Характеристика и принцип работы импульсных металлоискателей
Обновлено 07.10.2018Импульсный металлоискатель (Pulse metal detector
или – англ.) самый чувствительный среди всех детекторов, реагирует на любые металлы, не отличает ферромагнетики от диамагнетиков. Поисковые особенности позволяют детектору обнаружить золото и золотые самородки в щелочных условиях и при экстремальной температуре грунта (или породы), которые слишком сложны для устройств VLF / TR . Он также позволяет обнаруживать металлические руды, содержащиеся в камнях и глине.
Импульсные металлодетекторы незаменимы при поиске на прибрежной зоне, под водой и на высоко минерализованном грунте. Работа приборов не зависит от влияния земли и воды. Они одинаково успешно работают под водой и на суше. Поэтому технология PI
используется в подводных металлоискателях . Приборы имеют хорошие результаты при поиске на песчаных и мокрых пляжах. Глубина обнаружения объектов в земле и соленой воде больше по сравнению с VLF металлоискателями.
Импульсные металлоискатели лучше, чем VLF металлоискатели ведут себя вблизи линий электропередач, а также передающих антенн систем мобильной связи. Обслуживать этот тип металлоискателей довольно просто. Как правило, они оснащаются единственным регулятором чувствительности, хотя более продвинутые модели могут иметь и другие органы управления.
Приборы имеют высокое энергопотребление, для работы нужны мощные аккумуляторы. Обычных батарей хватает не более чем на 12 часов непрерывной работы. Если используются щелочные батареи, то длительность работы увеличивается.
Технология Pulse Induction не является универсальной, а недостатки импульсных металлоискателей ограничивают их возможности. В настоящее время лучшими металлоискателями для всех целей являются приборы использующие технологию VLF (очень низкие частоты). Однако технология PI может иметь дальнейшее развитие и в будущем могут быть разработаны новые детекторы с новыми возможностями.
Устройство и принцип работы импульсных металлоискателей
Импульсные металлоискатели имеют простую конструкцию. Прибор состоит из генератора импульсов, поисковой катушки , блока усиления сигнала, анализатора и блока индикации. Конструкция катушки также проста. Она является передающей и приемной одновременно. Это значительно уменьшает вес прибора.Поисковая катушка воздействует на грунт пульсирующим электромагнитным полем. Излучение импульсов происходит с частотой 50 …400 Гц и энергией около 100 Вт. Вследствие магнитной индукции на поверхности металлического объекта, находящегося в зоне действия поля возникают вихревые токи.
Эти токи являются источником вторичного сигнала (отраженный импульс, отклик). В перерывах между импульсами, приёмник принимает отклик, который усиливается и обрабатывается анализатором и далее выводится на блок индикации.
Время затухания отраженного импульса больше времени затухания излученного импульса (вследствие явления самоиндукции). Разница во времени является параметром для анализа и регистрации. Затухание вихревых токов от грунта или воды происходит намного быстрее и не улавливается прибором. Именно поэтому импульсные металлодетекторы эффективно работают под водой, на минерализованных, соленых и влажных грунтах.
Related tags : импульсные металлоискатели, импульсные металлодетекторы, технология PI, Pulse Induction, принцип работы импульсных металлоискателей, устройство импульсных металлоискателей, как работает импульсный металлоискатель
Можно купить примерно за 100-300 долларов. Цена на металлодетекторы сильно взаимосвязана с их глубиной обнаружения, далек не каждый металлоискатель может "видеть" монеты на глубине в 15 см. Помимо этого на стоимости металлодететкора еще сильно сказывается наличие распознавателя типа металлов ну и типа интерфейса, модные металлоискатели порой оснащают дисплеем для удобной работы.
В этой статье будет рассмотрен пример сборки своими руками мощного металлоискателя под названием Pirat. Прибор способен улавливать под землей монеты на глубине в 20 см. Что же касается крупных предметов, то здесь вполне реальна работа на глубине и во все 150 см.
Видео работы с металлоискателем:
Такое название этот металлоискатель получил из-за того, что он является импульсным, это обозначение двух первых его букв (PI-импульс). Ну а RA-T созвучно со словом radioskot - это название сайта разработчиков, где была и выложена самоделка . По словам автора, собирается Пират очень просто и быстро, для этого хватит даже начальных навыков в работе с электроникой.
