Изготовление хорошей катушки
Обычно катушки металлоискателей мотают «внавал» на какой-либо оправке – кастрюле, банке и т.д. подходящего диаметра. Затем обматывают изолентой, экранирующей фольгой и снова изолентой. Такие катушки не обладают необходимой жесткостью конструкции и стабильностью, очень чувствительны к малейшей деформации и сильно меняют частоту даже при простом сдавливании пальцами! Металлоискатель с такой катушкой придется то и дело подстраивать и от ручки-регулятора ваши пальцы будут постоянно в больших болючих мозолях:). Часто рекомендуют такую катушку «залить эпоксидкой», но куда ее, эпоксидку, заливать, если катушка бескаркасная?.. Могу предложить простой и легкий способ изготовления качественной катушки, герметичной и стойкой ко всякого рода внешним воздействиям, обладающей достаточной жесткостью конструкции и, к тому же, обеспечивающей простое крепление к палке-штанге без всяких кронштейнов.
Для каркаса катушки можно сделать, используя пластиковой короб (кабель-канал) подходящего сечения. Например, для 80 – 100 витков провода сечением 0,3…0,5 мм вполне подойдет короб сечением 15 Х 10 и меньше, в зависимости от сечения вашего конкретного провода для намотки. В качестве намоточного провода подойдет одножильный медный провод для слаботочных электрических цепей, продается в бухтах, типа CQR, КСПВ и т.д. Это медный нелуженый провод в полихлорвиниловой изоляции. Кабель может содержать от 2-х и более одножильных проводов сечением 0,3 … 0,5 мм в изоляции разных цветов. Снимаем внешнюю оболочку кабеля и получаем несколько нужных проводов. Такой провод удобен тем, что исключает возможность короткого замыкания витков при некачественной изоляции (как в случае провода с лаковой изоляцией марок ПЭЛ или ПЭВ, где мелкие ее повреждения на глаз не видны). Чтобы определить, какой длины должен быть провод для намотки катушки, нужно длину окружности катушки умножить на количество ее витков и оставить небольшой запас для выводов. Если нет отрезка провода нужной длины, можно сделать намотку из нескольких отрезков проводов, концы которых хорошо пропаять друг с другом и тщательно заизолировать изолентой или при помощи термоусадочной трубки.
Снимаем крышку с кабельного канала и надрезаем боковые стенки острым ножом через 1 … 2 см:
После этого кабель-канал легко может обогнуть цилиндрическую поверхность нужного диаметра (банку, кастрюли и др.), соответственно диаметру катушки металлоискателя. Концы каб.-канала склеиваются при этом между собой и получается цилиндрический каркас с бортиками. На такой каркас нетрудно намотать нужное количество витков провода и промазать их, например, лаком, эпоксидкой, или залить все герметиком.
Сверху каркас с проводом закрывается крышкой каб.-канала. Если бортики этой крышки невысокие (это зависит от размера и типа короба), то боковые надрезы на ней можно не делать, потому что она итак достаточно хорошо гнется. Выходные концы катушки выводятся наружу рядом друг с другом.
Таким образом получается герметичная катушка с хорошей жесткостью конструкции. Все острые края, выступы и неровности каб.-канала следует выровнять при помощи наждачной бумаги или же обмотать слоем изоленты.
После проверки катушки на работоспособность (это можно сделать, подключив катушку даже без экрана к вашему металлоискателю по наличию генерации), заливки ее клеем или герметиком и механической обработки неровностей, следует сделать экран. Для этого берется фольга от электролитических конденсаторов или пищевая фольга из магазина, которая нарезается на полосы шириной 1,5 … 2 см. Фольга наматывается вокруг катушки плотно, без зазоров, внахлест. Между концами фольги в месте выводов катушки нужно оставить зазор 1 ... 1,5 см , иначе образуется короткозамкнутый виток и катушка работать не будет. Концы фольги следует закрепить клеем. Затем сверху фольга обматывается по всей длине любым луженым проводом (без изоляции) по спирали, с шагом около 1 см. Провод обязательно должен быть луженым, иначе может иметь место несовместимый контакт металлов (алюминий-медь). Один из концов этого провода будет являться общим проводом катушки (GND).
Потом вся катушка обматывается двумя-тремя слоями изоленты для защиты фольги-экрана от механических повреждений.
Настройка катушки на нужную частоту заключается в подборе конденсаторов, которые вместе с катушкой образуют колебательный контур:
Реальная индуктивность катушки, как правило, не соответствует ее расчетному значению, поэтому добиться нужной частоты контура можно подбором соответствующих конденсаторов. Для облегчения подбора этих конденсаторов удобно сделать так называемый «магазин емкостей». Для этого можно взять подходящий переключатель, например типа П2К на 5 … 10 кнопок (или несколько таких переключателей с меньшим количеством кнопок), с зависимой или независимой фиксацией (все равно, главное, чтобы была возможность включать несколько кнопок одновременно). Чем больше будет кнопок на вашем переключателе, тем, соответственно, большее количество емкостей можно включить в «магазин». Схема простая и приведена ниже. Весь монтаж навесной, конденсаторы паяются прямо к выводам кнопок.
Здесь приведен пример для подбора конденсаторов последовательного колебательного контура
(два конденсатора + катушка) с емкостями около 5600 пФ. Переключая кнопки можно задействовать разные емкости, указанные на соответствующей кнопке. Кроме того, включая одновременно несколько кнопок, можно получить суммарные емкости. Например если одновременном нажать кнопки 3 и 4 получим суммарные емкости 5610 пФ (5100 + 510), а при нажатии 3 и 5 – 5950 пФ (5100 + 850). Таким образом можно создать необходимый набор емкостей для точного подбора нужной частоты настройки контура. Выбирать емкости конденсаторов в «магазине емкостей» нужно исходя из тех значений, которые даны в вашей схеме металлоискателя. На примере, который здесь дан, емкости конденсаторов по схеме указаны 5600пФ. Поэтому в «магазин» первым делом включены, конечно, эти емкости. Ну а далее берите емкости с меньшими номиналами (4700, 4300, 3900 пФ например), и совсем небольшими (100, 300, 470, 1000 пФ) для более точного подбора. Таким образом вы сможете простым переключением кнопок и их комбинацией получить очень широкий диапазон емкостей и настроить катушку на требуемую частоту. Ну а затем останется только подобрать конденсаторы с емкостью, равной той, какая получилась у вас в результате на «магазине емкостей». Конденсаторы с такой емкостью и следует ставить в рабочую схему. Следует иметь в виду, что при подборе емкостей сам «магазин» нужно подключать к металлоискателю именно тем проводом/кабелем, который и будет в дальнейшем использоваться, а провода подключения «магазина» к катушке нужно сделать как можно короче
! Потому что все провода имеют еще и свою емкость.
