РадиоКот :: Металлоискатель
РадиоКот >Схемы >Аналоговые схемы >Игрушки >Металлоискатель
Уфф, еле успел. А все потому, что хотел сделать настоящий подарок, а не достать с пыльных антресолей то, что завалялось и не нужно. Поскольку Кот существо очень любопытное, то мой подарок, металлоискатель — очень пригодится.
Схема металлоискателя проста и доступна для каждого. Как пишут во всяких умных книгах, при правильном монтаже и исправных деталях работать начинает сразу.
На всякий случай – осциллограмма сигнала генератора.
Поскольку мы, коты, очень ленивые, то печатная плата выполнена под SMD компоненты (сверлить не надо).
Самое интересное начинается при изготовлении поисковой катушки. После долгих поисков, для ее корпуса, были куплены две пластиковые пельменницы подходящего диаметра. Лишнее было безжалостно сточено шкуркой.
Каркас для катушки изготовлен из оргстекла толщиной 4 мм. Из 1мм ABS пластика были изготовлены желобки для укладки катушек.
Передающая катушка намотана проводом 0.35 и содержит 8+5+5+8 витков. Приемная проводом 0.27 и содержит 24+24 витка. Катушки намотаны на каркасе, изготовленном из доски с вбитыми в нее по контуру катушки гвоздями. В катушке установлена плата, на которой стоят конденсаторы С11-С15.
Намотанные катушки укладываются в каркас, и закрепляются в нескольких точках термоклеем. Катушки подключаются к плате. Конденсатором С15 устанавливаем минимальный сигнал на входе приемной части. Если это не удается – двигаем катушки, и настраиваем снова. После этой процедуры заливаем желобки с катушками эпоксидкой. Катушка готова!
Штанга изготовлена из пластиковой трубы для электропроводки, ручку взял от старой дрели. Ручка покрашена в радикальный черный цвет, катушка оклеена пленкой Oracal того же цвета.
Коробочка из Чип-Дип.
Ну вот вроде все и готово.
Внешний вид готового металлоискателя.
Теперь скорее искать клады!
Вопросы, как обычно, складываем тут.
Файлы:
Схема и плата
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Эти статьи вам тоже могут пригодиться:
Металлоискатель по принципу частотомера
Андрей Щедрин, Москва |
Радиохобби 2002`01
Теперь металлоискатель можно купить в виде набора
Введение
С давних пор людей привлекают приборы для поиска скрытых металлических предметов. Причины этого интереса различны. Строителей интересует расположение металлической арматуры в стенах, искатели кладов мечтают найти в развалинах старого здания кувшин с золотыми монетами, саперы разыскивают неразорвавшиеся «подарки» прошлых войн. Всех этих людей объединяет желание иметь недорогой, компактный и экономичный прибор, который поможет им обнаружить через слой земли или бетона металлические предметы и, по возможности, определить из какого металла они состоят. Если исключить экзотические методы, вроде лозоискательства и экстрасенсов, то абсолютное большинство таких приборов строится на базе электронных приборов, реагирующих на изменение металлическими предметами электромагнитного поля возбуждаемого поисковым прибором. Наиболее часто в качестве катушки возбуждения и одновременно датчика прибора используется рамочная катушка, состоящая из нескольких сотен витков медного провода и включенная в контур автогенератора. В таких приборах используется тот эффект, что при приближении металлического предмета к катушке изменяется ее индуктивность и, как следствие, частота работы автогенератора. При этом, в общем случае, ферромагнитные предметы (железо, чугун) понижают частоту, а неферромагнитные (медь, золото, алюминий) повышают частоту генерации. Регистрируя величину и знак отклонения частоты, можно сделать заключение о типе металлического предмета, попавшего в зону поиска рамки. Основные различия между большинством типов таких металлоискателей заключаются в способах регистрации изменения частоты. Далее приводится краткое описание наиболее часто используемых способов.
Частотный детектор
Один из самых простых — это прибор, работающий по принципу «срыва резонанса» (OR — Off Resonance). Принцип действия этого прибора основан на использовании частотного детектора на основе колебательного контура. См. рис. 1.
Рисунок 1. Структурная схема OR металлоискателя
Колебательный контур частотного детектора имеет резонансную частоту, близкую к частоте поискового генератора. Изменение частоты генератора приводит к изменению амплитуды сигнала на контуре, что фиксируется помощью индикатора, например стрелочного прибора. Такие приборы не нашли широкого применения. Их недостатки — необходимость обеспечения стабильной амплитуды сигнала на выходе генератора, а также необходимость подстройки резонансной частоты контура из-за влияния дестабилизирующих факторов как на контур поискового генератора, так и на контур частотного детектора.
Метод биений
Другой прибор, — это металлоискатель на биениях (BFO — Beat Frequency Oscillation). Принцип действия такого металлоискателя основан на биениях частоты эталонного генератора и частоты поискового генератора. См рис. 2.
