Pulsni detektori metala dobilo je ime po principu rada: prvo emitira signalni impuls, zatim je tiho i prima signal od metalne mete na istoj zavojnici, zatim ponovno emitira impuls itd.
Pulsni detektori metala nazivaju se i analogni. To je zbog toga što oni ništa ne obrađuju, nemaju ugrađene programe za obradu signala, već odmah šalju signal od mete do zvučnika do operatera.
Nemaju procesor, za razliku od mnogih modernih detektora metala sa ekranom, koji na displeju prikazuju VDI broj.
Ali nije svaki analogni detektor metala detektor pulsa. Uređaj može raditi na drugim tehnologijama i biti analogan. Ispod je prikaz tipičnog predstavnika analognih detektora metala - Golden Mask 4WD PRO.
Prednosti i nedostaci pulsnih (analognih) detektora metala.
Prednosti:
- brz odgovor od cilja
- velika dubina pretraživanja
- učinkovit rad na teškim tlima
- dobro funkcionira na visoko mineraliziranim tlima
- dobro djeluje na slanim tlima
- teško im je raditi u uvjetima zatrpanim metalnim predmetima
- vrlo osjetljiv na elektromagnetske smetnje
Na taj način digitalni detektori metala povećavaju dubinu pretrage i mogu raditi na teškim tlima.
I analogni detektori mina postaju sposobni raditi u uvjetima velika količina metalne krhotine.
Međutim, uglavnom, naše izjave o prednostima i nedostacima analognih detektora metala ostaju istinite.
Pošteno je mišljenje da su pulsni detektori metala dobri na mjestima starih naselja, u ruralnim područjima, na plažama, ali ne iu urbanim sredinama.
Princip rada pulsnog detektora metala
Pulsni detektor metala ima zavojnicu s jednim namotajem žice. Ovaj namot i prima i emitira signal.Najprije detektor metala emitira signal, zatim ostaje tih i prima inducirani signal od mete. (Kao što vjerojatno znate, elektromagnetski puls inducira elektromagnetski signal u metalnom objektu, a kada se kreće elektromagnetsko polje javlja u provodniku električna struja i obrnuti impuls).
Takvi detektori metala nazivaju se i PI detektori.
Klasičan primjer takvog uređaja je Deep Hunter PRO-3 pulsni dubinski detektor metala tvrtke Golden Mask.
Ali vratimo se na temu članka - "Pulsni detektori metala - princip rada."
Signal primljen od mete ima promjenu u stopi slabljenja u usporedbi s izvornim signalom. Na temelju toga se zaključuje da se ispod zavojnice nalazi meta.
Donji dijagram prikazuje ovu sliku u točki - 10 (tamo se nalazi meta). Vidljiva je promjena u brzini raspadanja.
Primljeni signal od cilja se povećava kako mu se zavojnica približava. Prema tome, ako je meta duboko, čut će se slab signal.
(Za digitalne uređaje, snaga signala mora prijeći određeni prag, nakon čega će procesor dati naredbu zvučni signal o cilju).
Analogni detektori metala mogu imati samo linearnu diskriminaciju, tj. Segmente cilja možete uzastopno zatvarati ili otvarati. (U profesionalnim digitalnim, to se može učiniti bilo kojim redoslijedom. Za to je odgovoran procesor)
Sukladno tome, isti se problem javlja s audio postavkama. U pulsnim instrumentima možete promijeniti visinu zvuka. Ali neće biti više od 2 zvuka: crni, boja. Tonalitet će im biti drugačiji (to sami podešavate), ali polifonija ne dolazi u obzir. Ali u procesorskim sustavima to se često događa, a procesor to čini.
Analogni uređaji nemaju zaslon, već samo gumbe i prekidače za podešavanje. (ne postoji procesor koji će nešto obraditi i prenijeti na displej)
Pulseri mogu biti jednofrekventni ili višefrekventni, ali u svakom slučaju morat ćete pritisnuti prekidač za prebacivanje na novu frekvenciju.
Što je niža frekvencija u ovim uređajima, oni dublje vide metu. Za slabo vodljive svrhe potrebna je visoka frekvencija. (Zapravo, u digitalnim uređajima postoji ista ovisnost).
Tipično, pulsni detektori metala rade na frekvencijama ispod 30 kHz.
Radio amateri - narodno gospodarstvo 1992. god.
Stvaranje dovoljno osjetljivih detektora metala prilično je težak i nezahvalan zadatak. Radioamateri se povremeno upuštaju u izazov i izlože eksponate, ali malo njih zadovoljava tražene parametre. Tako, dugo vremena detektori metala dizajnirani su na temelju dva generatora visoka frekvencija, podešen na bliske frekvencije, od kojih je jedna bila stabilne frekvencije (obično stabilizirana kvarcni rezonator), a drugi - radnik - bio je spojen na prijemni okvir i mijenjao svoju frekvenciju pri približavanju metalima. Signali dvaju generatora su zbrojeni, izoliran je niskofrekventni signal otkucaja i po njemu je prosuđena prisutnost metala. Nakon pojave nove elementne baze, umjesto generatora referentnih signala, počeli su projektirati detektor metala s naponsko-frekvencijskim pretvaračem, analogno-digitalnim pretvaračima, sintetizatorima frekvencija i drugim mogućim novim proizvodima.
Arheolozima i kriminolozima moglo bi se preporučiti korištenje druge sheme mjerenja – geofizičke. Na području gdje se traže metalni uključci potrebno je postaviti petlju žice promjera 5...25 m ili više, napajanu autonomnim generatorom frekvencije 500 Hz (što je veća frekvencija, to je plići dubina). Vrlo je prikladno koristiti zrakoplovne DC-AC pretvarače napona s frekvencijom od 400 Hz (umformers). Imaju dovoljnu snagu. Također možete koristiti DC-AC pretvarače napravljene na snažni tranzistori. Mogu se izraditi na nekoliko frekvencija i na taj način provesti "frekvencijsko sondiranje", odnosno odrediti dubinu sumnjivog metalnog predmeta. Za obavljanje pretraga, osim generatora, morate imati prijemnik, koji može biti selektivno pojačalo podešeno na frekvenciju (frekvencije) generatora i imati prijemnu magnetsku antenu na ulazu, također podešenu na frekvenciju (frekvencije) generatora. Ideja ove metode pretraživanja je da u području utjecaja elektromagnetskog polja žičane petlje bilo koja metalna tijela kontinuirane vodljivosti počinju emitirati svoje polje, pomaknuto u fazi u odnosu na primarno, idealno za 90 °. Prijemni okvir u odnosu na primarno polje obično je orijentiran tako da bi u odsutnosti metalnih uključaka signal na izlazu prijemnika bio minimalan ili uopće odsutan, a u prisutnosti metalnih uključaka dosegao bi maksimum. Mjerenjem na više frekvencija moguće je odrediti približnu dubinu naslaga, a pomoću prihvatnih okvira različito orijentiranih u prostoru i položaj objekata. Glavna prednost ove metode mjerenja je u tome što željeni metalni objekt sam postaje izvor zračenja.
