Импульсного металлоискателя схема: Импульсный металлоискатель «Пират»

alexxlab | 02.03.1982 | 0 | Разное

Содержание

Импульсный металлоискатель Пират своими руками

В последнее время большую популярность набирает такое занятие, как поиск разных старинных монет, предметов быта, да и просто металлических безделушек в земле с помощью металлоискателя. В самом деле, что может быть лучше, чем прогуляться с утреца по полю, вдыхая запахи природы, наслаждаясь видами. А если при этом удаётся обнаружить в земле какую-нибудь стоящую находку – так вообще сказка. Некоторые люди занимаются этим намерено, целыми днями прочёсывая поля в поисках ценных монет или других драгоценностей. В их распоряжении имеются дорогостоящие заводские металлоискатели, купить которые будет по карману далеко не каждому. Однако полноценный металлоискатель вполне реально собрать самому.

В этой статье речь пойдёт о создании самого популярного, востребованного, проверенного временем, надёжного импульсного металлоискателя под названием «Пират». Он позволяет находить монеты в земле на глубине 15-20 см и крупные предметы на расстоянии вплоть до 1,5 м.

Схема металлоискателя представлена ниже.

Схема металлоискатель «Пират»

Всю схему можно условно разделить на две части – передатчик и приёмник. Микросхема NE555 формирует прямоугольные импульсы, которые через мощный полевой транзистор подаются на катушку. При взаимодействии катушки с находящимися рядом с ней металла происходят сложные физические явления, благодаря которым приёмная часть имеет возможность «увидеть», есть в зоне катушки металл, или нет. Микросхемой-приёмником в оригинальной схеме «Пирата» является советская К157УД2, которую достать сейчас становится достаточно трудно. Однако вместо неё можно применить современную TL072, параметры металлоискателя при этом останутся точно такими же. Печатная плата, предложенная в этой статье, рассчитана именно на установку микросхемы TL072 (они имеют разную распиновку).

Конденсаторы С1 и С2 отвечают за формирование частоты прямоугольных импульсов, их ёмкость должна быть стабильной, поэтому желательно применить плёночные. Резисторы R2 и R3 отвечают за длительность и частоту прямоугольных импульсов, которые формирует микросхема. С её выхода они поступают на транзистор Т1, инвертируются и подаются на затвор полевого транзистора. Здесь можно применить любой достаточно мощный полевой транзистор с напряжением сток-исток не менее 200 вольт. Например, IRF630, IRF740. Диоды D1 и D2 любые маломощные, например, КД521 или 1N4148. Между 1 и 6 выводом микросхемы включается переменный резистор номиналом 100 кОм, с помощью которого выставляется чувствительность. Удобнее всего использовать два потенциометра, на 100 кОм для грубой настройки и 1-10 кОм для точной подстройки. Соединить их можно по следующей схеме:

Динамик в схеме подключается последовательно с резистором 10-47 Ом. Чем меньше его сопротивление, тем громче будет звук и больше потребление металлоискателя. Транзистор Т3 можно заменить на любой другой маломощный NPN транзистор, например, на отечественный КТ3102. Динамик можно применить любой, первый попавшийся. Итак, перейдём от слов к делу.

Сборка металлоискателя

Список необходимых деталей

Микросхемы:

NE555 – 1 шт.
TL072 – 1 шт.

Транзисторы:

BC547 – 1 шт.
BC557 – 1 шт.

Конденсаторы:

100 нФ – 2 шт.
1 нФ – 1 шт.
10 мкФ – 2 шт.
1 мкФ – 2 шт.
220 мкФ – 1 шт.

Резисторы:

100 кОм – 1 шт.
1,6 кОм – 1 шт.
1 кОм – 1 шт.
10 Ом – 2 шт.
150 Ом – 1 шт.
220 Ом – 1 шт.
390 Ом – 1 шт.
47 кОм – 2 шт.
62 кОм – 1 шт.
2 МОм – 1 шт.
120 кОм – 1 шт.
470 кОм – 1 шт.

Остальное:

Динамик 1 – шт.
Диоды 1N4148 – 2 шт.
Панельки DIP8 – 2 шт.
Потенциометр 100 кОм – 1 шт.
Потенциометр 10 кОм – 1 шт.

Печатная плата

Печатная плата выполняется методом ЛУТ, отзеркаливать её перед печатью не нужно.

На плату в первую очередь нужно запаять резисторы, диоды, затем всё остальное. Микросхемы желательно установить в панельки. Провода подключения катушки, динамика, потенциометра и катушки можно впаять напрямую в плату, но удобнее использовать винтовые клеммники, тогда можно будет подключать и отсоединять провода без использования паяльника.

Изготовление катушки

Несколько слов о поисковой катушке. Самый оптимальный вариант – намотать 20-25 витков медной проволоки сечением 0,5 мм2 на круглой оправе диаметром около 20 см. От количества витков в большой степени зависит чувствительность, поэтому стоит сначала намотать витков побольше, штук 30, а затем, постепенно убавляя количество витков, выбрать такое число, при котором чувствительность будет максимальной. Провода от платы до катушки должны быть не большой длины, желательно медные и сечением не меньшим, чем сечение провода катушки.

Настройка металлоискателя

После сборки платы, намотки катушки, прибор можно включать. В первые 5-10 секунд после включения из динамика будут доноситься различные шумы и трески, это нормально. Затем, когда операционный усилитель войдёт в свой рабочий режим, нужно найти потенциометром такой режим, когда из динамика будут доноситься отдельные щелчки. При поднесении к катушке металлического предмета частота щелчков будет значительно увеличиваться, а если внести металл в самый центр катушки трест превратиться в непрерывный гул. Если чувствительности недостаточно, а изменение количества витков катушки не помогает, стоит попробовать подобрать номиналы резисторов R7, R11, меняя их в большую или меньшую сторону. Плату обязательно нужно отмыть от флюса, нередко он становится причиной неправильной работы металлоискателя. Успешной сборки!

Надёжная схема простого импульсного металлоискателя – Всякая всячина – Схемы разных устройств – Схемы

Схема 100% рабочая!!!

Схема простого металлоискателя представленного в этой статье была разработана ребятами с сайта radioskot. За свою простоту и надёжность детектор получил большую популярность у радиолюбителей и кладоискателей. Очень низкая себестоимость, доступность элементарной базы и отличные технические характеристики делают его лидером в категории импульсных металлоискателей, несложную конструкцию которого сможет собрать и настроить даже начинающий радиолюбитель.

Технические характеристики :

Напряжение питания : 9-12 Вольт.
Потребляемый ток : 30-50 мА.
Чувствительность : Монета 25 мм — 20 см, крупные предметы — 150 см.

Принципиальная схема :

Принцип работы этого металлоискателя основан на изменении времени затухания импульса в поисковой катушке, которое увеличивается с приближением металлических предметов. Прибор состоит из передающего блока (генератор импульсов на таймере NE555, мощный ключ на полевом транзисторе) и приёмной части на операционном усилителе К157УД2 с выходным транзистором Т3. Поисковая катушка L1 намотана на оправку 180-200 мм и содержит 25-30 витков эмалированного провода диаметром 0.5-0.8 мм, экранировать катушку не нужно. Для увеличения глубины поиска, можно намотать катушку 21-22 витка с диаметром 260-270 мм тем же проводом. При изготовлении поисковых катушек использование любых металлических элементов крайне не желательно. Выводы от катушки подпаять к многожильному проводу, с диаметром 0,5-0,75 мм. В идеальном варианте это будет два отдельных провода свитые между собой (витая пара).

Оптимальные параметры работы генератора на NE555 : частота 125-150 Гц, длительность импульса 125-150 мкс, при соблюдении этих параметров аппарат потребляет минимальный ток и имеет максимальную чувствительность.

Печатная плата металлоискателя :

Печатная плата в формате lay для Sprint Layout : Скачать

В архиве есть три варианта печатной платы. На печатных платах №1 и №2, резистор R12 установлен на выводе переменного резистора R13. На печатной плате №3 есть место для установки этого резистора..

После сборки схемы наладить металлоискатель очень просто, включаем питание и ждём окончания переходных процессов в течении 4-15 секунд, подбором резистора R12 добиваемся того, чтобы при среднем положении переменного резистора R13 в динамике не было звука генератора и слышались только редкие щелчки, поисковая катушка при настройке должна находится вдали от металлических предметов. При приближении металла в динамике должен появляться звук с частотой работы таймера NE555. После проверки работы и чувствительности прибора, печатную плату можно поместить в небольшую пластиковую коробку и закрепить на штанге к которой крепится поисковая катушка.

При наличии осциллографа, также можно проконтролировать следующие значения: на затворе транзистора Т2 длительность управляющего импульса и частоту генератора. Нормой будит длительность импульса 130-150мкс, частота 120-150 Гц.

В полевых условиях эта схема простого металлоискателя показала себя с лучшей стороны, работает с любым грунтом, штангу с поисковой катушкой можно погружать под воду, не реагирует на помехи от линий электропередач. Металлоискатель несмотря на простоту схемы с успехом конкурирует с дорогими импортными устройствами, если Вам не хочется тратить много денег, соберите этот аппарат и Вы не пожалеете. Желаем удачи !

Вот несколько фото металлодетекторов собранных мною по этой схеме.

P.S. Делал несколько металлоискателей по этой схеме. Впервые встретил её здесь http://www.frocenter.com/shema-prostogo-metalloiskatelya/ Самый первый экземпляр заработал сразу и без каких либо настроек, что приятно удивило. Но один из экземпляров ну никак не хотел работать нормально. Сначала проблема была в том что при любом положении резистора, в динамике беспрерывно был слышен звук. Проблема была решена заменой К157УД2. После этого оказалось что металлоискатель очень чувствителен к наводкам, например если взяться рукой за плату или за провод соединяющий катушку с платой то в динамике сразу появлялся звук как при обнаружении метала и при этом частота плавала. Эта проблема решилась заменой NE555. После этого всё заработало на ура. Микрухи оказались бракованные хотя и были куплены новыми.

http://www.frocenter.com/shema-prostogo-metalloiskatelya/

http://www.miriskateley.com/samodelnye-metalloiskateli-ili-kak-sdelat-metalloiskatel-svoimi-rukami/metalloiskatel-pirat-svoimi-rukami

Импульсный металлоискатель (044)

Начинающим, радиоконструктор: Импульсный металлоискатель. (044)

В этом варианте представлена принципиально новая схема металлоискателя в отличие от

вариантов (015-Б) и (043-М). Это устройство содержит больше деталей, сложнее функционально. Схема состоит из: генератора импульсов с частотой около 140Гц на микросхеме таймере КР1006ВИ1 или её импортном аналоге NE555; усилителе импульсов на транзисторах VT1,VT2;

приёмо-передающей катушки L1; ограничителя на диодах VD1,VD2, в качестве которых можно применить любые маломощные кремниевые диоды; двух малошумящих операционных усилителей (ОУ), входящих в состав микросхемы К157УД2; приёмного усилителя на транзисторе VT3. Рассмотрим принцип работы металлоискателя: микросхема таймер DD1 вырабатывает короткие (около 130мкс) импульсы с частотой 140Гц. С выхода 3 через резистор R1 импульсы поступают на базу транзистора VT1, усиливаются и через резистор R5 приходят

на затвор мощного полевого транзистора VT2, выполняющего роль транзисторного ключа.

Вместо указанного на схеме можно применить другой полевой транзистор с аналогичной структурой, например, IRF720, IRF540, IRFZ44, IRFZ48, FS5KM10 и др. Главное, чтобы сопротивление канала в открытом состоянии было минимальным (единицы Ом). Далее усиленный импульс поступает на катушку. Проходящий через её обмотку ток возбуждает вокруг катушки магнитное поле, которое в свою очередь при наличии в зоне поиска металлических предметов, наводит в них затухающие вихревые токи, которые в свою очередь возбуждают магнитное поле, наводящее ток в катушке. В результате этого сигнал с выхода катушки меняет свою форму и длительность. Через резистор R8 сигнал поступает на ограничитель VD1,VD2 – диоды, включенные встречно-параллельно. Они защищают вход ОУ DD2.1 от мощного импульса в катушке и не дают напряжению на входе подняться выше 0,5 вольт. Через С3 принятый сигнал поступает на инвертирующий вход 2 ОУ DD2.1, выполняющего функцию дифференциального усилителя. На неинвертирующий вход 3 подаётся напряжение смещения ОУ. Усиленный сигнал с выхода 13 через переменные резисторы R12,R13 поступает на вход 5 и через R14 на вход 6 ОУ DD2.2, который выполняет функцию компаратора. С его выхода 9 сигнал через С7 поступает на приёмный усилитель VT3. Если схема собрана правильно, необходимо только установить уровень чувствительности прибора. Катушку размещаем так, чтобы возле неё не было металлических предметов. Выводим ручку R13 в среднее положение, а R12 выводим положение минимального сопротивления. Подаём на схему напряжение, в динамике будет звучать жужжание с частотой генератора. Резистор R12 выводим в положение, при котором звук генератора в динамике начнёт пропадать, появятся щелчки (реакция компаратора на изменение параметров принимаемого сигнала). Это будет рабочим режимом металлоискателя. Дальнейшие настройки осуществляются резистором R13. Прибор наиболее чувствителен при прослушивании минимального количества щелчков в динамике. Далее подносим металлический предмет к катушке, частота щелчков в динамике должна увеличиваться. Далее экспериментируем с поиском предметов, крупные обнаруживаются на глубине более 1 метра.

Содержание 044:
1. Микросхема КР1006ВИ1 (NE555),
2. Панелька для микросхемы DIP8,
3. Микросхема К157УД2,
4. Панелька для микросхемы DIP14,
5. Печатная плата,
6. Динамик,
7. Поисковая катушка (25 витков),
8. Полевой транзистор VT2 – IRF740(540, 720),
9. Транзистор VT1 – КТ361,
10. Транзистор VT3 – КТ315,
11. Диоды VD1, VD2 – 1N4148 (КД521, КД522) (2 шт.),
12. Подстроечный резистор R12 – 50к,
13. Переменный резистор R13 – 20к,
14. Ручка для переменного резистора,
15. Резисторы постоянные:
R1 – 1к (Кч/Ч/Кр),
R2 – 1,5к (Кч/Зел/Кр),
R3 – 100к (Кч/Ч/Ж),
R4 – 510 Ом (Зел/Кч/Кч),
R5 – 100 Ом (Кч/Ч/Кч),
R6 – 150 Ом (Кч/Зел/Кч),
R7 – 240 Ом (Кр/Ж/Кч),
R8 – 330 Ом (Ор/Ор/Кч),
R9 – 51к (Зел/Кч/Ор),
R10, R14 – 68к (Гол/Кр/Ор) (2 шт.),
R11 – 2,2М (Кр/Кр/Зел),
R15 – 120к (Кч/Кр/Ж),
R16 – 470к (Ж/Ф/Ж),
R17 – 10 Ом (Кч/Ч/Ч),
16. Конденсаторы:
С1, С2 – 0,1МкФ (100Н, 104) (2 шт.),
С3, С7 – 1МкФ (2 шт.),
С4, С6 – 10МкФ (2 шт.),
С5 – 1Н (1000пФ, 102),
С8 – 1000МкФ,

17. Схема и описание.

