Поисковая катушка для металлоискателя своими руками

Как пересчитать витки катушек и емкости под свой датчик

Все-таки накипело, решил написать короткую статью — методичку по пересчету витков. Итак, у нас есть проверенные данные «идеального» датчика, скажем, с этого сайта =) Требуется получить намоточные данные для датчика такого-же типа (это важно!), но другого размера и/или на другую частоту. Можно долго нудеть по форумам и ждать не всегда правильного ответа. Это если ты совсем не алё.. А можно посчитать самому, благо для этого нужен лишь калькулятор, который у тебя априори есть, полчаса (от силы!) времени и IQ выше нуля. Подразумевается, что считать ты умеешь и вообще начальную школу кое-как закончил =)
Для пересчета нужны исходные данные «идеального» датчика, а именно: диаметр (для круглого, для остальных форм догадаетесь самостоятельно) в сантиметрах, рабочая частота в Гц или кГц, число витков обмоток ТХ и RX в штуках. Не помешают также желаемый размер своего датчика (в сантиметрах), желаемая рабочая частота в Гц или кГц. Витки мы посчитаем, про емкости скажу потом.

Сначала вводная. Владеющих вопросом прошу не комментировать, объяснения для «чайников». Цитирую сам себя:

Если подумать, то «сила» сигнала от цели определяется его энергией, которая при неизменном облучающем поле всегда условно одинакова. Сигнал от цели, как ЭМ-волна от точечного источника (мы полагаем, что интересная цель — мелкая), распространяется примерно одинаково во все стороны. Соответственно, при одинаковом расстоянии катушки до цели (при прочих равных), определяющим параметром приемной катушки, обеспечивающим максимальный «захват» энергии отклика будет площадь приемной катушки. Чем больше площадь — тем больше энергии, «сильней» отклик. В катушке энергия поля преобразуется в ЭДС (напряжение), уровень которого зависит (при неизменной энергии) уже от числа витков. С другой стороны, слишком большое напряжение отклика нам не нужно, ведь металлодетектор очень чувствительный прибор. А при увеличении числа витков растет и наведенное внешними не нужными сигналами напряжение, которое мешает.

Вывод: для каждого типоразмера приемной катушки существует оптимальное число витков, ниже которого падает чувствительность, а выше — начинают расти шумы, но значительно медленней, чем падает чуйка при «недомоте» (потому что источники этих внешних шумов сильно дальше, чем нужный нам отклик). Поэтому, если хотите прикинуть свой датчик — берите любые проверенные данные (например мои) катушек, считайте площади и пропорционально квадратному корню из их отношения меняйте число витков, делая запас в плюс от 1 до 5 процентов (примерно) — тогда полюбому попадете вблизи оптимума. Принцип прост: чем больше площадь датчика — тем меньше витков.

Однако пересчет по площадям верен для приблизительно одинаковых частот, плюс-минус 1 килогерц условно. Если частоты сильно разные, то после пересчета по площади надо сделать поправку на частоту, взять отношение частот и извлечь из него корень 3-й степени. Полученное число будет коэффициентом, на который надо поделить полученное пересчетом по площадям число витков, по принципу: выше частота — меньше витков.

Пример пересчета витков датчика

Допустим, есть описание идеального датчика. Диаметром 28см, на 7кГц, число витков РХ — 215. А мы хотим 15см и на 15кГц.

Все, для желаемого датчика ДД15 на частоту 15 кГц данные контура RX таковы: 330 витков провода 0,18 (любой от 0,15 до 0,22мм), емкость 33 нФ + 3600 пФ (параллельно). Для ТХ считается по аналогии.

Напоминаю, это приблизительный (но дающий хорошо повторяемые результаты) расчет на основании типовых зависимостей и правильных исходных данных. Начинать пересчет лучше все-таки с ТХ, потому как можно с помощью Квазара посмотреть полученную резонансную частоту и при необходимости внести поправки.