Oprema ove vrste može se koristiti za trasiranje podzemnih cijevi, polaganje kabela, trasiranje skrivenih žica i druge svrhe. Da biste to učinili, generator je spojen na jednom kraju na traced metalni sustav, a drugi kraj je uzemljen (ako se pretraga provodi na ulici, u polju) ili spojen na cijevi toplinske mreže, vodovoda (ako se praćenje provodi u zgradi).
Metoda petlje indukcije bila je široko predstavljena na VRV-u u primjeni na indukciju beskontaktne metode uključivanje električnih kućanskih aparata (beskontaktne slušalice za slušanje radija, televizije i sl., beskontaktni telefonski aparati koji nisu povezani žicama na telefonsku mrežu, a koji se mogu slobodno nositi u rukama dok se kreću po prostoriji). Čini se da je problem drugačiji, ali princip rješenja je isti: induktivna sprega između petlje u kojoj se signal generira i prijemnika koji hvata taj signal.
Pulsni detektor metala(Sl. 27). Autor dizajna je radio-amater V. S. Gorčakov. Na 33. svjetskoj izložbi eksponat je nagrađen Trećom nagradom izložbe.
Uređaj je dizajniran za lociranje metalnih predmeta u zemlji. Njegovi testovi su pokazali da može otkriti aluminijsku ploču dimenzija 100 x 100 x 2 mm na dubini od 75 cm, istu ploču dimenzija 200 x 200 x 2 mm na dubini od 100 cm, čelična cijev dugačak i promjera 300 mm na dubini od 200 cm, kanalizacijski šaht na dubini od 200 cm, duga čelična cijev promjera 50 mm na dubini od 120 cm, bakrena podloška s promjera 25 mm na dubini od 35 cm.
Uređaj (slika 27, a) sastoji se od glavnog oscilatora 1 na frekvenciji od 100 Hz, pojačala impulsne struje 2, okvira zračenja 3, generatora kašnjenja 4 na 100 μs, generatora impulsa vrata 5, pojačala za usklađivanje. 6, elektronički prekidač 7, prijemni okvir 8, dvosmjerni limitator 9, pojačalo signala 10, integrator 11, DC pojačalo 12, indikator 13, stabilizator napona 14.
Detektor metala radi na sljedeći način. Glavni oscilator emitira impuls trajanja T i (slika 27, b), čiji pad pokreće generator kašnjenja. Impuls glavnog oscilatora se pojačava strujnim pojačalom i dovodi do okvira koji zrači. Generator kašnjenja generira impuls u trajanju od 100 μs, čije slabljenje pokreće generator impulsa usmjeravanja. Ovaj generator proizvodi stroboskopski impuls u trajanju od 30 μs, koji preko prilagodbenog pojačala upravlja radom elektroničke sklopke. Prekidač otvara pojačalo signala za vrijeme trajanja stroboskopskog impulsa i prosljeđuje signal od pojačala 10 do integratora. Signal s izlaza integratora dovodi se kroz DC pojačalo do indikatora na brojčaniku.
Na sl. Slika 27, b prikazuje vremensku distribuciju signala na odašiljačkom (emitirajućem) okviru (krivulja 1), na prijemnom okviru u odsutnosti (krivulja 2) i u prisutnosti metala (krivulja 5). Kao rezultat pokusa, utvrđeno je da u nedostatku metala, primljeni impuls unutar vremena od 100 μs prilično naglo opada u amplitudi. Ako u kontrolnoj zoni postoje metalni uključci, trajanje smanjenja amplitude primljenog impulsa je značajno odgođeno, uglavnom zbog djelovanja Foucaultovih struja. Svojstvo deformacije oblika primljenog signala zbog utjecaja metalnih inkluzija osnova je za dizajn ovog uređaja.
Dizajn senzora uređaja prikazan je na sl. 27, v. Emitirajući i prihvatni okviri namotani su na dielektrični okvir vanjskog promjera 300 mm. Prihvatni okvir je namotan unutar emitirajućeg okvira. Njegov unutarnji promjer je 260 mm. Odašiljački okvir sadrži 300 zavoja žice PEV-2 0,44, a prijemni okvir sadrži 60 zavoja žice PEV-2 0,14. Drška 1 pričvršćivanje je proizvoljno i posebna objašnjenja ne zahtijeva.
Na sl. Slika 28 prikazuje shemu uređaja. Glavni oscilator izrađen je na mikro krugovima DD1.1 i DD1.2. Signal s izlaza generatora kroz otpornik R9 dovodi se na ulaz pojačala impulsne struje - tranzistori VT3-VT5, čije je opterećenje okvir zračenja L1.1. Preko kondenzatora C3, impuls glavnog oscilatora dovodi se na ulaz generatora kašnjenja, izrađen pomoću elemenata DD1.3, DD1.4 prema Schmidtovom okidačkom krugu. Opadanje impulsa kašnjenja pokreće generator impulsa usmjeravanja, izrađen na elementima DD2.1-DD2.3. Impuls usmjeravanja kroz odgovarajuće pojačalo (tranzistori VT1, VT2) dovodi se do elektroničke sklopke DA1, koja kontrolira rad pojačala signala (DA1.1 i DA1.2) i integratora (C12, R30), prolazeći kroz DC signal za DC pojačalo (DA2) tijekom stroboskopskog impulsa. Opterećenje DC pojačala je pokazivački uređaj PA1. Za povećanje stabilnosti mjerenja dodatno je stabilizirano napajanje stupnjeva pojačala. Elektronički stabilizatori izrađeni su na tranzistorima VT6, VT7.