Время непрерывной пайки одной точки не должно превышать трёх секунд

При сборке схемы соблюдайте полярность подключения питания, стрелочного прибора,

электролитического конденсатора, выпрямительных диодов и цоколёвку при установке микросхемы в панельку!

Импульсный металлодетектор | Мои увлекательные и опасные эксперименты

ВНИМАНИЕ! При настройке и эксплуатации металлодетектора следует соблюдать меры электробезопасности, так как в приборе имеется высокое, потенциально опасное для жизни напряжение – на коллекторе ключевого транзистора и на поисковой катушке.

ВНИМАНИЕ! Изучите законодательство Вашей страны, связанное с возможными последствиями поисковых действий с металлоискателем, и соблюдайте эти требования!

Вся информация на сайте представлена исключительно в образовательных целях.
Администратор сайта не несет ответственности за возможные последствия использования представленной информации.

Типы металлодетекторов

Существует три основных типа металлодетекторов:

BFO – beat frequency oscillator – металлодетектор на биениях – используются два колебательных контура. В одном из них (search oscillator) индуктивным элементом служит поисковая катушка, а его сигнал смешивается с сигналом другого эталонного генератора (reference oscillator). Металл вблизи катушки влияет на частоту генерации этого контура, что проявляется в изменении частоты результирующих биений.
IB – induction balance – индукционно-балансный металлодетектор.
Разновидностями таких детекторов являются TR (transmit-receive) и VLF (very low frequency).
В детекторе TR две катушки (передающая (transmitter coil) и приемная (receiver coil)) расположены так, что индуктивная связь между ними отсутствует:

В передающую катушку подается модулированный (например, частотой 800 Гц) сигнал радиочастоты (например, частоты 130 кГц). При наличии металла возникает возмущение в электромагнитном поле и в приемной катушке возникает сигнал. Он усиливается на высокой частоте, детектируется и выделенный низкочастотный сигнал после усиления подается в динамик или наушники.
PI – pulse induction – импульсный металлодетектор. В импульсном детекторе поисковая катушка не является частью резонансного контура, что позволяет делать ее практически любого размера и формы (например, популярный размер катушки для глубинного поиска – 1 м × 1 м). Разделение по времени фазы передачи и приема сигнала позволяет работать с более высокой мощностью излучаемого сигнала.

Импульсный (англ. Pulse Induction, PI) металлодетектор (металлоискатель) (англ. Pulse Induction Metal Detector) представляет собой одну из многочисленных разновидностей этих полезных и занимательных устройств. Импульсные металлодетекторы известны с начала 1960-х годов. Большой вклад в их разработку внес английский инженер Эрик Фостер (Eric Foster).{3 \over 2} } }$.
При резком прерывании этого тока (вторая часть кривой a) на катушке возникает импульс напряжения самоиндукции (кривая b) величиной до сотен вольт. Подобный процесс происходит и в катушке зажигания автомобиля.
При расположении вблизи катушки токопроводящего объекта – мишени (англ. target) резко изменяющееся при прерывании тока первичное магнитное поле катушки пронизывает этот объект и создает в нем вихревые токи (англ. eddy currents) (кривая c). Эти вихревые токи всегда оказывают противодействие вызвавшему их изменению магнитного поля, создавая вторичное магнитное поле. Это переменное магнитное поле достигает витков поисковой катушки и наводит в ней переменное напряжение, которое накладывается на напряжение самоиндукции и приводит к удлинению заднего фронта импульса напряжения на катушке (кривая d).
Для детектирования факта удлинения фронта импульса сигнал (напряжение на поисковой катушке) стробируется с помощью электронного ключа (кривая e). При этом отсекается сигнал от передаваемого импульса и всплеск напряжения самоиндукции сразу после его окончания. Короткая задержка стробирования выбирается таким образом, чтобы за это время успели завершиться переходные процессы, вызванные прерыванием тока в катушке (кривая b).
Таким образом происходит разделение передаваемого и принимаемого сигналов, а единственная катушка используется как для передачи, так и для приема сигнала (TR).

Схема импульсного металлодетектора

В импульсном металлодетекторе можно выделить генератор импульсов, транзисторный ключ, узел поисковой катушки, схему детектирования и схему индикации.
Генератор импульсов
Две основные разновидности – генератор на интегральном таймере NE555 и генератор на двух транзисторах.

Транзисторный ключ
В качестве ключевого элемента используется мощный MOSFET с предварительным каскадом на биполярном транзисторе.
Во многих конструкциях в качестве ключевого транзистора применяется IRF740 (400 В, 0,55 Ом, 10 А).
Узел поисковой катушки
Катушка намотана “внавал” медным проводом диаметром 1,4 мм. Сопротивление катушки составляет ~ 0,3 Ом.

изготовление поисковой катушки

Следует отметить, что нельзя пропитывать витки катушки лаком или эпоксидной смолой из-за того, что это может привести к увеличению паразитной межвитковой емкости из-за высокой диэлектрической проницаемости. По сведениям в [1] у отвержденной эпоксидной смолы относительная диэлектрическая проницаемость составляет 4,4 … 4,8. Для лаков по сведениям в различных источниках она составляет 3,5 … 4. Для сравнения – у воздуха эта величина равна 1. Таким образом, межвитковая емкость при применении лаков или эпоксидных смол увеличивается в несколько раз.

собранная катушка
Нижеприведенная схема применяется в металлодетекторах PIRAT, BM8042 – КОЩЕЙ-5И, White’s Surfmaster PI.

Параллельно поисковой катушке L включен резистор R7 для гашения импульса напряжения самоиндукции, а два включенных встречно-параллельно диода VD1 и VD2 совместно с резистором R8 ограничивают величину импульса, поступающего на вход схемы детектирования.
Диоды VD1, VD2 – 1N4148.
Резистор R7 – 220…390 Ом.
Резистор R8 – 390…1000 Ом.
Схема детектирования
Схема детектирования состоит из двух операционных усилителей, один из которых работает в режиме усилителя, а второй в режиме компаратора.
Схема индикации
В простейшем случае схема звуковой индикации представляет собой усилитель звуковой частоты на биполярном транзисторе, нагруженный на динамик.

Моделирование металлодетектора

Изучить особенности работы и настройки рассматриваемого устройства можно с помощью схемотехнического моделирования металлодетектора. Предлагаю Вашему вниманию разработанную мной модель импульсного металлодетектора PIRAT (сокращение от PI – импульсный, RA-T – radioskot – сайт разработчиков) для популярного симулятора LTspice:
щелкните мышкой по рисунку для просмотра в крупном масштабе

Снимок окна программы LTspice с открытой моделью

Для изучения возможностей программы LTspice и основ работы с ней можете воспользоваться моим пособием:
Воронин А.В. Компьютерное моделирование переходных процессов в линейных электрических цепях: учеб.-метод. пособие. – Гомель: БелГУТ, 2014. – 94 с.
(скачать – PDF, 1,98 МБ)

Модель металлодетектора содержит генератор на таймере NE555, узел поисковой катушки и схему детектирования (без схемы индикации).
Файл модели: PIRAT.asc
Для запуска также потребуются файлы модели операционного усилителя TL072:
TL072.asy и TL072.sub .
Файл TL072.asy скопировать в директорию \lib\sub директории LTspice.
Файл TL072.sub скопировать в директорию \lib\sym\Opamps директории LTspice

Вы можете изменять при моделировании:
напряжение питания – параметр U;
сопротивления резисторов настройки – параметры R12 и R13;
индуктивность и сопротивление поисковой катушки – параметры L и R;
индуктивность мишени и коэффициент связи с ней – параметры Lt и Km соответственно,
а также номиналы других элементов цепи.

Результаты моделирования позволяют анализировать электромагнитные процессы в металлодетекторе:

импульсы на выходе таймера NE555

Генератор на базе таймера NE555 вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов с большой скважностью.
В моем металлоискателе длина импульса составляет 0,17 мс, период повторения – 15,6 мс (частота повторения 64 Гц), причем расчетные значения совпадают с полученными при моделировании.

Резистор R7 предназначен для создания пути для тока при размыкании цепи посредством выключения MOSFETа (в модели обозначен M1). Энергия магнитного поля, накопленная в катушке, рассеивается в этом резисторе. Я выполнил моделирование при различных значения сопротивления шунтирующего катушку резистора (напряжение питания 9 вольт) и представил зависимость максимального напряжения на MOSFETе от сопротивления резистора в виде графика:

Как видно из графика, при увеличении сопротивления резистора пиковое значение напряжения возрастает (теоретически стремится к бесконечности). Если это напряжение превысит предельно допустимое напряжение для транзистора, то это может вызвать его пробой.

Также на максимальное значение импульса напряжения на катушке оказывает сильное влияние величина напряжения питания. Результаты моделирования приведены для сопротивления шунтирующего резистора R7, равного 300 Ом:

На вышеприведенном графике видна линейная зависимость пика импульса напряжения на катушке от напряжения питания.

токи в катушке и мишени

щелкните мышкой по рисунку для просмотра в крупном масштабе

ток в катушке и напряжения в детектирующей части схемы

Увеличение сопротивления переменных резисторов R12+R13 смещает вниз напряжение на прямом входе ОУ2, и оно перестает превышать напряжение на инверсном входе ОУ2, при этом импульсы на выходе ОУ2 отсутствуют. При повышении напряжения питания требуется увеличивать сопротивление переменных резисторов до исчезновения импульсов на выходе ОУ2.

импульс напряжения на катушке

О применении Arduino в таком металлодетекторе Вы можете прочитать здесь.

Источники
1 Энциклопедия полимеров. В.А. Каргин и др. Т.1 – М.: “Советская Энциклопедия”, 1972. С. 742.

Основываясь на опыте, полученном при создании этого металлодетектора, я построил более чувствительный, стабильный и удобный импульсный металлодетектор на Arduino – acdc.foxylab.com/node/47.

3.9. Усовершенствованный импульсный металлоискатель . Металлоискатели

Как и металлоискатели других типов, металлодетекторы типа PI (Puis Induction), постоянно совершенствуются. В результате применения новых схемотехнических решений удается добиться еще более высокой чувствительности этих приборов. Так, например, можно улучшить чувствительность детектора металлических предметов, описанного в предыдущем разделе.

По мнению автора, конструкция предлагаемого прибора, как и рассмотренного в предыдущем разделе металлоискателя, достаточно сложна для повторения начинающими радиолюбителями. К тому же определенные сложности могут возникнуть при регулировке этого устройства. Необходимо особо обратить внимание на то, что ошибки при монтаже и некорректная настройка прибора могут привести к выходу из строя дорогостоящих элементов.

В рассматриваемом в этом разделе устройстве используется микропроцессор с соответствующим программным обеспечением. К сожалению, к моменту издания этой книги опубликовать на 100 % работоспособную версию прошивки не представилось возможным. Поэтому заинтересованные и подготовленные читатели имеют возможность проверить свои силы в создании прошивки для микроконтроллера.

Принципиальная схема

Принципиальную схему предлагаемого усовершенствованного импульсного металлоискателя можно условно разделить на две части, а именно: на блок передатчика и блок приемника. К сожалению, ограниченный объем данной книги не позволяет подробно остановиться на всех особенностях схемотехнических решений, использованных при создании этого прибора. Поэтому далее будут рассмотрены основы функционирования лишь наиболее важных узлов и каскадов.

Как уже упоминалось, данный металлодетектор является усовершенствованным вариантом прибора, рассмотренного в предыдущем разделе этой главы. Определенные изменения коснулись модуля формирования импульсов и синхронизации, передатчика и преобразователя напряжения. Схема блока приемника претерпела более значительные изменения (рис. 3.18).

Рис. 3.18. Принципиальная схема блока передатчика усовершенствованного импульсного металлоискателя

В состав блока передатчика входят модуль формирования импульсов и синхронизации, сам передатчик, а также преобразователь напряжения.

Главной составной частью всей конструкции является модуль формирования импульсов и синхронизации, выполненный на микропроцессоре IC1 типа АТ89С2051 фирмы ATMEL и обеспечивающий формирование импульсов для передатчика, а также сигналов, управляющих работой всех остальных блоков. Рабочая частота микроконтроллера IC1 стабилизирована кварцевым резонатором (6 МГц). При указанном значении рабочей частоты микропроцессор формирует периодическую последовательность управляющих импульсов для различных каскадов металлодетектора.

Первоначально на выводе IC1/14 микропроцессора формируется управляющий импульс для транзистора Т6, после окончания которого на выводе IC1/15 формируется аналогичный импульс для транзистора Т7. Затем этот процесс повторяется еще раз. В результате происходит запуск преобразователя напряжения.

Далее, последовательно на выводах IC1/8, IC1/7, IC1/6, IC1/17, IC1/16 и IC1/18 формируются импульсы запуска передатчика. При этом указанные импульсы имеют одинаковую длительность, но каждый последующий импульс задержан относительно предыдущего на несколько тактов. Начало первого импульса, сформированного на выводе IC1/8, совпадает с серединой второго импульса на выводе IC1/15. С помощью переключателя Р1 можно выбрать время задержки импульса запуска передатчика по отношению к стартовому импульсу.

Через несколько тактов после окончания импульса на выводе IC1/18 короткий стробирующий импульс для усилителя-анализатора формируется на выводе IC1/2. В отличие от ранее рассмотренной схемы в данном приборе на этом же выводе микроконтроллера через несколько тактов формируется второй стробирующий импульс.

Помимо этого на выводах IC1/12 и IC1/13 микропроцессора формируются управляющие сигналы для транзисторов Т31 и Т32 блока приемника. Середина управляющего импульса для транзистора Т31 совпадает с серединой первого стробирующего импульса на выводе IC1/2, однако длительность импульса на выводе IC1/12 почти в два раза больше. При этом указанный импульс имеет отрицательную полярность. Начало управляющего импульсного сигнала на выводе IC1/13 почти совпадает с серединой второго импульса на выводе IC1/14 микроконтроллера, заканчивается же он через несколько тактов после окончания второго стробирующего импульса, формируемого на выводе IC1/2. Затем на выводе IC1/11 формируется управляющий сигнал для транзистора Т35 схемы акустической сигнализации блока приемника.

После небольшой паузы последовательность управляющих импульсов на соответствующих выходах микроконтроллера формируется вновь.

Питающее напряжение +5 В, предварительно стабилизированное микросхемой IC2, подается на вывод IC1/20 микроконтроллера.

Преобразователь напряжения, выполненный на транзисторах Т6-Т8 и стабилизаторе IC3, обеспечивает формирование питающего напряжения +5 В, необходимого для питания каскадов приемной части. Управляющие сигналы для транзисторов Т7 и Т8 формируются на соответствующих выводах микроконтроллера IC1, при этом на транзистор Т8 этот сигнал подается через преобразователь уровня, собранный на транзисторе Т6. Далее сформированное питающее напряжение стабилизируется микросхемой IC3, с выхода которой напряжение +5 В поступает на каскады приемника.

Выходные каскады передатчика выполнены на мощных транзисторах Т1, Т2 и Т3, работающих на общую нагрузку, в качестве которой выступает катушка L1, шунтированная цепочкой резисторов R1-R6. Работой транзисторов выходного каскада управляет транзистор Т4. Управляющий сигнал на базу транзистора Т4 подается с соответствующего выхода процессора IC1 через транзистор Т5.

Как и в рассмотренном в предыдущем разделе металлодетекторе, импульс, формируемый микропроцессором IC1 в соответствии с заложенной в его памяти программой, через переключатель подается на вход транзистора Т5 и далее, через транзистор Т4, на выходные каскады передатчика, выполненные на транзисторах Т1-Т3, а затем – на приемопередающую катушку L1. При появлении в зоне действия катушки L1 металлического предмета на его поверхности под воздействием внешнего электромагнитного поля, инициированного импульсом передатчика, возбуждаются вихревые поверхностные токи. Время существования этих токов зависит от длительности импульса, излучаемого катушкой L1.

Поверхностные токи являются источником вторичного импульсного сигнала, который принимается катушкой L1, усиливается и подается на схему анализа. Благодаря явлению самоиндукции длительность вторичного сигнала будет больше, чем длительность излученного передающей катушкой импульса. При этом форма вторичного импульсного сигнала зависит от свойств материала, из которого изготовлен обнаруженный металлический предмет. Обработка информации об отличиях параметров импульсов, излученных и принятых катушкой L1, обеспечивает формирование данных для блока индикации о наличии металлического предмета.

В состав блока приемника (рис. 3.19) входят двухкаскадный усилитель входного сигнала, усилители образцового сигнала, усилитель-анализатор, активный узкополосный фильтр, фильтр низкой частоты, схема формирования напряжения смещения, схемы коммутации и схема звуковой индикации.

Рис. 3.19. Принципиальная схема блока приемника усовершенствованного импульсного металлоискателя

Сигнал от металлического предмета принимается катушкой L1 и через схему защиты, выполненную на диодах D1 и D2, подается на входной двухкаскадный усилитель с емкостной обратной связью, выполненный на операционных усилителях IC31 и IC32. С выхода микросхемы IC32 (вывод IC32/6) усиленный импульсный сигнал подается на усилитель-анализатор, выполненный на микросхеме IC33.

В процессе работы прибора усилитель IC33 постоянно выключен, а напряжение питания подается на него лишь при поступлении на соответствующий вход (вывод IC33/8) стробирующих импульсов. По окончании подачи напряжения питания на выходе усилителя (вывод IC33/5) в течение нескольких секунд сохраняется уровень принятого сигнала, зафиксированный во время воздействия стробирующих импульсов. Время сохранения уровня сигнала зависит от емкости конденсатора С65. Таким образом, на один вход усилителя (вывод IC33/3) подается принятый импульсный сигнал, а на второй вход (вывод IC33/8) через конденсаторы С64 поступает соответствующий стробирующий импульс от модуля формирования импульсов и синхронизации (вывод IC1/2).

Далее выделенный сигнал проходит через активный фильтр, выполненный на элементе IC34a и настроенный на частоту 6 МГц. Для достижения указанных на принципиальной схеме параметров отдельных элементов данного фильтра рекомендуется использовать параллельное включение резисторов и конденсаторов. Так, например, значение указанной на схеме емкости конденсатора С67 (0,044 мкФ) достигается параллельным включением двух конденсаторов емкостью 0,022 мкФ каждый. Необходимо отметить, что при использовании кварцевого элемента Q1 с рабочей частотой, отличающейся от 6 МГц, величины отдельных элементов фильтра следует пересчитать.

С выхода фильтра сигнал подается на синхронный детектор, на входе которого установлен инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления 1, выполненный на элементе IC34b. При этом с помощью замыкания соответствующих пар контактов микросхемы IC37 (выводы IC37/1,2 и IC37/3,4) осуществляется переключение отрицательного сигнала, подаваемого на интегрирующую цепочку с конденсатором С71. Управляющие сигналы для микросхемы IC37 формируются каскадами, выполненными на транзисторах Т31-Т33.

С выхода интегрирующей цепочки импульсный сигнал проходит на вход усилительного каскада, который выполнен на микросхеме IC35 и одновременно выполняет функции фильтра низких частот. Падение напряжения на выходе операционного усилителя (вывод IC35/6) приводит к открытию транзистора Т34 и подключению к общему проводу головных телефонов BF1. При поступлении с соответствующего выхода микроконтроллера (вывод IC1/11) на транзистор Т35 управляющего сигнала в телефонах будет прослушиваться сигнал звуковой частоты. Резистор R77 ограничивает ток, протекающий через головные телефоны BF1. Его подбором можно регулировать громкость акустического сигнала.

Сигнал с вывода IC35/6 также подается на вход другого операционного усилителя (вывод IC36/2), задачей которого является обнуление выходного сигнала. Его использование объясняется тем, что на выходе микросхемы IC33 изменяющийся во времени выходной сигнал будет формироваться и в отсутствие в зоне действия поисковой катушки L1 металлических предметов, поэтому амплитуда результирующего сигнала будет отлична от нуля. С помощью резистора R86 на вход второго усилительного каскада (вывод IC32/2) подается напряжение смещения именно в момент поступления первого стробирующего импульса. Необходимый уровень напряжения смещения зависит от уровня выходного сигнала на выводе IC35/6, его формирование обеспечивается с помощью интегрирующей цепочки С73, R78-R80 и усилительного каскада на микросхеме IC36.

Цепь формирования напряжения смещения функционирует лишь во время замыкания соответствующих контактов микросхемы IC37 (выводы IC37/9,8). Длительность этого временного отрезка составляет три такта. При этом управляющие сигналы для микросхемы IC37 поступают с каскадов, выполненных на транзисторах Т31-Т33. Таким образом обеспечивается выравнивание уровней сигналов, сформированных в моменты поступления первого и второго стробирующих импульсов. Нажатием кнопки S2 время процесса обнуления можно значительно сократить.

Детали и конструкция

Все детали рассматриваемого прибора (за исключением поисковой катушки L1, переключателя Р1, выключателя S1 и кнопки S2) расположены на печатной плате (рис. 3.20) размерами 95х65 мм, изготовленной из двустороннего фольгированного гетинакса или текстолита.

Рис. 3.20. Печатная плата усовершенствованного импульсного металлоискателя

К деталям, применяемым в данном устройстве, не предъявляются какие-либо особые требования. Рекомендуется использовать любые малогабаритные конденсаторы и резисторы, которые без проблем можно разместить на печатной плате. Необходимо отметить, что для достижения указанных на принципиальной схеме параметров отдельных элементов следует использовать параллельное включение резисторов и конденсаторов (рис. 3.21). На печатной плате для размещения таких элементов предусмотрено дополнительное место.

Рис. 3.21. Расположение элементов усовершенствованного импульсного металлоискателя

Микросхемы типа LF356 (IC31, IC32) можно заменить на LM318 или NE5534, однако в результате такой замены могут возникнуть проблемы с налаживанием. В качестве усилителя IC35, помимо указанной на схеме микросхемы типа IL071, можно использовать микросхемы CA3140, ОР27 или ОР37. Микросхема типа R061 (IC36) без проблем заменяется на CA3140.

В качестве транзисторов Т1-Т3 помимо указанных на принципиальной схеме можно использовать транзисторы типа BU2508, BU2515 или ST2408.

Рабочая частота кварцевого резонатора должна составлять 6 МГц. Можно использовать любой другой кварцевый элемент с частотой резонанса от 2 до 6 МГц. Однако в таком случае потребуется пересчитать параметры элементов фильтра, выполненного на элементе IC34a.

Для монтажа микропроцессора IC1 следует использовать специальную панельку. При этом микроконтроллер устанавливается на плату только после окончания всех монтажных работ. Данное условие необходимо соблюдать и при проведении регулировочных работ, связанных с выполнением пайки при подборе величин отдельных элементов.

Особое внимание следует уделить изготовлению катушки L1, индуктивность которой должна составлять 500 мкГ. Конструкция этой катушки практически ничем не отличается от конструкции поисковой катушки L1, использованной в металлодетекторе, рассмотренном в предыдущем разделе. Она выполнена в виде кольца диаметром 250 мм и содержит 30 витков провода диаметром не более 0,5 мм. При использовании провода большего диаметра ток в катушке возрастет, однако еще быстрее будут расти значения паразитных вихревых токов, что приведет к ухудшению чувствительности прибора.

Следует напомнить, что для изготовления катушки L1 не рекомендуется использовать лакированный провод, поскольку разность потенциалов между соседними витками при излучении импульса достигает 20 В. Если в процессе намотки витков катушки рядом окажутся проводники, например первого и пятого витков, пробой изоляции практически обеспечен.

В свою очередь, это может привести к выходу из строя транзисторов передатчика и других элементов. Поэтому провод, используемый при изготовлении катушки L1, должен быть хотя бы в полихлорвиниловой изоляции. Готовую катушку также рекомендуется хорошо изолировать. Для этого можно воспользоваться эпоксидной смолой или различными пенными наполнителями.

Катушку L1 следует подключать к плате с помощью двужильного хорошо изолированного провода, диаметр каждой жилы которого должен быть не меньше диаметра провода, из которого изготовлена сама катушка. Не рекомендуется использовать коаксиальный кабель из-за его значительной собственной емкости.

Источником звуковых сигналов могут служить либо головные телефоны с сопротивлением от 8 до 32 Ом, либо малогабаритный громкоговоритель с аналогичным сопротивлением катушки.

В качестве источника питания В1 рекомендуется использовать аккумуляторную батарею емкостью около 2 А/ч, поскольку ток, потребляемый данным металлоискателем, превышает 200 мА.

Печатная плата с расположенными на ней элементами и источник питания размещаются в любом подходящем корпусе. На крышке корпуса устанавливаются переключатель P1, разъемы для подключения головных телефонов BF1 и катушки L1, а также выключатель S1 и кнопка S2.

Налаживание

Данный прибор следует настраивать в условиях, когда любые металлические предметы удалены от поисковой катушки L1 на расстояние не менее 1,5 м.

Особенность настройки и регулировки рассматриваемого металлоискателя заключается в том, что его отдельные блоки и каскады подключаются постепенно. При этом каждая операция подключения (пайка) выполняется при отключенном источнике питания.

В первую очередь требуется проверить наличие и величину питающего напряжения на соответствующих контактах панельки микросхемы IC1 в отсутствие микроконтроллера. Если это напряжение в норме, то далее следует установить на плату микропроцессор и с помощью частотомера или осциллографа проверить сигнал на выводах IC1/4 и IC1/5. Частота пилот-сигнала на указанных выводах должна соответствовать рабочей частоте используемого кварцевого резонатора.

После подключения транзисторов преобразователя напряжения (без нагрузки) потребляемый ток должен возрасти примерно на 50 мА. Напряжение на конденсаторе С10 в отсутствие нагрузки не должно превышать 20 В.

Затем следует подключить каскады передатчика. Режимы работы транзисторов Т1-Т4 должны быть одинаковыми и устанавливаются подбором величин резисторов R13-R16.

Сопротивление катушки L1, зашунтированной резисторами R1-R3, должно составлять примерно 500 Ом. При этом выводы катушки и резисторов должны быть хорошо пропаяны, поскольку нарушение контакта в этой цепи влечет за собой выход из строя выходных транзисторов передатчика.

Для проверки работоспособности каскадов передатчика можно придержать катушку L1 возле уха и включить питание металлоискателя. Примерно через полсекунды (после обнуления микроконтроллера) можно будет услышать сигнал низкого тона, возникновение которого обусловлено микровибрацией отдельных витков катушки. При этом на коллекторах транзисторов Т1-Т3 будет сформирован немодулированный остроконечный импульс длительностью около 10–20 мкс, форму которого можно проконтролировать с помощью осциллографа. Увеличение сопротивления резисторов R1-R3 приводит к возрастанию амплитуды выходного импульса с уменьшением его длительности. Для подбора величины сопротивления шунта катушки L1 не рекомендуется использовать переменный резистор, поскольку даже кратковременное нарушение контакта движка с токопроводящей дорожкой может вывести из строя выходные транзисторы передатчика. Поэтому желательно постепенно изменять величину шунта с шагом 50 Ом. Перед заменой деталей следует обязательно выключить напряжение питания прибора.

Далее можно приступать к настройке приемной части. Если все детали исправны, а монтаж выполнен безошибочно, то после включения металлодетектора (примерно через 20 мкс после окончания стартового импульса) на выходе микросхемы IC31 (вывод IC31/6) с помощью осциллографа можно наблюдать экспоненциально возрастающий сигнал, переходящий в сигнал постоянного уровня. Искажения фронта этого сигнала устраняются подбором резисторов R1, R2 и R3, шунтирующих катушку L1.

После этого следует проконтролировать форму и амплитуду сигнала на выходе микросхемы IC32 (вывод IC32/6). Максимальная амплитуда этого сигнала устанавливается подбором величины резистора R64. В процессе налаживания напряжение смещения на вывод IC32/2 можно подавать с отдельного делителя напряжения, в качестве которого можно использовать переменный резистор номиналом 5-50 кОм, включенный, например, между выводами IC32/4,7. Движок потенциометра подключается к резистору R86.

На выходе микросхемы IC33 (вывод IC33/5) можно наблюдать прямоугольный сигнал, амплитуда которого регулируется временно подключенным потенциометром. Далее необходимо проконтролировать сигналы на выходах элементов IC34a и IC34b. При этом на выводах IC34/6,7 должны быть правильные синусоиды. В результате на конденсаторе С71 формируется постоянное напряжение, которое поступает на вход микросхемы IC35.

В процессе настройки можно наблюдать реакцию прибора на изменение положения движка временно подключенного потенциометра, после чего вместо него следует впаять делитель R84, R85.

Порядок работы

Порядок работы с детектором металлических предметов не имеет существенных отличий от использования металлодетектора, рассмотренного в предыдущем разделе.

Перед практическим использованием данного металлоискателя следует переключателем P1 установить минимальную задержку импульса. Если в процессе работы в зоне действия поисковой катушки L1 окажется какой-либо металлический предмет, то в головных телефонах появится акустический сигнал. Переход в режим работы с большей задержкой импульса обеспечит исключение влияния не только магнитных свойств грунта, но и избавит от реакции прибора на всевозможные посторонние предметы (ржавые гвозди, фольгу от сигаретных пачек и т. п.) и последующего напрасного поиска.

Простой импульсный металлоискатель “Питон” – Мои статьи – Каталог статей

Признаюсь сразу: когда я первый раз увидел схему импульсного металлоискателя “ИМПАД” (чуть позже её доработали и переименовали в “ПИРАТ”), я не поверил, что ЭТО может вполне неплохо работать, показывая с простейшей катушкой результат 20-25см на монету 5 копеек СССР. Не удержался и собрал этот импульсный металлодетектор. К моему удивлению, ОНО заработало. Причём довольно неплохо! Схема оригинала выглядит так:

На мой взгляд, автор этого схемного решения (Вадим2 с форума cxem.net) проявил просто гениальную смелость – за счёт тонкого понимания работы простейших деталей, смог получить очень неплохой металлоискатель с экстремально низкой стоимостью и прекрасной повторяемостью, не похожий ни на какой другой своей схемотехникой. Несколько дней с осциллографом понадобилось мне чтобы понять тонкости работы схемы. Удивительное решение!

Собрав тот металлоискатель (кажется) в 2013 году, я с ней немного “поигрался”, но так и не прочувствовав принципа работы, успешно распаял плату..