Для особо ленивых написал считалку в Excel, пользуйтесь! СКАЧАТЬ ФАЙЛ XLS

Если кто нашел ошибки — прошу написать через форму обратной связи, спасибо!

Источник

Назначение и принцип работы

Для того чтобы собрать собственный металлоискатель, требуется лишь знать принцип работы подобных приборов.

Устройства, предназначающиеся для поиска золота, серебра, платины, работают по принципу электромагнитного зонда. Основным отличием такого прибора является то, что металлоискатель для поиска золота не реагирует на обычные, так называемые «черные» металлы.

Состоит подобный прибор из следующих элементов:

1. Катушка-передатчик. Используется для подачи электромагнитного поля (ЭМП) в землю. ЭМП взаимодействует с металлом на основании его электрической проводимости. Именно электрическая проводимость способствует взаимодействию магнитного поля.
2. Катушка-приемник. Применяется для получения обратного магнитного поля от металла, который вошел в поле воздействия электромагнитного излучения от катушки-передатчика.
3. Контрольный блок. Является самой важной деталью. С помощью блока осуществляется питание всей схемы, создается частотный сигнал, обрабатывается величина частоты сигнала и создается отклик на появившийся в зоне объект. Также блок используется для настройки общих параметров частоты колебаний. Это необходимо для изменения проникающей способности и величины зоны воздействия.

Работает металлоискатель по следующему принципу:

1. Блок осуществляет питание катушки-передатчика, на которой создается магнитное поле (МП) определенной величины. Магнитное поле проходит сквозь почву.
2. При нахождении в почве металлических предметов, магнитное поле взаимодействует с ними, благодаря, свойственной металлам электрической проводимости.
3. Поверхность не намагничиваемых металлов подвергается воздействию магнитного поля, что приводит к образованию вихревых магнитных потоков.
4. Эти потоки воздействуют на магнитное поле.
5. На воздействие реагирует катушка-приемник. Она также создает магнитное поле, но за счет импульсных вихрей оно значительно снижается, что приводит к модуляции сигнала для контрольного блока.

Вот тут стоит учесть основное отличие металлоискателя для золота. Этот металл не является намагничиваемым. Значит он не имеет собственного магнитного поля. Если бы оно было, детектор определил бы разницу между частотой передаваемого поля и обнаруженного. Таким образом, прибор может с большой точностью отсеивать «черные» металлы от драгоценных.

Работа любого металлоискателя зависит от нескольких конструктивных нюансов. Они следующие:

1. Характеристика чувствительности и избирательности. Первая характеристика сильно влияет на результат поиска. Золото не всегда бывает в виде украшений или каких-либо предметов. Очень часто этот металл находится в земле в виде мелких частиц или камней. Для поиска таких элементов, прибор должен работать в диапазоне от 15 кГц и выше. Избирательность устройства также очень важна. Этот параметр позволяет отсеять все материалы, которые обладают свойством к намагничиванию. Также прибор должен определить медь, алюминий, бронзу по характеристике электрической проводимости во влажной среде. Если самородок, находится в почве с большим количеством железной руды, именно функция избирательности поможет определить изменение величины колебаний МП.
2. Способность проникновения. Этот параметр позволяет увеличить проникновение магнитного излучения под поверхность почвы. Данная характеристика во многом зависит от типа грунта, его состояния и влажности. За данную величину отвечает параметр катушки-передатчика. Чем шире диаметр этого элемента, и больше число витков проволоки на нем, то тем мощнее будет создаваемое магнитное поле. Но величина поля не является параметром точного воздействия вглубь. Значительная часть мощности может теряться при расширении зоны. Тут главное найти золотую середину между величиной проникновения и шириной зоны воздействия.
3. Зона воздействия. Эта характеристика позволяет снизить или расширить зону воздействия. Если прибор обладает возможностью широкого охвата, то это значительно снижает возможность проникновения в грунт. Если зона узкая, то проникающая способность выше, а точность больше. Зону охвата можно сужать или расширять. Это особенно необходимо, когда прибор отреагировал на металл, но точно определить его место залегания достаточно сложно. При сужении зоны воздействия увеличивается мощность, тем самым позволяя сузить круг поиска и более точно выполнить определение места залегания.
4. Дискриминация. Функция определяющая состав грунта. Обычно такой возможностью оснащаются самые современные приборы. Подобные металлоискатели могут определить по составу грунта наличие мелких самородков и золотого песка. Подобная функция помогает искателю, еще в самом начале работы, определить самые насыщенные металлами участки.