Princip rada
Impulsi s frekvencijom ponavljanja od 40 – 200 Hz dovode se u glavu emitera za traženje (induktivnost 0,2-0,3 μH) impulsnog detektora metala velika snaga struja (do 20 A) i napon do 200 V. Ako u blizini emitera nema metalnog predmeta, tada stražnji rub impulsa ostaje kratak. U slučaju bliski položaj cijevi, kabela ili bilo čega vodljivog, stražnji rub kasni.
Sl.1. Vremenski dijagram pulsnog detektora metala
Na temelju analize prijelaznog procesa može se suditi o prisutnosti ne samo metalnog predmeta, već io vrsti metala.
Uređaj se temelji na shemi koju je razvio Yu Kolokolov, s obradom impulsnih parametara pomoću mikrokontrolera. To je omogućilo pojednostavljenje dizajna sklopa uređaja bez smanjenja tehničkih karakteristika.
Tehnički podaci detektor metala:
Napon napajanja: 7,5 – 14 V.
Potrošnja struje: 90 mA.
Dubina detekcije:
- kovanica promjera 25 mm: 0,23 m;
- pištolj: 0,40 m;
- kaciga: 0,60 m.
sl.2. Blok dijagram detektora metala
Vrhunac ovog sklopa je korištenje diferencijalnog pojačala u ulaznom stupnju. Služi za pojačavanje signala čiji je napon veći od napona napajanja. Daljnje pojačanje osigurava prijamno pojačalo. Prvi integrator je dizajniran za mjerenje korisnog signala. Pri integraciji naprijed korisni signal se akumulira, a pri integraciji unatrag rezultat se pretvara u digitalni oblik. Drugi integrator ima veliku integracijsku konstantu (240 ms) i služi za uravnoteženje putanje pojačanja s obzirom na istosmjernu struju.
Shematski dijagram pulsnog detektora metala prikazan je na sl. 3.
sl.3. Shematski dijagram detektora metala
Snažni prekidač sastavljen je na tranzistoru s efektom polja VT1. Jer tranzistor s efektom polja IRF740 ima kapacitivnost vrata veću od 1000 pF; za brzo zatvaranje koristi se preliminarni stupanj na tranzistoru VT2. Brzina otvaranja snažnog prekidača više nije toliko kritična zbog činjenice da struja u induktivnom opterećenju postupno raste. Otpornici R1, R3 dizajnirani su za "gašenje" energije samoindukcije. Zaštitne diode VD1, VD2 ograničavaju padove napona na ulazu diferencijalnog pojačala.
Diferencijalno pojačalo je sastavljeno na D1.1. Čip D1 je četverostruko operacijsko pojačalo TL074. Njegovo osebujna svojstva imaju visoke performanse, nisku potrošnju, niska razina buka, visoka ulazna impedancija i sposobnost rada na ulaznim naponima bliskim naponu napajanja. Dobitak diferencijalnog pojačala je oko 7 i određen je vrijednostima otpornika R3, R6, R9, R11. Prijemno pojačalo je neinvertirajuće pojačalo od 57. visokonaponskog dijela impulsa samoindukcije, ovaj koeficijent se smanjuje na 1 pomoću analogne sklopke D2 .1 koja sprječava preopterećenje ulaznog puta pojačanja i osigurava brzi ulazak u način rada za pojačanje slabog signala. Tranzistori VT3 i VT4 dizajnirani su tako da odgovaraju razinama upravljačkih signala koji se isporučuju iz mikrokontrolera na analogne sklopke.
Pomoću drugog integratora D1.3, ulazni krug pojačala se automatski balansira za istosmjernu struju. Integracijska konstanta 240 ms. je odabran da bude dovoljno velik tako da ova povratna sprega ne utječe na pojačanje korisnog signala koji se brzo mijenja. Koristeći ovaj integrator, izlaz pojačala D1.2 održava razinu od +5 V u nedostatku signala.
Mjerni prvi integrator izrađen je na D1.4. Tijekom integracije korisnog signala ključ D2.2 se otvara, a ključ D2.4 zatvara. Na sklopki D2.3 implementiran je logički pretvarač. Nakon dovršetka integracije signala, ključ D2.2 se zatvara, a ključ D2.4 otvara. Kondenzator za pohranu C6 počinje se prazniti kroz otpornik R21. Vrijeme pražnjenja bit će proporcionalno naponu koji se uspostavio na kondenzatoru C6 do kraja integracije korisnog signala. Ovo vrijeme se mjeri pomoću mikrokontrolera koji izvodi analogno-digitalnu pretvorbu. Za mjerenje vremena pražnjenja kondenzatora C6 koriste se analogni komparator i mjerači vremena koji su ugrađeni u mikrokontroler D3.
Mikrokontroler AT90S2313 također uključuje 8-bitni RISC procesor brzine 10 MIPS, 32 radna registra, 2 kilobajta Flash ROM-a, 128 bajta RAM-a i sat čuvara.
LED VD3...VD8 pružaju svjetlosnu indikaciju. Gumb S1 je namijenjen za inicijalno resetiranje mikrokontrolera. Prekidačima S2 i S3 postavljaju se načini rada uređaja. Pomoću promjenjivog otpornika R29 podešava se osjetljivost detektora metala.
