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  • Veröffentlicht in Heft 10/2003 auf Seite 0
Über den Artikel

Low-cost-Metalldetektor

Mit Standard-Bauteilen und empfindlichen Suchspulen

Low-cost-Metalldetektor
Ein guter Metalldetektor lässt sich auch mit Standard-Bauteilen wie dem Timer-IC 555 realisieren, wie diese Schaltung zeigt. Wichtig ist dabei die Konstruktion und Anordnung der Suchspulen und das Detektionsprinzip, um bei guter Suchtiefe zwischen Eisen- und Nichteisen-Metallen unterscheiden zu können.
Gute Metalldetektoren sind für Jugendliche und Hobby-Einsteiger häufig zu teuer. Der hier vorgestellte Entwurf macht handwerklich Interessierten schon beim Bauen Spaß und verursacht keine besonderen Bauteilkosten. Sorgfältig aufgebaut und abgeglichen wird eine winzige Münze mit 15 mm Durchmesser auf 70 mm und eine etwas größere Münze mit 25 mm Durchmesser auf 120 mm Abstand sicher detektiert (in Luft). Eine wahrnehmbare Reaktion ergibt sich auch noch bei einer um 25 % größeren Entfernung. Die Reichweite im Boden hängt von der Beschaffenheit des Materials ab. In trockenem Sand ist die Eindringtiefe am größten und in feuchtem Ton am geringsten.
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Extra info, Update
Leserbrief:
Ich habe mir neulich das Elektorheft mit dem Bauplan des Low-cost TR-Metallsuchgeräts (10/2003) gekauft. Aus eigener langjähriger Erfahrung mit Metallsuchgeräten (seit 1976!) weiß ich, dass solche angeblich leistungsschwachen TR-Metalldetektoren gar nicht so schlecht sind, wie immer wieder behauptet wird.
Als hauptberuflicher Archäologe weiß ich aber auch, dass der ungenehmigte Gebrauch von Metalldetektoren in den Händen von Hobbysuchern äußerst problematisch aus denkmalpflegerischer Sicht ist. So werden im Wald gelegene keltische Höhensiedlungen und Römervillen regelmäßig von Raubgräbern heimgesucht, wie zahlreiche alte und rezente "Grabungstrichter" belegen. Ein anderes Problem sind laufende archäologische Ausgrabungen, welche in Abwesenheit der Archäologen während der Nacht oder am Wochenende "besucht" werden. In einigen Fällen streuen Archäologen Metallpartikel aus, in anderen installieren sie Überwachungskameras oder Stacheldrahtzäune, um ihre Fundstellen gegen Raubgräber zu schützen.
Ich habe neulich gelesen, dass es elektronische Störsender mit kleiner Reichweite geben soll, welche den Gebrauch von Metallsuchgeräten an bestimmten geschützten Bodendenkmälern unmöglich machen sollen. Ich habe aber nirgends einen Hersteller ausfindig machen können. Wie Sie vielleicht wissen, arbeiten die meisten zur "Schatzsuche" gebrauchten Metalldetektoren in der Regel in einem Frequenzbereich zwischen 3 und 100 kHz (VLF-LF-Bereich). Pulsinduktionsgeräte werden zur Raubgräberei selten eingesetzt, weil sie keine effektive Eisenfilterung haben.
Meine Frage an Sie: Ist es ohne Spitzentechnologie möglich, einen Störsender mit geringer Reichweite (50-1000 Meter) herzustellen, der den gesamten Bereich zwischen 3 und 100 kHz bestreicht, bzw. "verstrahlt"? Ich denke da an einen, im gesamten Frequenzspektrum (breitbandig) strahlenden Sender, bzw. an einen Sender der in Sekundenbruchteilen den Frequenzbereich ähnlich wie bei einem Radioscanner, auf- und abgeht. Der Sender sollte von Batterien (9-13,8 Volt) gespeist werden. Die Reichweite hängt natürlich ab von der Größe der Sendespule und/oder von der Leistung der Endstufe. Sie sollte mindestens 50 Meter und maximal 1000 Meter betragen. Gibt es bestehende, sehr einfach und billig zu bauende Frequenzgeneratoren, an die man eine einfache Endstufe mit großer Spule anschließen kann? Kann mir jemand Tipps geben, bzw. würde sich jemand an den Bau eines solchen Störsenders heranwagen? Ich kenne eine Menge Archäologen, welche an einem solchen Gerät interessiert wären. Teuer dürfte es allerdings nicht werden, wegen der knapp bemessenen Grabungsbudgets (die Sparmaßnahmen beim Staat fangen bekanntlich immer bei der Kultur- und Unterrichtspolitik an).
André Schoellen
Wenn wir die rechtlichen Voraussetzungen für den Betrieb eines Störsenders außen vor lassen und uns auf den technischen Aspekt beschränken, erscheint das Problem relativ einfach lösbar. Jeder bessere (IC-)Audio-Verstärker hat heutzutage eine Leistungsbandbreite, die ausreicht, um damit eine (großflächige) Induktionsschleife mit Frequenzen zwischen 1 und 100 kHz anzusteuern. Als breitbandiges Signal würde sich zum Beispiel ein steilflankiges 1-kHz-Rechtecksignal recht gut eignen, wie es jeder simple AMV (astabiler Multivibrator) mit 2 Transistoren, Timer-IC 555 oder HC-, HCT- oder LS-Schmitt-Tigger-Gatter/Inverter liefert. Alternativ könnte man auch einen 555 als VCO mit einem Sägezahnsignal aus einem zweiten 555-Oszillator steuern und so den Bereich 1-100 kHz kontinuierlich durchstimmen (wobbeln). Die für die gewünschte Störwirkung erforderliche Verstärkerleistung und Schleifen- bzw. Spulengröße müsste man experimentell ermitteln. Vielleicht gibt es auch schon Erfahrungswerte und/oder (Web-)Veröffentlichungen, auf die uns einige Leser demnächst hinweisen werden...