А месяц назад на том же форуме cxem.net увидел продолжение этой схемы в виде проекта на PIC12F675. Не удержался, собрал. Схема заработала, но ряд моментов в прошивке контроллера и самой схеме мне не понравилось. Творческий зуд заставил меня написать под ту плату свою прошивку. Не полное использование потенциала контроллера и желание ещё больше упростить схему аналоговой части подтолкнули на эксперименты. В результате было “отутюжено” с десяток вариантов плат и в конце концов родился “Питон” (точнее Pi-Tone) как попытка устранить главный недостаток металлоискателя “ИМПАД”-“ПИРАТ” – жуткий звук. (У меня через 20-30 минут от слушания его жужжания начинала болеть голова). К сожалению, ресурсов PIC12F675 для реализации задуманного не хватило. Пришлось применить PIC12F683. Он всего на 10-15 центов дороже, чем PIC12F675, зато теперь не только на всё хватило ресурсов, но и остался задел для дальнейшего развития проекта (а задумки уже есть).

Схема импульсного металлоискателя, на мой взгляд, стала даже немного проще оригинала.

Чувствительность металлодетектора при “правильных” деталях и точном исполнении поисковой катушки те же 20-25см на 5 коп. СССР и примерно полтора метра на крупные металлические предметы вроде двери. Ток потребления в режиме поиска около 30 мА и при сработке около 50 мА.

Кроме лучшего звука, за счёт применения контроллера, удалось добавить в схему контроль напряжения аккумулятора. При включении металлоискатель “Питон” сообщает уровень заряда: три сигнала – напряжение батареи выше 12в, два – более 11,3в, один – выше 10,5в. При снижении напряжения ниже 10,3в (для аккумулятора это критическая величина) работа формирователя импульсов останавливается и контроллер издаёт звук, оповещающий о прекращении работы металлоискателя.

Светодиод работает синхронно с генерацией звуков, поэтому на эту цепь можно подключить цепь управления вибромоторчиком для беззвучного режима.

Динамик лучше использовать высокоомный (30-50 Ом). С наушниками чувствительность металлоискателя немного выше (видимо из-за меньшего потребления тока и нагрузки на батарею).

При правильной сборке из исправных деталей импульсный металлодетектор начинает работать сразу и без настройки, если Вы не захотите экспериментировать с катушкой. Я рассчитывал номиналы на плате и временные параметры работы контроллера под определённую катушку. Её надо будет сделать точно.

Катушка делается очень просто – из самого обычного и распространённого кабеля для компьютерных сетей, витой пары. 4 пары без экрана. Понадобится кусок длинной ровно 2 метра.

Далее, надо будет с каждого конца удалить трубку изоляции длинной примерно 2-3см. и зачистить кончики всех восьми одножильных проводков витых пар. Далее надеваем на проводки изоляционные трубочки и спаиваем концы так, чтобы получить 8 витков провода. С учётом трёх колец кабеля имеем 3 х 8 = 24 витка в катушке.

Порядок спайки концов катушки:

Идея была позаимствована из этой статьи:

http://www.metdet.ru/korsina2.htm

Там Вы найдёте более подробное описание. Но я не стал оставлять длинные концы проводов как в первоисточнике и загибать их внутрь катушки, как там указано. Дело в том, что любой металл внутри плоскости катушки будет очень сильно снижать чувствительность металлоискателя к полезным мишеням. Потеряем в дальности. Перед спайкой концов двухметровый кусок кабеля следует свернуть кольцом в три провода. Выйдет кольцо диаметром около 21см.

От поисковой катушки до платы потребуется кусок кабеля. Я использовал аудиокабель – 2 жилы в толстом прозрачном силиконе. Сечение 0,75мм по меди. Почему он? У него низкая погонная ёмкость. Это способствует отсутствию паразитных колебаний (“звона”) сигнала при формировании зондирующих импульсов. Если Вы примените другой кабель, возможно понадобится подбор шунтирующих катушку резисторов (R4 и R5).

Проект ещё не завершён – в планах погонять плату с большими “глубинным” катушками (и соответственно добавить поддержку в софте для них). Собственно для того на плате и оказалась кнопка. Пока этим не занимался.

Как ни странно, но в такой простой схеме много ещё сюрпризов. Хочется довести до совершенства.

Если Вам хочется получить максимальную дальность обнаружения металлических предметов, ниже методика подбора сопротивления параллельно катушке от автора “Пирата”:

Как настроить резистор параллельный катушке.
Заменяем его цепочкой из переменного 470 Ом, например, и постоянного 150 Ом не менее 0,5 Вт.
1-установить переменный резистор в положение минимального сопротивления.
2-выставить резистором “Порог” максимальную чувствительность и замерить линейкой дальность для выбранной мишени (монета, или банка и т.д.)
3-Увеличить сопротивление переменного резистора примерно на 10%.
4-снова точно выставить “Порог” и замерить дальность линейкой.
Повторять эти операции пока чутьё будет расти. Пройдя оптимальное значение для сопротивления к катушке дальность начнёт уменьшаться. Это сопротивление нужно подобрать с точностью 5-10 Ом и заменить на постоянное.
Настраивать лучше с наушниками, уменьшив их громкость до приемлемой.

Один из гостей моего сайта уже успел повторить “Питон”, но сделал его на своей плате, применив преобразователь 3,7в -> 12в один аккумулятор 18650. Металлодетектор вышел очень компактным:

Вот небольшое видео с его работой.

Продолжение проекта тут

Файлы прошивок для контроллера и платы можно бесплатно скачать в разделе “Каталог файлов”.

Если Вы авторизуетесь на сайте в качестве пользователя, Вы будете получать уведомления о новых материалах на сайте.

Принципиальная схема / 3.8. Простой импульсный металлоискатель / Глава 3 Металлоискатели на микросхемах / Книга: Металлоискатели / Арсенал-Инфо.рф

Принципиальная схема

Принципиальную схему предлагаемого простого импульсного металлоискателя условно можно разделить на две части, а именно: на блок передатчика и блок приемника. К сожалению, ограниченный объем данной книги не позволяет подробно остановиться на всех особенностях схемотехнических решений, использованных при создании данного прибора. Поэтому далее будут рассмотрены основы функционирования лишь наиболее важных узлов и каскадов.

В состав блока передатчика (рис. 3.14) входят модуль формирования импульсов и синхронизации, сам передатчик, а также преобразователь напряжения.

Рис. 3.14. Принципиальная схема блока передатчика простого импульсного металлоискателя

Главной составной частью всей конструкции является модуль формирования импульсов и синхронизации, выполненный на микропроцессоре IC1 типа АТ89С2051 фирмы ATMEL и обеспечивающий формирование импульсов для передатчика, а также сигналов, управляющих работой всех остальных блоков. Рабочая частота микроконтроллера IC1 стабилизирована кварцевым резонатором (3,5 МГц). При указанном значении рабочей частоты микропроцессор формирует периодическую последовательность управляющих импульсов для различных каскадов металлодетектора. Эта последовательность состоит из 250 тактов длительностью по 9 мкс каждый.

Первоначально на выводе IC1/14 микропроцессора формируется управляющий импульс для транзистора Т6, после окончания которого на выводе IC1/15 формируется аналогичный импульс для транзистора Т7. Затем этот процесс повторяется еще один раз. В результате происходит запуск преобразователя напряжения.

Далее, последовательно на выводах IC1/8, IC1/7, IC1/6, IC1/16, IC1/17, IC1/19 и IC1/18 формируются импульсы запуска передатчика. При этом указанные импульсы имеют одинаковую длительность, но каждый последующий импульс задержан относительно предыдущего на несколько тактов. Начало первого импульса, сформированного на выводе IC1/8, совпадает с окончанием второго импульса на выводе IC1/15. С помощью переключателя Р1 можно выбрать время задержки импульса запуска передатчика по отношению к стартовому импульсу.

Через несколько тактов после окончания импульса на выводе IC1/18 короткий стробирующий импульс для одного из каналов анализатора формируется на выводе IC1/3. Затем аналогичный импульс, предназначенный для второго канала анализатора, формируется на выводе IC1/9. После этого на выводе IC1/11 формируется управляющий сигнал для транзистора Т10 схемы акустической сигнализации блока приемника.

Затем, после небольшой паузы, последовательность управляющих импульсов на соответствующих выходах микроконтроллера формируется вновь.

Преобразователь напряжения, выполненный на транзисторах Т6-Т8 и стабилизаторе IC3, обеспечивает формирование двуполярного питающего напряжения 12 В, необходимого для питания каскадов приемной части. Управляющие сигналы для транзисторов Т7 и Т8 формируются на соответствующих выводах микроконтроллера IC1. При этом на транзистор Т8 этот сигнал подается через преобразователь уровня, собранный на транзисторе Т6. Далее сформированное питающее напряжение стабилизируется микросхемой IC3, с выхода которой напряжение +12 В поступает на каскады приемной части.

Импульс, формируемый микропроцессором IC1 в соответствии с заложенной в его памяти программой, через переключатель подается на вход транзистора Т5 и далее, через транзистор Т4, на выходные каскады передатчика, выполненные на транзисторах Т1-Т3, а затем – на приемопередающую катушку L1. При появлении в зоне действия катушки L1 металлического предмета на его поверхности под воздействием внешнего электромагнитного поля, инициированного импульсом передатчика, возбуждаются вихревые поверхностные токи. Время существования этих токов зависит от длительности импульса, излучаемого катушкой L1.

В свою очередь поверхностные токи являются источником вторичного импульсного сигнала, который с соответствующей задержкой принимается катушкой L1, усиливается и подается на схему анализа. Необходимо отметить, что благодаря явлению самоиндукции длительность вторичного сигнала будет больше, чем длительность излученного передающей катушкой импульса. При этом форма вторичного импульса зависит от свойств металла, из которого изготовлен обнаруженный предмет. Обработка информации об отличиях параметров импульсов, излученных и принятых катушкой L1, обеспечивает формирование данных для блока индикации о наличии металлического предмета. В рассматриваемом металлоискателе для анализа используются параметры заднего фронта вторичного импульсного сигнала.

В состав блока приемника (рис. 3.15) входят двухкаскадный усилитель входного сигнала, анализатор и схема звуковой индикации.

Рис. 3.15. Принципиальная схема блока приемника простого импульсного металлоискателя

Сигнал от металлического предмета принимается катушкой L1 и через схему защиты, выполненную на диодах D1 и D2, подается на входной двухкаскадный усилитель с емкостной обратной связью, выполненный на операционных усилителях IC4 и IC5. С выхода микросхемы IC5 (вывод IC5/6) усиленный импульсный сигнал подается на схему анализатора, выполненную на микросхемах IC6-IC8.

Усилители IC6 и IC7 в процессе работы прибора постоянно выключены, и напряжение питания подается на них лишь при поступлении на соответствующие входы (выводы IC6/8 и IC7/8) стробирующих импульсов, длительность каждого из которых составляет 9 мкс (один такт). При этом на усилитель IC6 подается стробирующий импульс, задержанный по отношению к окончанию выбранного импульса запуска передатчика на 30-100 мкс, а на усилитель IC7 – задержанный по отношению к окончанию первого стробирующего импульса на 200 мкс. Необходимость такой задержки объясняется тем, что форма принятого сигнала зависит от влияния многих посторонних факторов, поэтому полезный сигнал можно наблюдать лишь в промежутке примерно 400 мкс после окончания импульса. В данном случае полезным сигналом является возрастание положительного напряжения при приближении катушки L1 к металлическому предмету в результате увеличения длительности заднего фронта вторичного импульса в сравнении с излученным импульсом.

По окончании подачи напряжения питания на выходах каждого усилителя (микросхемы IC6 и IC7) в течение нескольких секунд сохраняется уровень принятого сигнала, зафиксированный во время воздействия стробирующих импульсов.

Таким образом на один из входов соответствующего усилителя (выводы IC6/3 и IC7/3) подается принятый импульсный сигнал, а на второй вход этого же усилителя (выводы IC6/8 и IC7/8) через конденсаторы С34 и С35 поступает соответствующий стробирующий импульс от модуля формирования импульсов и синхронизации (выводы IC1/3 и IC1/9).

Сигналы, сформированные на выходах микросхем IC6 и IC7 (выводы IC6/5 и IC7/5), далее подаются на соответствующие входы дифференциального усилителя, выполненного на микросхеме IC8. При этом сигнал с выхода усилителя IC6 проходит через переменный резистор R45, с помощью которого регулируется чувствительность прибора. При наличии в зоне действия металлодетектора металлического предмета уровни сигналов на соответствующих входах дифференциального усилителя (выводы IC8/2 и IC8/3) будут одинаковыми. В результате выходной сигнал этого усилителя (вывод IC8/6) будет низким.

Падение напряжения на выходе усилителя IC8 приводит к открытию транзистора Т9 и подключению к общему проводу головных телефонов BF1. При поступлении с соответствующего выхода микроконтроллера (вывод IC1/11) на транзистор Т10 управляющего сигнала в телефонах будет прослушиваться сигнал звуковой частоты. Резистор R44 ограничивает ток, протекающий через головные телефоны BF1. Его подбором можно регулировать громкость акустического сигнала.

Питание данного металлодетектора осуществляется от источника В1 напряжением 12 В.

Простой в сборке импульсный индукционный металлоискатель с DSP – Lammert Bies

Об авторе: Ламмерт Бис папа, муж и полиглот. Он занимается разработкой встраиваемых систем с восьмидесятых годов. Использовал машинное обучение до того, как у него появилось название. Специализируется на соединении компьютеров, роботов и людей. Был защитником Google Mapmaker и выступал на нескольких международных конференциях Google с 2011 года до тех пор, пока Mapmaker не отключили в 2017 году. Бухантер из Google. В настоящее время распространяет искусственный интеллект в самых диких местах производственной среды.Он никогда не перестает учиться.

Введение в обнаружение металлов

Большинство металлоискателей основано на том факте, что металлы в магнитном поле изменяют его поведение. Есть два общих подхода к обнаружению этих изменений. В одном подходе переменный ток подается на передающую катушку. Приемная катушка используется для приема магнитного поля, создаваемого передатчиком. Если кусок металла попадает в зону действия силовых линий магнитного поля, приемная катушка может обнаружить изменение как амплитуды, так и фазы принятого сигнала.Величина изменения амплитуды и изменения фазы является показателем размера и расстояния до металла, а также может использоваться для различения черных и цветных металлов.

В другом подходе импульсы тока отправляются на передающую катушку. Магнитное поле, вызванное этими импульсами, запускает вихревые токи в металлах вблизи катушки. Если магнитное поле переключается достаточно быстро, вихревые токи могут быть обнаружены с помощью передающей катушки, которая затем действует как приемник.

Импульсная индукция часто позволяет достичь более глубоких целей, чем частотные детекторы, но различить разные типы металлов труднее.В связи с особыми потребностями, когда я начал этот проект, на этой странице описывается индукционный металлоискатель с максимально возможной дискриминацией между различными металлами. Для этого обработка сигналов выполняется полностью в цифровом виде с помощью цифрового сигнального процессора , DSP .

Конструкция поисковой катушки

В Интернете есть много проектов, касающихся индукционных металлоискателей. Хотя они отличаются способом обработки сигналов, электроника, генерирующая импульсы магнитного поля, почти всегда идентична.

