Металлоискатель «Шмель»

Завершен

Идея проекта

Лауреат
Полное название проекта
Металлоискатель «Шмель»
Руководитель
Андрей Костенков
Заявлен
18 марта 2018, 19:39
Категории проекта
  • СОЗДАВАЙ!
  • I ступень
  • На конкурс «Реактор» 2018
Ключевые слова проекта
  • обучение
  • своими руками
  • электроника
  • изготовление
  • Инженер
  • металлоискатель
  • полезные приборы
  • польза в быту
  • поиск предметов
Площадка конкурса
ПАРАДИГМА
Закрыт
25 марта 2018, 13:49

Замысел продукта

Далеко не каждый человек знает, как можно создать самостоятельно металлоискатель для поиска металлических предметов в грунте, насколько такой металлоискатель полезен в обыденной жизни каждого. Информация по этому вопросу скудная, разрозненная. Важно собрать ее, провести анализ и продвигать эти знания для применения в разных областях бытовой жизни человека.

Поставлена цель: обобщить имеющийся материал и создать металлоискатель для поиска металлических предметов.
Провести анализ его практического применения в бытовой жизни.

Гипотеза – металлоискатель можно изготовить самому (т.к. хорошие металлоискатели очень дорогие, а дешевые имеют неподходящие характеристики) и применять с пользой в бытовой жизни.

Технология реализации замысла

Удалось найти литературу по данной теме и приступить к изучению.

В марте 2016 года мы с дедом провели макетирование двух схем металлоискателя. Я познакомился с понятиями электрический ток и магнитное поле.

Дед научил меня работать с паяльником. Этот процесс мне очень понравился. Пайка моя получалась аккуратной. В процессе наших исследований я познакомился с самыми необходимыми для электронщика приборами - мультиметром и осциллографом.

Макетирование простых металлоискателей помогло мне понять принцип работы подобных устройств и показало их низкую чувствительность. На основании этих исследований и информации из проработанной литературы, мы выбрали для изготовления импульсный металлоискатель, работающий по принципу «передача-прием» на основе однокристального микроконтроллера. Такая схема давала хорошую чувствительность датчика.

Принцип действия металлоискателей типа «передача – прием» заключается в регистрации сигнала, отраженного (или, как говорят, переизлученного) металлическим предметом (мишенью). Отраженный сигнал возникает вследствие воздействия на мишень переменного магнитного поля передающей (излучающей) катушки металлоискателя. Прибор данного типа подразумевает наличие двух катушек, одна из которых является передающей, а другая - приемной.

Состоит металлоискатель из пяти частей:

1. Подлокотник.
Он находится наверху основной штанги, и фиксирует локоть руки оператора.

2. Основная, верхняя штанга.
Обычно она имеет «S»- образный профиль. На изгибе основной штанги помещена рукоятка, за которую оператор держит металлоискатель. К ней крепится подлокотник.

3. Блок управления.
Содержит электронные схемы, позволяющие генерировать и обрабатывать сигналы поисковой катушки. Чаще всего блок управления крепится на основной штанге на разъемном соединении, но встречаются модели, у которых основная штанга и блок управления представляют единое целое.

4. Нижняя штанга.
Одной стороной она вставляется в основную штангу, где фиксируется соединительным разъемом.

5. Поисковый датчик в виде катушки.
Крепится к нижней штанге. Датчик имеет форму полого диска, изготовленного из дерева. Катушка и крепеж располагаются внутри. От катушки к блоку управления идет кабель, который имеет соединительный штекер и подключается к разъему.

Мы изготовили все составные части металлоискателя. Оставался предпоследний, самый интересный этап - сборка всех частей.

Для питания схемы и катушки мы применили аккумуляторную батарею на основе элементов питания от ноутбука. Придумали, как закрепить батарею, чтобы она легко отделялась от штанги и, при необходимости, могла быть заменена на свежезаряженную.

Настройка - самый важный и завершающий этап! После включения «Шмель» заработал сразу - включился в режим самотестирования.

Затем мы произвели балансировку (обнуление) прибора.

После окончания балансировки прибор издает специальный звуковой сигнал, значит он готов к поискам. В этом режиме светодиоды индицируют уровень сигнала, отраженного металлической мишенью. Чем крупнее мишень, чем ближе она к датчику, чем больше в ней металла, тем сильнее этот сигнал, и тем больший номер будет у загоревшегося светодиода. Также вместе с уровнем сигнала будет меняться тональность и громкость звукового сигнала.

Теперь необходимо выставить необходимую чувствительность. Это нужно сделать с помощью регулятора порога чувствительности. Необходимо вращать регулятор до тех пор, пока не исчезнут ложные срабатывания.