Рисунок 2. Структурная схема BFO металлоискателя
Измерительный и эталонный генераторы настраиваются на одинаковую частоту. При изменении частоты измерительного генератора на выходе смесителя появляется сигнал разностной частоты. Оператор воспринимает этот сигнал на слух или визуально – в зависимости от конструкции. Такие приборы производятся уже несколько десятилетий. Сейчас по такому принципу строятся, в основном, недорогие металлоискатели-игрушки и любительские металлоискатели. Такие приборы имеют ряд недостатков. Первый — это наличие паразитной взаимной синхронизации обоих генераторов. Это приводит к тому, что оказывается невозможным оценить очень малую разность частот и как следствие – существенно снижается чувствительность прибора. Второй недостаток — это отсутствие селекции по типам металлов. Ферромагнитные объекты вызывают понижение частоты, а металлические неферромагнитные – повышение частоты измерительного генератора. Однако после смесителя в BFO металлоискателе информация о знаке ухода частоты теряется.
Частотный детектор на основе ФАПЧ
Следующий прибор (
Рисунок 3. Структурная схема PLL металлоискателя.
Сигнал напряжения подстройки используется для определения величины и знака изменения частоты. Такие металлоискатели обладают селекцией по типам металлов. Существует несколько радиолюбительских конструкций такого типа [2]. К недостаткам таких приборов можно отнести следующее — наличие «полезной» ФАПЧ не исключает наличия паразитной взаимной синхронизации обоих генераторов, как и в приборе на биениях. Это приводит к тому, что уменьшается крутизна регулировочной характеристики, и как результат уменьшается дальность обнаружения.
Цифровой частотометр
Идея использования цифрового частотомера для регистрации ухода частоты измерительного генератора не нова [3]. Такой металлоискатель (FM — Frequency Meter см. Рис.4.) свободен от большинства недостатков, присущих предыдущим схемам. Его принцип действия заключается в следующем:
Сначала электронный частотомер оценивает частоту измерительного генератора, когда датчик находится вдали от объектов поиска. Это значение заносится в запоминающий регистр. Затем, в процессе поиска, частотомер непрерывно измеряет текущую частоту измерительного генератора. Из полученных значений вычитается значение эталонной частоты, и результат подается на устройство индикации. Очевидно, что в такой конструкции эффект паразитной взаимной синхронизации генераторов будет выражен значительно слабее – ведь теперь частота измерительного генератора (единицы-десятки килогерц) на несколько порядков ниже частоты опорного генератора (десятки мегагерц). С помощью частотомера можно измерить не только величину ухода частоты измерительного генератора, но и ее знак, следовательно, такой металлоискатель обладает селективностью по типам металлов.
Однако реализация этой идеи «в лоб», как это сделано в [3], не позволяет получить реальную чувствительность, большую чем в приборе на биениях. Это связано с тем, что невозможно напрямую в реальном масштабе времени (20…40 мс на один отсчет) регистрировать очень малые уходы частоты (единицы и доли герц). Нам удалось решить эту проблему [4] следующим образом — из теории радиоизмерений известен метод «быстрого» измерения низких частот — т.н. метод обратного счета. В этом методе измеряется период сигнала, а частота вычисляется как его обратная величина. Оставалась только задача практической реализации.
Практическая конструкция металлоискателя
Очевидно, что если реализовывать такое устройство на элементах средней степени интеграции, то получится сравнительно сложный и громоздкий прибор, что для мобильного исполнения нежелательно. Выходом из этой ситуации стало применение микроконтроллера. На микроконтроллер оказалось возможно возложить не только задачу по измерению периода, но и практически все функции по обработке результатов – вычисление разности частот, звуковую и световую индикацию результатов измерений. Наш металлоискатель реализован на микроконтроллере AT90S2313-10PI производства фирмы Atmel.
Это 8-битный экономичный RISC микроконтроллер. Имеет на частоте 10 MHz производительность 10 MIPS. Содержит: 2 кБ флэш памяти, 128 байт EEPROM, 15 линий ввода/вывода, 32 рабочих регистра, два таймера/счетчика, сторожевой таймер, аналоговый компаратор, универсальный последовательный порт. Более подробно с семейством AVR микроконтроллеров можно ознакомиться на WWW-сайте производителя. [5].
Основные технические характеристики металлоискателя
Напряжение питания | 5,5-20 В |
Потребляемый ток | 15 мА |
Индикация | световая — 7 светодиодов и звуковая |
Режимы поиска | статический и динамический |
Дискриминация | ферромагнетики/неферромагнетики |
Глубина обнаружения (на воздухе): | |
Монета диаметром 25 мм | 11 см |
«Пистолет» | 17 см |
«Каска» | 37 см |
Hex-код прошивки контроллера металлоискателя.
Принципиальная схема
Принципиальная схема металлоискателя по принципу частотомера изображена рис.5.