Algoritam funkcioniranja
Za objašnjenje principa rada opisanog pulsnog detektora metala u nastavku su oscilogrami signala na najvažnijim točkama uređaja (slika 4.)
sl.4. Oscilogram uređaja
Tijekom intervala A otvara se ključ VT1. Kroz zavojnicu senzora počinje teći pilasta struja. Kada struja dosegne oko 2 A, ključ se zatvara. Na odvodu tranzistora VT1 dolazi do skoka napona samoindukcije. Veličina ovog udara je veća od 300 V i ograničena je otpornicima R1, R3. Kako bi se spriječilo preopterećenje staze pojačanja, koriste se ograničavajuće diode VD1, VD2. Također u tu svrhu, tijekom intervala A (akumulacija energije u zavojnici) i intervala B (oslobađanje samoindukcije), otvara se ključ D2.1. Ovo smanjuje pojačanje staze od kraja do kraja sa 400 na 7. Oscilogram 3 prikazuje signal na izlazu staze pojačanja (pin 8 od D1.2). Počevši od intervala C, sklopka D2.1 se zatvara i pojačanje putanje postaje veliko. Nakon završetka zaštitnog intervala C, tijekom kojeg put pojačanja ulazi u način rada, ključ D2.2 se otvara i ključ D2.4 zatvara - počinje integracija korisnog signala, interval D. Nakon ovog intervala ključ D2.2 se zatvara i otvara se tipka D2.4 - počinje “obrnuta” integracija. Za to vrijeme (intervali E i F) kondenzator C6 se potpuno isprazni. Pomoću ugrađenog analognog komparatora mikrokontroler mjeri vrijednost intervala E, koja se ispostavlja proporcionalnom razini ulazni signal. Za V1.0 i V1.1 mikro verzije softver Postavljene su sljedeće vrijednosti intervala: A - 60...200 µs, µs, B - 12 µs, C - 8 µs, D - 50 µs, A + B + C + D + E + F (period ponavljanja) .
Mikrokontroler obrađuje primljene digitalne podatke i pomoću LED dioda VD3...VD8 i emitera zvuka Y1 pokazuje stupanj udara mete u senzor. LED indikacija je analogna indikator brojčanika- u nedostatku cilja, LED VD8 svijetli, zatim, ovisno o razini udara, VD7, VD6 itd. svijetle sekvencijalno.
Preporuča se konfigurirati uređaj u sljedećem redoslijedu:
- provjerite je li instalacija ispravna;
Uključite napajanje i uvjerite se da potrošnja struje ne prelazi 100 mA;
- umjesto otpornika R7 ugraditi promjenjivi otpornik i rotiranjem njegovog rotora postići takvo uravnoteženje putanje pojačanja da oscilogram na pinu 7 D1.4 odgovara oscilogramu 4 (slika 4). U tom slučaju potrebno je osigurati da signal na kraju intervala D ostane nepromijenjen, tj. Oscilogram u ovoj točki trebao bi biti vodoravan. Nakon toga potrebno je izmjeriti promjenjivi otpornik i zamijeniti ga konstantnim najbliže vrijednosti.
Možete sastaviti detektor metala iz dijelova kompleta NM8042, koji je izdao MASTER KIT i uključuje tiskanu ploču, kućište, kompletan set dijelove i upute za sastavljanje.
sl.5. Sastavljeni detektor metala iz kompleta NM8042 MASTER KIT
Glava za pretragu
Glava za traženje metal detektora jedan je od njegovih najvažnijih dijelova. Kako će uređaj raditi ovisi o kvaliteti njegove izrade.
Ove zavojnice su promjera 19 cm, broj zavoja 27, žica PEV, PEL 0,5 mm, kabel za zavojnicu je dvožilni, užimana neoklopljena žica u gumenoj izolaciji. Ova glava pruža osjetljivost za otkrivanje kovanice od 5 kopejki (SSSR) na udaljenosti od 19 -20 cm u zraku.
sl.6. Glava s jednim krugom
Jedna konturna glava za pretraživanje promjera 19 mm nema dovoljnu osjetljivost na male metalne predmete (npr. nakit), dok mala ima malu dubinu pretraživanja. Možete kombinirati dubinu pretraživanja s osjetljivošću na male objekte izradom glave za pretraživanje s dva kruga.
sl.7. Glava s dva kruga
Na komadima vlaknaste ploče označavamo konture buduće zavojnice (vanjski promjer 200 mm, unutarnji promjer 90 mm, debljina stijenke 18 mm). Navijamo zavojnice. Na stupu promjera 19,2 mm - 25 zavoja, na trnu promjera 84 mm - 5 zavoja. Zavojnice impregniramo lakom i postavljamo ih u utore, povezujući ih u nizu. Pokrećemo kabel, lemimo krajeve, umetnemo kabelsku uvodnicu. Postavite zavojnicu s utorom prema gore i ispunite utor epoksidnom smolom. Nakon polimerizacije, okrenite zavojnicu, zalijepite uši i pokrijte cijelu površinu epoksidom u 2 sloja. Odlemimo utikač, omotamo kabel trakom da ga zaštitimo od boje i obojimo zavojnicu 2-3 puta.
Dizajn zavojnice omogućuje lokalizaciju 1 kopejke (SSSR) na udaljenosti od 100 mm. Središte objekta je vrlo lako odrediti, budući da je dijagram osjetljivosti na male objekte stožast (1-2 cm veći u sredini).
Gornja šipka
Za izradu gornje šipke detektora metala trebat će vam komad duraluminijske, bakrene ili mesingane cijevi promjera 22 mm i debljine stijenke 2 mm. Njegova duljina je 120-140 cm Šipka u obliku slova S savijena je iz cijevi pomoću savijača cijevi (vidi sliku 8).
sl.8. Crtanje šipke
Naslon za ruke je izrezan od lima 1,5 - 2,5 mm i savijen. Naslon za ruku pričvršćen je na šipku vijkom M6. Ispod naslona za ruke nalazi se spremnik za baterije. Žica za napajanje se provlači unutar šipke i izvodi kroz rupu promjera 5 mm u tom području elektronička jedinica. Plastična stezna spojnica se uzima iz produžne četke za pranje prozora. Unutarnji promjer zatezni element spojnice je 16 mm, vanjski element je 20 mm. Element za zatezanje je zalijepljen u šipku pomoću epoksidne smole. Neoprenska ručka može se zamijeniti komadom gumenog crijeva ili pjenastim valjkom.
Donja šipka
Donja šipka je namotana na trn promjera 14 mm od 6 slojeva stakloplastike da se dobije promjer 16 mm. Duljina šipke - 500-750 mm. U mojoj verziji štap je napravljen od razdvojenih dijelova, svaki po 370 mm.
Opći pogled Uređaj je prikazan na sl. 9.
Sl.9. Opći pogled na uređaj
Andrej Ščedrin
Moskva
Jurij Kolokolov
Donjeck
Pulsni detektor metala koji vam predstavljamo zajednički je razvoj Jurija Kolokolova i Andreja Ščedrina. Uređaj je namijenjen za amaterske potrage za blagom i relikvijama, potrage na plaži i sl. Nakon objave prve verzije detektora metala u godini, ovaj je uređaj bio vrlo cijenjen među amaterima koji su ponovili dizajn. Ujedno su iznesene korisne primjedbe i prijedlozi koje smo uvažili u nova verzija uređaj.