Недостатком такого устройства является то, что оно не имеет дискриминатора, то есть не умеет распознавать цветные металлы. Так что поработать с ним на загрязненных различного рода металлами участках не получится.
Материалы и инструменты для сборки:
- микросхема КР1006ВИ1 (или ее зарубежный аналог NE555) - на ней строится передающий узел;
- транзистор IRF740;
- микросхема К157УД2 и транзистор ВС547 (на них собирается приемный узел);
- провод ПЭВ 0.5 (для наматывания катушки);
- транзисторы типа NPN;
- материалы для создания корпуса и так далее;
- изолента;
- паяльник, провода, прочий инструмент.
Остальные радиокомпоненты можно увидеть на схеме.
Еще нужно найти подходящую пластиковую коробочку для монтажа электронной схемы. Еще будет нужна пластиковая труба для создания штанги, на которую крепится катушка.
Процесс сборки металлоискателя:
Шаг первый. Создаем печатную плату
Самой сложной частью устройства является, конечно же, электроника, поэтому с нее и целесообразно начать. В первую очередь нужно сделать печатную плату. Всего есть несколько вариантов плат, в зависимости от используемых радиоэлементов. Есть плата для NE555, а есть плата на транзисторах. Все необходимые файлы для создания платы есть к статье. Также в интернете можно найти и другие варианты плат.
Шаг второй. Устанавливаем электронные элементы на плату
Теперь плату нужно спаять, все электронные элементы устанавливаются в точности, как на схеме. На картинке слева можно увидеть конденсаторы. Эти конденсаторы являются пленочными и имеют высокую термостабильность. Благодаря этому металлоискатель будет работать более стабильно. Особенно это актуально, если пользоваться металлоискателем осенью, когда на улице временами уже достаточно холодно.
Шаг третий. Источник питания для металлоискателя
Для питания устройства нужен источник от 9 до 12 В. Важно отметить, что прибор в плане потребления энергии довольно прожорлив, и это логично, ведь он и мощный. Одной батарейки крона тут надолго не хватит, рекомендуется применять сразу 2-3 батареи, которые соединяют параллельно. Еще можно использовать один мощный аккумулятор (лучше всего заряжаемый).
Шаг четвертый. Собираем катушку для металлоискателя
В связи с тем, что это импульсный металлоискатель, здесь точность сборки катушки не так важна. Оптимальным диаметром является оправка 1900-200 мм, всего нужно намотать 25 витков. После того, как катушка будет намотана, ее нужно хорошенько обмотать сверху изолентой для изоляции. Чтобы увеличить глубину обнаружения катушки, нужно намотать ее на оправку диаметром порядка 260-270 мм, а количество витков снизить до 21-22. Провод при этом используется диаметром 0.5 мм.
После того, как катушка будет намотана, ее нужно установить на жестком корпусе, на нем не должно быть металла. Здесь нужно немного подумать и поискать любой подходящий по размерам корпус. Он нужен для того, чтобы защитить катушку от ударов во время работы с устройством.
Выводы от катушки припаиваются к многожильному проводу, диаметром около 0.5-0.75 мм. Лучше всего, если это будут два, свитые между собой провода.
Шаг пятый. Настраиваем металлоискатель
При сборке точно по схеме настраивать металлоискатель не требуется, он и так имеет максимальную чувствительность. Для более тонкой настройки металлоискателя нужно покрутить переменный резистор R13, нужно добиться редких щелчков в динамике. Если достичь этого получается только в крайних положения резистора, то необходимо сменить номинал резистора R12. Переменный резистор должен настраивать устройство на нормальную работу в средних положениях.
Наиболее простой и практичный способ изготовить глубинный металлоискатель своими руками, это сделать глубинный импульсный металлоискатель. За основу можно взять уже имеющийся импульсный металлоискатель, или изготовить электронный блок импульсного металлоискателя , и т.д. Как сделать эти металлоискатели, уже описано на нашем сайте. А дальше необходимо сделать к нему глубинную катушку.
В данной статье мы разберем способы изготовления глубинных катушек для импульсных металлоискателей . Такие катушки можно использовать с металлоискателями Пират, Clone, Tracker, Кощей и другими импульсными металлоискателями.