Рисунок 5. Принципиальная электрическая схема металлоискателя
Измерительный генератор построен на таймере D1 NE555. Она используется в несколько необычном включении — в качестве LC генератора. Колебательный контур генератора состоит из конденсаторов C1,C2 и катушки индуктивности датчика. Резонансная частота контура определяется как
где C — это последовательное соединение конденсаторов C1 и C2. Так как микроконтроллер автоматически подстраивается под частоту измерительного генератора, в схеме не предусмотрена подстройка частоты генератора. При использовании датчика диаметром 190 мм (100 витков) и емкостях конденсаторов С1=0.047 F и C2=0.01 F частота составит около 20 кГц. При необходимости ее можно изменить, заменив конденсаторы C1, C2. При этом желательно чтобы их емкости находились в соотношении примерно (4…6): 1.
На микроконтроллер D2 возложены все остальные функции по обработке сигнала измерительного генератора вплоть до индикации. В данной схеме применен микроконтроллер AT90S2313, описанный выше. Исполнение Industrial (температурный диапазон -40C…+85C). Это сделано из соображений, чтобы прибор мог эксплуатироваться в полевых условиях при отрицательных температурах. Непосредственно к микросхеме микроконтроллера подключены как органы управления, так и органы индикации. В металлоискателе реализованы два режима работы, которые задаются при помощи переключателя S1 — статический и динамический. В статическом режиме сигнал, который представляет собой цифровой код разности частот, логарифмируется и сразу подается на индикацию. Каждый уровень световой индикации сопровождается своим тоном звуковой индикации.
Динамический режим предназначен для поиска мишеней в сложных условиях, на фоне помех от грунта, минералов и т.д. В динамическом режиме сигнал подвергается цифровой фильтрации, которая выделяет полезный сигнал на фоне мешающих сигналов. В своем приборе мы применили оптимальную согласованную фильтрацию. Вкратце ее суть заключается в том, что для любого сигнала существует оптимальный фильтр, позволяющий получить максимальный отклик на выходе фильтра. Мы реализовали такой цифровой фильтр для сигнала расстройки частоты, который возникает при движении поисковой катушки над мелкими мишенями со скоростью 0.5-1 м/c. Фильтр реализован программно.
При помощи переменного резистора R6 регулируется чувствительность прибора. Светодиоды VD1…VD3 индицируют уровень отклонения частоты измерительного генератора в случае преобладания ферромагнитного эффекта. Светодиоды VD5…VD7 – в случае преобладания эффекта проводимости. Светодиод VD4 указывает на нулевой сдвиг частоты. Наушник Y предназначен для звуковой индикации отклонения частоты сигнала измерительного генератора.
Схема содержит рекордно низкое количество деталей. При этом к ним не выдвигается особых требований. Микросхему AT90S2313-10PI можно заменить на AT90S2313-10PC, однако, в этом случае не гарантируется работа при температуре меньше 0C. (что вполне может быть в полевых условиях).
Микросхему D1 можно попробовать заменить на КР1006ВИ1. Светодиоды желательно выбирать с повышенной яркостью свечения. Стабилизатор D3 можно заменить на К1184ЕН1 или, что несколько хуже — 78L05. В последнем случае минимально допустимое напряжение батареи составит 6,7 В. К резисторам особых требований не предъявляется. Они могут иметь рассеиваемую мощность 0,125-0,25 Вт.
Конденсаторы C1 и C2 – должны иметь минимальный ТКЕ, особенно C2. К остальным конденсаторам не предъявляется особых требований.
Наушник Y (или наушники) можно взять от плеера. Возможно потребуется подобрать номинал резистора R3 для получения приемлемой громкости. В крайнем случае, наушник можно заменить на пьезоизлучатель.
Конструкция корпуса прибора может быть достаточно произвольной.
Внешний вид металлоискателя, собранного из набора МАСТЕР КИТ NM8041, можно посмотреть на рис. 6. В комплект набора входят все необходимые компоненты для сборки описанного металлоискателя, включая запрограммированный микроконтроллер, печатную плату, наушники и разъемы для батарей. В ближайшее время в комплект набора будет входить корпус.
Рисунок 6. Внешний вид металлоискателя, собранного из набора МАСТЕР КИТ NM8041.
