В этой статье рассмотрим как сделать датчик кольцо для металлоискателя Квазар своими руками . Данный датчик показывает хорошие характеристики и на других типах металлоискателей.
Нелишне заметить, что обмоточные провода должны быть новые с идеальной изоляцией. Можно использовать только медные обмоточные провода. Недопустимо использовать б/у провод, добытый из обмоток электротехнических устройств – как правило, он имеет микротрещины, которые могут привести к межвитковым замыканиям, что испортит результат всей кропотливой работы.
Сначала берем заливочную форму и укладываем в радиальные “спицы” углублений полоски из стеклоткани или обычной ткани (для армирования). Сверху укладываем наши катушки. Перед укладкой узелки стягивающих нитей разворачиваем таким образом, чтобы они оказались снизу. Это приподнимет катушки и позволит смоле легко затечь под них.
Далее подключаем катушки к кабелю согласно схеме. Особое внимание следует уделить фазировке катушек при подпайке кабеля. Передающая и компенсирующая катушки должны быть включены встречно. Для удобства восприятия на схеме условно показаны начала и концы всех катушек в виде выводов, выходящих из катушек в определенном направлении. Именно так и нужно ориентировать и распаивать концы "настоящих катушек". На рисунке ниже показан способ подключения датчика с помощью “толстого” S -VHS кабеля Belsis BW 7809PL . Такой кабель дает чуть большее потребление прибора, чем при использовании AWM 2919 (толстый VGA -кабель с двойным экранированием, используемый в компьютерных мониторах и плазменных панелях) или LIYCY -CY (монтажный слаботочный кабель с двойным экранированием). Однако BW 7809PL гораздо проще в распайке.
Выводы катушек фиксируем с помощью небольшой цилиндрика из пластилина. Кроме фиксации выводов, он играет еще одну важную технологическую роль – в дальнейшем он формирует места выходов проводов из заливочной массы. Для этого в блистерной форме есть небольшое цилиндрическое углубление, которое должен плотно заполнить нижний конец пластилинового цилиндрика. Входы проводов обмоток в цилиндрик должны при этом располагаться на уровне горизонтальной поверхности пластика блистерной формы, а выходы в сторону распайки кабеля – выше уровня заливки эпоксидной смолы.
Теперь приступаем к предварительной балансировке датчика. Для этого располагаем датчик подальше от металлических предметов и включаем сервисный режим “Калибровка тракта”. Вначале нам необходимо включить рабочую частоту 7кГц, Устанавливаем Усиление 1 и фазовый сдвиг в районе 150-160градусов. Намоточные данные катушек подобраны таким образом, чтобы вначале компенсирующая катушка создавала небольшую избыточную компенсацию. В этом случае шкалы X и Y отклоняются вправо. А при попытке слегка приподнять малую катушку над формой, эта картина только усугубляется. Т.е. шкалы при этом не должны переходить влево через ноль. Если же у вас при подъеме все-таки показания шкал переходят через ноль, значит, из-за погрешностей в диаметрах провода или оправок получилась небольшая недокомпенсация. Тем не менее, в таком случае датчик также можно сбалансировать, об этом будет сказано ниже.
Рассмотрим способ устранения небольшой перекомпенсации. Для этого нам нужно немного удалить компенсирующую катушку от приемной. Делаем это с помощью деревянной зубочистки – внедряем ее под витки компенсирующей катушки и слегка отгибаем их к центру. При этом следим за показаниями, стремясь получить нулевой баланс по обеим шкалам X и Y.
Т.к. провод компенсирующей катушки достаточно жесткий, отогнутые витки не нуждаются в дополнительной фиксации. Следя за показаниями шкал, отгибаем необходимое число витков. Если для баланса не хватает витков одного сектора между нитяными утяжками, переходим к другому сектору. Добившись близких к нулю показаний при Усилении 1, устанавливаем Усиление 8 и корректируем положение витков. Добившись разбаланса не хуже ±20%, предварительную балансировку можно считать завершенной. Отпаиваем кабель и приступаем к заливке катушек эпоксидной смолой. Для этих целей нам понадобится примерно 100-110грамм смолы. В конце заливки загибаем “хвосты” армирующих лент вовнутрь “спиц” и оставляем форму на ровной поверхности на 24 часа для застывания смолы.