Но следует учесть, что при одинаковых размерах глубинной рамки, с разными металлоискателями будит и разная глубина обнаружения (С Пиратом результаты будут наиболее скромные, а лучший результат показывают Кощей 5ИГ и Кощей 4ИГ (Tracker PI- G) так как у них есть отдельная глубинная прошивка!
Начнем с механических конструкций глубинных рамок для металлоискателя.
Глубинные рамки небольших размеров, устанавливают на штангу как и обычную катушку, но есть ограничения по весу и габаритам. Поэтому такая конструкция подходит для рамок диаметром до 60-70см. Большая рамка становится слишком тяжелой и ее уже неудобно носить таким способом.
Каркас глубинной катушки для металлоискателя изготавливают из пластиковых труб, без использования металлических элементов. Трубу выбираете в зависимости от способа которым вы ее будит соединять, и в зависимости от размеров вашей рамки, чтобы труба обеспечивала достаточную жесткость конструкции!
Небольшие катушки обычно делают неразборными в форме кольца или квадрата.
Вот несколько фотографий таких рамок:
Для рамок больших размеров, неразборная конструкция, уже неудобна для транспортировки, да и носить на штанге такую рамку уже тяжело. Наиболее распространенным решением для больших рамок, это разборный квадратный каркас с накладной поисковой петлей или петлей пропущенной вовнутрь трубного каркаса.
В таком случае, каркас рамки изготавливается из пластиковых труб, а поисковая катушка мотается многожильным проводом в изоляции! ПРОВОД ДОЛЖЕН БЫТЬ ОБЯЗАТЕЛЬНО МНОГОЖИЛЬНЫМ, так как при разборке и транспортировке глубинной катушки, провод будит гнуться и одножильный провод в итоге может переломиться!
Такие рамки носят обычно вдвоем:
Но есть варианты конструкций глубинного металлоискателя для самостоятельной переноски:
Вот еще несколько вариантов конструкций глубинных металлодетекторов и их катушек:
Намотка глубинной рамки
Таблица количества витков для глубинных рамок различного размера и их максимальная глубина обнаружения с металлоискателями ПИРАТ и Кощей 5И:
| 40*40см | 60*60см | 90*90см | 120*120см | 150*150см | |
| Количество витков | 19 | 16 | 13 | 11 | 10 |
| Дальность обнаружения каски с МД ПИРАТ | 0,8м | 0,9м | 1м | 1,1м | 1,25м |
| Максимальная дальность ПИРАТ | 1,7м | 2,3м | 2,6м | 3м | 3,5м |
| Дальность обнаружения каски с металлоискателем Кощей 5ИГ | 1м | 1,2м | 1,25м | 1,5м | 1,6м |
| Максимальная дальность обнаружения с металлоискателем Кощей 5ИГ | 2,3м | 3м | 3,5м | 4м | 5м |
Желательно после намотки рамки, витки стянуть между собой изолентой или скотчем, это уменьшит межвитковую емкость и сделает петлю более прочной. Провод от рамки к электронному блоку можно изготовить из того же провода, которым и намотана рамка, свив его с шагом 1 виток на 1 см. А затем обжать термоусадочной трубкой или замотать изолентой.
Вот так можно легко изготовить глубинную рамку для импульсного металлоискателя, и получить полноценный глубинный металлоискатель не уступающий по глубине фирменным металлодетекторам.
Всем привет! Давно я тут не писал. Много было дел… За окном уже весна, второй день температура держится на уровне 9-10 градусов. Снег неспешно сходит. Открытие сезона уже не за горами. Так вот, одним из дел, которое помогло бы скоротать время и приблизить сезон, была сборка металлоискателя с нуля своими руками. Результат меня порадовал:)
Кому не терпится, видео с работой данного чуда:
Все началось с того, что я наконец обзавелся фольгированным текстолитом, не заплатив за это ни копейки)). Первым делом для испытания этого текстолита) была сборка металлоискателя.
Для сборки была выбрана схема импульсного металлоискателя «Пират», ибо прибор на биениях делать было не охота). Итак, схема загружена, установлена программа Sprint Layot, распечатана на фотобумаге печатная плата. Приступаю к сборке.
Плату делал методом лазерного утюга (сокращенно ЛУТ). Подробно расписывать не буду, на это дело есть гугл:). Все, вырезан текстолит, дорожки перенесены на плату.