Основным элементом для генерации магнитных импульсов является катушка. Размер катушки в основном зависит от требуемой глубины обнаружения и минимального размера объектов, которые еще должны быть обнаружены. В целом можно сказать, что максимальная теоретическая глубина обнаружения катушки в пять раз превышает диаметр, а минимальный размер объекта, обнаруживаемого катушкой, составляет пять процентов диаметра. Это максимальные значения, которые сильно зависят от ситуации. Очевидно, что с метровой катушкой вы не обнаружите пятисантиметровый объект на глубине пяти метров.Однако это дает представление о том, какой тип катушки вам нужен для решения конкретной проблемы. Многие люди будут использовать металлоискатели для поиска монет и драгоценностей. Для таких ситуаций подойдет катушка 250 или 400 мм. В моей ситуации мне нужно было разместить железные 100-миллиметровые водопроводные трубы на глубине двух метров. Вот почему я решил использовать катушку длиной 1 метр.

Хотя физический размер и форма катушки могут различаться (квадратные или эллиптические катушки используются в определенных ситуациях и работают так же хорошо, как и круглые), индуктивность катушек незначительно различается между различными физическими конструкциями.Общепринятая оптимальная индуктивность поисковых катушек для импульсных индукционных металлоискателей находится в диапазоне от 300 до 500 мкГн. В этом проекте я предполагаю, что используемые катушки имеют емкость 400 мкГн. Для катушек меньшего размера это обычно означает большее количество витков.

Поисковая катушка должна работать от общедоступных источников питания. Из-за аналоговой схемы для усиления небольших вихретоковых сигналов, регистрируемых после прекращения магнитного импульса, наиболее практичным является двойной источник питания ± 10 В или ± 12 В.Катушка будет заряжаться только с одной из двух сторон источника питания, что дает асимметричный разряд батареи, если мы используем два отдельных аккумуляторных блока для положительной и отрицательной стороны источника питания. Поэтому мы будем использовать только одну аккумуляторную батарею на 10 или 12 В и генерировать другую сторону питания с помощью преобразователя постоянного тока в постоянный. Хотя это делается в большинстве коммерческих и самодельных схем металлоискателей, это далеко не идеально. Основная проблема заключается в том, что напряжение, генерируемое преобразователем постоянного тока в постоянный, не является свободным от пульсаций, и особенно на высоких частотах, с которыми мы работаем, это может вызвать некоторую нежелательную связь.Мы отложим эту проблему до параграфа об источнике питания и теперь будем предполагать, что наша катушка заряжена напряжением от 9 до 15 В (в зависимости от фактического выбора аккумуляторной батареи, уровня заряда аккумуляторов и т. .)

Когда это напряжение подается на катушку через высокоскоростной биполярный транзистор или полевой МОП-транзистор, ток в катушке будет постепенно увеличиваться до тех пор, пока он не будет ограничен внутренним сопротивлением катушки, зарядным транзистором и другими возможными компонентами с сопротивлением в линии. .Чем дольше мы заряжаемся, тем выше будет магнитное поле. У этого есть свои преимущества и недостатки. Более сильные магнитные поля могут проникать глубже в почву. Но если мы будем заряжать более длительный период, чем, скажем, 250 мкс, вы можете перенасыщать землю, что сделает небольшие объекты невидимыми из-за фонового шума. Поэтому мы должны ограничить максимальное время зарядки значением около 250 мкс при достаточно низком сопротивлении цепи, чтобы в течение этого периода в катушке генерировался достаточный ток.Нетрудно рассчитать максимальный ток, который может протекать через катушку. Этот ток определяется омическим сопротивлением всех компонентов контура. Можно с уверенностью предположить, что наибольшее сопротивление имеет катушка. Многие силовые транзисторы и полевые МОП-транзисторы, используемые в индукционных металлоискателях, имеют максимальный непрерывный ток от 8 до 10 ампер. Если мы сконструируем катушку таким образом, чтобы она имела сопротивление не менее 2 Ом, максимальный ток, который будет протекать, никогда не будет больше 7.5 ампер с самой большой аккумуляторной батареей и полностью заряженными батареями. При сопротивлении цепи 2 Ом и минимальном напряжении 9 В ток через катушку достигнет примерно 3,2 А за упомянутые выше 250 мкс, что более чем достаточно для импульсного индукционного металлоискателя общего назначения с возможностью глубокого поиска.

Теперь мы определили индуктивность и сопротивление катушки, но это не многое говорит о физической конструкции катушки, если мы не знаем ее размеров.В таблице ниже я суммировал размер катушки, толщину провода, количество витков и физическое строение для ряда распространенных размеров катушек. Во всех случаях я старался максимально приблизиться к указанным выше значениям индуктивности и сопротивления. Это уменьшит проблемы с длиной импульса заряда и номиналами разрядного резистора при замене катушек.

Размер	Форма	витков	Размер провода	Индуктивность	Сопротивление
Ø 120 мм	Круглый	36	Ø 0.40 мм / 0,14 мм²	405 мкГн	1,9 Ом
Ø 150 мм	Круглый	31	Ø 0,40 мм / 0,14 мм²	394 мкГн	2,0 Ом
Ø 175 мм	Круглый	28	Ø 0,40 мм / 0,14 мм²	387 мкГн	2,1 Ом
Ø 200 мм	Круглый	26	Ø 0,40 мм / 0,14 мм²	406 мкГн	2,2 Ом
Ø 250 мм	Круглый	22	Ø 0.40 мм / 0,14 мм²	380 мкГн	2,3 Ом
Ø 300 мм	Круглый	20	Ø 0,50 мм / 0,20 мм²	390 мкГн	1,6 Ом
Ø 400 мм	Круглый	17	Ø 0,50 мм / 0,20 мм²	396 мкГн	1,8 Ом
Ø 500 мм	Круглый	15	Ø 0,50 мм / 0,20 мм²	400 мкГн	2,0 Ом
1.0 x 1,0 м	Квадратный	10	Ø 0,66 мм / 0,34 мм²	406 мкГн	2,0 Ом
1,4 x 1,4 м	Квадратный	8	Ø 0,66 мм / 0,34 мм²	387 мкГн	2,2 Ом
1,8 x 1,8 м	Квадратный	7	Ø 0,80 мм / 0,50 мм²	398 мкГн	1,7 Ом

Общие импульсные индукционные поисковые катушки с их физическими свойствами

Значения в этой таблице являются теоретическими и могут варьироваться в зависимости от способа создания катушек.В частности, индуктивность может значительно меняться даже при небольших изменениях расстояния между проводами. Тебе не стоит этого бояться. Катушка будет работать нормально, даже если индуктивность отличается на 10 или 20% от указанных здесь значений. Круглые катушки должны быть изготовлены из эмалированной медной проволоки. Размеры 0,14 мм² и 0,20 мм² являются обычными толщинами и должны быть доступны в любом крупном магазине электроники или по почте. Квадратные катушки созданы из многожильных кабелей передачи данных. Многожильные кабели 10 × 0.34 мм², 8 × 0,34 мм² и 7 × 0,50 мм² производятся такими компаниями, как Unitronic, для подключения датчиков в промышленных приложениях. Обязательно покупайте для этого кабель без экранирования.

Кривая разряда и дискриминация

Цикл обнаружения импульсных индукционных металлоискателей начинается сразу после отключения магнитного поля. Это достигается путем закрытия биполярного силового транзистора или полевого МОП-транзистора, который соединяет катушку с источником питания. График разряда катушки можно разделить на три части.

Этап 1: Влияние пробоя на MOSFET драйвера

В большинстве конструкций металлоискателей используются полевые МОП-транзисторы для регулирования импульсов тока через поисковую катушку. В нашей конструкции для этой задачи также будет использоваться полевой МОП-транзистор. Если полевой МОП-транзистор закрыт, ток в катушке разряжается через резистор в токовой петле, который должен точно соответствовать индуктивности катушки. Для идеального демпфирования катушки 400 мкГн используется резистор примерно 680 Ом. Катушки с индуктивностью 300 мкГн должны разряжаться через резистор 600 Ом.Если мы нагружаем катушку током в 2 ампера, по закону Ома нетрудно рассчитать, что с разрядным резистором 680 Ом напряжение достигнет пика до 1360 вольт. Не многие коммерчески доступные электронные компоненты будут способны выдерживать такое напряжение, и особенно силовые полевые МОП-транзисторы, используемые для пробоя катушек металлоискателя в диапазоне от 300 до 750 вольт, в зависимости от марки и модели. Это означает, что во время первой стадии разряда катушки напряжение на катушке будет ограничено примерно до 500 Вольт, при этом часть тока будет проходить через демпфирующий резистор, а часть – через МОП-транзистор драйвера.Это далеко не идеально, потому что более высокое напряжение разряда означает более быстрое отключение магнитного поля, но мы должны быть счастливы, что такое внутреннее поведение полевого МОП-транзистора фактически предотвращает повреждение других компонентов.

Время, в течение которого система остается на стадии 1 кривой разряда, зависит от величины тока, протекающего через катушку в момент начала разряда, напряжения пробоя полевого МОП-транзистора и суммы сопротивлений катушки, проводки и демпфирующего резистора.Предполагая, что основное сопротивление в контуре вызвано демпфирующим резистором, мы можем рассчитать длину первой ступени по следующей формуле:

T _s1 = L _{змеевик} * (I _{змеевик} – V _{brk_down} / R _{влажный}) / V _{brk_down}

Очевидно, что эта формула действительна только тогда, когда I _{катушка}> V _{brk_down} / R _damp , потому что в противном случае ступень 1 никогда не вводится, а кривая нагнетания напрямую переходит на ступень 2.В нашем примере с катушкой 400 мкГн, демпфирующим резистором 680 Ом, начальным током катушки 2 Ампера и напряжением пробоя полевого МОП-транзистора 500 В этот первый этап кривой разряда будет длиться одну микросекунду.

Этап 2: Спад тока через демпфирующий резистор при высоких напряжениях катушки

Как только напряжение, индуцированное током в катушке, достигнет значения ниже напряжения пробоя полевого МОП-транзистора, ток будет экспоненциально спадать до нуля. Параметры, которые могут изменить этот распад, – это полное сопротивление в токовой петле и физические свойства магнитного поля в катушке.Металлы, находящиеся в зоне действия силовых линий магнитного поля, могут изменить вторую стадию кривой распада, но есть некоторые проблемы с их обнаружением. Прежде всего, это очень высокие напряжения. Этап 2 вступает в силу, когда напряжение на катушке падает ниже напряжения пробоя полевого МОП-транзистора (где-то около 500 Вольт), и заканчивается, когда напряжение уменьшается настолько, что оно может быть снято обычными аналоговыми цепями (часто около 0,5 или 1 В). Этот этап также довольно короткий, что затрудняет выполнение надежных измерений, которые дают информацию о наличии или различении металлов в зоне действия магнитного поля.

Большинство металлоискателей с импульсной индукцией поэтому просто пропускают этот второй этап и ждут, пока третий этап не начнет цикл обнаружения и дискриминации. Наш детектор на основе DSP отличается тем, что он определяет точный момент, когда кривая разряда переходит от стадии 2 к стадии три.

Рассматривая общие схемы обработки сигналов импульсных индукционных металлоискателей, демпфирующий резистор имеет два последовательно соединенных параллельно противоположно расположенных диода. Эти диоды действуют как ограничители напряжения, подтягивая одну сторону резистора к одной из сторон источника питания.Это сторона источника питания, которая функционирует как виртуальная земля при аналоговой обработке сигнала. Пока напряжение на катушке превышает 0,7 В, необходимое для открытия этих диодов, напряжение на диодах практически фиксировано. Когда напряжение на катушке падает ниже этого значения, диоды закрываются, и измеренное напряжение является фактическим остаточным напряжением на катушке.

Для нашей примерной катушки стадия 2 будет длиться около 3,9 мкс, пока ток катушки не упадет настолько, чтобы напряжение опустилось ниже этого магического значения 0.7 Вольт. Практически это означает конец второй стадии разрядной кривой и начало последней стадии, на которой могут быть обнаружены длительные вихревые токи. Если металлы находятся в диапазоне действия магнитного поля, момент перехода на третью ступень сместится. Черные металлы вызывают увеличение индуктивности катушки, что практически приводит к задержке точки перехода. Цветные металлы приведут к тому, что третий этап выйдет раньше. Мне не нужно объяснять, что для точного измерения точки перехода нам понадобится хорошая и быстрая аналоговая измерительная система и быстрый цикл вычислений ЦП.Здесь используется наш цифровой сигнальный процессор.

Этап 3: окончательное затухание тока и вихревые токи

На последнем этапе демпфирующий резистор блокируется двумя последовательно включенными диодами, и ток дополнительно затухает через вспомогательные резисторы в цепи. Текущие токи являются остатками первоначального тока катушки и токами, индуцированными вихревыми токами соседних металлов. Это исторически этап, на котором импульсный индукционный металлоискатель на базе аналогового и микроконтроллера выполняет анализ сигналов.Анализ сигналов в этой области затруднен по двум причинам. Прежде всего, это очень низкие уровни сигнала, которые требуют усиления в сотни или тысячи раз для получения некоторой информации. Это также усилит шум в сигнале. Вторая проблема заключается в том, что основная область различения находится примерно в первых 30 микросекундах затухания. Если игнорировать первую часть кривой затухания по замыслу, правильное различение типов металлов будет чрезвычайно трудным.

Аналоговые импульсные индукционные металлоискатели и версии на базе базовых микроконтроллеров идут еще дальше, поскольку не рассматривают саму форму сигнала, а усредняют ее в интегрирующем конденсаторе и используют конечное напряжение этого конденсатора, чтобы определить, был ли обнаружен металл.Это снизит значительный шум, создаваемый высоким коэффициентом усиления в каскаде усиления, но интегрирование сигнала удалит всю информацию, относящуюся к металлу. Вот почему обычные металлоискатели с импульсной индукцией так плохо разбираются. Сначала они выбрасывают почти всю информацию, суммируют то, что осталось, а затем говорят: «Эй, я, наверное, что-то обнаружил, но не спрашивайте меня, как и когда!».

График расхода на графике

Возможный график кривой разряда на входе нашей детекторной электроники можно увидеть на следующем рисунке.Красная кривая – это кривая разряда без цели, две другие кривые показывают разницу, когда цель находится в зоне действия магнитного поля.

График импульсной индукционной характеристики для различных целей

В течение первых пяти микросекунд, когда кривая разряда находится на стадии 1 и стадии 2, сигнал ограничивается защитными диодами во входной цепи. После этого кривая медленно затухает, причем скорость затухания зависит от существования мишени и проводимости этой мишени.В верхней части кривой ферромагнитные металлы вызовут небольшую задержку сигнала, которая упадет ниже 0,7 В, тогда как цветные металлы сместят эту точку перехода немного раньше. Материалы с высокой проводимостью, такие как золото, серебро и медь, будут иметь крутой изгиб и быстро распадаться до нуля. Мы видим, что примерно через 30 микросекунд различение различных типов целей практически невозможно. Анализируя ряд этих кривых, можно сделать обоснованное предположение о материале цели, обнаруженной импульсным индукционным металлоискателем.Как и в случае со всеми металлоискателями, это обоснованное предположение, а не однозначный ответ, потому что размер, глубина, окружающие цели и реакция почвы могут изменить сигнал таким образом, что надлежащее различение невозможно.

Конструкция блока питания

Одной из основных проблем при разработке хорошего импульсного индукционного металлоискателя с цифровой обработкой сигналов является правильная конструкция источника питания. Система будет включать трех опытных пользователей, у каждого из которых будут свои собственные потребности. Пиковые токи в одной части источника питания не должны отрицательно влиять на другие части системы.Аналоговое и цифровое заземление также следует разделять, насколько это возможно. Достичь этого непросто, если мы также хотим запитать всю схему от одной аккумуляторной батареи.