Особо следует остановиться на конструкции поисковой катушки — она может быть реализована различными способами [1]. Основные требования к ней — жесткость конструкции, герметичность и наличие электростатического экрана. Можно предложить следующую технологию изготовления катушки:
Берется доска подходящего размера и на ней рисуется окружность диаметром 190 мм. Затем равномерно по окружности в доску забиваются небольшие гвозди — 15…20 штук. На эти гвозди наматывается 100 витков эмалированного провода диаметром 0.3 — 0.56 мм. После намотки гвозди извлекаются или подгибаются и катушка снимается с оправки. Следующий этап — обмотка катушки изолентой. Обмотка ведется внахлест. См. рис.7
Рисунок 7. Обмотка катушки липкой лентой
Аналогичным образом поверх слоя из липкой ленты наносится слой из алюминиевой фольги, служащий экраном обмотки датчика. Для этого фольга нарезается на полосы шириной около 10 мм. Для предотвращения образования короткозамкнутого витка, снижающего добротность контура, обмотка из фольги должна занимать не всю поверхность кольца обмотки датчика — от фольги оставляется свободным небольшой участок длиной 10-20 мм. Отвод от экрана выполняется луженым одножильным проводом, который закрепляют узлом поверх экрана. В завершение, кольцо обмотки датчика обматывают еще одним слоем липкой ленты по все поверхности, выпустив наружу выводы обмотки и экрана. К этим выводам подпаивается экранированный кабель, который соединяет катушку с металлоискателем. Жесткость катушке можно придать различными способами. Один из них — подобрать подходящий корпус, например, взять крышку от набора пластиковой посуды, поместить в него катушку и залить эпоксидной смолой. Предварительно необходимо проделать в корпусе отверстие и продеть в него кабель. Также на корпусе катушки необходимо предусмотреть крепление для штанги.
Расположение элементов на печатной плате и рисунок печатной платы (М1:1) приведены на рис.8 и рис.9.
В настоящее время МАСТЕР КИТ выпускает радиолюбительский набор NM8041, в который входят все необходимые компоненты для сборки описанного металлоискателя, включая запрограммированный микроконтроллер, печатную плату и другие радиодетали, а также уже собранный электронный блок BM8041 . Набор и блок можно купить в магазинах радиодеталей, адреса которых опубликованы на сайте www.masterkit.ru
Рисунок 8. Расположение элементов на печатной плате.
Рисунок 9. Вид печатной платы
Настройка прибора
Можно предложить следующий порядок настройки прибора.
- Проверить правильность монтажа схемы и подать питание.
- Измерить потребляемый ток. Он должен быть не более 15 мА.
- Убедиться, что на выводе 3 микросхемы D1 присутствует меандр расчетной частоты (около 20 кГц для указанных выше номиналов конденсаторов C1 и C2 и стандартного датчика)
- Удалить рамку прибора подальше от металлических предметов и нажать кнопку S0 «Сброс».
- Убедиться в работоспособности органов индикации, поднося к датчику различные металлические предметы.
Работа с прибором
Если переключатель S1 замкнут, то прибор переходит в статический режим. В этом режиме при приближении катушки к ферромагнитной мишени начинают последовательно загораться светодиоды VD3, VD2, VD1. Если катушку приближать к неферромагнитному металлическому объекту, то будут последовательно загораться светодиоды VD5, VD6, VD7. К сожалению таким же образом прибор реагирует на железные предметы с большой площадью поверхности (например, консервная банка). Это связано с тем, что при воздействии на поисковую катушку в металлических ферромагнитных объектах возникает сразу два эффекта [1] — эффект проводимости и ферромагнитный эффект. При некотором соотношении площади поверхности объекта к объему начинает преобладать эффект проводимости.
При размыкании переключателя S1 прибор переходит в динамический режим. В этом режиме катушка должна перемещаться над грунтом со скоростью примерно 0.5-1 м/с. Местонахождение объекта в динамическом режиме находится методом «артиллерийской вилки» при проведении катушки над объектом дважды — слева направо и справа налево. В этом режиме важно почувствовать наименьшую скорость, с которой можно перемещать катушку. Это легко осваивается при недолгой тренировке. Индикация в динамическом режиме выглядит немного иначе. При передвижении катушки над ферромагнитным объектом сначала загораются светодиоды из «шкалы» VD5, VD6, VD7, а затем из «шкалы» VD3, VD2, VD1. При передвижении катушки над неферромагнитным объектом индикация работает наоборот.
Как уже было указано выше, каждому светодиоду соответствует свой тон звуковой индикации. После непродолжительной работы с металлоискателем запоминаются «напевы», характерные для разных типов мишеней. Это позволяет при поисках пользоваться преимущественно звуковой индикацией, что довольно удобно.
Перед началом работы в обоих режимах необходимо выставить оптимальную чувствительность прибора с помощью переменного резистора R6. Он выставляется в такое положение, когда прибор начинает индицировать ложные отклики. Затем медленно вращая ротор этого резистора, необходимо добиться исчезновения этих ложных срабатываний.
При прочих равных условиях динамический режим за счет фильтрации позволяет достичь лучшей чувствительности по сравнению со статическим режимом. Однако статический режим также бывает иногда необходим. Например, необходимо проверить дно узкой ямы. В этом случае нет возможности осуществлять горизонтальные качания поисковой катушки, которые необходимы для динамического режима. Здесь выручит статический режим.