Далее развожу раствор для травления. И тут мне снова помог электролит из аккумулятора! Раствор включил в себя поваренную соль, перекись водорода и электролит (вечером этого же дня банку с раствором опрокинул котенок).
Ну вот, плата протравлена, отверстия просверлены. Теперь ее надо залудить. Лужение производилось паяльником.
Настал самый длительный этап сборки. А именно сбор, поиск и впайка деталей. Обе микросхемы и два транзистора были найдены без затруднений. Конденсаторы и резисторы вытащены со старых плат. Но не нашлось у меня нескольких резисторов. За ними пришлось идти в телемастеркую. Там мне их дали БЕСПЛАТНО.
Плата собрана, экспериментальная катушка намотана. Настал момент включения. Первое включение производилось от двенадцативольтового блока питания. Скрутил провода, подключил катушку, перепроверил полярность, включаю…не работает…молчит(. Греется транзистор. Перепаял. Включаю снова…тишина. Последующие проверки выявили неисправность микросхемы К157УД2. На следующий день была найдена новая и пуск повторился. И тут собранная схема показала признаки жизни. Оно работает!!! Радости было море:)
На следующий день схема была налажена и получила культурный корпус. Выведены разъемы. Теперь нужна была нормальная катушка. Ее я вырезал из куска фанеры. Потом же подобрал количество витков, залил обмотку термоклеем и замотал синей изолентой.
Теперь требовался материал для штанги, чему и был посвящен следующий день. Купил 4 метра водопроводной ПВХ трубы и 0,5 метра канализационной трубы. Из них были вырезаны соответствующие детали для сбора штанги. Трубы спаивались с помощью термоклея и фена. 
Штанга собрана, катушка готова, корпус прибора приобрел надлежащий вид. Осталось все совместить. Блок прикреплен к штанге с помощью фитингов. А вот для крепления катушки в магазине не нашлось пластикового болтика. Катушка пока что временно держится на стяжке.
Осталось только купить аккумулятор с ЗУ. Работает и с аккумулятором от шуруповерта:).
В условиях дома прибор начинает реагировать на пятак с 20 см, что думаю неплохо. Также скажу, что он не имеет дискриминации, поэтому нельзя отсечь столь ненавистный всем копателям металломусор.
От процесса сборки и от полученных результатов я получил полное удовлетворение и, как я думаю, немного повысил навыки радиолюбительства, применив в своей практике новые методы.
Итак, мои вложения (кроме покупки аккумулятора) ушло 230 рублей. С аккумулятором, думаю, будет около 1000 рублей. Данный прибор можно легко окупить и даже заработать, занимаясь с его помощью поиском металлолома. Поиск монет тоже возможен, но в виду отсутствия дискриминации, он будет затруднителен.
Скажу насчет фотографий. Их я делал для себя, поэтому их качество немного жидковато:)
Также советую вам подписаться на канал «Старая Вятка» , где вас ждет много видео о копе, металлоискателях, навигации, картографии и уходу за монетами:
Андрей Щедрин
г. Москва
Юрий Колоколов
г. Донецк
Предлагаемый вашему вниманию импульсный металлоискатель является совместной разработкой Юрия Колоколова и Андрея Щедрина. Прибор предназначен для любительского поиска кладов и реликвий, поиска на пляже и т.д. После публикации первой версии металлоискателя в , этот прибор получил высокую оценку среди любителей, повторивших конструкцию. Вместе с тем были высказаны полезные замечания и пожелания, которые мы учли в новой версии прибора.
В настоящее время металлоискатель серийно выпускается московской фирмой МАСТЕР КИТ в виде наборов "сделай сам" для радиолюбителей под обозначением NM8042 (в настоящее время выпускается обновленная версия металлоискателя в виде готового микропроцессорного модуля). Набор содержит печатную плату, пластиковый корпус и электронные компоненты, включая уже запрограммированный контроллер. Возможно, для многих любителей приобретение такого набора и последующая его несложная сборка окажутся удобной альтернативой приобретению дорогого промышленного прибора или полностью самостоятельному изготовлению металлоискателя.