Обсудить статью МЕТАЛЛОИСКАТЕЛИ: О КАТУШКАХ
Начнем с изготовления приспособления, с помощью которого будем наматывать катушку. Нам потребуется кусок доски размером не менее 18 на 18 сантиметров, гвозди и кембрик. Гвозди должны быть такого диаметра, чтобы кембрики, достаточно свободно одевались на них.
На доске рисуем круг диаметром 16 сантиметров и по кругу вбиваем минимум 16 гвоздей равномерно распредилив их. Гвозди должны торчать из доски не менее чем на два сантиметра. Откусываем у гвоздей шляпки, одеваем на гвозди кембрики. Длинна кембриков должна быть равна или чуть больше длинны торчащего гвоздя. Приспособление готово.
Как вы поняли диаметр нашей катушки – 16 см. Мотать будем медным проводом диаметром примерно 0.3 мм. Наматываем на наше приспособление 80 витков провода, затем стягиваем в 12 местах получившуюся катушку толстыми нитками и снимаем ее с приспособления. Если пропитать катушку эпоксидной смолой, то повысится стабильность частоты поискового генератора и катушка будет надежно защищена от попадания влаги.
Длинна выводов катушки, должна быть примерно 4 см. При намотке витки не должны быть сильно натянуты, но и болтаться тоже не должны. Плотно обматываем катушку одним слоем изоленты, но так, чтобы витки не натягивались. Для этого предварительно небольшими кусочками изоленты обматываем катушку в восьми местах.
Теперь нужно сделать для катушки экран, для этого я использую ленты фольги из электролитических конденсаторов. Фольгу нужно промыть водой от электролита и высушить. Обматываем катушку фольгой, оставив зазор в районе выводов катушки. Экран не должен болтаться на катушке. Фиксируем конец экрана изолентой.
Берем кусок медного провода, диаметром примерно 0.5 мм, длинной 125см. Снимаем с помощью наждачной бумаги лаковое покрытие и облуживаем по всей длине. Далее этим проводом плотно обматываем катушку по экрану, шагом примерно 1 см, предварительно оставив вывод длинной 12 см. Между началом и концом намотки необходимо оставить зазор в районе выводов катушки.
1080 878 Поиск с металлодетектором Garrett АСЕ 250 http://сайт/wp-content/uploads/2013/11/cda775a0bad3-1259x1024.jpg 01.11.2013 23.03.2018
Решил намотать катушку «на золото». По моим прикидкам, это должна быть небольшая DD-катушка, работающая на удвоенной частоте. Если родная катушка на АСЕ 250 дает примерно 6,5 кГц, то я попробую на «самоделке» развить 11-12 кГц.
Попробуем посмотреть, на какой частоте АСЕ 250 работает сейчас:
Сделал так. Намотал пробную катушку-зонд. Это громко сказано, потому что намотка заняла… секунд 10. Вот она:
В пробной катушке всего 5 витков (взял одну жилку от т.н. «витой пары»). На картинке также виден соединительный кабель («витая пара» длиной 2 м.) и разъем («джек» в зеленой изоленте) — он нужен для подключения пробной катушки к звуковой карте компьютера. В разъеме/джеке/штекере находятся два ограничительных диода КД103, включенных встречно-параллельно, они предназначены для защиты микрофонного входа звуковой карты от наводок и перенапряжения (по результатам первого применения, выяснилось, что диоды можно не ставить, см. ниже).
Далее мне понадобилось на время превратить свой компьютер в виртуальную лабораторию. Я зашел на этот сайт и забрал там осциллограф и частотомер — на сайте они стоят первыми, как выглядят, сейчас приведу ниже.
Включил АСЕ 250 с родной катушкой 6,5х9″ и положил катушку на пробную катушку-зонд, которую, в свою очередь, подключил к звуковой карте компьютера на микрофонный вход (т.е. выдернул кабель звука, идущий от вэбкамеры и воткнул свой). На экране виртуального осциллографа я увидел, что зонд, несмотря на его простоту, ловит сигнал, излучаемый АСЕй. Можно пересчитать по миллисекундам, какая именно частота генерируется катушкой АСИ, но лучше проинсталить
вирт. частотомер и посмотреть на нем.
Виртуальный частотомер показал частоту 6700 Гц.
Выводы : пробная катушка-зонд — рабочая, виртуальные приборы тоже со своей задачей справились. Судя по форме сигнала на осциллографе, зонд имеет достаточную чувствительность, кроме того, можно сделать вывод, что защитные диоды (КД103) — не нужны: перегрузки по сигналу на осциллограмме не наблюдается, хотя зонд находился вплотную к излучающей катушке. Показанный зонд работает хоть с микрофонного входа звуковой карты, хоть с линейного (у меня интегрированная в мат.плату).
Приборы у нас есть. (Недавно заметил, что показанный виртуальный частотомер не смог работать с WINDOWS7 (x64), поэтому для измерения частоты советую пользоваться виртуальным спектроанализатором Simple Audio Spectrum Analyzer specan22
вот с этого сайта, программа работает также под WINDOWS-10). Теперь можно переходить к практической части, а именно: намотать небольшую катушку (одну половинку будущей DD-катушки) и подключив ее к генераторной части схемы АСИ, выйти на резонанс в 12 кГц.
Намотал эту катушку из проводов от «витой пары».