Во время полевых испытаний металлоискатель показал неплохие результаты [6].
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ
- Щедрин А.И., Осипов И.Н., Металлоискатели для поиска кладов и реликвий. – «Горячая линия — Телеком».- М.: «Радио и связь», 2000.
- Все, что вы хотите знать о металлодетекторах» http://metaldetector.bratsk-city.ru
- V. Velchev, Using PIC12CXXX as a Sensor Interface for Metal Detection, Microchip Technology Inc. DS40160A/3_007, 1997.
- A.Chtchedrine, Y.Kolokolov , Frequency Meter Metal Detector, Circuit Cellar Magazine N130, May 2001.
- Atmel corp. – http://www.atmel.com
- «Домашняя страница Юрия Колоколова» http://home.skif.net/~yukol
Источник — http://www.masterkit.ru/info/magshow.php?num=19
МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ
Варианты схем
В сравнении с другими металлоискателями, этот значительно выигрывает — простые схемы на биениях, типа 561ЛА7 мы отметаем сразу — это несерьёзно, а конструкции посложней, например известный АНКЕР — не для новичков, и даже не для среднего уровня. Потратив на этого анкера кучу времени, нервов и денег, я так и не добился толковых результатов 🙁 Предлагаемая мной для повторения схема очень проста, не требует никакого налаживания (соберите только без ошибок), за исключением поисковых катушек и питаясь от двух литий-ионников по 4 в из мобилок может работать в поле до 10 часов без подзарядки! Большинство промышленных металлоискателей, особенно импульсные, жрут столько энергии, что садят акамы за пару часов, а где их в лесу заряжать? Ещё долее повысить удобство эксплуатации можно снабдив данный металлоискатель индикатором разряда питания. Катушки RX и TX — одинаковые, для корпуса датчика я взял пластмассовую подставку от монитора диаметром 180 мм.
 Обе эти катушки состоят из 60 витков провода ПЭЛ или лучше ПЭЛШО 0,4-0,7 мм. Диаметр намотки выбираем исходя из размера датчика. Намотав её на кастрюле похожего диаметра, аккуратно снимаем и плотно обматываем сначала изолентой, поверх неё фольгой от конденсатора электролита (только не создайте короткозамкнутый виток!), по фольге протягиваем лужёный провод 0.5 мм (это будет вывод электростатического экрана) и снова изолента. Параллельно каждой обмотке подключаем конденсатор около 0,1 мкф, более точно он подбирается при настройке контуров на частоту 8192 Гц.
Далее необходимо эти два контура «свести». Ложим эти две катушки на табуретку подальше от метала и слегка накладываем один контур на другой, типа как на кольцах свадебной машины, в это время подключив стрелочный индикатор на вывод 1 U1A (если не достанете LF353, смело ставьте распространённый опереционник TL072), добиваемся нулевых показаний.
После окончательной настройки не забудьте датчик загерметизировать от попадания влаги — иначе настройка так уплывёт, что будете только канализационные крышки под листьями искать 🙂 На контакт 7 U2В стоит подключить 2 светодиода, один на плюс, другой на минус, с резисторами по 470 Ом. Опыт эксплуатации этого металлоискателя показал, что для индикации нужно брать сверхъяркие светодиоды — их при солнце лучше видно, стрелочник не нужен вообще, а так-же не нужны наушники — неудобно и за ветки задеваются, только динамик.
Глубина обнаружения монетки — 15 см, крышки от ведра — 80 см. Да, у промышленных девайсов больше глубина обнаружения, но вы представьте, что каждая пробка от пива и другая мелочь будет засекаться на пол метра! А не надоест ли Вам копать такие ямы? После 20-й очень даже! А это печатные платы металлоискателя:  
А вот и сама печатная плата в сборе:
 Вид готового металоискателя ищем в разделе ФОТО. Железо и цветмет различается по тональности звука, а габариты метала — по длительности. Желаю Вам собрать этот металлоискатель и найти побольше золота! Все вопросы по металлоискателю пишем на ФОРУМ Схемы металлодетекторов |
МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ АНКЕР
Есть металлоискатели простые, для начинающих, есть нормальной сложности, есть сложные, доступные только специалистам, а есть Анкер. Да, схема действительно при хорошей настройке бъёт все рекорды чувствительности, достигая максимально возможного для любого МД, теоретического предела в 0,5 метра на небольшие монетки и 2,5 метра на крупные объекты, но самостоятельная сборка и удачный запуск доступен не каждому. Без осциллографа и опыта изготовления металлоискателей к ней лучше не подступаться. Однако в случае успеха вы получите прибор, способный по чувствительности и дискриминации тягаться с самыми дорогими фирменными металлоискателями!Характеристики металлоискателя «Anker-50»
Принцип действия — индуктивно-балансный.
Количество каналов- 3
Максимальная чувствительность на воздухе:
— кастрюля диаметром 22 см- 120 см.