Принцип действия импульсного или вихретокового металлоискателя основан на возбуждении в металлическом объекте импульсных вихревых токов и измерении вторичного электромагнитного поля, которое наводят эти токи. В этом случае возбуждающий сигнал подается в передающую катушку датчика не постоянно, а периодически в виде импульсов. В проводящих объектах наводятся затухающие вихревые токи, которые возбуждают затухающее электромагнитное поле. Это поле, в свою очередь, наводит в приемной катушке датчика затухающий ток. В зависимости от проводящих свойств и размера объекта, сигнал меняет свою форму и длительность. На рис.1. Схематично показан сигнал на приемной катушке импульсного металлоискателя. Осциллограмма 1 – сигнал в отсутствии металлических мишеней, осциллограмма 2 – сигнал при нахождении датчика вблизи металлического объекта.
Импульсные металлоискатели имеют свои достоинства и недостатки. К достоинствам относится малая чувствительность к минерализованному грунту и соленой воде, к недостаткам - плохая селективность по типу металла и сравнительно большое потребление энергии.
Рис.1. Сигнал на входе импульсного металлоискателя.
Большинство практических конструкций импульсных металлоискателей строятся либо по двухкатушечной схеме, либо по однокатушечной схеме с дополнительным источником питания. В первом случае прибор имеет раздельные приемную и излучающую катушки, что усложняет конструкцию датчика. Во втором случае катушка в датчике одна, а для усиления полезного сигнала используется усилитель, который питается от дополнительного источника питания. Смысл такого построения заключается в следующем – сигнал самоиндукции имеет более высокий потенциал, чем потенциал источника питания, который используется для подачи тока в передающую катушку. Поэтому для усиления такого сигнала усилитель должен иметь собственный источник питания, потенциал которого должно быть выше напряжения усиливаемого сигнала. Это также усложняет схему прибора.
Предлагаемая однокатушечная конструкция построена по оригинальной схеме, которая лишена приведенных выше недостатков.
Технические характеристики
- Напряжение питания: 7,5 – 14 (В)
- Потребляемый ток не более: 90 (мА)
- Глубина обнаружения:
Монета диаметром 25 мм - 20 (см)
- пистолет - 40 (см)
- каска - 60 (см)
Структурная схема металлоискателя изображена на рис.2. Основой устройства является микроконтроллер. С его помощью осуществляется формирование временных интервалов для управления всеми узлами устройства, а также индикация и общее управление прибором. С помощью мощного ключа производится импульсное накопление энергии в катушке датчика, а затем прерывание тока, после которого возникает импульс самоиндукции, возбуждающий электромагнитное поле в мишени.
Рис.2. Структурная схема импульсного металлоискателя.
Изюминкой предлагаемой схемы является применение дифференциального усилителя во входном каскаде. Он служит для усиления сигнала, напряжение которого выше напряжения питания и привязке его к определенному потенциалу - + 5 (В). Для дальнейшего усиления служит приемный усилитель с большим коэффициентом усиления. Для измерения полезного сигнала служит первый интегратор. Во время прямого интегрирования производится накопление полезного сигнала в виде напряжения, а во время обратного интегрирования производится преобразование результата в длительность импульса. Второй интегратор имеет большую постоянную интегрирования и служит для балансировки усилительного тракта по постоянному току.
Рис.3. Принципиальная электрическая схема простого импульсного металлоискателя
Предложенная конструкция прибора разработана полностью на импортной элементной базе. Использованы самые распространенные компоненты ведущих производителей. Некоторые элементы можно попытаться заменить на отечественные, об этом будет сказано ниже. Большинство примененных элементов не являются дефицитными и могут быть приобретены в больших городах России и СНГ через фирмы, торгующие электронными компонентами.
Дифференциальный усилитель собран на ОУ D1.1. Микросхема D1 представляет собой счетверенный операционный усилитель типа TL074. Его отличительными свойствами являются высокое быстродействие, малое потребление, низкий уровень шумов, высокое входное сопротивление, а также возможность работы при напряжениях на входах, близких к напряжению питания. Эти свойства и обусловили его применение в дифференциальном усилителе в частности и в схеме в целом. Коэффициент усиления дифференциального усилителя составляет около 7 и определяется номиналами резисторов R3, R6…R9, R11.
Приемный усилитель D1.2 представляет собой неинвертирующий усилитель с коэффициентом усиления 57. Во время действия высоковольтной части импульса самоиндукции этот коэффициент снижается до 1 с помощью аналогового ключа D2.1. Это предотвращает перегрузку входного усилительного тракта и обеспечивает быстрое вхождение в режим для усиления слабого сигнала. Транзисторы VT3 и VT4 предназначены для согласования уровней управляющих сигналов, подаваемых с микроконтроллера на аналоговые ключи.
С помощью второго интегратора D1.3 производится автоматическая балансировка входного усилительного тракта по постоянному току. Постоянная интегрирования 240 (мс) выбрана достаточно большой, чтобы эта обратная связь не влияла на усиление быстро изменяющегося полезного сигнала. С помощью этого интегратора на выходе усилителя D1.2 при отсутствии сигнала поддерживается уровень +5 (В).
Измерительный первый интегратор выполнен на D1.4. На время интегрирования полезного сигнала открывается ключ D2.2 и, соответственно, закрывается ключ D2.4. На ключе D2.3 реализован логический инвертор. После завершения интегрирования сигнала ключ D2.2 закрывается и открывается ключ D2.4. Накопительный конденсатор C6 начинает разряжаться через резистор R21. Время разряда будет пропорционально напряжению, которое установилось на конденсаторе C6 к концу интегрирования полезного сигнала. Это время измеряется с помощью микроконтроллера , который осуществляет аналого-цифровое преобразование. Для измерения времени разряда конденсатора C6 используются аналоговый компаратор и таймеры, которые встроены в микроконтроллер D3.
Кнопка S1 предназначена для начального сброса микроконтроллера. С помощью переключателя S3 задается режим индикации устройства. С помощью переменного резистора R29 регулируется чувствительность металлоискателя.
С помощью светодиодов VD3…VD8 производится световая индикация .
Алгоритм функционирования
Для разъяснения принципа работы описываемого импульсного металлоискателя на рис.4 приведены осциллограммы сигналов в наиболее важных точках прибора.
Рис.4. Осциллограммы.
На время интервала A открывается ключ VT1. Через катушку датчика начинает протекать пилообразный ток – осциллограмма 2. При достижении величины тока около 2(А) ключ закрывается. На стоке транзистора VT1 возникает выброс напряжения самоиндукции – осциллограмма 1. Величина этого выброса - более 300 Вольт (!) и ограничивается резисторами R1, R3. Для предотвращения перегрузки усилительного тракта служат ограничительные диоды VD1, VD2. Также для этой цели на время интервала A (накопление энергии в катушке) и интервала B (выброс самоиндукции) открывается ключ D2.1. Это снижает сквозной коэффициент усиления тракта с 400 до 7. На осциллограмме 3 показан сигнал на выходе усилительного тракта (вывод 8 D1.2). Начиная с интервала C, ключ D2.1 закрывается и коэффициент усиления тракта становится большим. После завершения защитного интервала C, за время которого усилительный тракт входит в режим, открывается ключ D2.2 и закрывается ключ D2.4 – начинается интегрирование полезного сигнала – интервал D. По истечении этого интервала ключ D2.2 закрывается, а ключ D2.4 открывается – начинается “обратное” интегрирование. За это время (интервалы E и F) конденсатор C6 полностью разряжается. С помощью встроенного аналогового компаратора микроконтроллер отмеряет величину интервала E, которая оказывается пропорциональной уровню входного полезного сигнала. Для текущих версий микропрограммного обеспечения установлены следующие значения интервалов:
A – 60…200 мкс, B – 12 мкс, С – 8 мкс, D – 50 (мкс), A + B + C + D + E + F – 5 (мс) - период повторения.
Микроконтроллер обрабатывает полученные цифровые данные и индицирует с помощью светодиодов VD3…VD8 и излучателя звука Y1 степень воздействия мишени на датчик. Светодиодная индикация представляет собой аналог стрелочного индикатора – при отсутствии мишени горит светодиод VD8, далее в зависимости от уровня воздействия последовательно загораются VD7, VD6 и т.д.
Рис.5. Принципиальная схема второй усовершенствованной версии микропроцессорного импульсного металлоискателя
Отличия (рис.5) от первой версии прибора (рис.3) состоят в следующем:
1. Добавлен резистор R30. Это сделано для того, чтобы снизить влияние внутреннего сопротивления различных батарей на настройку прибора. Теперь можно безболезненно менять кислотный аккумулятор на 6-8шт солевых батарей. Настройка прибора при этом не "съедет".