Trenutno detektor metala masovno proizvodi moskovska tvrtka MASTER KIT u obliku kompleta "uradi sam" za radioamatere pod oznakom NM8042 (trenutačno se proizvodi ažurirana verzija detektora metala u obliku gotovog -izrađen mikroprocesorski modul). Komplet sadrži tiskanu pločicu, plastično kućište i elektroničke komponente, uključujući već programirani upravljač. Možda će za mnoge hobiste kupnja takvog kompleta i njegova kasnija jednostavna montaža biti prikladna alternativa kupnji skupog industrijskog uređaja ili potpuno samoproizvodnja detektor metala.
Načelo rada detektora metala s impulsnim ili vrtložnim strujama temelji se na pobuđivanju pulsirajućih vrtložnih struja u metalnom objektu i mjerenju sekundarnog elektromagnetskog polja koje te struje induciraju. U ovom slučaju, uzbudljivi signal se dovodi u odašiljačku zavojnicu senzora ne stalno, već povremeno u obliku impulsa. U vodljivim objektima induciraju se prigušene vrtložne struje koje pobuđuju prigušeno elektromagnetsko polje. Ovo polje pak inducira prigušenu struju u prihvatnom svitku senzora. Ovisno o vodljivim svojstvima i veličini objekta, signal mijenja svoj oblik i trajanje. Na sl. 1. Shematski je prikazan signal na prijemnoj zavojnici pulsnog detektora metala. Oscilogram 1 – signal u odsutnosti metalnih meta, oscilogram 2 – signal kada je senzor blizu metalnog objekta.
Pulsni detektori metala imaju svoje prednosti i nedostatke. Prednosti uključuju nisku osjetljivost na mineralizirano tlo i slanu vodu, nedostatke su slaba selektivnost prema vrsti metala i relativno velika potrošnja energije.
Sl.1. Signal na ulazu pulsnog detektora metala.
Većina praktičnih dizajna pulsirajućih detektora metala izgrađena je pomoću kruga s dvije zavojnice ili s jednom zavojnicom s dodatnim izvorom napajanja. U prvom slučaju, uređaj ima odvojene zavojnice za prijem i emitiranje, što komplicira dizajn senzora. U drugom slučaju, u senzoru postoji samo jedna zavojnica, a za pojačavanje korisnog signala koristi se pojačalo koje se napaja dodatnim izvorom energije. Smisao ove konstrukcije je sljedeći - signal samoindukcije ima veći potencijal od potencijala izvora napajanja koji se koristi za napajanje strujom odašiljačke zavojnice. Stoga za pojačanje takvog signala pojačalo mora imati vlastiti izvor napajanja čiji potencijal mora biti veći od napona signala koji se pojačava. To također komplicira dizajn uređaja.
Predloženi dizajn s jednom zavojnicom izgrađen je prema izvornoj shemi, koja je lišena gore navedenih nedostataka.
Tehnički podaci
- Napon napajanja: 7,5 – 14 (V)
- Potrošnja struje ne veća od: 90 (mA)
- Dubina detekcije:
Novčić promjera 25 mm - 20 (cm)
- pištolj - 40 (cm)
- kaciga - 60 (cm)
Blok dijagram detektora metala prikazan je na sl. 2. Osnova uređaja je mikrokontroler. Uz njegovu pomoć formiraju se vremenski intervali za kontrolu svih komponenti uređaja, kao i indikaciju i opću kontrolu uređaja. Pomoću snažnog prekidača energija se pulsno akumulira u zavojnici senzora, a zatim se struja prekida, nakon čega dolazi do impulsa samoindukcije koji pobuđuje elektromagnetsko polje u meti.
sl.2. Blok dijagram pulsnog detektora metala.
Vrhunac predloženog sklopa je uporaba diferencijalnog pojačala u ulaznom stupnju. Služi za pojačavanje signala čiji je napon veći od napona napajanja i njegovo vezanje na određeni potencijal - + 5 (V). Za daljnje pojačanje koristi se prijemno pojačalo s velikim pojačanjem. Prvi integrator služi za mjerenje korisnog signala. Tijekom integracije naprijed korisni signal se akumulira u obliku napona, a tijekom obrnute integracije rezultat se pretvara u trajanje impulsa. Drugi integrator ima veliku integracijsku konstantu i služi za uravnoteženje putanje pojačanja s obzirom na istosmjernu struju.
sl.3. Temeljno električni dijagram jednostavni pulsni detektor metala
Predloženi dizajn uređaja u potpunosti je razvijen na bazi uvoznih elemenata. Koriste se najčešće komponente vodećih proizvođača. Možete pokušati zamijeniti neke elemente domaćim, o tome će biti riječi u nastavku. Većina korištenih elemenata nije manjkava i može se kupiti u velikim gradovima Rusije i CIS-a preko tvrtki koje prodaju elektroničke komponente.
Diferencijalno pojačalo sastavljen na operacijskom pojačalu D1.1. Čip D1 je četverostruko operacijsko pojačalo tipa TL074. Njegova karakteristična svojstva su velika brzina, niska potrošnja, niska razina buke, visoka ulazna impedancija i sposobnost rada na ulaznim naponima bliskim naponu napajanja. Ova svojstva odredila su njegovu upotrebu u diferencijalnom pojačalu posebno iu krugu općenito. Dobitak diferencijalnog pojačala je oko 7 i određen je vrijednostima otpornika R3, R6...R9, R11.
Prijemno pojačalo D1.2 je neinvertirajuće pojačalo s pojačanjem od 57. Tijekom djelovanja visokonaponskog dijela impulsa samoindukcije ovaj se koeficijent smanjuje na 1 pomoću analogne sklopke D2.1. To sprječava preopterećenje putanje ulaznog pojačanja i osigurava brzi ulazak u način rada za pojačavanje slabog signala. Tranzistori VT3 i VT4 dizajnirani su tako da odgovaraju razinama upravljačkih signala koji se isporučuju iz mikrokontrolera na analogne sklopke.