— крупные предметы -250см.
Потребляемый ток — 200 мА в режиме молчания.
Режим поиска — динамический
Диаметр датчика — 25см
Описание схемы металлоискателя Анкер
Генератор. DA1,VT1,VT2- основные элементы мощного автогенератора с последовательным резонансом. Конденсатор С4 и катушка L1 датчика образуют контур, определяющий частоту колебаний генератора. С резистора R1 снимается сигнал обратной связи. R3 устанавливает режим работы, светодиоды LED1 LED2 образуют цепь стабилизации режима работы генератора. Питание генератора +9в стабилизировано с помощью SR1.
Датчик. Соединённые последовательно приёмная и компенсирующая катушки совместно с конденсатором С11 образуют контур. настроенный точно в резонанс с генераторным контуром. На DA13 выполнен буферный каскад, нейтрализующий влияние наводок в кабеле, соединяющем датчик с электронным блоком.
Входной усилитель и фазовращатель «баланс грунта». Входной усилитель выполнен на DA3.1 по схеме инвертирующего усилителя. Сигнал с датчика суммируется с компенсирующим сигналом, поступающим с резисторов R19 R20 и подаётся на инвертирующий вход DA3.1. Резистор R21 определяет усиление каскада. Фазовращатель «баланс грунта» выполнен на DA3.2, резистор R24 производит грубую установку, R25 — точную.
Синхронные детекторы. Выполнены на ключах DA6 DA7 и усилителях DA8.1 — DA8.3. Противофазные сигналы управления синхронными детекторами формируются компараторами DA4 DA5. Два верхних канала служат для компенсации грунта и детектирования наличия металла, нижний — определяет тип металла (чёрный — цветной)
Канальные усилители. Выполнены на DA9 DA10, в цепь обратной связи каналов компенсации грунта включены ограничители на диодах для защиты ОУ от ограничения и быстрого восстановления после перегрузки.На транзисторах VT1 VT2 собран аналоговый вариант логического элемента «И»- эта схема пропускает сигнал на выход только если оба сигнала каналов идут вверх. Это происходит, если под датчиком появляется металл. В случае камня, приближениядатчика к грунту, удара датчика, один канал идёт вверх, а другой — вниз и на выходе схемы (эмиттер VT2) сигнал подавляется. Третий канальный усилитель управляет мультиплексором, на входы которого (13,!4) приходят сигналы высокого и низкого тона, которые формируются счётчиком DA12 из сигнала генератора. При появлении чёрного или цветного металла на выходе компаратора DA10.2 возникает сигнал низкого или высокого уровня и производится включение соответствующего звукового сигнала индикации.
Схема управления звуком. При реализации схемы управления комутацией звука возникает одна специфическая проблема. Суть её заключается в том, что принятие решения о включении того или иного звукового сигнала третьим каналом должно происходить раньше, чем появится сигнал, управляющий громкостью (эмиттер VT2). Для этого быстродействие третьего канала должно быть выше, чем двух остальных.Это гарантирует «чистое» включение звукового сигнала.Но при этом и выключение третьего канала происходит раньше,чем первого и второго, что приводит к ложному переключению тона. Необходимо включать нужный тон по состоянию в этот момент компаратора DA10.2 и удерживать это состояние до конца звуковой индикации. Элементы DA10.3, ключ и цепочка R83 C35 образуют схему, реализующую этот принцип.При возрастании громкости звука (датчик приближается к металлу) на выходе компаратора, выполненного на DA10.3 устанавливается сигнал высокого уровня, открывающий ключ, и сигнал с DA10.2 проходит через цепочку R83 C35 на управляющий вход мультиплексора. При понижении громкости звука (датчик удаляется от металла) на выходе DA10.3 возникает ноль, ключ запирается, и состояние компаратора удерживается благодаря конденсатору C35.
Модулятор и звуковой усилитель. Звуковой сигнал, попадающий на усилитель формируется путём перемножения сигнала управления громкостью, снимаемого с VT2 на сигнал с выхода мультиплексора DA11. Функцию модулятора — перемножителя выполняет транзистор VT6. Выходной каскад на транзисторах VT4 VT5 работает в ключевом режиме и нагружен на динамическую головку.
Питание металлоискателя. Большая часть схемы прибора питается двуполярным напряжением +/- 5в. Стабилизатор SR4 питает цепь +5в. VT7,VT8,VT9 составляют преобразователь, позволяющий получить с помощью удвоителя и стабилизатора SR5 минус 5в, а также получить повышенное питание +/-13в для питания усилителей синхронных детекторов. Это позволяет расширить рабочий диапазон ОУ, и работать при значительном разбалансе датчика,возникающем при сильных перепадах температуры, что необходимо для повышения «запаса живучести» прибора.
