wykrywacz typu PI
Po drugie, jeśli częstotliwość impul- tość przedmiotów poszukiwanych bę-
sów będzie mała, powiedzmy 1 impuls no wykrywacz typu PI. Dostępne prze- dzie różnić się od gęstości otoczenia
na sekundę, to wprawdzie pobór prądu nośne wykrywacze typu PI mają maksy- (gruntu), to wystąpi lokalna zmiana siły
zostanie zredukowany, ale dla prawidło- malne teoretyczne zasięgi 3...5m, przy przyciągania.
wego zlokalizowania znaleziska koniecz- czym w przeciwieństwie do wykrywaczy Nietrudno dojść do wniosku, że zmia-
ne będzie bardzo powolne prowadzenie z prostopadłymi cewkami, mogą wykry- ny takie będą niewyobrażalnie małe,
sondy, by nie ominąć jakiegoś interesują- wać także małe przedmioty. Pomimo teo- i aparatura służąca do ich pomiarów musi
cego przedmiotu. retycznie lepszych parametrów, wykry- być niesamowicie czuła i stabilna.
Właśnie z podanych dwóch wzglę- wacze PI nie wyparły in- W ofercie zachodnich firm zajmujących
dów, praktyczne przenośne wykrywacze nych typów sprzętu. się sprzedażą ekwipunku dla poszu-
typu PI mają albo znaczny pobór prądu, Niewątpliwie wpływ kiwaczy spotyka się magnetomet-
albo wymagają bardzo wolnego przesu- na to ma bardzo ry, ale już w ofercie przeczytać
wania sondy w trakcie poszukiwań. wy s ok a można, że interpretacja wskazań
Oczywiście istnieją i wcale nie są jest bardzo trudna i nie gwarantuje
rzadkością wykrywacze za- dobrych efektów.
silane z odpowiednio po- Jest to oczywiste, biorąc pod uwagę
jemnych z
ródeł, które ma- cena dobrych wielkości oczekiwanych znalezisk.
ją moc w impulsie rzędu wykrywaczy PI. W literaturze z omawianej dziedziny
100W i więcej. W tej chwili najpo- pojawiły się doniesienia o próbach wyko-
Wykrywacze typu PI pularniejsze są wykry-
mogą mieć wygląd zbliżo- wacze IB z równoległymi
ny do wykrywaczy z cewką cewkami, omówione w po-
według rysunku 8. Spotyka się przednim śródtytule.
też przyrządy mające możli-
wość przełączenia Inne wykrywacze
do pracy wsys- Dotychczas omówione rodzaje
temie PI al- wykrywaczy w jakiś sposób opie-
bo pracy rają swe działanie na zmianie in-
z prze- dukcyjności cewki pod wpływem
bi e- zbliżanego do niej przedmiotu me-
g i e m talowego.
Fot. 7.
ciągłym. Znane i stosowane są także wy-
Wykrywacz
f
o
t
o
Na foto- krywacze pracujące na zupełnie innej
podwodny
grafii 6 pokaza- zasadzie. Wykrywacze takie są jed- Fot. 8. Wykrywacz podwodny o dużym zasięgu
g
r
a
f
i
i
6
28 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/98
Systemy
S
y
s
t
e
m
y
tenek trzymanych
w obu rękach). Sposób
przeprowadzania po-
szukiwań przypomina
niewątpliwie praktyki
różdżkarskie. Jednak
opisy tego typu przy-
rządów nie zawierają
wzmianek o różdżkars-
twie, są natomiast peł-
ne skomplikowanych
określeń technicznych.
Te fachowe słownict-
wo niewątpliwie robi
wrażenie na (zasob-
nych) laikach, ale
w osobach, które tro-
chę bardziej znają się
Fot. 10. Wykrywacze metali do kontroli osób
na elektronice całość
budzi co najmniej mie-
szane uczucia i skłania do podejrzeń tów z dalszej odległości. Z kolei profesjo-
Fot. 9. Bramka bezpieczeństwa
o oszustwo. Jak bowiem wiadomo, wy- nalna aparatura (używana w medycynie
lub na lotniskach) ma świetne parametry,
rzystywania do poszukiwań ale jest niesamowicie skomplikowana
zjawisk występujących na po- i pobiera dużo energii. Tymczasem rekla-
ziomie molekularnym (atomo- mowane przyrządy, rzekomo wykorzystu-
wym). jące zjawiska atomowe, pobierają z 9-
W Elektronice dla Wszyst- woltowej baterii... kilka do kilkunastu mi-
kich 8/97 na stronie 5 za- liamperów prądu. Podaje się przy tym, że
mieszczone było krótkie, pół- obszar wykrywania sięga kilkuset met-
stronicowe doniesienie o wy- rów (mierzony po powierzchni ziemi)
korzystywaniu rezonansu i jednego metra w głąb (dla pojedynczej
magnetycznego jąder atomo- monety) lub dziesięciu metrów w głąb
wych. Metoda ta, stosowana (dla skrzynki z kosztownościami).
wcześniej w medycynie, za- Ewentualnych klientów (lub naiwnych)
Fot. 11. Detektor montowany na samochodzie
czyna być stosowana także do łudzi się perspektywami niesamowitych
kontroli bagażu na lotniskach. Oczywiście znalezisk, które miałyby być do-
sposób ten może być wykorzystany tak- konane za pomocą takiego wy-
że do identyfikacji metali. Aparatura jest krywacza. Stosowna do spodzie-
w tym wypadku bardzo droga i na pewno wanych korzyści jest oczywiście
jej kupno nie leży w zasięgu amatorów cena takich przyrządów. Nierza-
skarbów, nawet tych mieszkających dko przekracza ona znacznie (w
w najbogatszych krajach. Co ciekawe, przeliczeniu) 20000 złotych.
w ogłoszeniach i reklamach przeznaczo- Taki sprzęt jest dostępny
nych dla takich poszukiwaczy pojawiły się w USA oraz w Niemczech, ale ra-
już dość dawno informacje o niewielkich, czej nie trafia jeszcze do Polski.
P
i
o
t
r
G
ó
r
e
c
k
i
zasilanych z baterii wykrywaczach mole- Piotr Górecki
kularnych, bazujących podobno na tej Fot. 12. Wykrywacz wieloczujnikowy
O
d
R
e
d
a
k
c
j
i
:
metodzie. Od Redakcji: Dziękujemy Panu
Pikanterii całej sprawie dodaje fakt, że krywacze powszechnie znane i stosowa- WOJCIECHOWI OKSIEC
CIUKOWI, właści-
w rzeczywistości odbiornikiem ma być... ne do tej pory mają stosunkowo niewiel- cielowi firmy ARMAND za udostępnie-
człowiek, a wskaz
nikiem są tak zwane re- ki zasięg oraz bardzo mocno ograniczone nie materiałów i zdjęć do niniejszego ar-
zonatory (coś w rodzaju obrotowych an- zdolności wykrywania małych przedmio- tykułu.
Fot. 13. Wykrywacz wielkopętlowy
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/98 29