Korištenjem drugi integrator D1.3 automatski balansira krug ulaznog pojačala za istosmjernu struju. Integracijska konstanta od 240 (ms) odabrana je tako da bude dovoljno velika da ova povratna sprega ne utječe na pojačanje željenog signala koji se brzo mijenja. Uz pomoć ovog integratora, izlaz pojačala D1.2, u nedostatku signala, održava razinu od +5 (V).
Mjerenje prvi integrator izvršeno D1.4. Tijekom integracije korisnog signala ključ D2.2 se otvara i prema tome zatvara ključ D2.4. Na sklopki D2.3 implementiran je logički pretvarač. Nakon dovršetka integracije signala, ključ D2.2 se zatvara, a ključ D2.4 otvara. Kondenzator za pohranu C6 počinje se prazniti kroz otpornik R21. Vrijeme pražnjenja bit će proporcionalno naponu koji se uspostavio na kondenzatoru C6 do kraja integracije korisnog signala. Ovo vrijeme se mjeri pomoću mikrokontroler, koji izvodi analogno-digitalnu pretvorbu. Za mjerenje vremena pražnjenja kondenzatora C6 koriste se analogni komparator i mjerači vremena koji su ugrađeni u mikrokontroler D3.
Gumb S1 je namijenjen za inicijalno resetiranje mikrokontrolera. Pomoću prekidača S3 postavlja se način prikaza uređaja. Pomoću promjenjivog otpornika R29 podešava se osjetljivost detektora metala.
Pomoću LED VD3...VD8 moguće je proizvesti svjetlosna indikacija.
Algoritam funkcioniranja
Za objašnjenje principa rada opisanog pulsnog detektora metala, na slici 4 prikazani su oscilogrami signala na najvažnijim točkama uređaja.
sl.4. Oscilogrami.
Tijekom intervala A otvara se ključ VT1. Kroz zavojnicu senzora počinje teći pilasta struja - oscilogram 2. Kada struja dosegne vrijednost od oko 2 (A), ključ se zatvara. Na odvodu tranzistora VT1 javlja se val samoindukcije napona - oscilogram 1. Veličina ovog udara je veća od 300 volti (!) i ograničena je otpornicima R1, R3. Kako bi se spriječilo preopterećenje staze pojačanja, koriste se ograničavajuće diode VD1, VD2. Također u tu svrhu, tijekom intervala A (akumulacija energije u zavojnici) i intervala B (oslobađanje samoindukcije), otvara se ključ D2.1. Ovo smanjuje pojačanje staze od kraja do kraja sa 400 na 7. Oscilogram 3 prikazuje signal na izlazu staze pojačanja (pin 8 od D1.2). Počevši od intervala C, sklopka D2.1 se zatvara i pojačanje putanje postaje veliko. Nakon završetka zaštitnog intervala C, tijekom kojeg staza pojačanja ulazi u način rada, ključ D2.2 se otvara i ključ D2.4 zatvara - počinje integracija korisnog signala - interval D. Nakon tog intervala ključ D2.2 se zatvara i otvara se tipka D2.4 – počinje “obrnuta” integracija. Za to vrijeme (intervali E i F) kondenzator C6 se potpuno isprazni. Pomoću ugrađenog analognog komparatora mikrokontroler mjeri vrijednost intervala E koja se ispostavlja proporcionalnom razini ulaznog korisnog signala. Za trenutne verzije firmvera postavljene su sljedeće vrijednosti intervala:
A – 60…200 µs, B – 12 µs, C – 8 µs, D – 50 (µs), A + B + C + D + E + F – 5 (ms) - period ponavljanja.
Mikrokontroler obrađuje primljene digitalne podatke i pomoću LED dioda VD3...VD8 i emitera zvuka Y1 pokazuje stupanj udara mete u senzor. LED indikacija je analogna indikatoru na brojčaniku - ako nema cilja, VD8 LED svijetli, zatim, ovisno o razini udara, VD7, VD6 itd. svijetle sekvencijalno.
sl.5. Shematski dijagram druge poboljšane verzije mikroprocesorskog pulsnog detektora metala
Razlike (slika 5) u odnosu na prvu verziju uređaja (slika 3) su sljedeće:
1. Dodan otpornik R30. To se radi kako bi se smanjio utjecaj unutarnjeg otpora raznih baterija na postavke uređaja. Sada možete bezbolno zamijeniti kiselinsku bateriju za 6-8 komada solnih baterija. Postavke uređaja se u ovom slučaju neće promijeniti.
2. Dodani “ubrzavajući” kondenzatori C15, C16, C17. Zahvaljujući tome, toplinska stabilnost kruga je značajno poboljšana. U staroj shemi ključevi VT2...VT4 bili su najranjivija točka u tom pogledu. Osim toga, programu je dodano kontinuirano automatsko balansiranje nule.
3. Dodan lanac R31, R32, C14. Ovaj krug vam omogućuje kontinuirano praćenje stanja baterije. Koristeći otpornik R32, sada možete postaviti bilo koji prag za sigurno (za bateriju) pražnjenje baterije razne vrste. Na primjer, za 8 komada NiCd ili NiMH baterije tipa AA, morat ćete namjestiti razinu na 8 volti, a za kiselinsku bateriju od 12 V - 11 volti... Kada se dosegne granična razina, uključit će se svjetlosna i zvučna indikacija.
Ovaj način je jednostavan za postavljanje. Uređaj se napaja iz izvora napajanja. Napajanje je postavljeno na potrebnu vrijednost napon praga, klizač otpornika R32 prvo se postavlja u "gornji" položaj prema dijagramu, a zatim, okretanjem rotora otpornika R32, morate postići indikaciju - VD8 LED će početi treptati, izvor zvuka će emitirati isprekidan signal. Uređaj izlazi iz ovog načina rada tek nakon resetiranja.
4. Kao alternativni uređaj Za indikaciju sada možete koristiti dvoredni LCD sa šesnaest znakova. Ovaj način se aktivira kada je sklopka S3 zatvorena. U ovom slučaju su pinovi LCD signala spojeni prema dijagramu umjesto LED dioda. Također morate primijeniti +5 V na LCD modul i spojiti žicu za uzemljenje. Otpornik R33 montiran je izravno na kontakte LCD modula (slika 6).
sl.6. Alternativni LCD indikator.