Настройка металлоискателя
После сборки устройства (схема в формате LAY находится в архиве), приступаем к налаживанию. Настройку металлоискателя «Анкер» производим вместе с изготовлением датчика. Прежде всего изготавливается генераторная катушка и подключается к генератору. Необходимо использовать тот же кабель и разъём датчика, который будет использоваться в готовом приборе.Разъём лучше применять военный 2РМ18 семиконтактный. Подайте питание и убедитесь в наличии генерации. Форма сигнала на выходе DA1 должна быть симметричной. Резистором R3 установите режим работы генератора, контролируя форму выходного сигнала. Проверьте сигнал на катушке L1 — там должна быть чистая синусоида с размахом около 60в. Генератор должен устойчиво запускаться при снижении напряжения питания до +5в. При неустойчивом запуске можно немного увеличить сопротивление резистора R1, если в момент комутации транзисторов возникает высокочастотный «звон»- подобрать ёмкость C1.
Затем настраивается узел фазовращателей. Необходимо убедиться в наличии сигнала на выходе DA2.1 — на нём должен быть правильный гармонический сигнал с размахом 4-6 вольт. Далее устанавливается 90 -градусный фазовый сдвиг на вых. DA2.4 c помощью резистора R14. Если у вас однолучевой осциллограф, то засинхронизируйте его от сигнала на выходе DA2.1 и запомните значение фазы DA2.1, затем станьте щупом на выход DA2.4 и установите необходимый фазовый сдвиг. Проверьте работу инверторов DA2.2 DA2.3. Отключите резисторы R19 R20.
Датчик. Намоточные данные тх 75 витков провод 0,4 rх 250 витков провод 0,27-03, comp 37-43 витков для кольца. Для DD ,ТХ 75 витков RХ 180 витков, провод тот же ток. Подберите количество витков приёмной катушки L2 по минимуму сигнала на выходе DA13 до нескольких вольт.
Теперь настройте приёмный контур (L2 L3) в резонанс по максимуму сигнала на D13. Помните: от точности этой настройки сильно зависит чувствительность всего прибора. Используйте высококачественные конденсаторы с минимальным ТКЕ. Продолжайте компенсировать датчик. Уточните подключение контура L2 L3 — возможно, его придётся «перевернуть», т.е. снимать сигнал не с L3, а с L2. Сводите сигнал до минимума, при этом используйте маленькие компенсирующие рамки -это могут быть кусочки жести, меди, латуни, феррита. Обычно приходится использовать 2-3 таких предмета внутри датчика. Материал и позиция относительно катушек определяется экспериментально по экрану осциллографа и жёстко фиксируется эпоксидной смолой.
Окончательная компенсация производится контролируя сигнал на выходе DA3.1, в конце концов вы должны получить полную компенсацию, останутся лишь продукты нелинейности генератора. Далее, восстановите R19 R20 и с помощью R15 R16 скомпенсируйте остаточный разбаланс готового датчика. В принципе, если датчик скомпенсирован точно, то в идеале их можно и не подключать.
Теперь можно приступать к настройке синхронных детекторов. Для этого вам потребуется набор мишеней с разным VDI- кусок феррита, гвоздь, фольга, монета 5 коп. СССР и наконец, крупная медная царская монета. Установите значение R32 минимальным и подключите осциллограф к выходу DA8.1. Сначала необходимо найти «точку баланса грунта». Для этого поднесите феррит к центру датчика и зафиксируйте его. Сигнал на выходе DA8.1 уйдёт или вверх, или вниз. Установите R25 в среднее положение, и вращая движок R24 найдите точку, когда сигнал вернётся к нулю. Теперь при качании феррита возле датчика сигнал должен «топтаться на месте».
Настройку фазы баланса грунта можно считать законченной, т.к. фаза сигнала от феррита совпадает с фазой сигнала от обычного грунта. Не изменяйте эту настройку до окончания наладки прибора.
DA8.1 — феррит вниз, железо вниз, монеты вниз.
DA8.2 — феррит вверх, железо вниз, монеты вниз.
DA8.3 — феррит вверх, железо вверх,монеты вниз.
Первые два канала равноценны, так что не имеет значения, какой результат какому каналу принадлежит. Настройка остальной части схемы обычно не представляет каких — либо проблем при условии отсутствия ошибок в монтаже. Можно подобрать желаемый тон звукового сигнала для железных предметов и предметов из цветного металла изменяя подключение выходов счётчика. Убедитесь в нормальной работе узла управления мультиплексором — при замкнутом накоротко ключе при удалении мишени от датчика тон сигнала будет меняться на противоположный. В заключении настройки проверьте потребляемый ток прибора без звука — он должен быть около 200 мА в зависимости от режима генератора. Видео испытаний готового прибора вы можете увидеть ниже — кликните для воспроизведения:
Работа с металлоискателем Анкер
Перед началом поисков обязательно проверьте баланс грунта. Убедитесь, что вблизи нет металлических предметов! Для этого качайте датчик прибора вверх — вниз и вращайте ручку «баланс грунта». В одном крайнем положении ручки при приближении датчика к земле (можно потренироваться на куске феррита) возникает звук низкого тона, в другом — при удалении датчика от земли возникает звук высокого тона. в середине участка шкалы есть зона, где прибор молчит — это и есть зона баланса грунта. Если минерализация грунта, где вы работаете мала, то настройка будет «размытой» и наоборот, при сильно минерализованном грунте будет острой и критичной.
Имейте ввиду, что при слишком узкой полосе режекции грунта (R32) настройка грунта становится критичной и требует точности, некоторые камни могут вызывать отзвук высокого тона. При слишком широкой полосе режекции грунта будут успешно отсекаться не только все грунты и камни, но и предметы с высоким VDI (алюминиевые консервные банки, царские пятаки) и с очень низким (гнилая жесть от консервных банок). При работе в каменистых грунтах прибор может издавать короткие щёлкающие звуки — это следствие работы схемы режекции грунта. Это явление присуще всем приборам, использующим аналогичную схему компенсации грунта. Для максимально точной дискриминации типа мишени старайтесь перемещать датчик параллельно грунту с неизменным расстоянием, мишень должна проходить точно по центру датчика. Автор схемы: Anker, собрал и испытал — timoha.
Форум по МД Anker
Обсудить статью МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ АНКЕР
СЕЛЕКТИВНЫЙ МЕТАЛЛОДЕТЕКТОР СПЕКТР
Современная промышленность предлагает огромный выбор различного оборудования для проведения работ по поиску металлических предметов в грунте, стенах, воде и так далее. Не меньшее (если не большее) количество различных схем выносят на суд общественности и самодеятельные авторы. Некоторые авторские работы совершенно не имеют аналогов в среде заводских приборов, но все же большинство самодельных конструкций имеют узлы и блоки скопированные с приборов известных фирм — производителей, но доведенные самодельщиками по параметрам практически до совершенства. Об одном из таких приборов и пойдет речь в нашей статье. Металлодетектор Спектр, разработанный Константином Савельевым, является усовершенствованной переработкой небезызвестного в свое время микропроцессорного прибора Кощей 18 конструкции Колоколова-Щедрина. Ниже приводится принципиальная схема прибора со всеми внесенными автором корректировками и дополнениями. В архиве список основных деталей схемы.Схема металлодетектора Спектр
Главной изюминкой агрегата является уникальная прошивка, позволившая реализовать обширный сервис управления прибором а также индикацией режимов поиска, например годографа, наличие которого некоторыми поисковиками приветствуется не только как визуальная поисковая примочка для более точного определения материала объекта поиска, но и как посыл к брендовости и высококлассности приборов фирмы АКА.
Краткие технические характеристики Спектра
>> Две частоты поиска — 7000 и 14000 Герц.
>>
Глубина поиска:
— пистолет — 65-70см
— каска — 1,2метра
— люк канализационный-1,5метра
>>
Предельная чуствительность прибора 2 метра.
>>
Чуствительность прибора по воздуху на 5 копеек – до 40см, при диаметре поискового датчика 275мм.
>>
Работа с дисплеями 128*64 точки, а так же с распространенными дисплеями от телефонов Nokia3310.
Металлодетектор Спектр оборудован большим LCD дисплеем, на котором отображается информация в режиме годограф или спектрограф. Время непрерывной работы:
— с кислотным аккумулятором 1.0А/ч — до 10часов;
— с NiMH аккумулятором 1 А/ч — до 8 часов;
— с NiMH аккумулятором 2 А/ч — до 20часов;
Далее рассмотрим действия после получения заказа по почте. Итак, распаковали посылку — приступаем к сборке прибора, (если заказывали контроллер и плату) из деталей приобретенных отдельно согласно сборочному чертежу.
Если же заказывали собранную плату-потребуется только лишь подключить графический ЖК индикатор согласно схемы.
Изготавливаем печатную плату кнопок (находится в архиве), и собираем все это в кучу согласно схемы.
• отключаем датчик;
• кабелем с MAX232 подключаем COM порт компьютера и LCD разъему металлодетектора ;
• скачиваем и запускаем программу обновления с авторского сайта (там же скачиваем и последние версии прошивок), указываем правильный COM порт к которому подсоединили кабель и файл обновления прошивки;
• перед включением МД нажимаем держим кнопку «МЕНЮ«. Включаем МД;
• МД издает двухтоновый короткий звук. Запускаем процесс обновления, если никаких ошибок не выявлено, то программа сообщит об удачной загрузке обновления;
• после этого выключаем и включаем металлодетектор Спектр. Проверяем на экране дисплея номер версии прошивки в момент включения МД.
Форум по МД Спектр
Обсудить статью СЕЛЕКТИВНЫЙ МЕТАЛЛОДЕТЕКТОР СПЕКТР