Питание катушки

Катушка, без сомнения, является самым большим потребителем тока в цепи. Импульсы, которые могут достигать нескольких ампер, генерируются включением и выключением катушки через полевой МОП-транзистор. Поэтому катушка должна питаться напрямую от аккумуляторной батареи. Ни у линейного регулятора, ни у преобразователя постоянного / постоянного тока не будет мощности для генерации этих коротких импульсов тока без серьезных последствий где-либо в системе.Мы можем использовать небольшой последовательный резистор и большой буферный конденсатор для защиты батарей от больших токов питания.

Источник аналогового усилителя

Аналоговый каскад усиления работает от двойного источника питания в диапазоне от ± 5 до ± 15 Вольт. Центр этих источников питания должен быть подключен к неподвижной стороне катушки и будет практически работать как аналоговая земля в цепи. Тогда плавающая сторона будет усилена относительно центра подачи.Наша конструкция первого каскада усилителя будет полностью дифференциальной, что снизит помехи, если аналоговый ноль не будет идеально стабильным.

Блок питания цифрового сигнального процессора

Цифровые сигнальные процессоры предназначены для работы при напряжении 3,3 В, 5 В или обоих. Я буду использовать более высокое напряжение питания по двум причинам. Во-первых, из прошлого опыта стало известно, что у процессоров с питанием от 5 Вольт меньше проблем с помехами. Но главная причина в том, что модель DSP, которую я решил использовать, может использовать только самый быстрый режим преобразования АЦП, когда подключен источник питания на 5 вольт.Положение блока питания в общей схеме затруднительно. Чтобы переключить полевой МОП-транзистор, который управляет катушкой, в идеале линия нулевого питания DSP должна быть подключена к нулю полевого МОП-транзистора, который находится на внешнем конце источников питания. Но для правильной выборки аналоговых сигналов в каскаде усиления ноль DSP должен быть около нуля каскада усиления, который находится в центре источников питания. Поскольку с помощью дифференциального усилителя легче переключать уровни напряжения аналогового каскада, чем переключать полевой МОП-транзистор с произвольного уровня напряжения, мы подключим цифровые компоненты к отрицательной линии питания.Это также автоматически разделяет аналоговую и цифровую землю, что снижает проблемы с шумом.

Схема силовой части

Собрав все пожелания, проще всего построить силовую часть схемы, как на следующем рисунке. Катушка питается практически напрямую от аккумуляторной батареи. Я говорю «почти прямо», потому что для уменьшения пиковых токов используются небольшой резистор и большой конденсатор. Цифровые компоненты размещаются рядом с отрицательной линией питания. Линейный регулятор мощности, конденсаторы и диод должны предотвращать возврат слишком большого количества шума, создаваемого цифровыми компонентами, в аналоговую схему.Операционным усилителям аналогового усилителя для работы необходим двойной источник питания. Верхняя часть этого источника питания генерируется микросхемой LT1054 в конфигурации удвоителя напряжения.

Фактически точка соединения R3, C3 и поисковой катушки действует как аналоговая земля. Этот уровень земли будет повышаться и понижаться во время этапов заряда и разряда конденсатора C3, но это не окажет отрицательного влияния на аналоговый усилитель, поскольку входная схема каскада усиления будет полностью дифференциальной.

Вы можете видеть, что клеммы + и – батареи определены как точка звезды. Так должно быть и при проектировании печатной платы. При наличии как можно более коротких общих линий между тремя основными потребителями (катушкой, процессором и аналоговым усилителем) вероятность помех между этими компонентами будет меньше.

Источник питания импульсного индукционного металлоискателя

Все вместе рано или поздно развалится.

ЗАКОН САЙМОНА

Металлоискатель Hammerhead PI – Металлоискатели с импульсной индукцией

«Hammerhead» – это металлоискатель с импульсной индукцией (PI).Он предназначен в первую очередь как обучающая платформа для экспериментаторов и как базовый проект для расширения. Эта конструкция очень похожа на другие коммерческие детекторы PI, которые, как правило, имеют схожую схему схем, поэтому он имеет потенциал для хорошей производительности. Этот проект включает в себя компоновку простой односторонней печатной платы с использованием обычных компонентов со сквозными отверстиями, а также гораздо меньшая печатная плата для двустороннего поверхностного монтажа для тех, у кого есть устойчивые паяльники. Гибкость достигается за счет нескольких вариантов сборки.К ним относятся: • Пассивное или активное отключение полевого МОП-транзистора (только для сквозных отверстий). • Общая поддержка предусилителя для NE5534, LM318 и других. поддержка экспериментов (только для сквозных отверстий) Эта конструкция также позволяет изменять большинство важных параметров схемы:
• Частота импульсов передачи
• Ширина импульса передачи
• Задержка выборки интегратора
• Ширина импульса выборки интегратора
• Задержка выборки вторичного интегратора
• Порог
• Чувствительность
• Скорость автосопровождения
• Объем

Принципиальная схема

Упрощенная схема схемы показана на рисунке.Его можно разделить на пять разделов: источник питания, синхронизация, интерфейс передачи и приемника, внутренний интерфейс приемника и аудио. Каждый раздел может быть построен и протестирован последовательно. Осциллограф полезен для исследования схемы, чтобы увидеть, что происходит, но не является абсолютно необходимым, если схема построена правильно. Необходим цифровой мультиметр (DMM).

Полная схема показана на следующем рисунке и на первый взгляд кажется сложной из-за всех опций, которые были разработаны в.Однако варианты дизайна на самом деле не добавляют большой сложности и позволяют использовать различные конфигурации и сравнения производительности. Упрощенные схемы будут показаны в описаниях вариантов подключения.

Питание для Hammerhead обеспечивается одной 12-вольтовой аккумуляторной батареей, предпочтительно 8 батареями AA. Можно использовать 9-вольтовую батарею с сокращением срока службы батареи, и даже 9-вольтовую транзисторную батарею радиоактивного типа можно использовать со значительным сокращением срока службы батареи, при условии, что на катушечном переключателе используется надлежащий резервуар питания. (Об этом я расскажу позже).

HammerHeard PI PC Boards

Хотя этот проект может быть построен на перфорированной плате с использованием двухточечной проводки, гораздо проще использовать печатную плату, и компоновка уже готова. На рисунке показана компоновка печатной платы; поскольку он односторонний, его очень легко изготовить. Однако имеется готовая печатная плата, см. Раздел «Источники» в конце статьи. На следующем рисунке показано размещение деталей для всех возможных деталей. Однако помните, что некоторые части опущены, а некоторые закорочены, в зависимости от опции.

Список деталей (опция 1)

Резисторы (5% 1/4 Вт) R1 …… ..56k R4, R4 …… ..1.5k R5, R6 , R15, R37, R43, R44, R45a, R47, R48, R50… ..10k R9 …… ..220 R101 R11 См. Текст R12, R24, R25, R28, R36, R39 …… .. 1k R13, R16, R17, R19 …… ..1M R20, R21 …… .27 R17, R19, R26, R27, R29, R32, R33, R34a, R38 …… ..100k R30 ……. .150k R46a …… ..330 R40 …… ..3.3k Потенциометры R2, R18, R31 ……..100k R3, R42, R46 …… ..10k R23 …… ..100 R34 …… ..1M R35 …… ..5k R41 …… ..5k Audio Taper R45 …… ..50k	Конденсаторы C1 ……. 100 мкФ электр. C3 …… .,22 мкФ электр. C4, C5, C6, C7, C14, C15, C27 …… .,47 мкФ электр. C8, C24, C25, C26 ……. 10 нФ поли. C9, C17, C18, C22, C23 ……. 0,1 мкФ поли. C10 …… ..1000 мкФ электр. C11 …… ..1нФ C19, C20, C21 …… ..0,47 мкФ поли. Диоды D1-D4, D6, D7 …… ..1N4148 Транзисторы Q1, Q5, Q6, Q7 ……..2N3906 Q2, Q8, Q9, Q11 …… ..2N3904 Q3 …… ..IRF740 Интегральные схемы IC1 …… ..ICL7660 (инверсное напряжение) IC2 …… ..78L05 (+ 5v ref) IC3, IC4 …… ..79L05 (-5v ref) IC5, IC9 …… ..NE555 (таймер) IC6 …… ..NE5534 (операционный усилитель) IC7 …… ..4066 (двусторонний переключатель) IC8… … ..TL072 (Операционный усилитель) IC11, IC12 …… ..v74HC221 (Мультивибратор)
Разное J1 …… .. Аудиоразъем SP1 …… .. Динамик SW1, SW2 …… .. Переключатель SPST SP1 …….Динамик Поисковая катушка (см. Текст), аккумулятор 12 В, зажим аккумулятора , корпус, ручки, коаксиальный кабель и т. Д.

Размер катушки
Эта конструкция, как и большинство других конструкций PI, является настроен на использование простой моно катушки. Моно катушка имеет только одну обмотку, в отличие от катушек с несколькими обмотками, которые часто требуют тонкой юстировки. Важными параметрами катушки являются диаметр катушки, количество витков и калибр провода. Для универсальной охоты за монетами подойдет катушка диаметром 10 дюймов (25 см).Катушка меньшего размера будет более чувствительной к меньшим целям, но достигнет меньшей глубины. Катушка большего размера будет увеличивать глубину, но теряет чувствительность к мелким целям. Одной из популярных установок для детекторов PI является использование очень большой катушки, например, 1 метр, для глубокого поиска в кэше. Эта конструкция может быть адаптирована для этого; см. раздел “Замены”. Стандартная катушка для этой конструкции имеет диаметр 10 дюймов (25 см) с 26 витками эмалированного провода 26 AWG6. Самый простой способ намотать катушку – это вбить гвозди нужного диаметра в кусок фанеры и намотать проволоку на гвозди.Затем вытащите несколько гвоздей и снимите катушку с зажимного приспособления. Перед снятием катушки убедитесь, что на обоих концах есть свободные провода (косички) длиной не менее 2–3 дюймов (5–8 см). Также просуньте несколько коротких кусочков ленты под проволоку, между гвоздями и плотно оберните их, чтобы они оставались связанными после того, как катушка снята с зажимного приспособления. Лучше всего наложить косички внахлест и обернуть кусок ленты внахлест, как показано на рис. 11. Это действительно все, что нужно для намотки моно катушки, а косички можно припаять к отрезку коаксиального кабеля, который подает основная схема.Однако критически важным дополнением является заземляющий экран, который для детекторов PI обычно составляет 6,26AWG = 27SWG = 0,4 мм. Подойдет проволока немного большего сечения. необходимо для защиты от внешних электрических помех.

Регулировка и использование

Когда детектор полностью собран и упакован, убедитесь, что громкость уменьшена, и подайте питание. SW2 должен быть закрыт. Вы должны иметь возможность регулировать порог и изменять звуковой тон от мертвой тишины до высокого тона. Установите порог, чтобы получить очень низкочастотный звук.Помашите металлической мишенью рядом с катушкой, и звуковая частота должна увеличиться. Если металл удерживается абсолютно неподвижно над катушкой, звук должен вернуться к пороговому тону. Если все остальные потенциометры установлены в положения, указанные в разделе «Конструкция и калибровка», вы сможете обнаружить монету среднего размера. несколько дюймов от катушки. Увеличение чувствительности (уменьшение R35) может немного улучшить глубину, но детектор быстро становится нестабильным, особенно в шумной среде 7.Повышение 7. Например, в доме, где нет условий для тестирования детектора PI. Вы можете столкнуться с серьезной нестабильностью из-за помех. Pulse Width также немного улучшает глубину за счет энергопотребления. Наиболее интересными элементами управления являются задержка выборки (R42) и длительность импульса выборки (R46). Их изменение может изменить чувствительность даже к разным типам металлов. В общем, короткая задержка (около 15-20 мкс) дает наилучшую чувствительность к металлам с низкой проводимостью, таким как золото.Как только детектор заработает и стабилизируется, вы можете выключить SW2 и протестировать режим без автоматического слежения. Теперь, когда металлическая цель находится абсолютно неподвижно над катушкой, звук не должен настраиваться на пороговый тон. Обычно это используется для точного определения цели, а не для общего поиска. Фактически, если для IC8 не используется операционный усилитель CMOS, вполне вероятно, что этот режим станет нестабильным через 15 секунд или около того. Даже операционные усилители с полевым транзистором имеют небольшой входной ток смещения, который быстро заряжает C19. Эта конструкция предназначена для использования в качестве обучающей платформы для работы с PI-детектором, поэтому у нее есть множество ручек, которые можно поворачивать.Таким образом, довольно легко потерять связь между настройками, поэтому при тестировании различных настроек лучше вести хороший учет. Когда вы найдете оптимальную настройку для определенной ручки, отметьте ее положение на панели.

Устранение неполадок и их решения
Вот некоторые общие проблемы и возможные решения.
Выходное напряжение 7660 не то.
• Проверьте полярность диодов.
• Проверьте полярность электролитической крышки C3.
• Попробуйте отключить C11.
Нет импульсов или странной ширины импульсов, исходящих из 74221.
• Убедитесь, что это КМОП-версия 74221 (C, HC, AC). Версии TTL
, такие как 74LS221, работать не будут.
• Проверьте полярность D6 и D7.
Импульс катушки доносится плохо
• Емкость щупа осциллографа нагружает катушку. Используйте пробник с низкой емкостью
.
• Неправильное значение демпфирующего резистора.
• Чрезмерная емкость кабеля или экрана.
Действительный импульс на катушке, но нет выхода на операционном усилителе IC6:
• Неправильно настроенное смещение R18 может привести к насыщению выхода.
• Неправильное (низкое) значение R16 может привести к насыщению IC6.
• Плохой зажимной диод D3 / D4 может поджечь операционный усилитель.
Калибровка IC8a через R23 не работает:
• Для этой процедуры следует установить R44 и R48, но НЕ устанавливать Q8 и Q9. Если Q8 и Q9 уже установлены, просто замкните R44 и R48.
• R5 (или R15) устанавливать не следует. Если они установлены и Q3 подает импульс, то катушку следует отключить. При калибровке будет небольшая (но допустимая) ошибка.
• Не установлен ли R22 (фильтр нижних частот) или закорочен (без фильтра)?
• Если R22 / C16 был установлен как фильтр верхних частот, временно отключите C16.
Аудио не работает или нестабильно:
• Убедитесь, что TP9 близко к нулю вольт для отсутствия цели.
• Попробуйте уменьшить чувствительность с помощью R35.
• При тестировании в помещении попробуйте выйти на улицу, подальше от источников шума.

Загрузите необходимые файлы

1-Hammerhead PI Принципиальная схема

2- Печатная плата Hammerhead PI (Sprint Layout)

3- Печатная плата Hammerhead PI PCB SMD (PDF)

4 лучших импульсных индукционных металлоискателя в 2021 году

Раскрытие информации: этот пост содержит партнерские ссылки, и я могу получить небольшую комиссию, если вы совершите покупку по этим ссылкам.

Технология импульсной индукции (PI) многообещает, и по цене она лучше справляется.

Но не должно быть никакого приукрашивания того, что он может и не может делать.

Это легкий металлоискатель, с которым новичок готов отправиться в путь?

Определенно нет.

Хорошо ли умеет различать?

Даже близко нет.

Тогда для чего нужен металлоискатель с импульсной индукцией?

Чтобы понять и оценить то, что предлагают ИП, вот вам 101 руководство по глубокому и сложному типу металлоискателя.

Плюс, вот еще несколько хороших вариантов, которые стоит рассмотреть в верхней части своего списка.

Лучшие импульсные индукционные металлоискатели в 2021 году

Лучший в целом Вариант бюджета Самые популярные

Металлоискатели Garrett ATX Deepseeker Package

Подводный металлоискатель Garrett Sea Hunter Mark II с 2 поисковыми катушками

Подводный металлоискатель и пинпоинтер Nokta PulseDive 2-в-1, катушка 4 дюйма, частота индукции импульса 3 кГц

Лучший в целом

Металлоискатели Garrett ATX Deepseeker Package

Вариант бюджета

Подводный металлоискатель Garrett Sea Hunter Mark II с 2 поисковыми катушками

Самые популярные

Подводный металлоискатель и пинпоинтер Nokta PulseDive 2-в-1, катушка 4 дюйма, частота индукции импульса 3 кГц

Детекторы

PI могут обнаруживать глубже, чем большинство других.Они невосприимчивы к соли и средам с высоким содержанием железа. Они отлично подходят для работы на пляже и поиска золотых самородков. Все верные утверждения.

Знаете ли вы, почему они могут предоставлять эти льготы?

Все сводится к технике. PI – это просто еще один тип технологии обнаружения металлов, новый, но жизнеспособный, который начинает становиться все более популярным среди производителей и, следовательно, более популярным среди потребителей, которые могут себе это позволить.

Металлоискатели в этой линейке подходят там, где СНЧ и многочастотные детекторы достигли своих пределов.

Поскольку они обеспечивают такую производительность, они имеют высокую цену. Но не все потеряно, если ваш бюджет не так уж велик.

Эта линейка была разработана, чтобы предоставить множество лучших импульсных индукционных металлоискателей по доступной цене для тех, которые могут себе позволить только глубокие карманы.

Лучший импульсный индукционный металлоискатель Обзоры

1. Minelab GPX 5000

Если все, о чем вы видите и мечтаете, – это золото, то вам нужен металлоискатель с импульсной индукцией.Да, и глубокие карманы тоже.

Плюсы и минусы

✔️ MPS

✔️ DVT

✔️ SETA

✔️ 8 таймингов

✔️ Усиление Rx

❌ Тяжелая

Я на 99% уверен, что вы понятия не имеете, что означает список профессионалов. Сокращения ничего не значат, когда вы ищете объяснения. Давайте разберемся.

GPX 5000 – это машина для поиска золота. Его цена невелика, так как он предлагает одни из лучших технологий, которые вы можете использовать в PI.Многопериодное зондирование (MPS) позволяет вам пробивать землю глубже, не упуская из виду даже самые крошечные самородки.

Технология двойного напряжения

(DVT) состоит из двух уровней напряжения, используемых в разное время для повышения глубины и чувствительности обнаружения, чтобы вы ничего не пропустили.

Интеллектуальная электронная синхронизация. Помехи EMI и магнитное поле земли не подходят для SETA. Он отслеживает его и позволяет производить импульсы в идеальное время, чтобы обеспечить максимальную глубину и чувствительность независимо от возможных помех.

8 Тайминги – это разные тайминги выхода импульса, которые используются как режимы поиска для адаптации ваших шаблонов индукции импульсов. Rx Gain предлагает 20 уровней регулировки, поэтому вы можете повысить чувствительность без «шума».

GPX предлагает намного больше, но мы были бы здесь весь день, если бы прошли через все. Достаточно сказать, что он поставляется с множеством необходимых аксессуаров, он очень эффективен, но при этом очень дорогой и тяжелый, около 7 фунтов. У вас в комплекте нагрудный ремень?

2.Garrett ATX Extreme

Ах, старый добрый ATX Extreme. Несмотря на высокую цену, это любимец многих. Вот почему.

Плюсы и минусы

✔️ Погружной

✔️ Остаток на землю

✔️ Разборная

✔️ Железный чек

✔️ Частотное сканирование

❌ Тяжелая

ATX Extreme – это металлоискатель с импульсной индукцией, который вы с большей вероятностью сможете понять с места в карьер.Он имеет те же функции, что и передовые модели VLF, такие как Ground Track, Iron Check и Frequency Scan.

Несмотря на то, что ИП невосприимчивы к минерализации, не помешает обеспечить стабильность балансировки грунта, если она когда-либо понадобится. ATX предлагает дискриминацию с помощью функций Iron Check, Iron Audio и регулируемого порога, которые могут оказаться справедливыми и ценными при подключении катушки DD. Вы также можете немного изменить частоту для любых электромагнитных помех.

ATX чрезвычайно универсален для PI, и легко понять, почему он победил.К тому же морская и пресноводная охота не ограничена. Он погружается на глубину до 10 футов.

Однако, как и большинство других ИП, он тяжелый – почти 7 фунтов. Это неотъемлемая черта ИП, поэтому начните прорабатывать эти плечи или купите обвязку.

3. Garrett Sea Hunter Mark II

Sea Hunter Mark II – один из самых доступных металлоискателей с импульсной индукцией на рынке. Если вы в душе русалка или водяной, этот металлоискатель Garrett удовлетворит все ваши потребности.

Плюсы и минусы

✔️ Цена

✔️ Погружной

✔️ Разъем для наушников

✔️ Только аудио

✔️ Оптимизированные частоты

❌ Не полагайтесь на дискриминацию

Sea Hunter – настоящий погружной металлоискатель с отсутствием цифрового дисплея и интерфейсом с ручкой. Все интерпретируется звуком, поэтому, конечно, у вас есть разъем для наушников и регулируемый порог.

Возьмите свое акваланг, потому что вы можете нырять на глубину 200 футов с Sea Hunter. Входящие в комплект наушники также являются водонепроницаемыми, а вся система выдвигается в четырех конфигурациях, чтобы найти лучшую длину для подводного поиска металлов.

Mark II имеет два режима грубой очистки от мусора. Хотя он и предусматривает определенный уровень дискриминации, не стоит слишком на него полагаться. Это не просто недостаток металлоискателя Garrett, это внутренняя конструкция импульсной индукции.

Вы также можете использовать это как подходящий металлоискатель земли. Опять же, вы будете полагаться только на звук, и вам придется все копать. Придерживайтесь песка с помощью совка для песка, чтобы быстрее справиться с этим.

4. Nokta Makro PulseDive 2-в-1

Зачем покупать пинпоинтер отдельно, если он может быть в компактном портативном детекторе? В этом и заключается концепция PulseDive. Это инструмент 2-в-1, который стоит как пинпоинтер.

Плюсы и минусы

✔️ Цена

✔️ Дизайн 2 в 1

✔️ Погружной

✔️ Аудио

✔️ Вибрация

❌ Не для малых и тонких целей

PulseDive 2-in-1 может быть трудным для понимания.Это примерно 26 дюймов в длину, и это детектор и пинпоинтер в одном. Прикрепите 4-дюймовую поисковую катушку, и вы получите металлоискатель с импульсной индукцией. Удалите катушку, и у вас есть пинпоинтер.

Изящный маленький инструмент создан для дополнения полноразмерного металлоискателя на суше, но он чрезвычайно универсален как самостоятельный инструмент для поиска при погружении. На самом деле он создан для дайвинга. Он может погружаться на глубину до 200 футов и совместим с беспроводными водонепроницаемыми наушниками.

Обнаружение цели обеспечивается только звуком, только вибрацией или звуком и вибрацией.Также имеется светодиодный индикатор, который может оказаться полезным, если вы видите что-либо на такой глубине.

Как и пинпоинтер, PulseDive 2-in-1 имеет кнопку перенастройки, сигнализацию потери и сменный жесткий чехол. Возможно, это не то, о чем вы думали, но по цене это чертовски хороший индукционный датчик, который стоит купить просто для того, чтобы опробовать его.

5. Minelab SDC 2300

Если вам нужно золото, что нужно иметь в первую очередь, помимо надежды на хороший договор аренды? Детектор PI, который поможет вам попасть в места, куда вы раньше не ходили.Введите здесь Minelab SDC 2300.

Плюсы:

MPF tech
Хороший вес
Разборный
Погружной
Солевой режим

Минусы:

Да, SDC 2300 – не самый дешевый PI на рынке, но он определенно дешевле многих, включая некоторые альтернативы Minelab. Но если вам нужен лучший металлоискатель для золота, он будет вам стоить.

Что отличает SDC от многих конкурирующих детекторов PI, так это его дополнительный технологический прогресс, который сделает поиск золота намного более продуктивным.В нем используется технология MPF (Multi Period Fast), которая обеспечивает уверенное обнаружение каждого тона, поскольку вы будете знать, что это не остаточные сигналы.

У вас также есть соляной режим, чтобы улучшить охоту на пляже, и если вы хотите увидеть, что находится под водой, вы можете это сделать. Он водонепроницаем и подходит для погружения. Охота на суше и на пляже? Он может все.

Одна из лучших вещей в нем – это то, что вам не придется ломать себе спину или бедро, чтобы орудовать им. Он складной, регулируемый и весит около 5 фунтов.Он легче, чем некоторые альтернативы PI, а это значит, что вы можете оставаться на улице дольше, чем все остальные. Удачной охоты!

На что обращать внимание при использовании импульсного индукционного металлоискателя

Это относительно новая технология металлоискателей. Скорее всего, вы мало что об этом знаете. Итак, прежде чем вы разберетесь с деньгами, чтобы купить что-то хорошее, но о чем вы ничего не знаете, сначала разберитесь.

Что такое металлоискатель с импульсной индукцией?

Металлоискатель с импульсной индукцией – это еще один тип металлоискателя.Он невосприимчив к минерализации, с которой будут бороться другие типы металлоискателей.

На дальность обнаружения и характеристики ИП не влияет среда, в которой они используются для поиска металлической цели, то есть не имеет значения, где вы ее используете, будь то песок, грязь, вода, камни, воздух.

Как работают металлоискатели с импульсной индукцией?

PI использует одну катушку, которая выполняет работу 2-в-1, поскольку она служит и передатчиком, и приемником. Есть ИП, которые могут иметь несколько катушек, работающих вместе.

Катушка передает ток короткими импульсами длительностью всего миллисекунды. Поскольку передаваемые токи в данном конце импульса, они меняют полярность и схлопываются – процесс, который мы можем назвать длительностью отраженного импульса. Весь импульсный процесс повторяется снова примерно со 100 импульсами в секунду. Однако это может варьироваться в зависимости от модели PI и производителя.

Эта импульсная технология позволяет ИП быть невосприимчивым к высокопроводящим минералам в земле. Единственное, что он ищет, – это металл.

После обнаружения металла схема отбора проб измеряет, как долго происходит обратная полярность и процесс схлопывания (отраженный импульс). Если это не дольше, чем обычно при отсутствии металла, значит, цели нет. Если на это уходит больше времени, даже на микросекунды, весьма вероятно, что он обнаружил металлическую цель.

Где использовать импульсную индукцию?

Металлоискатели

PI очень хорошо работают в высокоминерализованных почвах, потому что они практически невосприимчивы к ним, сохраняя при этом высокую чувствительность.Области, которые в противном случае сделали бы детекторы VLF бесполезными, – вот где на помощь приходят детекторы PI. Они могут быть полезны в:

Магнетитовые горячие породы (с высоким содержанием железа)
Морская вода
Сухой и влажный черный песок
Коралл

Другие области, которые могут создавать проблемы по неизвестной причине, могут быть хорошим поводом для тестирования ИП. Возможно, стоит одолжить один и посмотреть, имеет ли оно значение. Вы можете определить, что это стоит вложенных средств.

Импульсная индукция и дискриминация

У ИП есть слабое место – дискриминация. Хотя их не волнует среда, в которой они проводят поиск, они не могут обеспечить точное различение типов металлов. Это связано с тем, что детектор не может легко разделить длину отраженного импульса между различными типами металлов.

Некоторые PI-детекторы предлагают некоторый уровень регулируемой дискриминации, но когда дело доходит до этого, это может быть бесполезным из-за своей конструкции.Короче говоря, PI – это металлоискатель с универсальным набором инструментов.

Типы металлоискателей с импульсной индукцией

Из-за значительной способности детектирования глубины благодаря их невосприимчивости к минералам, они очень востребованы по:

Разведка золота
Охота на пляже

Хотя они хороши для этих типов местности, но есть исключения. Если на пляже много мусора, вам, вероятно, лучше использовать многочастотный металлоискатель, обеспечивающий точную дискриминацию.

Принадлежности для импульсных индукционных металлоискателей

Вам понадобятся все обычные аксессуары для обнаружения металлов, такие как наушники, инструменты для копания, совки для песка, наборы для промывки золота – вот и все.

Но вы можете обнаружить, что с весом ИП трудно справиться с помощью только ручки и регулируемого ремешка. Подумайте о покупке нагрудного или плечевого ремня, чтобы помочь сбалансировать металлоискатель.

Сумка для переноски будет полезным предметом для транспортировки детектора и хранения разобранных частей вместе.

Не забывай об обычных

Вам все равно придется уделять внимание другим характеристикам и функциям, как и любому другому металлоискателю. Эти вещи могут помочь еще больше повысить производительность вашего стиля поиска металлов.

Цена
Размер поисковой катушки
Водонепроницаемость
Погружной
Порог
Непрерывный баланс грунта

Часто задаваемые вопросы

Какой металлоискатель с импульсной индукцией самый лучший?

Лучший импульсный индукционный детектор, вероятно, будет стоить от 1000 до 2000 долларов.Это только потому, что он более доступный, и больше людей могут оставить отзыв о нем, потому что у него больше владельцев.

Металлоискатель, который прошел через все испытания, подвергался испытанию и злоупотреблению, видел все и не только выжил, но и продолжает давать реальные результаты при максимальной производительности, – это чертовски хороший металлоискатель.

За свои деньги известный импульсный индукционный металлоискатель лучше, чем металлоискатель, который находится в чистой и блестящей упаковке.Пока он не заработал свои полосы, трудно спустить на спусковой крючок при дорогой покупке. Импульсные индукционные машины высшего класса – это превосходно, но лишь немногие знают об этом и, что самое главное, могут себе это позволить.

Какой металлоискатель самый точный?

Не собираюсь быть полицией по определению, но что значит «точно»?

Если точность измеряется с помощью дискриминации, это, конечно, не индукционный металлоискатель.

Если точность измеряется точными идентификаторами цели и звуком, это может быть любой высококачественный УНЧ или многочастотный металлоискатель.

Если точность измеряется способностью обнаруживать металл в минерализованной почве, то это определенно импульсный индукционный металлоискатель.

Какой металлоискатель проникает глубже всех?

На определение глубины влияет так много факторов, которые находятся вне вашего контроля, такие как состояние почвы и все неизвестные о неизвестной цели, которая может быть или не быть закопана в земле, на которую вы охотитесь.

То, что вы контролируете, – это металлоискатель.У вас есть пользовательские настройки, которыми вы можете воспользоваться, чтобы помочь с максимальной глубиной. Тип и размер поисковой катушки также могут быть фактором достижения максимальной глубины.

Технология обнаружения, способная достигать максимальной глубины, – это, конечно, импульсный индукционный металлоискатель.

Идем глубже

PI не для новичков и любителей. Это машины большого мальчика, которые покупаются после того, как вы освоили все, что можно, с помощью VLF.

Если вы готовы поднять свои навыки или поисковые цели на новый уровень, вы можете быть готовы к индукции пульса.

Единственный фактор, который необходимо решить в уравнении, – это ваш бюджет. Чтобы добиться высокой производительности, у вас должны быть еще более глубокие карманы.

Лучший в целом Вариант бюджета Самые популярные

Металлоискатели Garrett ATX Deepseeker Package

Подводный металлоискатель Garrett Sea Hunter Mark II с 2 поисковыми катушками

Подводный металлоискатель и пинпоинтер Nokta PulseDive 2-в-1, катушка 4 дюйма, частота индукции импульса 3 кГц

Лучший в целом

Металлоискатели Garrett ATX Deepseeker Package

Вариант бюджета

Подводный металлоискатель Garrett Sea Hunter Mark II с 2 поисковыми катушками

Самые популярные

Подводный металлоискатель и пинпоинтер Nokta PulseDive 2-в-1, катушка 4 дюйма, частота индукции импульса 3 кГц

Дополнительная литература

Вернуться к Лучшие металлоискатели Обзоры и шортлисты

Последнее обновление 2021-11-09 / Партнерские ссылки / Изображения из API рекламы продуктов Amazon

Конструкция схемы электронного импульсного металлоискателя

Дизайн схемы электронного импульсного металлоискателя В категории Металлоискатели Видео больше статей и узнайте больше о Проектировании схемы электронного импульсного металлоискателя Обзоры Цена Характеристики Характеристики Имидж мануалы видео Аксессуары Все это в металлоискателях для золота.

Проектирование схемы электронного импульсного металлоискателя. Когда установлено, руководитель исследования электромагнитного поля, которое распространяется на окружающую среду. На поверхности минералов, которые находились в зоне обсуждения файла, под воздействием электромагнитного поля возникают так называемые вихревые токи. Эти вихревые токи создают электромагнитные поля против самих себя, тем самым уменьшая электромагнитное поле, создаваемое поисковой катушкой, которая представляет собой плоскую электронную схему.Кроме того, вторичное поле искажает базовую конфигурацию в этой области, что также было идентифицировано устройством. Работа электронных схем для металлоискателей и металлоискателей. Минералы, такие как золото, серебро и медь, обладают высокой проводимостью по сравнению с железом, а алюминиевая фольга тоньше металлического никеля. Отчет о наличии металла в объекте, основанный на измерении проводимости объекта.

Цепь металлоискателя.

В основе всех мобильных устройств лежит принцип самоуправления.Металл для таких устройств, его независимость заключается в том, что в качественном питании доступен аккумулятор. В связи с тем, что аккумулятор не может работать долго из-за малой емкости, используются радиоактивные элементы и конструкция электронного оборудования с минимальным потреблением энергии. Также предоставьте небольшое устройство, которое использует аккумулятор с низким напряжением и током. Но в некоторых конструкциях требуются более высокие токи, поэтому в концепцию добавляются электрические операционные усилители. В тех же кругах находится очень простое устройство, которое удерживает металлоискатель компактно.Немаловажно, что такая конструкция позволяет обнаруживать металл для создания малогабаритных устройств со всеми функциональными блоками в одном корпусе с выходной антенной, улавливающей минералы.

Цепь металлоискателя

При разработке устройства, особенно на этапе сборки компонентов на печатной плате, следует соблюдать меры предосторожности. Паяльник должен быть в исправном состоянии, не должно быть вбиваний каких-либо изломов, изгибов, сварки и изоляции не должно быть повреждений.Сама должна быть подставка для паяльника, которая надежно идентифицирует или позволяет ему беспорядочно упасть. С целью термических ожогов установите паяльник на подставку на безопасном расстоянии от человека, который с ним работает. При сварке элементов поток высокотемпературного паяльника испаряется частично, используется поток для удаления излишков растворителя, используются электронные платы, а это значит, что помещение должно быть оборудовано крепежными элементами со специальными крышками, и исправно работает и транслируется регулярно, а работы надо делать. праздник.

Самодельный металлоискатель Simple Pi своими руками

Металлоискательская сеть Простой самодельный металлоискатель с функцией PI. Использование базовой схемы 555 с некоторыми дополнительными деталями.

Устройство должно быть корпусом, плотно закрывающим все части, подключенные к его работе, чтобы пользователь этого устройства не получил электрических травм. Общая потребляемая мощность представляет собой отличную схему и представляет некоторые риски для здоровья человека, но токи в некоторых областях обслуживания очень малы и могут нанести большой вред здоровью человека.

Импульсный индукционный металлоискатель с головкой молотка

Головка молотка Импульс Индукция Металлоискатель , Карл Морленд, версия 1.5 – 21 июля 2006 г. « Hammerhead » – это дизайн металлоискателя с импульсной индукцией (ИП). Он предназначен в первую очередь как обучающая платформа для экспериментаторов и как базовый проект для расширения.Эта конструкция очень похожа на другие коммерческие ПИ-детекторы, которые, как правило, имеют схожую схему схемотехники, поэтому у нее есть потенциал для хорошей работы. Детекторы Металла , как правило, представляют собой непростой проект, особенно с индукционным балансом, и, как правило, обладают характеристиками, далеко уступающими даже самым дешевым коммерческим моделям. У этого проекта были три цели: упростить сборку, сделать его гибким и получить достойную производительность. Импульсная индукция – хороший выбор для самостоятельного проекта, потому что схема проста, а «моно» катушки легко изготовить.Также существует очень мало важных внутренних настроек, то есть нетрудно заставить схему в основном работать, хотя конечная производительность будет сильно зависеть от ряда настроек параметров. Этот проект включает в себя макет простой односторонней печатной платы с использованием обычных компонентов со сквозными отверстиями, а также гораздо меньшую печатную плату для двустороннего поверхностного монтажа для тех, у кого есть устойчивые паяльники. Гибкость достигается за счет нескольких вариантов сборки. К ним относятся: Пассивное или активное отключение полевого МОП-транзистора (только для сквозных отверстий). Общая поддержка предусилителя для NE5534, LM318 и других. Несимметричный или дифференциальный интегратор. ГУН или аудио без ГУН. только отверстие) Эта конструкция также позволяет изменять большинство важных параметров схемы: Частота передаваемых импульсов Ширина передаваемых импульсов Задержка выборки интегратора Ширина выборки интегратора Задержка выборки вторичного интегратора Пороговая чувствительность Скорость автоматического отслеживания Объем Любые или все эти параметры также могут быть установлены на фиксированные значения , упрощая интерфейс управления.Различные варианты дизайна и настройки параметров будут описаны по мере продвижения. Схема Упрощенная схема схемы показана на рис. 1. Ее можно разделить на пять частей: источник питания, синхронизация, интерфейс передачи плюс приемника, внутренний интерфейс приемника и аудио. Каждый раздел может быть построен и протестирован последовательно. Осциллограф полезен для исследования схемы, чтобы увидеть, что происходит, но Рис. 1: Блок-схема не является абсолютно необходимым, если схема построена правильно. Необходим цифровой мультиметр (DMM).Полная схема показана на рис. 2 и, на первый взгляд, кажется сложной из-за всех опций, которые были спроектированы в. Однако варианты конструкции на самом деле не добавляют большой сложности и позволяют использовать различные конфигурации и сравнения производительности. . Упрощенные схемы будут показаны в описаниях вариантов подключения. Источник питания Питание для Hammerhead обеспечивается одной 12-вольтовой аккумуляторной батареей, предпочтительно 8-ю батареями AA. Можно использовать 9-вольтовую батарею с сокращением срока службы батареи, и даже 9-вольтовую батарею транзисторного радиотипа можно использовать со значительным сокращением срока службы батареи, при условии, что на катушечном переключателе используется надлежащий резервуар питания (I Обсудим это позже).Комбинируя схему для поверхностного монтажа с 9-вольтовой транзисторной батареей, получается очень компактный детектор, идеально подходящий для руки. © 2005 Carl W. Moreland. Все права защищены. Page 1

Беспроводной металлоискатель Spirit PI

Новинка доступна версия , если вы сделаете схему с микроконтроллером ESP32, просто пропустите этот шаг, потому что микроконтроллер ESP32 имеет модуль bluetooth и его не нужно настраивать.

Первое, что мы должны сделать, это подготовить все перед сборкой на плате PCB .Все компоненты готовы к использованию, нам просто нужно загрузить скетч в Arduino и увеличить скорость передачи модуля bluetooth hc-05 .
Перед загрузкой основного скетча в Arduino мы должны загрузить небольшой скетч, который поможет нам выбрать скорость передачи бод модуля bluetooth hc-05 и изменить имя модуля bluetooth.
Этот метод предназначен только для модуля bluetooth hc-05 . Если у вас есть другой модуль bluetooth, например hc-06 , вы можете поискать в Интернете, там много информации по этой теме.
Сначала возьмите arduino и подключите его к PC . Мы загружаем скетч, который вы найдете здесь, скетч называется «Sketch_commands_at» . Когда скетч уже готов, подключаем модуль bluetooth. Контакт « Tx » модуля Bluetooth подключен к цифровому контакту 10 Arduino, а контакт « Rx » модуля Bluetooth подключен к цифровому контакту 11 Arduino.
Чтобы иметь возможность войти в командный режим AT модуля Bluetooth, мы должны сделать следующее:
Мы нажимаем кнопку , которая имеет модуль Bluetooth HC-05 , в то же время, когда мы включаем питание .Светодиод LED начнет медленно мигать, что означает, что он находится в режиме AT , и мы можем отправлять команды AT на модуль Bluetooth. Теперь мы открываем программу Arduino IDE и открываем Monitor series , вы можете найти ее в Tools . Для серии Monitor убедитесь, что ниже выбраны « Both NL & CR » и « 38400 бод ».
Теперь мы пишем: « AT» на серии Monitor и нажимаем Enter. Если мы все сделали правильно, должно появиться сообщение « OK », если оно не появляется, посмотрите предыдущие шаги.
Если вы получили ответ « OK », теперь мы можем изменить скорость передачи. Пишем следующее:
AT + UART = 115200,0,0 и нажимаем ввод, если все идет хорошо, должно появиться сообщение « OK », что означает, что скорость передачи данных была успешно изменена. Следующим шагом является изменение имени , чтобы на нашем смартфоне отображалось понятное имя. Пишем AT + NAME = Spirit PI и нажимаем ввод. Снова должно появиться сообщение « OK ».Готовый! Мы уже изменили скорость передачи и название модуля bluetooth.
На следующем этапе нам нужно будет создать схему и загрузить основной эскиз в Arduino. На данный момент мы можем отключить модуль bluetooth и arduino, они нам понадобятся на следующем шаге.

Импульсный индукционный металлоискатель PULSE AR III до глубины 5 м

PULSE AR III – Профессиональный импульсный индукционный металлоискатель с распознаванием металлов. Точность – Сделано в Германии

Импульсная индукционная технология PULSE AR III имеет решающие преимущества по сравнению с обычными детекторами VLF (очень низкой частоты):

импульсная индукционная система с микропроцессорной индикацией типа металла
беспрепятственный поиск на минерализованных почвах и в соленой воде
4 различные поисковые катушки с автоматической калибровкой
высокая чувствительность к золоту и драгоценным металлам
удобный поиск и простое управление (предварительные знания или курсы обучения не требуются)

Просторные области поиска:

Только 1×1 Поисковая рамка m (импульсная индукционная технология) обеспечивает удобное и быстрое исследование больших площадей.Пример: сканирование площади размером с футбольное поле займет всего 3-4 часа, в то время как поиск с помощью обычного устройства с катушкой панорамирования займет несколько недель.

PULSE AR III также был разработан для поиска крупных металлических предметов глубоко под поверхностью и особенно подходит для профессиональных искателей, которые хотят быстро и эффективно искать в обширных областях (мелкие детали, например, ржавые гвозди или крышки от бутылок не указаны).

Глубина до 6 м (20 футов) с кабельной катушкой 2×2 м:
Только с нашей большой поисковой катушкой (кабельная катушка 2×2 м) и импульсной индукционной технологией можно обнаруживать более крупные объекты на глубине до 6 м.Для сравнения, обычные детекторы с катушками панорамирования позволяют глубину поиска не более 2 м.

Обычный поиск:

Многие минерализованные почвы содержат камни с металлическими характеристиками, которые поэтому отображаются как металлические объекты большинством детекторов. Таким образом, выборочный поиск затруднен.

Такие почвы (то же самое и с соленой водой) не представляют проблемы для PULSE AR III – с помощью кнопки Reset (автоматический нулевой баланс) нейтрализуется большинство мешающих минерализованных объектов (которые могут привести к ошибкам индикации).

Дискриминация металлов

Для распознавания металлов PULSE AR III снабжен функцией записи проводимости, управляемой микропроцессором. Таким образом, металлы, такие как железо, медь, алюминий, золото или серебро, различаются и отображаются отдельно.

Электронный блок

Электронный блок установлен в прочном корпусе. На передней панели крепится основная ручка, а также кнопка сброса, регулировки частоты и громкости. На цифровом дисплее отображаются различные значения проводимости.

Режимы поиска:

ID (режим дискриминации)
В этом режиме поиска включается дискриминатор.Таким образом происходит оптическая и акустическая дискриминация. Различные металлы будут сигнализироваться разными тонами и значениями проводимости.

Примеры различных значений проводимости:

легкие металлы (например, алюминий)
медь
золото и драгоценный металл

прибл. 20-50
прибл. 50-80
прибл. 85 и более

AM (режим всех металлов)

Все металлы визуализируются без дискриминации (здесь металлы не проверяются на их проводимость).
Преимущество этой позиции в том, что вы можете обнаружить ее с максимальной чувствительностью; по значению индикации можно оценить глубину объекта. Чем меньше значение, тем глубже металлический предмет скрывается под поверхностью. Также можно определить форму объекта.

Для PULSE AR III мы предлагаем различные водонепроницаемые поисковые катушки, которые могут быть подключены к электронному блоку без дополнительной регулировки.

Автоматическая регулировка: для достижения оптимальной глубины поиска подходящая катушка должна соответствовать размеру объекта.PULSE III работает с переменной частотой поиска от 1200 до 1600 Гц, поэтому применение всех поисковых катушек несложно. Различные поисковые катушки для PULSE AR III подключены к электронному блоку, в котором специальный механизм цепи управляет электричеством катушки и автоматически регулирует соответствующую частоту поиска. Используя соответствующие поисковые катушки (25 см или 45 см), можно обнаруживать объекты меньшего и среднего размера. Для достижения идеального результата поиска – в зависимости от размера объекта – следует выбрать подходящую катушку.

Поисковая катушка диаметром 25 см 10 дюймов

Стандартная катушка PULSE AR III в первую очередь подходит для поиска небольших металлических предметов.

Поисковая катушка диаметром 45 см 18 дюймов

Полезна для поиска мелких, средних и крупных металлических предметов . Также очень удобен для быстрого исследования местности.

Цилиндрическая катушка

Благодаря своим размерам 5 x 20 см эта цилиндрическая катушка подходит для поиска в колодцах, узких выемках и под водой.