U ovom slučaju, naziv detektora metala uvijek se prikazuje u gornjem retku, au donjem retku, ovisno o načinu rada: "Autotuning", "Low battery". U načinu pretraživanja, stupac od 16 stupnjeva razine signala nacrtan je u ovoj liniji. U ovom slučaju zvučni signal također ima 16 stupnjeva tonova.
Vrste dijelova i dizajn
Umjesto operacijskog pojačala D1 TL074N, možete pokušati koristiti TL084N.
Čip D2 je četverostruki analogni prekidač tipa CD4066, koji se može zamijeniti domaćim čipom K561KT3.
Mikrokontroler D4 AT90S2313-10PI nema izravnih analoga. Krug ne nudi sklopove za svoje programiranje unutar kruga, stoga je preporučljivo instalirati regulator na utičnicu kako bi se mogao reprogramirati.
Možete pokušati zamijeniti tranzistor VT1 tipa IRF740 s IRF840.
Tranzistori VT2...VT4 tipa 2N5551 mogu se zamijeniti s KT503 s bilo kojim slovnim indeksom. Međutim, trebali biste obratiti pozornost na činjenicu da imaju drugačiji pinout.
LED diode mogu biti bilo koje vrste; preporučljivo je uzeti VD8 u drugoj boji. Diode VD1, VD2 tipa 1N4148.
Otpornici mogu biti bilo kojeg tipa, R1 i R3 trebaju imati disipaciju snage od 0,5 (W), ostatak može biti 0,125 ili 0,25 (W). Preporučljivo je odabrati R9 i R11 tako da se njihov otpor razlikuje za najviše 5%.
Kondenzator C1 je elektrolitski, za napon od 16V, ostali kondenzatori su keramički.
Gumb S1, prekidači S3, S4, promjenjivi otpornik R29 mogu biti bilo kojeg tipa koji odgovara dimenzijama. Kao izvor zvuka možete koristiti piezo emiter ili slušalice iz playera.
Dizajn tijela uređaja može biti proizvoljan. Šipka u blizini senzora (do 1 metar) i sam senzor ne smiju imati metalne dijelove ili elemente za pričvršćivanje. Prikladno je koristiti plastični teleskopski štap za pecanje kao početni materijal za izradu štapa.
Senzor sadrži 27 zavoja žice promjera 0,6 - 0,8 mm, namotanih na trnu od 190 (mm). Senzor nema zaslon i mora se pričvrstiti na šipku bez upotrebe masivnih vijaka, vijaka itd. (!) Oklopljeni kabel ne može se koristiti za spajanje senzora i elektroničke jedinice zbog njegovog velikog kapaciteta. U ove svrhe morate koristiti dvije izolirane žice, na primjer tipa MGShV, upletene zajedno.
Postavljanje uređaja
PAŽNJA! Uređaj ima visok, po život opasan napon - na kolektoru VT1 i na senzoru. Stoga se pri postavljanju i radu moraju pridržavati mjera električne sigurnosti.
1. Provjerite je li instalacija ispravna.
2. Uključite napajanje i uvjerite se da potrošnja struje ne prelazi 100 (mA).
3. Pomoću otpornika za ugađanje R7 postignite takvo balansiranje staze pojačanja tako da oscilogram na pinu 7 D1.4 odgovara oscilogramu 4 na slici 4. U tom slučaju potrebno je osigurati da signal na kraju intervala D ostane nepromijenjen, tj. Oscilogram u ovoj točki trebao bi biti vodoravan.
Pravilno sastavljen uređaj ne zahtijeva daljnje podešavanje. Potrebno je dovesti senzor do metalnog predmeta i uvjeriti se da indikatori rade. Opis rada kontrola dan je u nastavku u opisu softvera.
Softver
U vrijeme pisanja ovog članka razvijene su i testirane verzije softvera V1.0-demo, V1.1 za prvu verziju uređaja i V2.4-demo, V2.4 za drugu verziju. Demo verzija programa je potpuno funkcionalna i razlikuje se samo u nedostatku precizne prilagodbe osjetljivosti. Pune verzije isporučuju se u već flashiranim mikrokontrolerima uključenim u komplet MASTER KIT NM8042. Moguće je preuzeti HEX datoteku firmware-a V1.0-demo i V2.4-demo.
Rad na novim verzijama softvera se nastavlja, planirano je uvođenje dodatni modovi. Nove verzije, nakon opsežnog testiranja, bit će dostupne u MASTER KIT setovima.
Rad s uređajem
Da biste započeli s radom, morate uključiti napajanje uređaja, podići senzor na razinu od 60-80 cm od tla i pritisnuti tipku "Reset". Unutar 2 sekunde uređaj će izvršiti automatsko podešavanje. Na kraju automatskog podešavanja, uređaj će emitirati karakterističan kratki zvuk. Nakon toga senzor treba približiti tlu (na mjestu gdje nema metalnih predmeta) na udaljenost od 3-7 cm i podesiti osjetljivost pomoću otpornika R29. Gumb se mora okretati dok lažni odgovori ne nestanu. Nakon toga možete započeti s potragom. Kada se pojavi indikator prazne baterije, morate prekinuti traženje, isključiti uređaj i zamijeniti izvor napajanja.
Zaključak
Kako bismo uštedjeli vrijeme i oslobodili vas rutinskog traženja potrebne komponente i proizvodnju tiskanih pločica MASTER KIT u svojoj ponudi ima set NM8042.
Slika 7 prikazuje crtež tiskane pločice (za sklop na slici 3) i položaj komponenti na njoj.
Riža. 7.1. Pogled odozgo na tiskanu ploču.
sl.7.2. Pogled odozdo na tiskanu ploču.
Komplet se sastoji od tvorničke tiskane pločice, firmware kontrolera s verzijom programa V 1.1, svih potrebnih komponenti, plastičnog kućišta i uputa za montažu i rad. Dizajn je pojednostavljen namjerno kako bi se smanjio trošak kompleta.