2. Добавлены "ускоряющие" конденсаторы C15,C16,C17. Благодаря этому существенно улучшилась термостабильность схемы. В старой схеме ключи VT2...VT4 были самым уязвимым местом в этом плане. Плюс к этому в программу добавлена непрерывная автобалансировка нуля.
3. Добавлена цепь R31 , R32, C14 . Эта цепь позволяет непрерывно контролировать состояние аккумуляторной батареи. С помощью резистора R32 теперь можно выставить любой порог безопасной(для аккумулятора) разрядки аккумуляторов различных типов. Например, для 8шт NiCd или NiMH аккумуляторных батарей типа АА нужно будет установить уровень 8 Вольт, а для 12 В кислотного аккумулятора - 11 Вольт... Когда будет достигнут пороговый уровень, будет включена световая и звуковая индикация.
Настраивается этот режим просто. Прибор запитывается от блока питания. На блоке питания выставляется требуемое пороговое напряжение, движок резистора R32 сначала ставится в “верхнее” по схеме положение., а затем, вращая ротор резистора R32, нужно добиться срабатывания индикации – светодиод VD8 начнет мигать, источник звука будет издавать прерывистый сигнал. Из этого режима прибор выходит только по сбросу.
4. В качестве альтернативного устройства индикации теперь можно использовать двухстрочный шестнадцатисимвольный ЖКИ. Этот режим включается при замыкании переключателя S3. В этом случае сигнальные выводы ЖКИ подключаются согласно схемы вместо светодиодов. Также на модуль ЖКИ необходимо подать напряжение +5 В и подключить “земляной” провод. Резистор R33 монтируется непосредственно на контактах модуля ЖКИ (рис.6).
Рис.6. Альтернативный ЖКИ - индикатор.
В этом случае в верхней строке всегда индицируется название металлоискателя, а в нижней строке в зависимости от режима: "Autotuning", "Low battery". В режиме поиска в этой строке рисуется столбец на 16 градаций уровня сигнала. При этом звуковой сигнал тоже имеет 16 градаций тона.
Типы деталей и конструкция
Вместо операционного усилителя D1 TL074N можно попробовать применить TL084N.
Микросхема D2 - это счетверенный аналоговый ключ типа CD4066, который можно заменить на отечественную микросхему К561КТ3.
Микроконтроллер D4 AT90S2313-10PI прямых аналогов не имеет. В схеме не предусмотрены цепи для его внутрисхемного программирования, поэтому контроллер желательно устанавливать на панельку, чтобы его можно было перепрограммировать.
Транзистор VT1 типа IRF740 можно попробовать заменить на IRF840.
Транзисторы VT2…VT4 типа 2N5551 можно заменить на КТ503 с любым буквенным индексом. Однако следует обратить внимание на тот факт, что они имеют другую цоколевку.
Светодиоды могут быть любого типа, VD8 желательно взять другого цвета свечения. Диоды VD1,VD2 типа 1N4148.
Резисторы могут быть любых типов, R1 и R3 должны иметь рассеиваемую мощность 0,5 (Вт), остальные могут быть 0,125 или 0,25 (Вт). R9 и R11 желательно подобрать, чтобы их сопротивление отличалось не более, чем на 5%.
Конденсатор C1 – электролитический, на напряжение 16В, остальные конденсаторы керамические.
Кнопка S1, переключатели S3,S4, переменный резистор R29 могут быть любых типов, которые подходят по габаритам. В качестве источника звука можно использовать пъезоизлучатель или головные телефоны от плеера.
Конструкция корпуса прибора может быть произвольной. Штанга вблизи датчика (до 1 метра) и сам датчик не должны иметь металлических деталей и элементов крепления. В качестве исходного материала для изготовления штанги удобно использовать пластиковую телескопическую удочку.
Датчик содержит 27 витков провода диаметром 0,6 - 0,8 мм, намотанного на оправке 190 (мм). Датчик не имеет экрана и его крепление к штанге должно осуществляться без применения массивных шурупов, болтов и т.д. (!) Для соединения датчика и электронного блока нельзя использовать экранированный кабель из-за его большой емкости. Для этих целей надо использовать два изолированных провода, например типа МГШВ, свитых вместе.
Налаживание прибора
ВНИМАНИЕ! В приборе имеется высокое, потенциально опасное для жизни напряжение – на коллекторе VT1 и на датчике. Поэтому при настройке и эксплуатации следует соблюдать меры электробезопасности.