Update:
Abgelenkt durch das Schatzsuchen in der Hitze des diesjährigen Sommers hat wohl bei der Kontrolle die Konzentration gefehlt, so dass die IC-Nummerierung im Bestückungsplan durcheinander geriet. Hier die Berichtigung:
IC1 auf der Platine ist in Schaltplan und Stückliste IC4 (= LM317).
IC2 auf der Platine ist in Schaltplan und Stückliste IC1 (= 555).
IC4 auf der Platine ist in Schaltplan und Stückliste IC2 (= 555).
Richtig ist hingegen die Bezeichnung von IC3 (stimmt auf der Platine, im Schaltplan und in der Stückliste überein).
Widerstände:
R1 = 2k7
R2 = 470 Ohm
R3,R5,R6 = 100 k
R4 = 4k7
R7 = 1 k
R8,R10 = 100 Ohm
P1 = 50-k-Potentiometer, linear
P2 = 2k5-Potentiometer, linear
Kondensatoren:
C1 = 100 µ/25 V stehend
C2 = 47 µ/10 V stehend
C3 = 10 n
C4, C6 = 10 µ/10 V stehend
C7...C11 = 100 n
Halbleiter:
D1 = 1N4001
IC1 = (LM)317T (TO220-Gehäuse)
IC2,IC4 = 555C, TLC555, 7555 (CMOS)
IC3 = TL071 CP, TL081 CP
Außerdem:
K1, K2 = 3-polige Platinenanschlussklemme, Rastermaß 5 mm
BZ1 = passiver Piezo-Schallwandler
PC1,PC2 = Lötnägel
12-V-Akku oder Batterie (8 Mignon-Zellen)
2 x 50 m Kupferlackdraht (CuL 0,2 - 0,3mm Durchmesser)
Gehäuse: Bimbox 5004-14 oder Hammond 1590B (109 mmx58 mmx25 mm)
5 m symmetrisches abgeschirmtes Mikrofonkabel (zwei verdrillte Adern mit gemeinsamer Abschirmung)
Platine EPS 020290-1
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