Принцип работы и основные характеристики, описанные ранее, присущи в своем большинстве только профессиональным металлоискателям. Добиться подобных свойств у самостоятельно собранного прибора будет достаточно сложно. Самодельный металлоискатель собрать очень просто, а повысить его характеристики можно за счет тестирования катушек разного диаметра. Далее будет дана подробная инструкция по самостоятельному конструированию металлодетектора на золото.

П О П У Л Я Р Н О Е:

Ремонт. Расстановка мебели. Мы вооружаемся ручкой, листами бумаги и приступаем к планировке… Мы рисуем план комнаты, мебель, представляем как всё будет…
Всё это не удобно, а представлять проблематично, но… поможет нам облегчить планировку нашей будущей комнаты бесплатная программа Sweet Home 3D!

ВИРТУАЛЬНЫЙ ПРИНТЕР

Если у Вас нет принтера, а распечатать что нибудь необходимо, то можно воспользоваться бесплатной программой — PDFCreator. При выводе документа на печать в окне выбора принтера выбираем PDFCreator. Документ будет преобразован в формат PDF и сохранен в компьютер.

А иногда нужно файл не распечатать, а просто преобразовать в формат PDF. Это формат не только удобный для чтения, но безопасный в плане копирования и последующего редактирования. Давайте подробнее рассмотрим бесплатный конвертер документов — PDFCreator.

Подробнее…

Rusang Русско-английский говорящий разговорник. Сын инцеста Kortana и VerfoxICQ. Подробнее…

Ваш комментарий

ПОИСК от GOOGLE:

Самодельная катушка для импульсного металлоискателя

Забегая вперед, сразу скажу, что с задачей я справился. В итоге у меня получился вот такой датчик:

Кстати говоря, получившаяся катушка-кольцо отлично подойдет не только для Clone, но и практически для любого другого импульсника (Кощей, Tracker, Пират).

Далее я расскажу, как сделать поисковую катушку для металлоискателя своими руками, потратив на это менее 500 рублей.

Рассказывать буду очень подробно, так как дъявол зачастую кроется в деталях. Тем более, что коротких историй изготовления катушек в инете пруд пруди (типо, берем вот это, тут отрезаем, обматываем, склеиваем и готово!) А начинаешь делать сам и оказывается, что о самом важном упомянули вскользь, а кое о чем вообще забыли сказать. И получается, что все сложнее, чем казалось в самом начале.

Здесь такого не будет. Готовы? Поехали!

Плюсы и минусы самодельного металлодетектора

Самодельные металлодетекторы обладают как преимуществами, так и недостатками. Прибор стоит недорого и может адаптироваться под требования пользователя. Также в нем совмещены следующие достоинства:

1. Использование примитивной технологии обнаружения, что удобно для начинающих пользователей.
2. Возможность выпуска детектора с любой формой, конфигурацией и внешним исполнением.
3. Получение положительных эмоций от сборки и настройки аппарата.

Самодельные металлодетекторы имеют низкую стоимость.

Из недостатков металлоискателя, собранного вручную, выделяют:

1. Интенсивный расход заряда батареи.
2. Отсутствие опции дискриминации.
3. Ограниченную чувствительность.

Задумка

Проще всего для самостоятельного изготовления мне показалась такая конструкция: берем диск из листового материала толщиной

4-6 мм. Диаметр этого диска определяется диаметром будущей обмотки (в моем случае он должен быть равен 21 см).

Затем к этому блинчику с обоих сторон приклеиваем два диска чуть большего диаметра, чтобы получилась как бы шпулька для намотки проволоки. Т.е. такая сильно увеличенная по диаметру, но сплюснутая по высоте катушка.

Для наглядности попробую изобразить это на чертеже:

Надеюсь, основная задумка ясна. Просто три диска, склеенные между собой по всей площади.

Выбор материала

В качестве материала я планировал взять оргстекло. Оно отлично обрабатывается и клеится дихлорэтаном. Но, к сожалению, так и не смог найти его забесплатно.

Всякие колхозные материалы типа фанеры, картона, крышек от ведер и т.п. я сразу отбросил, как непригодные. Хотелось чего-то прочного, долговечного и желательно водонепроницаемого.

И тогда мой взор обратился к стеклоткани.

Ни для кого не секрет, что из стеклоткани (или из стекломата, стеклохолста) делают все, что душе угодно. Даже моторные лодки и бамперы для автомобилей. Ткань пропитывают эпоксидной смолой, придают ей нужную форму и оставляют до полного отвердения. Получается прочный, водостойкий, легкообратываемый материал. А это как раз то, что нам нужно.

Итак, нам нужно сделать три блинчика и уши для крепления штанги.

Корпус для металлоискателя

После сборки металлоискателя или других радиосхем, возникает вопрос, а какой же корпус для него придумать и где взять. Я нашел простое и не дорогое решение этой проблеме. В роли корпуса, я буду использовать коробку для автомата пускателя и помещать в неё металлоискатель Пират. Ниже представлю подробную инструкцию и описание о том, как сделать корпус для металлоискателя.

Итак, для изготовления корпуса для металлоискателя, необходимо купить, как я говорил выше, коробок я световых автоматов пускателей, она стоит не дорого, в районе 25-50 рублей.

Так как я буду делать корпус для металлоискателя Пират, мне необходимо установить на нём два переменных резистора, тумблер отключения питания и колодку для подключения катушки и источника питания. Сначала установлю резисторы, для этого прилаживаем их к корпусу крутилками и отмечаем маркером отметки для отверстий, я решил установить их на верхней части.

Затем берём сверло под диаметр ручек резисторов и насверливаем отверстия. Пластмасс сверлится очень хорошо, так что если вы не нашли нужного сверла, можно круговыми движениями рассверлить отверстия!

Сборка в одно целое

Монтаж ушей

С помощью лобзика пропилил пазы. В одном месте, естественно, слегка перестарался:

Чтобы ухи хорошо легли, сделал небольшой скос на краях пропилов:

Теперь надо было решить, какой вариант лучше? Уши-то можно поставить по-разному.

Катушки промышленного производства чаще сделаны по правому варианту, мне же больше нравится левый. Я вообще частенько принимаю левые решения.

По идее, правый способ лучше сбалансирован, т.к. крепление штанги оказывается ближе к центру тяжести. Но далеко не факт, что после облегчения катушки, ее центр тяжести не сместится в ту или иную сторону.

Левый способ крепления чисто визуально выглядит приятнее (ИМХО), к тому же в этом случае общая длина металлоискателя в сложенном виде будет на пару сантиметров меньше. Для того, кто планирует возить прибор в рюкзаке, это может оказаться важным.

В общем, я свой выбор сделал и приступил к вклеиванию. Обильно намазал бокситкой, надежно зафиксировал в нужном положении и оставил застывать:

После застывания, все торчащее с обратной стороны сошкурил наждачкой:

Ввод кабеля

Затем с помощью круглого надфиля подготовил канавки для проводников, завел соединительный кабель через отверстие и вклеил его намертво:

Для предотвращения сильных перегибов, кабель в месте ввода нужно было как-то усилить. Для этих целей я заюзал, невесть откуда взявшуюся у меня, вот такую резиновую фигнюшку:

Конечно, если бы у меня был нормальный гермоввод, то было бы гораздо лучше, но. и так сойдет.

Оставалось приклеить третий блин (донышко).

Доделываем каркас

Чтобы приклеить третий блинчик потребовалось несколько миллилитров бокситки и пару часов времени на то, чтобы все схватилось. Вот результат:

Таким образом, я получил жесткий и прочный каркас, полностью подготовленный для намотки провода.

Герметизация обмотки

В качестве обмоточного провода был использован медный эмалированный провод диаметром 0.71 мм. После намотки 27 витков, датчик потяжелел еще на 65 грамм:

Теперь обмотку надо было как-то законопатить. В качестве замазки применил смесь эпоксидной смолы и мелко нарезанного стекловолокна (узнал про этот суперский рецепт из этой статьи).

Короче, настругал немного стеклоткани:

и круто замешал ее с бокситкой с добавлением пасты от шариковой ручки. Получилась вязкая субстанция, похожая на мокрые волосы. Таким составом можно замазывать любые щели без проблем:

Кусочки стекловолокна придают шпатлевке необходимую вязкость, а после застывания обеспечивают повышенную прочность клеевого шва.

Чтобы смесь как следует уплотнилась, а смола пропитала витки провода, обмотал все это изолентой в натяг:

Изолента должна быть обязательно зеленой или, на худой конец, синей.

После того, как все хорошенько застыло, мне стало интересно, насколько прочной получилась конструкция. Оказалось, что катушка спокойно выдерживает мой вес (около 80 кг).

На самом деле такая сверхпрочная катушка нам не нужна, гораздо важнее ее вес. Слишком большая масса датчика обязательно даст о себе знать болью в плече, особенно, если вы планируете вести длительный поиск.

Какими бывают металлодетекторы

В зависимости от класса металлоискатели разделены на такие группы:

1. Начальные модели.
2. Средний уровень.
3. Для профессионалов.

К первой категории относятся недорогие устройства, с помощью которых можно искать небольшие предметы из металла.

Металлодетекторы бывают разных видов.

Средний уровень адаптирован под бытовую эксплуатацию и может находить металлические изделия на глубине до 0,5 м.

Профессиональные модели достаточно дорогие, но выполняют глубокое сканирование почвенных слоев. Они осуществляют проверку любых типов почвы и поиск самых миниатюрных предметов. Модели поддерживают разные режимы работы, но требуют навыков эксплуатации.

В зависимости от принципа действия металлоискатели бывают:

1. Импульсными.
2. Фазочувствительными.
3. Параметрическими.
4. Индукционными.

Главные параметры

Все металлоискатели обладают такими техническими параметрами:

1. Проникающей способностью. Параметр определяет допустимую глубину, на которую проходит ЭМП.
2. Величиной поисковой зоны. Характеристика указывает на воображаемую область в почве, где происходит определение предметов.
3. Чувствительностью. Чем чувствительнее прибор, тем больше мелких объектов он сможет найти.
4. Избирательностью. Свойство позволяет выделять отдельные типы металлов.
5. Устойчивостью к помехам. Параметр влияет на способность не отвечать на ЭМП сторонних источников, грозовых разрядов, линий электропередач и транспорта.
6. Дискриминацией или разрешающей способностью. Наличие этой опции позволяет оценивать по характеру сигнала или визуализации размеры и параметры найденного предмета.

Все металлоискатели обладают проникающей способностью.

Частота работы

В зависимости от частоты металлодетекторы разделены на следующие типы:

1. Высокочастотные. Способны функционировать в частотном диапазоне до нескольких сотен кГц. С их помощью можно искать золото и другие благородные металлы, используя опцию дискриминации. Но при обследовании мокрой или магнитной почвы точность поиска резко снижается.
2. Среднечастотные. Рабочая частота ограничена десятками кГц. При этом устройства этого класса достаточно чувствительны и могут улавливать сигнал на глубине до 1,5 м.
3. Низкочастотные. Их диапазон начинается от сотен Гц и доходит до нескольких кГц. Оборудование подходит для глубинных работ, не сложное в управлении и эффективное.
4. Сверхнизкочастотные. Не используются для любительских походов из-за высокого энергопотребления и крупных габаритов. Кроме того, сигнал обрабатывается исключительно с помощью программного обеспечения.

Метод поиска

Существует около 10 способов поиска металлов посредством ЭМП. Но при изготовлении самодельных устройств используются такие технологии:

1. Импульсная. Функции передатчика и приемника выполняет единственная деталь. Она реагирует на перемещение фаз отраженного сигнала. По мере нарастания сдвига детектор издает характерные щелчки. Чем ближе прибор к объекту, тем интенсивнее звук.
2. Двухконтурная. Устройства оборудованы 2 симметричными генераторами 2 детекторами. Сталкиваясь с металлическим предметом, синхронизация генерирующих узлов нарушается, что приводит к появлению щелчков.
3. Параметрическая. В их конструкции отсутствует приемные и передающие детали, поэтому процесс самостоятельного изготовления сильно упрощается. LC-генератор провоцирует появление ЭМП звуковой частоты.
4. Частотная. Образуют сигналы на разной частоте. При обнаружении предмета с токопроводящими свойствами детектор реагирует на изменение частотных параметров.

При изготовлении металлоискателя используется импульсная технология.

Без приемника (параметрические приборы)

Параметрические модели обладают упрощенной конструкцией и принципом действия. Обнаружение объектов производится с учетом воздействия объекта на индуктивность и добротность катушки, а параметры электромагнитного поля не отыгрывают значения.

Изменение свойств генератора ЭМП влияет на частоту и амплитуду колебаний. Металлоискатели без приемника стоят недорого, но их эксплуатация требует некоторых навыков.

С приемником и передатчиком

Аппараты с передатчиком и приемником обеспечивают высокую эффективность в своем частотном диапазоне, но они обладают сложной конструкцией и могут работать только с качественными катушками. Модели с 1 элементом относятся к группе индукционных МД. Им свойственна хорошая повторяемость и возможность работы при любом размещении приемников относительно друг друга. Но отделить первичный сигнал от вторичного достаточно сложно.

Аппараты с передатчиком и приемником обеспечивают высокую эффективность.

До щелчка (с накоплением фазы)

Фазочувствительное оборудование выпускается в следующих вариантах:

• с 1 катушкой;
• с 2 генераторами.

Первый способ предусматривает расплывание и удерживание импульсов. При нарастании сдвига фаз в наушниках раздается щелчок. Его интенсивность увеличивается по мере приближения к объекту. Таким принципом работы обладают металлодетекторы «Пират».

Второй вариант работает по схожему принципу, но с использованием 2 генераторов, которые находятся на каждой катушке. В результате взаимосвязи их ЭМП синхронизируются, поэтому устройства функционируют в такт.

Фазочувствительные модели интересуют людей, которые любят искать драгоценности на пляжах. Профессионалы настраивают их таким образом, что они генерируют оповещение точно над предметом.

По писку (на биениях)

Биения электросигналов указывают на сигнал с частотой, которая соответствует разности базовых частот или кратных гармоник. В металлодетекторе на биении функционирует 2 генерирующих устройства:

• рабочее;
• опорное.

Модели на гармониках обладают сложной конструкцией.

Колебательный контур обладает небольшим генератором ЭМП, который изолирован от сторонних воздействий или оборудован кварцевым стабилизатором.

Модели на гармониках обладают более сложной конструкцией, чем импульсные, но они подходят для проверки любых типов почвы.

Облегчайзинг

Чтобы уменьшить вес катушки, было решено выпилить некоторые участки конструкции:

Данная манипуляция позволила скинуть 168 грамм лишнего веса. При этом прочность датчика практически не уменьшилась, в чем можно убедиться благодаря данному видео:

Теперь задним умом понимаю, как можно было изготовить катушку еще немного легче. Для этого надо было заранее наделать больших отверстий в среднем блинчике (перед тем, как все склеивать). Что-то типа такого:

Пустоты внутри конструкции почти не сказались бы на прочности, но зато снизили бы общую массу еще грамм на 20-30. Сейчас, конечно, уже поздняк метаться, но на будущее учту.