1. Убедиться в правильности монтажа.
2. Подать питание и убедиться, что потребляемый ток не превышает 100 (мА).
3. С помощью подстроечного резистора R7 добиться такой балансировки усилительного тракта, чтобы осциллограмма на выводе 7 D1.4 соответствовала осциллограмме 4 на рис.4. При этом необходимо следить за тем, чтобы сигнал в конце интервала D был неизменным, т.е. осциллограмма в этом месте должна быть горизонтальной.
В дальнейшей настройке правильно собранный прибор не нуждается. Необходимо поднести датчик к металлическому объекту и убедиться в работе органов индикации. Описание работы органов управления приводится ниже, в описании программного обеспечения.
Программное обеспечение
На момент написания этой статьи было разработано и протестировано программное обеспечение версий V1.0-demo, V1.1 для первой версии прибора и V2.4-demo, V2.4 для второй версии. Демо-версия программы полностью работоспособна и отличается только отсутствием точной регулировки чувствительности. Полные версии поставляются в уже прошитых микроконтроллерах, входящих в состав набора МАСТЕР КИТ NM8042 . HEX файл прошивок V1.0-demo и V2.4-demo можно скачать .
Работа над новыми версиями программного обеспечения продолжается, планируется введение дополнительных режимов. Новые версии, после их всестороннего тестирования, будут доступны в наборах МАСТЕР КИТ.
Работа с прибором
В начале работы необходимо включить питание прибора, поднять датчик на уровень 60-80 см от грунта и нажать на кнопку "Сброс". В течении 2-х секунд прибор произведет автонастройку. По окончании автонастройки прибор издаст характерный короткий звук. После этого датчик необходимо приблизить к грунту (в месте, где отсутствуют металлические предметы) на расстояние 3-7 см и отрегулировать чувствительность с помощью резистора R29. Ручку необходимо вращать до исчезновения ложных откликов. После этого можно приступать к поискам. При появлении индикации разряда батарей поиски необходимо прекратить, выключить прибор и заменить источник питания.
Заключение
Чтобы сэкономить время и избавить Вас от рутинной работы по поиску необходимых компонентов и изготовлению печатных плат МАСТЕР КИТ предлагает набор NM8042.
На рис.7 приведен рисунок печатной платы (для схемы рис.3) и расположение компонентов на ней.
Рис. 7.1. Вид печатной платы сверху.
Рис.7.2. Вид печатной платы снизу.
Набор состоит из заводской печатной платы, прошитого контроллера с версией программы V 1.1, всех необходимых компонентов, пластикового корпуса и инструкции по сборке и эксплуатации. Конструктивные упрощения были сделаны сознательно, с целью уменьшения стоимости набора.
Изготовление поисковой катушки
Катушка представляет собой 27 витков эмалированного провода сечением 0,7-0,8 мм, намотанных в виде кольца 180-190 мм. После намотки катушки витки необходимо обмотать изоляционной лентой. Для подключения датчика необходимо изготовить витую пару из монтажного провода. Для этого берется два куска провода нужной длины, и свиваются вместе из расчета одна скрутка на сантиметр. С одной стороны этот кабель подпаивается к катушке, с другой к плате. Корпус датчика и штанга металлоискателя не должны содержать металлических деталей!
Доработка корпуса
Перед установкой платы металлоискателя в корпус, в нем необходимо сделать отверстия под выносные элементы.
На рис.8 показаны отверстия на передней панели под светодиоды, регулятор чувствительности R29, выключатель питания S4 и кнопку сброса S1. На рис.9 – отверстие на боковой поверхности корпуса под телефонный разъем Earphone JACK. На рис.10 – отверстия на задней панели под кабель питания и под кабель поисковой катушки.
Внешний вид собранной электронной начинки показан на рис. 11.
Рис.8. Отверстия на передней панели корпуса под светодиоды.
Рис.9. Отверстие на боковой поверхности корпуса под телефонный разъем.
Рис.10. Отверстия на задней панели под кабель питания и под кабель поисковой катушки.
Рис.11. Внешний вид электронной начинки микропроцессорного импульсного металлоискателя из набора NM8042.
Источники информации
1. Щедрин А.И. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий: -М.:”Горячая линия-Телеком”, 2003. -173с.