Можно было приступать непосредственно к поискам.

Дальнейшая практика показала, что наличие в быту металлоискателя очень полезно:

Когда мы с братом играли в мяч на песчаном берегу Сурского водохранилища, я увидел крышку от консервной банки. Сразу возникла мысль проверить песок на наличие металлических предметов. Мы с братом обнаружили несколько гвоздей и ржавых крышек от бутылок, которыми можно было поранить ноги при игре. Окружающие люди смотрели на нас с интересом, потом похвалили за то, что мы прочистили большую территорию пляжа по берегу.

В одном из частных домов на нашей улице произошла авария водопровода - сорвало входной кран на воду. Нужно было найти канализационный люк, в котором установлен общий кран на дома. Но крышку люка засыпал землей сосед напротив, который вел строительство своего дома. Соседи обратились к нам за помощью. Мой прибор помог мне найти крышку люка, поток воды был остановлен.

В сентябре мама с бабушкой проводили обрезку веток у деревьев и кустов на нашем участке. Бабушка обнаружила, что потеряла кольцо с пальца. Снова металлоискатель пригодился - кольцо нашли в куче листьев.

Однажды у нашего соседа, когда он чистил снег около дома, с лопаты слетела металлическая защитная планка. Он долго искал ее, пока я не пришел к нему на помощь с металлоискателем. Обнаружилась она в большом сугробе. Дядя Саша был очень рад, что я помог ему сократить время на поиски.

Польза металлоискателя проявляется и в сохранении плодородности земли. Очищая землю приусадебного участка от металлического мусора, мы сохраняем урожайность почвы и улучшаем рост растений.

Моя гипотеза подтвердилась! На своем примере я показал, что возможно самому изготовить металлоискатель, который является незаменимой вещью в быту. В процессе изготовления металлоискателя я узнал, что человека, который может создавать приспособления под свои цели, называют инженером. Он может реализовать с помощью изготовленных приспособлений любую идею. Я получил новые знания и не собираюсь останавливаться в своем обучении.

Результаты проекта

Моя идея о том, что металлоискатель можно изготовить самому и применять с пользой в бытовой жизни, полностью подтвердилась, цели исследования достигнуты.
Теоретически металлоискатель не является прибором первой необходимости, приобретать его советуют только в том случае, когда он требуется постоянно. Но на практике я убедился, что металлоискатель - необходимая вещь даже в быту, а не только для поиска монет! Он - незаменимый помощник, а не игрушка.
Я рад, что сделал его не зря! С помощью него можно не только решать свои проблемы, но и помогать людям!
Мое желание найти еще одну интересную монету привело меня к изучению и созданию инструмента для ее поиска. В процессе изготовления металлоискателя я узнал, что человека, который может создавать приспособления под свои цели, называют инженером. Он может реализовать с помощью изготовленных приспособлений любую идею.
Мне понравилась работа над проектом! Я принимал активное участие в ходе реализации идей. Я хочу научиться читать электронные схемы и понимать процессы, которые в них происходят, так же. Если раньше мне было интересно найти монету, теперь мне хочется заниматься техническим творчеством.

Презентация

Костенков Андрей, г.Пенза.pptx

Галерея проекта

План проекта

Лидер проекта
Андрей Костенков
1

Знакомство с электромагнитными явлениями на практике и выбор вида металлоискателя

Исполнитель:
Андрей Костенков
Срок:
задача уже завершена
Статус:
выполнена

Описание и инструкции

1) Познакомиться с электромагнитными явлениями с помощью специализированных приборов: мультиметра и осциллографа.

2) Узнать:
- что из себя представляет металлоискатель;
- какой принцип действия металлоискателя;
- какие виды металлоискателей существуют и каковы их особенности.

3) Определить тип металлоискателя для поиска металлических предметов в грунте.

Ключевые слова задачи

  • мультиметр
  • магнитное поле

Компетенции

  1. владение компьютерными средствами представления и анализа данных
  2. владение основными методами научного познания, используемыми в физике: наблюдение, описание, измерение, эксперимент; умения обрабатывать результаты измерений, обнаруживать зависимость между физическими величинами, объяснять полученные результаты и делать выводы
  3. Осознание роли техники и технологий для прогрессивного развития общества; формирование целостного представления о техносфере, сущности технологической культуры и культуры труда; уяснение социальных и экологических последствий развития технологий промышленного и сельскохозяйственного производства, энергетики и транспорта
  4. Овладение методами учебно-исследовательской и проектной деятельности, решения творческих задач, моделирования, конструирования и эстетического оформления изделий, обеспечения сохранности продуктов труда
  5. Овладение средствами и формами графического отображения объектов или процессов, правилами выполнения графической документации
  6. Формирование умений устанавливать взаимосвязь знаний по разным учебным предметам для решения прикладных учебных задач
  7. Развитие умений применять технологии представления, преобразования и использования информации, оценивать возможности и области применения средств и инструментов ИКТ в современном производстве или сфере обслуживания
  8. Сформированность навыков коммуникативной, учебно-исследовательской деятельности, критического мышления
  9. Способность к инновационной, аналитической, творческой, интеллектуальной деятельности
  10. Сформированность навыков проектной деятельности, а также самостоятельного применения приобретённых знаний и способов действий при решении различных задач, используя знания одного или нескольких учебных предметов или предметных областей
  11. Способность постановки цели и формулирования гипотезы исследования, планирования работы, отбора и интерпретации необходимой информации, структурирования аргументации результатов исследования на основе собранных данных, презентации результатов

