Импульсный металлоискатель


PDF версия

В статье описаны конструкция и принцип работы импульсного металлоискателя NM8042/BM8042.

Принцип действия импульсного, или вихретокового, металлоискателя основан на возбуждении в металлическом объекте импульсных вихревых токов и измерении вторичного электромагнитного поля, которое наводят эти токи. Возбуждающий сигнал подается в передающую катушку датчика периодически в виде импульсов, которые наводят в проводящих объектах затухающие вихревые токи. Под действием этих токов в приемной катушке датчика также индуцируется затухающий ток. Далее по изменению параметров осциллограммы можно судить о проводящих свойствах и размерах объекта.

К достоинствам импульсных металлоискателей относится малая чувствительность к минерализованному грунту и соленой воде, к недостаткам — плохая селективность по типу металла и сравнительно большое потребление энергии.

Основные технические характеристики металлоискателя:

– напряжение питания 7,5…14 В;

– потребляемый ток не более 90 мА.

Глубина обнаружения:

– монета (∅ 25 мм) — 20 см;

– пистолет  — 40 см;

– каска — 60 см.

Предлагаемый металлоискатель выпускается в виде наборов для сборки NM8042 и в виде спаянных и настроенных блоков BM8042.

Структура и принцип работы устройства

Структурная схема металлоискателя изображена на рисунке 1. Основой устройства является микроконтроллер, который помимо общего управления всеми узлами осуществляет формирование импульсной последовательности. С помощью мощного ключа на полевом транзисторе IRF740 производится импульсное накопление энергии в катушке датчика, а затем прерывание тока, после которого возникает импульс самоиндукции, возбуждающий электромагнитное поле в мишени.

Рис.1. Структурная схема импульсного металлоискателя

«Изюминкой» предлагаемой схемы является применение дифференциального усилителя во входном каскаде. Он служит для усиления сигнала, напряжение которого выше напряжения питания, и привязке его к потенциалу +5 В. Дальнейшее усиление производится в приемном усилителе, имеющем большой коэффициент усиления.

В интеграторе 1 производится измерение полезного сигнала. Во время прямого интегрирования происходит накопление полезного сигнала в виде напряжения, которое во время обратного интегрирования преобразуется в длительность импульса. Второй интегратор имеет большую постоянную интегрирования и служит для балансировки усилительного тракта по постоянному току.

Принципиальная схема устройства доступна на сайте www.masterkit.ru. Перечень электронных компонентов приведен в таблице 1. На рисунке 2 показано рекомендуемое расположение компонентов на монтажной плате.

Рис.2. Расположение компонентов на монтажной плате

При настройке и эксплуатации устройства следует соблюдать меры электробезопасности, поскольку на коллекторе IRF740 и на датчике появляется высокое, потенциально опасное для жизни, напряжение.

Табл. 1. Перечень элементов

Резисторы

R1, R3 = 390 Ом (0,5Вт); R2 = 20 Ом; R4, R5, R9 – R12, R16, R17, R19, R25, R28 = 10 кОм;

R6, R8, R13, R18, R22, R23, R24 = 1 кОм; R7 = 1 кОм (подстроечный)

R14 = 2 МОм; R15, R26, R27 = 56 кОм; R20 = 20 кОм; R21 = 300 кОм; R29 = 10 кОм (переменный)

Конденсаторы

С1 = 2200 мкФ (16 В, ∅13); С2, С3, С7, C9, С10, С11 = 0,1 мкФ (104); С4, С5 = 27 пФ (27 или 270); С6, С12, С13 = 470 пФ (471 или n47); С8 = 4700 пФ (472)

Диоды

D1 = TL074CN; D2 = CD4066 (HEF4066, MC14066); D3 = AT90S2313-10PI; D4 = 78L05

Транзисторы

VT1 = IRF740; VT2—VT4 = 2N5551

Другое

Q1 = кварцевый резонатор 10 МГц; S1 = SPA106B1 (кнопка); S4 = SS 309 (тумблер); VD1,
VD2 = 1N4148; VD3—VD7 = светодиод ( ∅3 мм, красный); VD8 = светодиод ( ∅3 мм, зеленый);

Y1 = наушники; K211 = разъем для наушников; корпус (BOX-M42BN); колодка для D3 (20PIN); печатная плата (А8042, 82×52 мм)

Программное обеспечение

На момент написания этой статьи разработаны и протестированы полная и демо-версии программного обеспечения. В демо-версии программы отсутствует функция точной регулировки чувствительности прибора. В состав набора NM8042 входит полная версия прошивки.

В последующих версиях ПО планируется введение дополнительных режимов. Получить информацию о наличии обновлений, а также скачать демонстрационные версии программ для самостоятельного изготовления металлоискателя можно на персональной страничке Юрия Колоколова [1] или на сайте [4].

Изготовление поисковой катушки

Катушка представляет собой 27 витков эмалированного провода сечением 0,7…0,8 мм, намотанных в виде кольца ∅180…190 мм. После намотки катушки витки необходимо обмотать изоляционной лентой.

Подключение датчика осуществляется с помощью витой пары из монтажного провода. Для этого берутся два куска провода нужной длины, которые свиваются вместе из расчета одна скрутка на сантиметр. С одной стороны этот кабель подпаивается к катушке, с другой — к плате. Следует помнить, что корпус датчика и штанга металлоискателя не должны содержать металлических дета-
лей.

Перед установкой платы металлоискателя в корпус, в нем необходимо сделать отверстия под выносные элементы (светодиоды, регулятор чувствительности, разъемы и кноп-ки).

Металлоискатель BM8042 предназначен для поиска металлических предметов в грунте, стенах и т.д.

Прибор по своим характеристикам превосходит свои отечественные и зарубежные аналоги. Простота эксплуатации позволяет использовать металлоискатель даже начинающим кладоискателям.

Вы можете заказать металлоискатель BM8042 по почте наложенным платежом, позвонив бесплатно с мобильного или городского телефона по горячей линии «Мастер Кит»:
8-800-200-0934 (с 9.00 до 18.00 кроме выходных).

Более подробно ознакомиться с ассортиментом нашей продукции и точками продаж можно с помощью бумажного каталога «Мастер Кит-2010. Выпуск 1» или на сайте www.masterkit.ru.

Литература

1. home.skif.net/~yukol.

2. www.aha.ru/~aish.

3. Щедрин А. И. «Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий»//М.: «Горячая линия-Телеком», 2003. — 173 с.

4. www.masterkit.ru.

Оставьте отзыв

Ваш емейл адрес не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *