[AndreyVN 0]

Всем привет!

 

Хочу обсудить конструкции катушек металлоискателей, не могу понять чем хороша геометрия правой на рисунке (pinpoint) катушки?

 

Из текста следует, что у неё меньше площадь под которой чувствуется наличие металла, так можно просто уменьшить обычную, “круглую” катушку, еще и выигрыш по напряжен-ности поля получить.

Еще, написано, что регистрирующая (pickup) катушка при неискаженном поле основной (Driven) катушки дает нулевой сигнал. Пока, практика это не подтверждает, как ни двигай регистрирующую катушку – в ней исправно наводтся ЭДС возбуждающей, возможно, надо было точнее геометрию выдерживать.

 

На второй картинке посчитана напряженность поля Pinpoint катушки, как и следовало ожидать, в области маленькой “вывернутой” катушки поле просто “вырезается”, а в области большой – несколько уменьшается.

 

Есть соображения, как объяснить преимущества такой сложной геометрии возбуждающей катушки?

[IGK 0]

Всем привет!

 

Хочу обсудить конструкции катушек металлоискателей...

 

Есть соображения, как объяснить преимущества такой сложной геометрии возбуждающей катушки?

 

Все это фигня... Бросьте Вы анализировать старье. Эти датчики никто уже не делает. Сейчас отработали технологию изготовления двух датчиков (кольцо и ДД), поместили их в проводящий корпус, настроили на ноль и забыли... Приемник при этом чаще всего не резонансный.

 

Вот что поисковикам надо - так это датчик с полем, боковая проекция которого представляет собой не параболу, а прямоугольник :-) Это даст максимальный захват. Глубинность более 30 см тоже не очень нужна. Как выразился мой знакомый - "Я что, экскаватор, копать все подряд?". А приходится, так как металлодетекторы частенько врут при опознавании.

 

С другой стороны, чем поле уже в зоне максимальной глубинности, тем лучше нам, разработчикам :-) С таким полем еще долго на одном и том же месте будут делать находки...

[zzzzzzzz 0]

... Есть соображения, как объяснить преимущества такой сложной геометрии возбуждающей катушки?

Вы уже сами дали ответ. В идеальном исполнении в катушке приема поле минимизировано из-за такого ее расположения. При наличии объекта появляется резкое увеличение. Налицо попытка увеличить скорость нарастания зависимости амплитуды в приемной катушке с помощью подстройки "0" геометрией катушек.

ПМСМ, от лукавого. И зачем добиваться минимума, когда по увеличению-уменьшению можно заняться идентификацией цветной-черный? Гораздо важнее в таком случае обеспечить стабильность "0" и точность детектирования амплитуды.

Я бы лучше попробовал реализовать вертикальное соосное расположение двух одинаковых катушек диаметром сантиметров 5, разнесенных сантиметров на 20. Аля трость-металлоискатель. Верхнее кольцо - передатчик. Хорошо бы термоизолировать нижнее. Экран из тонкой фольги. Зона обнаружения определяется больше напряженностью поля излучающей и точностью всей измерительной системы. Очень большой её тоже делать не стоит - Вы же не голый с прибором работаете - каждый мет. предмет будет вносить вклад при движении. А вот глубину можно выбрать высотой излучающей катушки (высотой обмотки, а не расположением катушки) и силой тока в ней. Обеспечить воспроизводимость тока и амплитуды напряжения излучающей катушки - тоже не совсем простая задача, если добиваться идеала.

Не стоит скупиться и на математику обработки сигнала.

[_Pasha 0]

Я бы лучше попробовал реализовать вертикальное соосное расположение двух одинаковых катушек диаметром сантиметров 5, разнесенных сантиметров на 20.

Это ж сколько оно (передатчик) жрать будет, чтобы обеспечить 35см глубину проникновения?. Байка про 5 коп СССР, которые опознаются на расстоянии 35см - священная корова, ее трогать низзя :)

[zzzzzzzz 0]

Это ж сколько оно (передатчик) жрать будет, чтобы обеспечить 35см глубину проникновения?. Байка про 5 коп СССР, которые опознаются на расстоянии 35см - священная корова, ее трогать низзя :)

Сколько сможете дать. Снижать потребление можно за счет повышения чувствительности приемника, а не только мощности передатчика. Полагаю, порядка 10 Вт (например, амплитуда 1 В, ток 10 А) стоит гнать в передающую катушку если хотите уверенную глубину порядка 1 м.

Передатчик вижу таким - кварцевый генератор на 32 кГц, делитель на 32, аналоговый фильтр на 900 Гц из компонентов с нулевыми температурными коэффициентами, мощный ОУ со схемой стабилизации среднего тока в катушке его нагрузки. Все напряжения питаний стабилизированы. Катушка из посеребренного провода в виде идеального цилиндра, пролачена и залита теплопроводным компаундом в цилиндрический радиатор.

[_Pasha 0]

Снижать потребление можно за счет повышения чувствительности приемника

Это одна из краеугольных проблем - там динамический диапазон и так очень большой. Сейчас цифры не вспомню - лет 7 этим серьезно не занимался, но проблема все равно осталась, насколько я знаю.

Полагаю, Ватт 10 стоит гнать в передающую катушку.

В импульсных - да. По методу гарм. баланса- больше 2.5 Вт выдавать нехорошо. Жалко человека с аккумулятором в виде ранца за спиной.

ЗЫ прочитал, что Вы дописАли - Вы же импульсные и имеете ввиду?

[AndreyVN 0]

Все это фигня... Бросьте Вы анализировать старье. Эти датчики никто уже не делает. Сейчас отработали технологию изготовления двух датчиков (кольцо и ДД), поместили их в проводящий корпус, настроили на ноль и забыли... Приемник при этом чаще всего не резонансный.

 

Вот что поисковикам надо - так это датчик с полем, боковая проекция которого представляет собой не параболу, а прямоугольник :-) Это даст максимальный захват. Глубинность более 30 см тоже не очень нужна. Как выразился мой знакомый - "Я что, экскаватор, копать все подряд?". А приходится, так как металлодетекторы частенько врут при опознавании.

 

А ссылочки никакой нет? Посмотреть подробнее.

[zzzzzzzz 0]

Это одна из краеугольных проблем - там динамический диапазон и так очень большой. Сейчас цифры не вспомню - лет 7 этим серьезно не занимался, но проблема все равно осталась, насколько я знаю.

Да я тоже давно этим развлекался. Но, сейчас ЭБ похорошела, особых проблем в пределах требуемого не видать. Как говорится, бери да делай. Лень только.

 

В импульсных - да. По методу гарм. баланса- больше 2.5 Вт выдавать нехорошо. Жалко человека с аккумулятором в виде ранца за спиной. ЗЫ прочитал, что Вы дописАли - Вы же импульсные и имеете ввиду?

Нет, особого смысла экономить импульсным режимом на частоте около 1 кГц нет. Ну, можно скважность и увеличить до 3-4. Но, не больше - усложняется алгоритм детектирования для работы в реальном времени.

 

Если не хочется на поясе носить полкило аккумулятора, то тогда надо подумать о снижении глубины. Скажем, до 0.5 м. Тем более, что глубже копать никто и не хочет. :rolleyes: Можно и еще скромнее. И, вообще, выбор мощности в зависимости от используемого питания. Внутренние аккумуляторы трости - минимальный поиск. Внешние - максимальный.

[_Pasha 0]

Но, сейчас ЭБ похорошела, особых проблем в пределах требуемого не видать. Как говорится, бери да делай.

Есть мысль, сейчас она очень хорошо ложится на современную базу:

Когда-то давно :) для квадратурной обработки опорный меандр и сдвиг фаз на 90град. делался компараторами с подобранными RC цепями. Сейчас можно иметь один компаратор и сдвиг 90гр формировать модулями таймера любого современного МК. НО: вменяемые ТТХ можно получить только при помощи "разогнанных" таймеров - я имею ввиду МК, в которых на таймер заводится клок с местного PLL (до 64МГц, например для AVR). Поскольку чисто цифровая перестройка в этих функц.блоках возможна, можно смело подбирать частоту накачки резонансой передающей катушки. При этом добротность приемного контура смело выбираем максимально возможной, добротность передающей - пониже из соображений захватить диапазон температурной нестабильности рез. частоты. Таким образом, это "старье", как говорит IGK, обретает вполне осязаемую новую жизнь. Кто что думает по этому поводу?

[AndreyVN 0]

Есть мысль, сейчас она очень хорошо ложится на современную базу:

Когда-то давно :) для квадратурной обработки опорный меандр и сдвиг фаз на 90град. делался компараторами с подобранными RC цепями. Сейчас можно иметь один компаратор и сдвиг 90гр формировать модулями таймера любого современного МК. НО: вменяемые ТТХ можно получить только при помощи "разогнанных" таймеров - я имею ввиду МК, в которых на таймер заводится клок с местного PLL (до 64МГц, например для AVR). Поскольку чисто цифровая перестройка в этих функц.блоках возможна, можно смело подбирать частоту накачки резонансой передающей катушки. При этом добротность приемного контура смело выбираем максимально возможной, добротность передающей - пониже из соображений захватить диапазон температурной нестабильности рез. частоты. Таким образом, это "старье", как говорит IGK, обретает вполне осязаемую новую жизнь. Кто что думает по этому поводу?

 

Я бы такое решение назвал безграмотным (если конечно нет какой-то необъясненной специ-фики).

Возьмите меандр удвоенной частоты и 2 триггера, один пусть перебрасывается фронтом, другой - спадом, будет вам 2 меандра сдвинутые на 90 градусов.

А контроллер пусть ЦОС’ом занимается.

 

Если нужно менять частоту задающего генератора, можно воспользоваться петлей ФАПЧ.

[IGK 0]

И все же - старье!

 

И для такого утверждения у меня есть все основания. Прежде всего - опыт. И в ремонте, и в конструировании этих самых металлодетекторов (МД). В частности, я постоянно беру в ремонт современные МД. И вижу, что они постепенно выродились в простой АЦП 19-22 бита + цифровая обработка сигналов. И это правильно - простым манове эээ... сменой коэффициентов ЦФ легко получить разные поисковые характеристики. Примером может служить, например, Фишер F70 прошлого года выпуска. Схема проста до безобразия, а 30-33 см на пятак обеспечивает... (Ложка дегтя все же есть - вот лежит он у меня, а АЦП-шку купить в/на Украине не могу, нету). И общий ток потребления, кстати, 45 ма при этом.

 

К сожалению, последнее время в этой области нет новых идей. И держится на плаву она (оно) просто потому, что малая площадь захвата МД на глубине около 30 см позволяет НЕ находить (пропускать) предметы :-) А так бы уже все нашли...

 

Что касается практической реализации, то делать можно все - лишь бы опыт и возможности позволяли. Я, например, реализовал МД с автоподстройкой параметров датчика. Это позволило применить резонансные и приемник, и передатчик. Температурный диапазон от духовки до морозилки :-) При общем токе около 50 ма уверенно распознается пятак до 30 см в грунте (33-35 на воздухе). VDI, естественно. Деталюхи: Мега16 + 6 микросхем, и все. Самая "продвинутая" МСР604 :-) Ну и NE5532 на входе. И ШИМы, ШИМы... Из ЦФ - несколько ФНЧ второго порядка и ПФ первого. Да, забыл - динамический диапазон при этом получается максимально возможным, так как входной сигнал равен нулю. Арифметика 24(32) бита, аккумулятор 40 (48) бит. Есть две версии ПО.

 

Так что жду Вашего (это к топикстартеру) прорыва в датчиках с таким захватом на глубине 30 см, чтобы можно было искать обычным шагом.

Это не шутка - "пятно" захвата на 30 см едва ли более 6-10 см для 30-см датчика. Значит, шажки должны быть по 5 см. Пройдите-ка таким макаром метров 10 - взопреете... А за день посковик "выкашивает" несколько километров. Вон оно как...

 

У меня пока идей нет.

 

 

Если нужно менять частоту задающего генератора, можно воспользоваться петлей ФАПЧ.

 

Это тоже слишком. Зачем ФАПЧ, если есть таймеры? Ничего не надо, Меги16 достаточно на все. Задача простая-то.

И частоты в 8-12 МГц за глаза хватает. Это если рассматривать плавность перестройки и точность получения резонансной частоты датчика. Тут ток потребления схемы важнее, имхо...

 

Возвращаясь к своему МД - он многочастотный, из-за ограничений датчика используется две частоты. Каждая от 2 до 20 КГц. Я использую 6,8 и 14 КГц. И никаких ФАПЧ или частот в 64 МГц. Лишнее это все. Для "ловли" резонанса достаточно шага в 1 мкс, для сдвига фаз 200-300 нс. И то для "плавности" подстройки :-)

[AndreyVN 0]

И все же - старье!

....

Так что жду Вашего (это к топикстартеру) прорыва в датчиках с таким захватом на глубине 30 см, чтобы можно было искать обычным шагом.

Это не шутка - "пятно" захвата на 30 см едва ли более 6-10 см для 30-см датчика. Значит, шажки должны быть по 5 см. Пройдите-ка таким макаром метров 10 - взопреете... А за день посковик "выкашивает" несколько километров. Вон оно как...

...

У меня пока идей нет.

 

Дайте ссылку на современную схемотехнику металлоискателей, очень сложно обсуждать, не видя блок схемы, принципиальной схемы, конструкции.

Тем более, претендовать на прорыв. :)

 

Задача у нас вполне конкретная, нужно обследовать участок стены 2x3 метра, позже скину фотографию для поддержки энтузиазма к теме.

Под нашу задачу, как раз и нужно пятно поменьше, глубину побольше, копать не придется.

[zzzzzzzz 0]

Ну, если правильное "пятно" - это главная проблема, то решается формой излучающей катушки.

Надо поставить вопрос так - какова должна быть форма катушки, чтобы на глубине, скажем, 50 см, она давала примерно равномерную плотность силовых линий по плоскости.

Не в смысле кольцо это или нет, а какой формы поверхность намотки. Скорее всего, это будет похоже на конус.

 

Только, мне представляется, что повышение мощности передачи гораздо эффективнее решает проблему, чем геометрические изыски. С современными аккумуляторами формата АА и емкостью порядка 2 А\ч это вполне позволительная роскошь.

[IGK 0]

Только, мне представляется, что повышение мощности передачи гораздо эффективнее решает проблему, чем геометрические изыски. С современными аккумуляторами формата АА и емкостью порядка 2 А\ч это вполне позволительная роскошь.

Не совсем верно... Можете прикинуть, на сколько хватит заряда того 2 А/час аккумулятора, если ток потребления будет около 300-500 ма. А он, таки, будет - если следовать по пути повышения мощности и возжелать "пятно" в 50 см. Можете сами поэкспериментировать.

Далее, немаловажна стоимость аккумуляторов, а она сейчас немалая.

И самое главное - мощность (для IB МД) повышать можно до некоторых пределов - далее шум/фон почвы чересчур возрастает.

 

Я тут давеча писал про опыт - подавляющее большинство фирменных МД работает с токами от 30 до 80 ма. Не импульсные, конечно. Это личные измерения, у меня на столе лежало несколько десятков МД. Я снимал их характеристики, разрисовывал схемы. Ремонтировал, в конце концов (я ремонтом занимаюсь исключительно из интереса - пощупать новый МД). Фирмачи заботятся о покупателе, стараются минимизировать расходы на питание. Сейчас, например, очень часто питают МД от 4-х батарей-аккумуляторов. Применяют и step-up и sepic. Ну и из опыта - комплект аккумов редко живет более одного сезона, реже два. Причина - низкое качество аккумов и неумение хранить аккумуляторы в межсезонье. Но поисковики - не электронщики и не эмбеддеры, им это позволительно. А вот считать расходы на батареи они умеют хорошо...

 

Теперь про ссылки на ресурсы о современных МД. Их нет, у меня своя база информации. Исключая общеизвестные, но они легко гуглятся, да и схем там немного. И сами схемы и не дадут многого, они достаточно однообразны. Все уже описано до нас в патентных базах...

Ну вот гляньте, например, на фрагмент блока АЦП Фишера. Он у меня под на столе лежит. Причина неисправности - "дрожание" данных на выходе АЦП, что приводит к ложным срабатываниям. Жирные кондеры - пленочные. Диаграмма достаточно сложная, но понятная. Явно используется повышение разрядности путем подмешивания псевдошумового сигнала через С59, С60 и оверсемплинга. Вроде как оверсемлинг с коэф.8, т.е получаем 16+3 разряда АЦП. Коммутаторы умножают входной сигнал на 2 и снижают синфазные помехи (или увеличивают?).

Схемы, естественно, нет. Я ее разрисовал за вечер. Остальная часть схемы обычная - малошумный приемник, синхродетекторы и этот самый АЦП. И управляющие сигналы получены на компараторах LM393. Аж страшно стало - современнейшие детали, все в SOT23-5, есть SC70,- и тут восьмилапка из 80-х :-) В приемнике, например, использует 12-долларовый, 1,6-нановольтовый по шуму ОУ. Да и АЦП неплохой. Как я уже писал, у наших поставщиков нго нет.

 

Ну, бог и эмбеддерское счастье в помощь. Может, чего и надумаем с датчиками...

 

[zzzzzzzz 0]

Раз уж пошла такая пьянка, уважаемый IGK, не распишете ли здесь самый современный принцип построения МД, который используется чаще всего сегодня, флагманами этого хозяйства, типа Фишеров. Как это все работает вообще. Или статейку какую-нибудь порекомендуйте толковую.

Чтобы говорить на одном языке и не изобретать очевидное еще раз.