Приложенные файлы

    2

    Определить принцип действия, составные части и основные характеристики металлоискателя

    Исполнитель:
    Андрей Костенков
    Срок:
    задача уже завершена
    Статус:
    выполнена

    Описание и инструкции

    - Познакомиться с принципами работы металлоискателей.
    - Выявить основные характеристики металлоискателей.
    - Выбрать принцип и характеристики для изготовления собственного металлоискателя.
    - Определить составные части будущего металлоискателя.

    Ключевые слова задачи

      Компетенции

      1. владение компьютерными средствами представления и анализа данных
      2. владение основными методами научного познания, используемыми в физике: наблюдение, описание, измерение, эксперимент; умения обрабатывать результаты измерений, обнаруживать зависимость между физическими величинами, объяснять полученные результаты и делать выводы
      3. Осознание роли техники и технологий для прогрессивного развития общества; формирование целостного представления о техносфере, сущности технологической культуры и культуры труда; уяснение социальных и экологических последствий развития технологий промышленного и сельскохозяйственного производства, энергетики и транспорта
      4. Овладение методами учебно-исследовательской и проектной деятельности, решения творческих задач, моделирования, конструирования и эстетического оформления изделий, обеспечения сохранности продуктов труда
      5. Овладение средствами и формами графического отображения объектов или процессов, правилами выполнения графической документации
      6. Формирование умений устанавливать взаимосвязь знаний по разным учебным предметам для решения прикладных учебных задач
      7. Сформированность навыков коммуникативной, учебно-исследовательской деятельности, критического мышления
      8. Способность к инновационной, аналитической, творческой, интеллектуальной деятельности
      9. Сформированность навыков проектной деятельности, а также самостоятельного применения приобретённых знаний и способов действий при решении различных задач, используя знания одного или нескольких учебных предметов или предметных областей
      10. Способность постановки цели и формулирования гипотезы исследования, планирования работы, отбора и интерпретации необходимой информации, структурирования аргументации результатов исследования на основе собранных данных, презентации результатов

      Приложенные файлы

        3

        Изготовить металлоискатель

        Исполнитель:
        Андрей Костенков
        Срок:
        задача уже завершена
        Статус:
        выполнена

        Описание и инструкции

        1) Собрать блок управления для металлоискателя.
        - Выбрать электрическую схему, согласно принципу и характеристикам собственного металлоискателя.
        - Купить необходимые компоненты, согласно электрической схеме.
        - Спаять электрическую цепь.
        - Изготовить корпус блока управления.
        - Разместить электронику в корпусе блока управления.
        2) Изготовить поисковый датчик - катушку.
        - Определить материалы для изготовления датчика.
        - Создать чертеж корпуса датчика.
        - Изготовить катушку.
        - Загерметизировать от влаги.
        3) Изготовить основную штангу и подлокотник.
        - Определить материалы для изготовления.
        - Сварить штангу и подлокотник.
        4) Определить источник питания.
        5) Полная сборка основных частей металлоискателя.
        6) Настройка работы металлоискателя.

        Ключевые слова задачи

          Компетенции

          1. владение компьютерными средствами представления и анализа данных
          2. владение основными методами научного познания, используемыми в физике: наблюдение, описание, измерение, эксперимент; умения обрабатывать результаты измерений, обнаруживать зависимость между физическими величинами, объяснять полученные результаты и делать выводы
          3. Осознание роли техники и технологий для прогрессивного развития общества; формирование целостного представления о техносфере, сущности технологической культуры и культуры труда; уяснение социальных и экологических последствий развития технологий промышленного и сельскохозяйственного производства, энергетики и транспорта
          4. Овладение методами учебно-исследовательской и проектной деятельности, решения творческих задач, моделирования, конструирования и эстетического оформления изделий, обеспечения сохранности продуктов труда
          5. Овладение средствами и формами графического отображения объектов или процессов, правилами выполнения графической документации
          6. Формирование умений устанавливать взаимосвязь знаний по разным учебным предметам для решения прикладных учебных задач
          7. Сформированность навыков коммуникативной, учебно-исследовательской деятельности, критического мышления
          8. Способность к инновационной, аналитической, творческой, интеллектуальной деятельности
          9. Сформированность навыков проектной деятельности, а также самостоятельного применения приобретённых знаний и способов действий при решении различных задач, используя знания одного или нескольких учебных предметов или предметных областей
          10. Способность постановки цели и формулирования гипотезы исследования, планирования работы, отбора и интерпретации необходимой информации, структурирования аргументации результатов исследования на основе собранных данных, презентации результатов

          Приложенные файлы

            4

            Опробовать металлоискатель в действии

            Исполнитель:
            Андрей Костенков
            Срок:
            задача уже завершена
            Статус:
            выполнена

            Описание и инструкции

            - Выбрать местность.
            - Определить особенности работы металлоискателя на местности.
            - Провести поисковые работы.

            Ключевые слова задачи

              Компетенции

              1. владение компьютерными средствами представления и анализа данных
              2. владение основными методами научного познания, используемыми в физике: наблюдение, описание, измерение, эксперимент; умения обрабатывать результаты измерений, обнаруживать зависимость между физическими величинами, объяснять полученные результаты и делать выводы
              3. Осознание роли техники и технологий для прогрессивного развития общества; формирование целостного представления о техносфере, сущности технологической культуры и культуры труда; уяснение социальных и экологических последствий развития технологий промышленного и сельскохозяйственного производства, энергетики и транспорта
              4. Овладение методами учебно-исследовательской и проектной деятельности, решения творческих задач, моделирования, конструирования и эстетического оформления изделий, обеспечения сохранности продуктов труда
              5. Овладение средствами и формами графического отображения объектов или процессов, правилами выполнения графической документации
              6. Формирование умений устанавливать взаимосвязь знаний по разным учебным предметам для решения прикладных учебных задач
              7. Сформированность навыков коммуникативной, учебно-исследовательской деятельности, критического мышления
              8. Способность к инновационной, аналитической, творческой, интеллектуальной деятельности
              9. Сформированность навыков проектной деятельности, а также самостоятельного применения приобретённых знаний и способов действий при решении различных задач, используя знания одного или нескольких учебных предметов или предметных областей
              10. Способность постановки цели и формулирования гипотезы исследования, планирования работы, отбора и интерпретации необходимой информации, структурирования аргументации результатов исследования на основе собранных данных, презентации результатов

              Приложенные файлы

                5

                Проанализировать пользу применения металлоискателя в бытовой жизни людей

                Исполнитель:
                Андрей Костенков
                Срок:
                задача уже завершена
                Статус:
                выполнена

                Описание и инструкции

                1) Определить пользу:
                - для здоровья;
                - для профилактики травматизма;
                - для познания;
                - для проведения неразрушающего контроля;
                - для сохранения плодородности земли;
                - для ведения строительных и ремонтных работ;
                - для поиска потерянных предметов.
                2) Систематизировать полученный в ходе исследования материал.

                Ключевые слова задачи

                  Компетенции

                  1. владение компьютерными средствами представления и анализа данных
                  2. владение основными методами научного познания, используемыми в физике: наблюдение, описание, измерение, эксперимент; умения обрабатывать результаты измерений, обнаруживать зависимость между физическими величинами, объяснять полученные результаты и делать выводы
                  3. Осознание роли техники и технологий для прогрессивного развития общества; формирование целостного представления о техносфере, сущности технологической культуры и культуры труда; уяснение социальных и экологических последствий развития технологий промышленного и сельскохозяйственного производства, энергетики и транспорта
                  4. Овладение методами учебно-исследовательской и проектной деятельности, решения творческих задач, моделирования, конструирования и эстетического оформления изделий, обеспечения сохранности продуктов труда
                  5. Овладение средствами и формами графического отображения объектов или процессов, правилами выполнения графической документации
                  6. Формирование умений устанавливать взаимосвязь знаний по разным учебным предметам для решения прикладных учебных задач
                  7. Сформированность навыков коммуникативной, учебно-исследовательской деятельности, критического мышления
                  8. Способность к инновационной, аналитической, творческой, интеллектуальной деятельности
                  9. Сформированность навыков проектной деятельности, а также самостоятельного применения приобретённых знаний и способов действий при решении различных задач, используя знания одного или нескольких учебных предметов или предметных областей
                  10. Способность постановки цели и формулирования гипотезы исследования, планирования работы, отбора и интерпретации необходимой информации, структурирования аргументации результатов исследования на основе собранных данных, презентации результатов

                  Приложенные файлы