Здесь 9 витков этого кабеля, лишенного внешней оболочки, т.е. 9 х 8 = 72 витка, соответственно, распаянных «конец-начало». Подключаю выход катушки через предохранительный резистор 1,1 Ом к контактам 1,4 разъема (купил за 5 грн.). Для того, чтобы не возбуждался вход АСИ — на контакты 2,3 (к которым будет подключаться катушка Rx) временно припаиваю резистор 10 Ом. Вот схемка:
Подтыкаю разъем и включаю АСЕ 250 — она два раза пикнула и включилась как обычно, не заметив подмены. Осциллограф показал наличие генерации «новоявленной» катушки Тх (сигнал снимал пробной катушкой-зондом):
А частотомер показал ожидаемую частоту:
Немного капризничала звуковая карта — не хотела распознавать пробную катушку-зонд как микрофон, пришлось обмануть ее, подпаяв к катушке резистор на 10 кОм и конденсатор 0,47 мкФ, смотрите картинки:
Приемную катушку сделал на 11 х 8 = 88 витков (нашел «витую пару» чуть более тонкого диаметра, поэтому катушки кажутся одинаковыми, хотя на Rx витков больше на 22%).
Теперь у нас есть обе половинки DD-катушки, проверим возможность «сведения» катушек.
Подключил катушку Тх к АСЕ 250 (см. в пред. сообщении схему запуска катушки Тх от генератора АСЕ 250), а на выход катушки Rx подключил мультиметр в режиме измерения переменного напряжения. Двигая одну катушку относительно другой легко можно получить на приемной катушке три нуля после запятой по переменному напряжению, т.е. «сведение» катушек делается без проблем. Обрисовал взаимное расположение на нижележащем листке бумаги, чтобы примерно перенести конфигурацию на будущую «постель».
Катушки получились «толстенькие» — когда они круглые, то от края до края имеют диаметр ровно 10 см., их легко можно превратить в овальные:
Красоты ради, ввел в кадр мультиметр, а с ним сведение не получается. Однако, если удалить измерительный прибор сантиметров на 30, то взаимным перемещением катушек можно легко добиться «нулей» на табло (т.е. разбаланс меньше 0,001 В).
Окончательно, DD-катушку буду делать на овальных катушках: чувствительность будет ниже, чем на круглых, но судя даже по этим снимкам, зона «просвечивания» земли с овальными катушками процентов на 50 больше.
Главные прикидки сделаны, скоро — монтаж.
Не надо думать, что я использую бросовые дешевые материалы, на самом деле, все наоборот — это лучшие материалы. Катушки выполнены проводом в толстой полиэтиленовой изоляции с повивом, что способствует снижению межвитковой емкости и, в итоге, дает высокую добротность Q, а значит — хорошо выраженный индуктивный эффект и большой циркуляционный ток в генераторной катушке Тх, высокая добротность также полезна и для приемной катушки Rx. Катушки «рыхлые», т.е. в проводе нет механической напряженности — это дает повышенную термостабильность. (При нагреве полиэтилен «подвинется», где наружу, где внутрь и общая площадь катушки останется неизменной, а значит L = const, R при нагреве изменится, от формул не уйдешь, но оно изменится меньше, чем у простых катушек, поскольку изначально отсутствует механическая напряженность). Есть и другие положительные эффекты (напр. отсутствие старения изоляции провода из-за магнитострикции — именно из-за нее изнашивается лак на обычных обмоточных проводах). Катушки намотаны без всяких ухищрений, за одну минуту, на обыкновенной банке из-под кофе. Немаловажно и то, что в собранной конструкции, помимо провода, не будет никаких радиокомпонентов (а вспомните целые платы с радиодеталями и подстроечными резисторами(!) в катушках от «брэндов»). Еще более высокие параметры можно получить, используя кабель «витая пара для компьютерных сетей», в котором каждая жилка выполнена из многожильного провода — но я не нашел такого в продаже, а этот просто был под рукой.
Очень скромные траты пришлось понести для изготовления соединительного кабеля (разъем — 5 грн., 4 отрезка многожильного бескислородного медного провода во фторопластовой изоляции и медном посеребренном экране — 4 х 2 м. х 1 грн. = 8 грн. Пятый провод, предназначенный для соединения статического экранирования катушки с «землей» блока АСИ — тоже во фторопластовой изоляции, многожильный МГТФ — 2 м. х 1 грн. = 2 грн. Термоусадочные трубки были только метровые — еще 4 грн.). В итоге, кабель вместе с разъемом обошелся в 19 грн.
Кабель получается лучшим из всех возможных (без преувеличений): каждая катушка будет соединена с блоком АСЕ 250 двумя экранированными кабелями, по экранам сигнал пускаться не будет, «земля», соединяющая «землю» блока АСЕ 250 со статическим экраном DD-катушки идет по отдельному проводу со шпильки 5 разъема (см. схему). Все провода соединительного кабеля — МГТФ. (Радиолюбитель сразу заметит, что «земля» разведена «пауком» — таким образом, все помехи, пришедшие из окружающей среды в разных фазах и амплитудах, взаимно вычтутся в точке 5 разъема).
(Для справки: вся разводка кабелей космического корабля делается только проводом МГТФ).
Вот и копаный графит пригодился))). Весит килограммов 20, по-видимому это от электролизной ванны, сверху есть 3 дырочки для подключения кабеля.
Здесь показаны обе катушки и «постель». Постель/стапель/подложка — это стеклотекстолит, толщиной 3 мм, монтаж катушек на ней означает, что никакой работы снизу будущей DD-катушки не будет — в самом деле: положим на постель катушки Rx, Tx, сведем, зафиксируем эпоксидкой со стеклотканью и ВСЁ.
С утра сходил в огород, отпилил от своей «суперзаначки» кусочек графита и сделал дальнейшие шаги по катушке.
Взял сверло на 10 мм, просверлил дырку и немного разогнал
ее в кубике графита, а полученный порошок собрал. Обмотал х/б ниткой катушку Rx для улучшения адгезии с клеем ПВА. Размешал клей с порошком графита в пропорции 50 на 50 и покрыл этой смесью катушку Rx. Положил намазанную катушку на предназначенное для нее место на «постели» и поставил на просушку. Катушку Tx мазать антистатиком не буду вообще.
Катушка Rx, покрытая вчера «антистатикой» высохла. Проверил сопротивление графитового экрана:
Разрезал экран (там видно красную полоску от изоляционной ленты) и занялся соединительным кабелем.
После того, как сделал соединительный кабель (протянул 4 экранированных провода и один простой в термоусадочную трубку) и все распаял (обе катушки и провод экрана, см. схему выше), то подсоединив разъем к АСЕ 250 и убедившись что все работает (частота снизилась до 11 кГц), свел катушки до разбаланса 1 мВ и испытал на столе DD-катушку с золотой сережкой в сравнении с родной катушкой от АСЕ 250.
Итог.
Для застегнутой золотой сережки стало 17 см, а было 13, для расстегнутой: стало 7 см, а было 5. Продольный размер «асиной» катушки 6,5х9″ — 22,5 см, а моей, размером 5х5,8″ — всего 12 см.
Интересно, что шкала дискриминации сдвинулась сильно в области черных металлов (расширилась), а начиная с пятака СССР, осталась прежней и на своем месте, 5 коп. СССР и 50 коп.укр. — откликаются «беллтоном», а вот пятак укр. из нержавейки перекочевал на одну ячейку правее (2 ячейка шкалы). Пинпойнт работает. Также заметил, что на 25 коп.укр., 50 коп.укр и пятак СССР чуйка, по-сравнению с родной катушкой — упала, а на золото — увеличилась, т.е. золото «выпятилось» на фоне ходячки, как и было задумано.
Если щелкнуть на левом кадрике — это первый шаг по заливке катушки эпоксидкой со стеклотканью — то можно увидеть отвод «земли» от экрана. Он представляет собой голый медный проводок, длиной 10 см, местами вплавленный паяльником в графитовый экран.
Между дел подремонтировал родную «асину» катушку, были забоинки, а оставшейся черной шпаклевкой (эпоксидка с порошком лазерного принтера САМСУНГ) приклеил пару стеклотканевых латочек на датчик. Мой малышок движется к финишу, скоро выведу его погулять, да морским воздухом подышать, правда что-то с эпоксидкой не угадал — сохнет медленно. Обратите внимание, что катушки Rx и Тх остались фактически не пропитанными эпоксидкой до проводов — так и задумано — это и экономия веса, но главное — сохранение высочайшей электрической добротности Q. Мы получаем броневой корпус из эпоксидной смолы со стеклотканью, но сами катушки — сухие, эпоксидка до них не добралась.
Ниже привожу сравнение основных параметров новой самодельной «катушки на золото» и маленькой родной катушки от АСИ (показываю два скрина программы specan22).
Катушка более-менее получилась, после проверки новой катушки, сделанной на ближнем пляжике (она показала 10 см на капсюль в песке, что очень порадовало меня), тут же захотелось проехаться на горпляж и пробежаться с ней по-настоящему.
На городском пляже Керчи появились первые отдыхающие, поэтому выбрал тихий уголок за его пределами. Это место было парой дней раньше обследовано двумя катушками (6,5х9″ и НЕЛ Торнадо), однако, моя самодельная малышка вдруг стала выдергивать копейки СССР и украинские пятаки. С украинскими пятаками из нержавейки было понятно — ранее, если выключить первый квадратик шкалы дискриминации, прибор их видел, но не озвучивал, потому что считал их черным металлом, а новая катушка, работающая на частоте 11 кГц «растянула» левую часть шкалы металлов (как у Ace 350 Euro) и стала пищать «цветом» на нержавейку. Зато копеечки СССР действительно стали индикатором качества моей катушки, потому что некоторые выскакивали с глубины 15 см и были явно пропущены мною ранее, когда я ходил с родной и «торнадовской» катушками. Несмотря на маленькие размеры, катушка показала довольно большой охват, схожий с привычным от родной асевской катушки 6,5х9″ (по центральной линии охват составил 18 см на лежащую на поверхности песка монетку в 10 коп.укр.), так что мне не пришлось уплотнять шагов при поиске.
Потом попалась ажурная серебряная цепочка. Я не уверен, что смог бы ее найти с родной асевской катушкой (надо будет проверить).
Где-то здесь нашел серебряную цепочку.
Понравился резкий звук и острая реакция на цель, наверное, характерные для этого типа катушек.
Тучи стали сгущаться, задул холодный ветерок, и чтобы не попасть под ливень, я укатил домой.
Скромные находки, сделанные при тестировании. Золотой медальон был поднят двумя днями ранее при помощи родной АСЕвской катушки, показываю его, потому что тоже тестировал на нем свою «катушку на золото».
Приведена АЧХ катушки в сравнении с другими катушками (показаны практические скрины программы specan22 некоторых катушек для АСИ в сравнении с данной новодельной «катушкой на золото») .
Статью я начал в декабре 2013, а вот окончательную проверку реакции катушки на мелкое золото провел только в начале июня 2014 вдвоем с товарищем.
А можно увидеть эту катушку в сравнении с заводскими катушками для АСЕ 250.
И показана работа катушки на пляже в 2017 г.
— — — — — — — — — — — —
В марте 2015 года ко мне поступили вопросы. Ни в коей мере не считаю, что есть глупые вопросы, а считаю, что бывают глупыми ответы.
Начнем с первого вопроса.
1. Подключение разъема на наушники на какие контакты, или без разницы?
Ответ: без разницы. Припаяете «джек», воткнете его на вход в звуковую карту компьютера и зонд начнет принимать частоты, излучаемые катушками металлодетекторов, а компьютер, превращенный в анализатор, «разберется» и покажет частоту. приведена немножко другая схема зонда и подробности с работой в программе specan22 .
2. Как спаяны провода на катушках? 8 в один или по цветам друг с другом? Как 2 выхода получилось?
Ответ:
Это будущая излучающая катушка Тх (вторая катушка Rx будет сделана по тому же принципу).
В основном тексте (см. выше) я пишу: «Здесь 9 витков этого кабеля, лишенного внешней оболочки, т.е. 9 х 8 = 72 витка, соответственно, распаянных «конец-начало».
Опишем подробнее.
Сначала я намотал на банке из под кофе (диаметр, примерно как у литровой стеклянной банки) 9 витков кабеля, потом снял катушку, прихватил ее в четырех местах белой изолентой и начал распаивать. Т.е. до начала работы по превращении в единую катушку в 72 витка, у меня было 8 отдельных катушек по 9 витков в каждой (или 8 «начал» и 8 «концов», лежащих напротив друг-друга — я разделил их условной красной чертой), которые мне предстояло соединить в одиную катушку.
Разберемся теперь именно с этим конкретным снимком катушки, хотя он не очень удачен для демонстрации.
Берем первую попавшуюся жилку «начал» — у меня это зеленая жилка (она ныряет в катушку в верхней половинке всех «начал» и обозначена красной стрелкой), теперь находим эту зеленую жилку среди «концов» снизу катушки (т.е. наша зеленая жилка сделал 9 витков и наконец, вынырнула среди «концов» — я его отметил также красной стрелочкой) и этот ее «конец» и спаиваем с «началом» любой другой жилки (если щелкнуть на кадрике и присмотреться, то видно, что конец зеленой жилки спаян с началом какой-то следующей жилки и на счалку надета изолирующая трубочка со звездочкой). Потом отыскиваем конец второй жилки и соединяем с началом уже какой-то третьей жилки. Такие операции нам придется, под запись, сделать 7 раз, т.е. сделать 7 счалок жил кабеля, пока не останется единственный «конец», который уже некуда припаивать — на картинке это жилка белого цвета с зеленым прожилком.
В итоге получаем единую катушку в 72 витка, у которой «начало» — это зеленая жилка и «конец» — жилка белого цвета с зеленым прожилком.
Недавно увидел эту картинку и забрал ее себе на сайт — вот так нужно счаливать концы, чтобы получить единую катушку, понятно, что здесь другие цвета начала и конца катушки.
3. С катушки 2 выхода. Какой куда паять на разъёме? Или без разницы?
Ответ: На каждой катушке 2 выхода, чтобы опробовать будущую катушку Тх на генерацию частоты и измерить её, катушку нужно подбросить к шпилькам 1, 4 разъема, разъем воткнуть в АСЮ. У законченной катушки будет есс-но 4 выхода, распайка к разъему показана в тексте. Долгое время будет без разницы, как именно распаяны концы — уже и катушку полностью сделаете, уже на пляж пойдете испытывать (и делать финишную операцию сведения, как я рекомендую самым пытливым конструкторам) и только потом понадобится поперекидывать концы на разъеме и испытать пинпойнтер в работе с «цветными» целями. В литературе такая финишная операция называется «фазированием» катушек. У меня никаких приборов не требуется, оппоненты не могут обойтись без отдельного генератора, осциллографа и других приборов. Правильно сфазированный датчик не уводит пин в сторону от объекта, а четко показывает, что цель лежит в пересечении обмоток.
4. Остается ли резистор на ТХ катушке после проверки на компе и сборке на подложке?
Ответ: Нет, этот резистор 1,1 Ом я ставил единственно, чтобы оценить частоту и не сжечь случайно АСЕ 250. На рабочей катушке никаких резисторов, конденсаторов и вообще ничего нет, только сами катушки.
5. Как правильно проверить сопротивление на графитовом экране? И зачем резать графитовый экран?
Ответ:
На картинке видно, что я просто прижал щупы к графитовому экрану в противоположных точках катушки, прибор показал сопротивление между щупов чуть больше 1 кОм — это вполне нормальное сопротивление. Экран прекрасно будет работать и при сопротивлении 10 кОм. Он предназначен для того, чтобы по нему стекали на «землю» МД колоссальные статические заряды в десятки тысяч вольт, поэтому сопротивление экранирующей обмазки катушки Rx не имеет принципиального значения.
Кольцевой разрез нужен для того, чтобы не образовался замкнутый контур (виток) в виде графитового экрана. Несмотря на довольно большое сопротивление экрана, мне представляется, что такой разрез делать нужно. Разные авторы считают по-разному. Я добивался максимума от этой катушки на каждом шаге, поэтому сделал разрез в экране, чтобы экран ни в коем случае не был замкнутым ВИТКОМ на данной катушке.
6. Стоит ли покрывать графитовым экраном ТХ катушку?
Ответ: Я оставил передающую катушку Тх без экрана. Считаю, что экран хоть чуть-чуть, но уменьшит сигнал, который будет «закачиваться» в землю. Дальнейшие испытания показали нейтральную реакцию на статическое электричество — т.е. действительно достаточно экранировать лишь приемную катушку Rx.
7. Какие размеры у ушек крепления катушки? Из чего делали и на что клеили? Что за крестик на подложке и как его высчитали?
Ответ: Мне представлялось, что ушки должны были крепиться непосредственно к постели/подложке и не должны быть механически связаны с катушками. Я подготовил посадочные места на торцах постели и сперва приклеил эти 2 ушка на какой-то клей, а потом усилил эпоксидкой со стеклотканью в процессе формирования всей катушки. Ушки вырезаны из листа текстолита, толщиной 0,5 см. Расстояние между ними не стандартное для АСЕ 250. Ушки хорошо видно, если пощелкать по соответствующим кадрикам выше. Нижний узел колена штанги сделан из «Т»-образного разветвителя садового шланга и обрезан так, чтобы он с трением вставлялся между ушек. Крестик на подложке почти ничего не обозначает, просто он хорошо был виден сквозь бумажный лист, на котором я делал первоначальное сведение катушек и обрисовал их взаимное расположение.
8. По поводу кабеля: термоусадку феном усаживали? Чем и как крепили к катушке сам кабель? Ну и главный вопрос: КАК спаяли кабель? Просто соединили 4 выхода с катушек и припаяли к разъёму, а к чему на готовой катушке крепили 5 кабель?
Ответы: Термоусадочную трубку я грел над обычной электрической кухонной плиткой.
Кабель просто утонул в слоях эпоксидки со стеклотканью, так и закрепился на катушке.
Распайка кабеля у меня сделана лучше, чем в любой заводской или самодельной катушке. Сейчас постепенно объясню почему, хотя не буду описывать физику.
Во-первых, охарактеризую сам провод, легший в основу соединительного кабеля: у меня применены 4 одинаковых отрезка экранированного провода МГТФ и один отрезок неэкранированного провода МГТФ, все они имеют длину 1,5 м. Это самый лучший существующий многожильный провод (в моем 24 очень тонких медных жилки диаметром 0,08 мм, а его изоляция выдерживает температуру паяльника, поскольку сделана из фторопласта; его экранирующая оплетка (иногда я пишу просто «экран») — медная посеребренная, короче — это отличный «военный» провод).
И во-вторых, обратимся к распайке соединительного кабеля, который показан в голубой рамке. Можно видеть, что все экранированные провода подготовлены одинаково, как показано в красной рамке, а именно: левый конец не имеет вывода экрана (только сам провод), а правый конец имеет вывод экрана, и все такие выводы экранов четырех проводов собраны в одну точку, обозначенную кружочком. Для полной ясности восприятия добавлю, что цилиндрик в красной рамке — это экран провода, а сам сигнальный провод проходит внутри цилиндрика, так принято обозначать на большинстве схем в мире и есс-но, провод изолирован от экранирующей оплетки (экрана), изолятор — фторопластовая пленка.
Осталось только разобраться с пятым проводом, не имеющим экрана (но имеющим изоляцию). Его левый конец показан такой «куриной лапкой» — в этом месте провод имеет контакт с графитовым покрытием катушки Rх — провод там оголен и приклеен (точнее, вплавлен жалом паяльника) в нескольких точках к графитовому экрану. Как бы не было заманчиво пустить этот контакт через любой из экранов четырех проводов (а многие заводские катушки грешат этим для экономии меди), я делаю это отдельным проводом (и тоже самого высокого качества).
Что мы имеем в результате распайки соединительного кабеля? — все концы всех катушек пущены по экранированным проводам, каждый по своему проводу, все экранирующие оплетки проводов и провод, идущий от экранирующей оболочки приемной катушки Rx спаяны в одной точке (и потом соединены через 5 шпильку разъема с главной «землей» на плате МД).
Получившийся самодельный кабель обмотан изолентой по всей длине и потом протянут через термоусадочную трубку.
Теоретически, параметры соединительного кабеля еще можно улучшить, если использовать не просто экранированные провода, а каждый из них дополнительно заизолировать по всей длине (мои провода имели голую экранирующую оплетку).
9. Не могли бы Вы поподробней рассказать про сведение катушек? Интересует, как подключить тестер, если штекер и катушки припаяны к кабелю?
Ответ:
Вам нужно замерить (и свести к нулю) переменное напряжение на выходе приемной катушки Rx и желательно это сделать в полевых условиях. Но сначала все нужно опробовать на столе, чтобы сделать рисунок взаимного расположения катушек, а по рисунку сделать постель/подложку.
Выводы разъема 1, 4 у вас сейчас идут в блок АСИ и от него запускается в генерацию катушка Тх. Напряжение индукции наводится в приемной катушке Rx и при настройке/сведении катушек должно будет сведено к минимуму (ко всем нулям на тестере). Практически сделайте так: выводы 1, 4 не трогайте, а выводы катушки Rx совсем отпаяйте от шпилек 2, 3 разъема и к этим проводкам подключите (подпаяйте щупы) тестер в режиме измерения переменного напряжения. После получения «нуля» напряжения на выходе катушки Rx, зарисуйте взаимное расположение катушек и на основании рисунка выпилите постель/подложку. Затем приклейте к ней катушку Rx (она должна быть уже в графитовом экране, а экран соединен проводом со шпилькой 5 разъема), теперь можно ехать на пляж, чтобы максимально точно выставить «ноль», с учетом влияния земли. (В АСЕ 250 отсутствует отстройка от грунта, она выставляется единственный раз «по среднему» на заводе, поэтому сделав катушку с заранее компенсированным влиянием грунта, Вы значительно улучшите заложенные заводом параметры МД. «Рев грунта», кстати, в десятки раз превышает полезный сигнал).
В полевых условиях Вам нужно сначала найти абс. чистое от металломусора место (здесь вам поможет родная катушка), затем положить на песок новую катушку и провести «сведение», как у себя дома, на столе, т.е. подключить катушку по вышеописанной методике, провести «сведение» до четырех нулей по прибору, и после «сведения катушек» зафиксировать клеем их положение на подложке. Тестер нужно держать подальше от катушки. Клей для фиксации конечного положения катушек нужно использовать не пластичный (он может «поплысть» при эксплуатации катушки в жару), а лучше всего типа «капелька», который продается в маленьких тюбиках. По приезду домой можно будет уже накладывать первый слой эпоксидки со стеклотканью.
Нижнее колено штанги было изготовлено из подходящей полиэтиленовой трубки. Это колено с трением надевается на алюминиевую штангу и никаких других элементов крепления не имеет. Концы колена усилены эпоксидкой со стеклотканью.
И последнее. Если бы я сейчас начал делать эту катушку, то дал бы гораздо больший припуск на «постель». Что плохого в том, что именно она бы встречала всякие преграды на пути движения катушки? — тогда катушкой (выпирающим краем постели/подложки) можно было бы буквально копать песок.
Все картинки «кликабельные».
А. Богомолов, Израиль
При конструировании металлодетекторов большое внимание уделяют технике изготовления катушки и поисковой головки. От этого в большей степени зависят технические характеристики прибора и удобство работы с ним. Стоимость «фирменных» головок составляет до 30% от стоимости прибора. Вокруг этого существует целая индустрия по пошиву чехлов, защитных колпаков и прочих полезных мелочей. Ведущие фирмы применяют передовые разработки и «ноу-хау» в своих конструкциях. Как правило, технологии запатентованы, и повторить их в мелкосерийных и домашних условиях невозможно.
Среди самодельных конструкций пользуются популярностью маллодетекторы Tracker-FM и Tracker-PI. Это совместная разработка Ю. Колоколова из Донецка и А. Щедрина из Москвы. Современная элементная база, неприхотливость в работе, простота настройки, повторяемость и высокие технические характеристики этих приборов стали доступны большому количеству любителей поисковых работ.
За основу я взял схему Tracker-FM. В процессе изготовления отрабатывалась технология изготовления и проверки металлодетектора, работающего по принципу частотомера. Поскольку параметры прибора определяются стабильной работой генератора, свойства которого в большей степени зависят от механической прочности и добротности контура, было принято решение разместить в поисковой головке катушку и . Катушка диаметром 180 мм имеет 140 витков провода 0,3 мм. Рабочая частота 17,4 кГц. Поисковая головка сделана из прочного пенопласта, в ней находится отсек для размещения платы генератора. Уход частоты за пять минут после включения составляет 50 Гц. В дальнейшем частота «стоит». В приборе имеются режимы статический, динамический, «турбо», «сброс» и отключение светодиодной индикации. Поисковая головка крепится к штанге, сделанной из элементов пластиковой удочки. Штанга под углом 45 градусов крепится к рукоятке, в которой размещены аккумуляторы, контроллер, кнопки и ручки управления. В торце рукоятки находятся разъемы для подключения наушников и зарядного устройства. На штанге размещен стабилизатор для устойчивости прибора в режиме «лежать ря-
4 дом». Семь NiCd аккумуляторов емкостью 400 мА обеспечивают работоспособность прибора в течение 24 часов в нормальном режиме и 18 часов в режиме «турбо». Прибор получился очень легким, с ним без труда работает мой восьмилетний сын.
Изготовление катушки
Для начала необходимо сббрать приспособление для намотки катушки (рис. 1.1).
Как видно цз рисунка, основу составляет доска толщиной
Рис. 1.1. Приспособление для намотки катушки 1S…20 мм. Опилочные плиты для этого не годятся. Верхнюю поверхность необходимо обработать наждачной бумагой. По ней при намотке будут скользить.пальцы и кисть руки. Берем циркуль и проводим окружность необходимого радиуса. Для Tracker-FM это 90 мм (диаметр 180 мм). При обжиме и выравнивании катушка незначительно уменьшит свой размер, и диаметр центрального витка по сечению будет ровно 180 мм. Разбиваем окружность с помощью циркуля или «на глаз» на равные части, так, чтобы расстояние между соседними точками составило 20…2S мм. Подготовим гвозди. Их длина должна быть 45…S0 мм, а толщина 2 мм. Просверлим в помеченных точках отверстия на глубину 10 мм и с диаметром, в два раза меньшим диаметра прутка гвоздя.
Есть два способа намотки: на «изоляцию» или на «кембрик». В первом случае каркасом для намотки служит изоляционная лента с последующим заворачиванием ленты вокруг обмотки. Во втором случае на гвозди надеваются трубки или кембрик, которые и являются каркасом для намотки. Намотка на голый гвоздь - напрасная трата времени и провода (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Нкмотка на изоляцию
Намотку будем производить на изоляцию, лента должна растягиваться й иметь наименьшую толщину. Для опытных умельцев рекомендую мотать на стеклоткань. Ее ширина равна длине окружности сечения катушки. На забитые гвозди с небольшим натяжением навиваем изоленту липкой стороной наружу. В месте соединения витка склеиваем стык длиной 10 мм. Поправляем и выравниваем кольцо ленты, немного переместив его к шляпкам гвоздей. Это необходимо для увеличения нижнего зазора при увязке катушки. Примернр так, (рис. 1.2).
Забиваем центральный гвоздь, он нужен для удержания начала и конца катушки. Надо помнить, что при ручном способе намотки провод перекручивается, поэтому необходимо установить тис]си в плоскости стола намотки на расстоянии метр-полтора. В тиски зажать вертикальную ось, на которую надеть бобину с проводом. Она должна вращаться с некоторым усилием. Между двумя гвоздями, в центре ленты прокалываем шилом отверстие и в него заводим провод диаметром 0,3 мм, предварительно надев на него цветной кембрик. Начало провода закручиваем вокруг центрального гвоздя, 10 мм кембрика с проводом загибаем в направлении намотки и укладываем по центру ленты первый виток про себя подумав, что еще осталось 139. Самые тяжелые - это первые 20 и последние 20. Первые потому, что надо приловчиться, а на последние мало места. Провод при намотке следует держать по центру, он сам расплывется в виде линзы по ширине изоляции, но это нестрашно, потом поправим. Намотав 50 витков, надо передохнуть и приготовить эпоксидку. На худой конец, можно воспользоваться лаком, предварительно проверив, что он не растворяет изоляцию провода. Эпоксидки нужно приготовить пол спичечного коробка.
Все дальнейшие операции необходимо производить в медицинских перчатках и очень быстро. Наносим слой эпоксидной смолы на катушку и продолжаем намотку еще 50 витков, опять слой эпоксидки и -последние 40 витков. Остатки смолы наносим на намотанную катушку. Одеваем кембрик на отрезанный конец провода и, продев его через изоленту, закрепляем на центральном гвозде. Опыт приходит с каждой новой намотанной катушкой. Количество клеевых слоев будет расти.
Рис. 1.3. Операция по выравниванию катушки
Приступаем к обжиму катушки. Для этого нам потребуется суровая нитка средней толщины. Привязав конец нитки к гвоздю начинаем обвивать по спирали катушку с шагом 2…3 см на виток. Обвиваем вместе с изоляцией, скручивая ее в трубку вокруг обмотки и поправляя загнутые края. Это предварительная обвивка, она нужна для начального формирования тела катушки. По мере продвижения контролируем натяжение кольца катушки вытаскиванием каждого четвертого гвоздя. Достаточно пройти один виток и переходить к основному бандажу. Основной бандаж ‘производится с шагом 10…15 мм на виток внахлест без вязки узла. Вот тут надо потрудиться и стянуть катушку прочно, придав ей в сечении форму круга. По мере продвижения вытаскиваем каждый второй гвоздь и следим за тем, чтобы не привязать катушку к гвоздям. В местах выводов бандаж делаем с шагом 5 мм.
Вытаскиваем все гвозди, достаем катушку, осматриваем ее и отправляем на выравнивание. Эту операцию мы делаем с помощью воздушного шарика или камеры от футбольного мяча (рис. 1.3).
Глядя на рисунок понятно, что надо делать (сначала надеть, а потом надуть).
С момента приготовления клея до надевания катушки на шарик должно пройти 15…25. минут. За это время клей сохраняет текучесть и необходимую вязкость для формирования формы окружности. Можно отдохнуть, удалить капли клея на доске и вытащить оставшиеся гвозди. Доску можно использовать многократно и для разных диаметров, переставляя гвозди в нужные отверстия. Повторяемость параметров катушки достаточно высока для домашних условий.
Через час шарик сдуваем, а катушку помещаем в целлофановый кулек или пакет. Кладем ее на ровную поверхность и прижимаем сверху плоским грузом. Эта операция необходима для выравнивания катушки в плоскости. Оставляем под грузом на 24 часа. Через сутки достаем катушку, аккуратно вынимая ее из кулька. По прочности на изгиб и кручение она должна напоминать стеклянное кольцо. Острым ножом или лезвием аккуратно срезаем торчащие концы нитки и тройные узлы, которые мы, торопясь, навязали.
Технологию намотки можно усовершенствовать, если центральный гвоздь прибить до конца (к деревянному столу). В площади катушки установить ручку, за которую можно вращать все приспособление. Укладка витка в этом случае будет намного лучше.
Переходим к завершающему этапу - экранированию. Для этого нам понадобится фольга на липкой основе. По каталогу Интернета она называется Aluminium Foil Таре (лента алюминиевой фольги). Толщина фольги 30 микрон на бумажной подложке. Длина рулона 45 м, ширина 50 мм. Стоит рулон $5. Если под рукой нет такой «радости», придется искать другую фольгу и клеить «Моментом».’ Для этого покрываем одну сторону фольги клеем, даем просохнуть
10.. .15 минут, оборачиваем вокруг катушки, как показано на рис. 1.4.
Сначала плотно заворачиваем низ, многократно обжимая пальцами, а затем верх, с небольшим нахлестом 5 мм. Продолжаем обжимать всю катушку по площади, до получения однородного по плотности тела катушки. В месте выхода концов наматываем вокруг катушки 5 + 5 = 10 витков луженого провода, виток к витку. Аккуратно пропаиваем витки. Конец экранного провода обвиваем с шагом 5 мм вокруг концов катушки. Проверяем индуктивность и обмотки на экран. Катушка готова!
Изготовление поисковой головки
Детали поисковой головки приведены на рис. 1.5.
Материалом для ее изготовления служит пенопласт. Из всех разновидностей пенопласта необходимо выбрать наиболее прочный. Он должен иметь мелкопористую структуру, не крошиться при надавливании на кромку. Пузырьки в структуре пенопласта должны быть не более 3…5 мм. При резке ножом должна оставаться ровная и гладкая поверхность.
В качестве токарного станка используем дрель с регулируемыми оборотами. Берем заготовку толщиной 25 мм, чертим окружность диаметром 200 мм. При помощи тонкого и острого ножа вырезаем круг. Это наша болванка. Вырезаем из фанеры две шайбы диаметром 100 мм. В центре шайб и болванки сверлим отверстие, под болт
8.. . 10 мм. Собираем всю заготовку, стягиваем гайкой и зажимаем в
Рис. 1.5. Детали поисковой головки
Рис. 1.6. Принципиальная поисковой головки с генератором, с режимом «турбо» и отключением световой индикации патрон дрели. В качестве резца можно применять нож, напильник, наждачную бумагу обвернутую вокруг деревянного бруска или обломанную ножовочную пилу. Медленно увеличиваем обороты, центрируем и подбираем лучшую точку зажима. Увеличиваем обороты и обрабатываем заготовку по размерам чертежа.
Шайбу вырезаем тонким ножом на меньших оборотах и делаем паз для катушки и узла крепления штанги.
Узел крепления штанги изготавливаем из 5-мм фанеры. Он состоит из опорного диска и двух щечек с отверстиями для крепления штанги. Пластмассовый болт с гайкой для крепления штанги нужно взять из детского конструктора. .В диске делаем сквозные пазы для крепления щечек. Все детали склеиваем эпоксидкой. Для установки узла крепления штанги в корпусе головки вырезаем прямоугольное отверстие.
Для увеличения стабильности работы прибора в поисковую головку необходимо вынести на ΝΕ555. Добавим еще опции «режим турбо» и отключение световой индикации. с дополнениями выглядит так (рис. 1.6).
Назначением переключателей:
51 - включение прибора;
52 - режим Вкл - статический, Выкл - динамический;
53 - сброс прибора;
54 - режим Норм - Турбо;
55 - индикация.
(рис. 1.7) изготавливается из двойного фольгиранного стеклотекстолита и имеет размеры 20 χ 30 мм. Дорожки нижней стороны серого цвета.
Рис. 1.7. : а - черный и красные линии - верхняя сторона; б - серые линии - нижняя
Для установки генератора в поисковую головку вырезаем тонким ножом прямоугольное отверстие 25 х 35 мм. Получившийся брусок разрезаем вдоль, толщина дна 5…8 мм. Просверливаем ход от паза катушки до колодца генератора. Устанавливаем катушку в паз и выводим ее концы в колодец. Перед следующей операцией рекомендую проверить и подогнать все детали с особой тщательностью, так как после приклеивания катушки конструкция ста-
новится монолитной и изменить ничего нельзя. Заливаем катушку эпоксидной смолой, прижимаем ее шайбой и помещаем всю конструкцию под пресс на 24 часа. Далее приклеиваем узел крепления штанги и дно колодца генератора. Устанавливаема припаиваем концы катушки к плате генератора. Выход генератора припаиваем к стереоразъему для наушников. Разъем прикручиваем к оргстеклянной пластинке, которую приклеиваем сверху колодца.
Поверхность поисковой головки обрабатываем наждачной бумагой и покрываем тремя слоями белой масляной краски.
Вес готовой головки равен 146 грамм. По этой технологии можно изготовлять различные и более сложные головки для всех типов маллодетекторов. На фотографии поисковые головки для Tracker-FM (рис. 1.8) и Tracker-PI (рис. 1.9).
Рис. 1.8. Фото устройства с войсковой головкой Tracker-FM
Рис. 1.9. Фото устройства с поисковой головкой Tracker-PI
Рис. 1.10. Внешний вид Tracker-FM в работе
Внешний вид Tracker-FM в работе (рис. 1.10). Кнопка на рукоятке - это «сброс прибора».
Подробную информацию о том, как можно приобрести прошитые контроллеры, киты для сборки или готовые модели Tracker, вы можете на сайте Юрия Колоколова http://home.skif.net/~yukol/russian.htm.
Успехов в конструировании и интересных находок!