После застывания смолы извлекаем отливку из формы. Форму при этом можно не жалеть – в нужных местах кромсаем ее ножницами. Удаляем пластилин, а через образовавшееся отверстие протягиваем концы проводов на другую сторону отливки. В результате получаем такую изящную и прочную конструкцию:
Теперь датчик нужно заэкранировать . Для этих целей используем все тот же токопроводящий лак на основе нитролака и измельченного графита. . В данной конструкции экранируется не корпус, а непосредственно залитые катушки. С помощью кисти покрываем лаком “малое кольцо”. Не забываем установить вывод заземления – небольшой отрезок многожильного изолированного провода, один конец которого нужно зачистить и “распушить”, а потом смазать проводящим лаком. Для удобства этот проводник можно предварительно зафиксировать с помощью капли термоклея .
Внимание: Передающую катушку экранировать не нужно! В этой конструкции это не только избыточно, но и вредно. Избыточно потому что выходной каскад Кощея-18М имеет очень низкий импеданс, поэтому передающая катушка практически не подвержена емкостному эффекту. А вредно, потому что при близком расположении экрана от передающей катушки в нем начинают протекать ощутимые индукционные токи, которые приводят к деградации экрана и, как следствие – к ложным откликам.
Далее приступаем к размещению датчика внутри корпуса. Прикручиваем к кронштейну гермоввод. Гайку гермоввода желательно зафиксировать каким-либо клеем или компаундом. Затем пропускаем через гермоввод конец кабеля.
Теперь этот конец кабеля изгибаем и плотно укладываем внутри кроштейна , затем надежно фиксируем с помощью термоклея .
Дальше приступаем к подготовке крышек корпуса. На верхней крышке с помощью бокорезов или скальпеля нужно удалить четыре бобышки (синие стрелки). Затем сверлим шесть отверстий диаметром 3мм и зенкуем их сверлом 6-7мм под головку самореза (зеленые стрелки). Потом сверлим отверстие диаметром 7-8мм под кабель (красная стрелка). На нижней крышке только удаляем бобышки. Бобышки не выбрасываем, они нам пригодятся позже.
Далее продеваем конец кабеля в отверстие на крышке и прикручиваем кронштейн с помощью нержавеющих саморезов 3х16мм. В районе “ушей” кронштейна для повышения прочности соединения можно применить саморезы 3х20мм или 3х25мм. Внимание: саморезы должны быть обязательно нержавеющими. Они, в отличие от обычных стальных, не приводят к разбалансудатчика.
Как то раз, довелось и мне заняться сборкой Квазара. Сборку блока упущу, т.к. сложного там нет ничего, остановлюсь на катушке. По рекомендациям Автора был спользован DD датчик со следующими параметрами: внешний диаметр 230 mm, в передающей катушке ТХ - 40-45 витков провода 0,5 mm, RX - 200 витков провода 0,2 mm. Контур TX включён по схеме с последовательным резонансом, ориентировочная ёмкость - 0,3 uF. Был настроен на частоту 8,5 kHz, в целом же прибор может работать на частоте 4,5 - 9 kHz. Контур RX включён по схеме параллельного резонанса, и настраивается на частоту на 1,5 - 2 kHz ниже резонансной частоты TX.
Тонкости:
Мотаем вторую катушку в обратную сторону относительно первой (ток DD катушки должен течь в одну сторону) т.к мы мотаем катушку на одном шаблоне вторая катушка получится перевернутой и ток будет протекать в обратную сторону.
Для получения в дальнейшем (после заливки епоксидкой катушка слегка розбалансируется) минимального напряжения, при намотке последних витков катушки передатчика, мотайте их с запасом, чтобы получилась петля внизу катушким «настроечные витки», и не заливаейте их. Теперь, когда все залито смолой, двигайте эту петлю в разные стороны, пока не добьётесь минимального напряжения на катушке приемника, тогда можно закончить заливку.
Катушки наматывались на оправках и пропитывались клеем «88». Жесткость катушек
после высыхания такова, что можно их изогнуть для получения нужной конфигурации.
Тот вывод приемного контура который ближе всего к Сх (т.е. внутренний вывод) должен сидеть на массе, Этот ньюанс влияет на качество баланса.
Если отстройки грунта и ферита в минусе, перепаяйте местами концы в РХ и все уйдет в +.
При опстройке от грунта значение не должно быть более +80, грубо говоря должнобыть от 0 и до +35, отстройка от грунта влияет на чуйку. Чем меньше помех - тем слабее чуйка.
Если фольгой, то экранировать только RX (приемную нижнюю) катушку. ТХ - можно не экранировать. Если экранировать обе, то только через изоляцию между ними. Если покрывать
графитом, то полностью без всяких зазоров.
Гермоввод должен находится в поле ТХ, выводы катушек не должны проходтиь через Сх (центр - перекресток катушек)
Кнопку автобаланса надо нажимать при поднятом датчике, и затем опускать - поднимать.
На 5 коп СССР в черноземе с катушкой 25см DD должна быть чувствительность не менее 25см с четкой дискриминацией. На 30см может прыгать VDI, где-то на 1-2 сектора с фигурой из 3 сегментов (но не должно быть пробелов между сегментами, такие пробелы будут если цель из черного метала) и должен быть высокий звуковой сигнал в обе стороны маха, так что нужно выбирать, чему больше доверять VDI или звуковому сигналу. В Квазаре все зависит от параметров катушки...
Металлоискатель Квазар АРМ своими руками
Металлоискатель
Квазар АВР
является селективным оборудованием с возможностью распознавания металлов.
Обработка сигнала – прямая. В агрегате шкала ВДИ состоит из 16 столбиков и
существует возможность удалять из поиска любой из металлов. В квазар авр есть многотональный
звуковой индикатор. Последние модификации оборудования обладают рабочей
частотой до 17 кГц.
Этот показатель зависит от поисковой катушки.
Металлоискатель
Квазар авр своими руками изготовить можно – уровень сложности схемы
является средним. Катушка Квазара и программируемый микроконтроллер создают
определенные проблемы для радиолюбителей. Изготовить этот вид металлоискателя
смогут люди, у которых есть опыт в разработке аналогичных устройств. Новичкам
будет сложно самостоятельно изготовить плату и катушки.
Металлоискатель оснащен дисплеем, благодаря чему можно быстро распознать металл.
В Квазаре есть кнопки, позволяющие управлять устройством:
1. «Up / Barrier+ / Autotune»;
2.Enter / OK / Ground balance»
;
3.«Right (+) /
PinPointer»;
4.«Left (-) /
Backlight»;
5.«Menu / Esc»;
6.«Down /
Barrier- / Autotune».
Создание катушки Квазар АВР
Катушка типа DD должна
иметь диаметр 230 миллиметров. Число витков внешней обмотки должна состоять из
40-45 витков, диаметр провода должен быть 0,5 миллиметра. Внутренняя обмотка
должна состоять из 200 витков проводом с диагональю 0,2 миллиметра.
Внешняя обмотка должна подключаться к металлоискателю с последовательным
резонансом, емкость конденсата должна составлять 0,3 мФ. Подключение внутренней
обмотки к устройству с параллельным резонансом.
Металлоискатель Квазар авр своими
руками создать не
сложно, если придерживаться принципиальной схемы.
Квазар АВР схема
Все комплектующие находятся в свободном доступе и цена на них невысокая. Характеристики работы устройства довольно неплохие и он вполне составит конкуренцию фирменным металлоискателям, относящихся к начальному уровню.
Список деталей Квазар АРМ
Настройка Квазар АВР
Металлоискатель
Квазар АВР
обладает следующими характеристиками:
уровень
громкости можно регулировать в пределах 0-7 единиц. С этой целью необходимо
использовать кнопки из меню Left (уменьшение) и Right (увеличение);
значение
порога срабатывания составляет 1-30. Регулировка происходит кнопками Up
(увеличение) и Down (уменьшение), расположенных на экране;
·есть баланс
грунта. Для включения этого режима необходимо в главном меню экрана нажать
кнопку OK
. Чтобы
показания были правильными, необходимо включать режим, когда датчик поднят над
грунтом. Его поднятие и опускание позволит добиться наименьшего отклонения
отклика от грунта. Чтобы сохранить результаты, необходимо нажать OK
. Если выйти
из меню с помощью клавиши Esc
, то изменения сохранены не будут;
·маска – с ее
помощью можно закрыть сектора, которые не вызывают интерес;
·экран
оснащен подсветкой. В меню она постоянно включена. Клавиши Left и Right в основном меню позволяют включать/выключать
подсветку;
·можно
регулировать уровень подсветки. Кнопки Left и Right увеличивают или уменьшают ее яркость;
·изменение
громкости в диапазоне 1-32. Для того, чтобы увеличить или уменьшить звук
необходимо воспользоваться клавишами Left и Right;
·задержка
звука – при обнаружении металла сигнал пропадает на несколько секунд;
·калибровка
по ферриту. Кнопки Up или Down позволяют перевести калибровку по ферриту
в автоматическом режиме. Небольшой кусочек феррита необходимо пронести над
катушкой несколько раз, но при этом не подносить близко к датчику. Полученные
результаты отклонения можно сохранить, нажав на кнопку OK
;
·баланс
датчика – позволяет контролировать в процессе работы уровень расбаланса;
·можно
регулировать частоту передачи. Эта функция позволяет задавать частоту внешней
катушки и настроить ее конур в резонанс.
Настройка металлоискателя Квазар АВР осуществляется следующим образом:
1.необходимо подать питание без подключения
датчиков. Изначально проверяется работа контроллера. Если светодиод постоянно
моргает, то это свидетельствует о том, что схема металлоискателя Квазар авр
подключена неправильно. Если дисплей исправен, то на нем появится сообщение об
ошибке. Если контроллер выведен правильно, то светодиод мигает 1-2 раза и
загрузка продолжается дальше;
2.с помощью подстроечного резистора необходимо
установить лучшее качество изображения;
3.частота внешней катушки настраивается вручную
на резонансную частоту датчика;
4.зафиксировать отклонения при калибровке
феррита.
Для более лучшей работы нужно произвести следующие манипуляции:
- R29 - подобрать сопротивление резистора так, чтобы значение напряжения на индикаторе было равным напряжению на АКБ;
- R9 - подобрать значение, чтобы потребление тока выходного каскада прибора было равно истинному значению. Меряем значение падение напряжения на этом сопротивлении, затем измеряем показания тока в меню Квазара, рассчитываем по закону Ома сопротивление данного резистора.
- R3 - настройкой данного сопротивления производится одна из важных настроет - добротнсть контура ТХ. Рекомендуется значение 5...6. Осликом измеряем размах напряжения от пика к пику (Vpp) конденсаторе С6 (настойчиво рекомендую на плате установить перемычку, а сам кондер - в датчике). Далее нужно разделить получившиеся значение на 5 (размах напряжения раскачки). Путем подбора резистора делаем результат в 5...6. В том случае, если добротность будет занижена, у нас не получится добится максимальной чуйки.При завышенной добротности будет слишком высокая чувствительность и как следствие проблемы с дискриминицией и ложными срабатываниями
- R7 -подборкой данного резистора осушествляется настройка коэффициента усиления входного каскада металлоискателя. Малоопытным радиолюбителям рекомендую добится 50, а для профессиональных - 100 выше.
(модернизация схемы)
Металлодетектор Quasar -ARM , один из наиболее популярных цифровых приборов на сегодняшний день.
Этот очень хорош, и в этом можно убедиться набрав соответствующее название в интернет поисковке или на ютубе...
И все же у прибора конечно же есть слабые места, которые мы и будем модернизировать.
Начнем со схемы прибора.
Начнем с модернизации генератора прибора, а вернее схемы раскачки Tx.
Сигнал с микроконтроллера через сопротивление R17 1 кОм поступает на схему согласования уровней выполненную на транзисторах BC846, далее сигнал попадает на схему аналогичную Mosfett «драйверу» (управление открытием и закрытием полевых транзисторов в сборке IRF7105)…
Вроде бы все хорошо, все работает, мы видим довольных пользователей. Но вот беда – не всегда на рынке деталей нам предлагают хорошие и дешевые элементы. Зачастую это ненадежный Китай, а главное – если брать дешевый прибор (дешевле чем у конкурентов), то это значит именно дешевые комплектующие.
Так вот, этот узел лично в моей практике давал уже 3 раза сбои. Приходилось менять транзистор BC846, а также доходило и до замены самой IRF7105.
В этом узле работает более десятка элементов, а значит и возможность поломки хоть одного из 10 элементов чревато отказом работы всего прибора.
Что делать?
Вариантов существует несколько. Один из них – пустить сигнал с R17 через элемент микросхемы 74НС14. Так работают каскады приборов типа Гроза или Анкер и прочие. Работают многие годы и никаких нареканий.
Но насколько это оправдано? А вдруг и это не совсем правильный шаг?!
Ну что ж… полистав информацию на просторах инета, я не без помощи своих хороших знакомых нашел специализированную микросхему - TC4420 (можно аналогичную ей).
Эта микруха в корпусе SOIC-8 уже имеет в себе и драйвер и полевую сборку на нагрузку до 1,5 Ампер!
Итог – 1 микруха вместо 10 деталек. Все гениальное – просто!
Схема измененного каскада.
Можно конечно на этом не останавливаться и безболезненно выбросить еще и С4, VD2, VD3, а также заменить резистор R2 (10 Ом) на приемлемый по току в катушке Тх (в плоть до 1-2 Ом). Тогда ток в катушке станет больше...
Однако эксперименты с R2 показали – чувствительность прибора при изменении тока катушки Тх с 50мА до 80 мА увеличивается всего на 3-5 см, на монету 5 коп СССР. Зато прожорливость прибора растет, а значит и батареи быстрее розрядяться…
Здесь есть над чем подумать. Начнем с того, что чувствительная часть приемного усилителя U1A чувствительна ко всему по обоим входам (ноги 2 и 3). Так что качество сигнала (опорного напряжения) должно быть идеальным.
Но как всегда не все так идеально как хотелось бы. Зачастую сейчас на рынке радиоэлементов микросхема МСР6022 – китайского производства и сомнительного качества. У нее проявляются такие «симптомы» - шумы по выходу U1B, вплоть до насыщения (+3,3 Вольта). Причем прибор работает отменно, если работает не более 30 минут-1,5 часа. И проявляется поломка, при долгой работе.
Все становится на свои места, если прогреть микросхему (например паяльником 8 ногу МСР6022 (+3,3Вольта). Но это только временное спасение, потому как
Решение проблемы – замена китайской микросхемы МСР6022 на AD8606 (американской фирмы Analog Devices), или настоящую МСР6022 фирмы Microchip.
Вторая беда этого узла - SMD конденсаторы 10 мкФ. Которые зачастую настолько плохи, что не держат даже такое напряжение (1,65 Вольта) и современем или сразу вылетают, превращаясь попросту в резистор.
Решение - замена на танталовые полярные конденсаторы SMD исполнения, в нужном типоразмере.
Изменения по «правильному» датчику прибора пока только в процессе… Остальное же уже опробовано и работает.
Ну и напоследок… незначительные изменения в схеме, которыми можно и пренебречь.
С плат можно убрать лишние узлы для программирования, оставив только один (я пользуюсь SWD), а также цепь подстройки контраста на ЖКИ экран – если пользоваться OLED экранами.
Фото - до - и после изменений.
Всем удачи в приборостроении и поиске. Пусть Ваш Кваза-АРМ принесет Вам классные находки и настроение!
Александр Сербин (г.Харьков)
Точнее — аж две штуки сразу, себе и напарнику. Все бы хорошо, но ходить с одинаковыми катушками по небольшому, как правило, домовому пятну несколько неудобно — мешают помехи от работающего рядом металлодетектора товарища. Пришлось сделать еще одну катушку в таком же корпусе диаметром 14см, тоже типа моно, то есть кольцо. Чтобы уйти от помех друг другу, думал сделать частоту примерно на 800 Гц повыше, но в качестве эксперимента вдруг решил выбрать более высокую частоту, типа чтобы увеличить разделение (хотя оно и на 4,5 кГц весьма хорошее) и добавить чувствительности к низкопроводящим целям (хотя она и на 4,5 кГц очень даже неплохая). Дабы не огрести проблем на мусорке, выбрал мои любимые 7 кГц.
В экспериментаторском угаре (вот кому ты врешь? просто лень было перематывать…) я решил пойти дальше и применить уже заготовленные обмотки, соответственно пересчитав емкости. В итоге получилось для ТХ — емкость 0,22 мкФ (расчетная частота 6,8 кГц, для RX — 68 нФ (расчетная частота 5,1 кГц), разнос 1,7 кГц, подходит. Но тут вылезла другая проблема — ни в закромах, ни на платах-донорах, ни в не особо нужной бытовой технике не оказалось приличного пленочного конденсатора 0,22 мкФ на 250В! Почесав затылок и подсчитав что-то на пальцах, было решено поставить что есть, а именно импортную пленку на 100В, потому что она красивая и оранжевая. Ну и 100В авось хватит. Как истинный радиоэлектронщик, пользуясь исключительно принципом эстетической совместимости, была выбрана емкость для контура RX, такого же типа — не менее оранжевая, только чуть поменьше и на 60В. Надо сказать, что измерительный прибор показал весьма низкие потери в диэлектрике, но это точно не полипропилен, судя по габаритам. Фиг с ним, приклеил, припаял, начал сводить.
Все готово к заливке катушкиРазумеется, сразу же выяснилось, что витков в катушку Сх не хватает, хоть и намотано вроде как с запасом, 40 витков. Ладно, допаял, домотал, по осциллографу сводится, отцепил его, чтобы не мешал и далее легко свел в нужной точке (да-да, по Флинду). Оставленная петля — кусок МГТФа длиной около 10см — позволяла смещать баланс в обе стороны вплоть до насыщения входного усилителя. Поскольку добротность контура Тх возросла почти вдвое, ток на резонансе вышел всего 55мА. Тут я вспомнил, что недавно измерял для одного камрада напряженность поля Деуса в «попугаях» (для относительных измерений) с помощью катушечки и осциллографа. Нашел катушечку, положил «стандартизированную» прокладку — пенопласт и увидел, что напряженность поля практически равна напряженности от датчика Деуса на этой же частоте при средней мощности (ТХ=2), что не могло не порадовать. Возникшие было опасения насчет ухудшения термостабильности из-за более высокой добротности я быстро развеял, пояснив себе, что катушка маленькая и вообще можно насувать побольше стеклоткани, если уж так боишься. Сказано — сделано, в спешке забыл вклеить облегчающие вкладки из пенопласта, снайперка получилась для своего размера весьма увесистая. Положил в смолу четыре слоя стеклоткани, как и задумывал, термостабильность получилась отличная — баланс после охлаждения на примерно 20 градусов увеличился на 50 (Пятьдесят) миллиВольт. То есть практически не изменился, что и требовалось.