Izrada zavojnice za traženje
Zavojnica se sastoji od 27 zavoja emajlirane žice s presjekom od 0,7-0,8 mm, namotanih u obliku prstena od 180-190 mm. Nakon namotavanja zavojnice, zavoji moraju biti omotani izolacijskom trakom. Za spajanje senzora potrebno je napraviti upletena parica od instalacijske žice. Da biste to učinili, uzmite dva komada žice potrebne duljine i uvrnite ih zajedno brzinom od jednog uvijanja po centimetru. S jedne strane ovaj je kabel zalemljen na zavojnicu, s druge na ploču. Tijelo senzora i šipka detektora metala ne smiju sadržavati metalne dijelove!
Uglađenost tijela
Prije ugradnje ploče detektora metala u kućište, potrebno je u njoj napraviti rupe za udaljene elemente.
Slika 8 prikazuje rupe na prednjoj ploči za LED diode, kontrolu osjetljivosti R29, prekidač napajanja S4 i gumb za resetiranje S1. Na slici 9 nalazi se rupa na bočnoj površini kućišta za telefonski priključak Earphone JACK. Na slici 10 postoje rupe na stražnjoj ploči za kabel za napajanje i za kabel zavojnice za traženje.
Izgled Sastavljeno elektroničko punjenje prikazano je na sl. 11.
sl.8. Rupe na prednjoj ploči kućišta za LED diode.
Sl.9. Otvor na bočnoj strani kućišta za telefonski konektor.
Slika 10. Rupe na stražnjoj ploči za kabel napajanja i kabel zavojnice za pretraživanje.
Slika 11. Izgled elektronike mikroprocesorskog pulsnog detektora metala iz kompleta NM8042.
Izvori informacija
1. Ščedrin A.I. Novi detektori metala za traženje blaga i relikvija: -M .: “Hot Line-Telecom”, 2003. -173p.
Pozdrav svima! Dugo nisam ovdje pisala. Bilo je puno posla... Vani je već proljeće, temperatura se već drugi dan drži 9-10 stupnjeva. Snijeg se polako topi. Otvaranje sezone je pred vratima. Dakle, jedna od stvari koja bi vam pomogla proći vrijeme i približiti sezonu bila bi sastavljanje detektora metala od nule vlastitim rukama. Bio sam zadovoljan rezultatom :)
Za one koji jedva čekaju, evo videa ovog čuda na djelu:
Sve je počelo činjenicom da sam konačno nabavio PCB od folije, a da za to nisam platio ni peni)). Prvi korak za testiranje ovog PCB-a bilo je sastavljanje detektora metala.
Za montažu je odabran krug pulsnog detektora metala "Pirate", jer nije bilo želje napraviti uređaj s otkucajima). Dakle, dijagram je preuzet, program Sprint Layot instaliran, ispisan na foto papiru PCB. Počinjem sastavljati.
Ploča je izrađena metodom laserskog glačanja (skraćeno LUT). Neću ići u detalje, tu je Google za to :). To je to, PCB je izrezan, staze su prebačene na ploču.
Zatim razrijedim otopinu za jetkanje. I onda mi je opet pomogao elektrolit iz akumulatora! Rješenje uključeno kuhinjska sol, hidrogen peroksid i elektrolit (navečer istog dana mačić je srušio staklenku s otopinom).
Pa, ploča je ugravirana i rupe su izbušene. Sada je treba konzervirati. Kositrenje je učinjeno pomoću lemilice.
Najduža faza montaže je stigla. Naime, prikupljanje, traženje i lemljenje dijelova. Oba mikro kruga i dva tranzistora pronađeni su bez poteškoća. Kondenzatori i otpornici su izvučeni sa starih ploča. Ali nisam imao nekoliko otpornika. Morao sam otići u TV radionicu po njih. Dali su mi ih BESPLATNO.
Ploča je sastavljena, eksperimentalna zavojnica je namotana. Došao je trenutak uključivanja. Prvo napajanje je napravljeno iz izvora napajanja od dvanaest volti. Uvrnuo sam žice, spojio zavojnicu, još jednom provjerio polaritet, uključio... ne radi... šuti (. Tranzistor se zagrijava. Ponovno sam ga zalemio. Ponovno ga uključim. .. tišina. Naknadne provjere otkrile su kvar na novom mikrosklopu i tada je sklopljeni krug pokazao puno sreće :)
Sutradan je shema uspostavljena i dobila je kulturnu zgradu. Konektori su uklonjeni. Sad mi je trebala normalna zavojnica. Izrezao sam ga iz komada šperploče. Zatim sam odabrao broj zavoja, napunio namot vrućim ljepilom i zamotao ga plava električna traka.
Sada je bio potreban materijal za štap, čemu je bio posvećen sljedeći dan. Kupio sam 4 metra vodovoda PVC cijevi i 0,5 metara kanalizacijska cijev. Od njih su izrezani odgovarajući dijelovi za sastavljanje šipke. Cijevi su zalemljene vrućim ljepilom i sušilom za kosu. 
Štap je sastavljen, zavojnica je spremna, tijelo uređaja ima pravilan izgled. Ostaje još samo sve spojiti. Blok je pričvršćen na šipku pomoću spojnica. Ali u trgovini nije bilo plastičnog vijka za pričvršćivanje koluta. Zavojnica se privremeno drži na vezici.
Ostalo je samo kupiti bateriju s punjačem. Radi i na bateriju od odvijača :).
Kod kuće uređaj počinje reagirati na nikal od 20 cm, što mislim da nije loše. Reći ću i da ne diskriminira, pa je nemoguće odrezati trash metal koji je svim kopačima tako omražen.
Dobio sam potpuno zadovoljstvo procesom montaže i dobivenim rezultatima i, mislim, malo poboljšao svoje radioamaterske vještine primjenom novih metoda u svojoj praksi.
Dakle, moje ulaganje (osim kupnje baterije) koštalo je 230 rubalja. S baterijom, mislim da će biti oko 1000 rubalja. Ovaj se uređaj lako može otplatiti, pa i zaraditi tražeći uz njegovu pomoć staro željezo. Traženje kovanica također je moguće, ali zbog nedostatka diskriminacije bit će otežano.
Reći ću vam o fotografijama. Radila sam ih za sebe pa im je kvaliteta malo slaba :)
Također ti savjetujem pretplatite se na kanal "Old Vyatka", gdje ćete pronaći puno videa o kopanju, detektorima metala, navigaciji, kartografiji i brizi o novčićima: