Корзиночный датчик для металлодетектора

Кощей-5И/ИМ

 

 

 

Среди поклонников импульсных металлодетекторов корзиночные датчики пользуются заслуженной славой. Именно с их помощью удается получать рекордные глубины обнаружения для мелких предметов размером с монету. Конструктивные особенности таких датчиков позволяют получить прирост глубины обнаружения мишеней до 20% по сравнению с соизмеримым “обычным” датчиком.

Рассмотрим вкратце физические процессы, позволяющие достичь такого прироста. В обычном датчике катушка наматывается проводом виток к витку. При такой намотке датчик имеет паразитную межвитковую емкость порядка сотен пикофарад. Такая емкость затягивает переходный процесс, вызываемый импульсом самоиндукции, примерно до 10-30мкс. Именно в таких пределах приходится выставлять задержку обработки сигнала (main delay в зарубежной терминологии) в импульсном металлодетекторе. Корзиночный датчик наматывается специальным способом, минимизирующим межвитковую емкость. Для этого витки разносятся в пространстве и располагаются под углом друг к другу. Типичная межвитковая емкость корзиночного датчика находится в пределах десятков пикофарад. При такой емкости переходный процесс не превышает единиц микросекунд, что позволяет произвести в приборе более “раннюю” обработку сигнала от цели и в результате - получить выигрыш в чувствительности.

В свое время мы разработали пару конструкций корзиночных датчиков для наших более ранних импульсных детекторов. В этой статье мы хотим предложить еще одну новую конструкцию, которую можно монтировать в универсальный пластиковый корпус, имеющийся в продаже.

Этот корпус имеет достаточно ограниченную полость под обмотку датчика, поэтому способ намотки “на гвоздях”, применявшийся в наших предыдущих разработках, сюда не очень подходит. Здесь для намотки нам понадобится специальная несущая оправка из тонкого листового материала (0.7-1.5мм). Это может быть, например, стеклотекстолит, гетинакс или, в крайнем случае, даже плотный картон. Выкройку оправки нужно скачать здесь, затем распечатать файл в масштабе 1:1 и наклеить на лист пластика. Затем с помощью лобзика (надфилей, ножниц, бормашины) нужно вырезать кольцо с пазами, согласно рисунка. Ширина пазов около 2мм.

 

 

 

 Далее приступаем к намотке катушки датчика. Для этого нам понадобится примерно 20 метров эмалированного обмоточного провода диаметром 0.63мм. Для удобства намотки провод желательно предварительно намотать на челнок длиной 15-20см или небольшую катушку подходящих размеров. При перемотке провода на челнок или катушку – необходимо следить, чтобы провод не перекручивался, не подвергался сильным изгибам, не образовывал мелких затягивающихся петель. Принцип намотки показан на рисунке ниже. Провод нужно обвивать вокруг оправки, укладывая его в пазы. Число пазов подобрано таким образом, что через пять полных витков заполняются все пазы и провод “приходит”  в точку начала намотки слоя. В этом случае нужно сделать переход на соседний паз и начинать мотать следующий слой. Всего нужно намотать 30 витков или 6 слоев по 5 витков.

 

В результате получаем примерно такую обмотку.

 

 

 

 

 

Далее обмотку монтируем внутрь корпуса датчика. Дальнейшую сборку и подключение проводим по той же методике, что и для обычного датчика. Единственное отличие – для правильного распознавания Кощеем-5И/ИМ корзиночного датчика в разъем нужно впаять резистор сопротивлением 30кОм. В этом случае будут активированы профили 3.х,  которые по умолчанию настроены на корзиночные и прочие экспериментальные датчики. Более подробно об этом написано здесь

 

 

 

После сборки подключаем датчик к металлоискателю Кощей-5И или Кощей-5ИМ и проверяем работоспособность.

 

Выводы

 

При лабораторных испытаниях были получены следующие параметры:

Индуктивность обмотки – 317мкГн.

Межвитковая емкость  – 80 пФ.

Сопротивление обмотки -  1 Ом.

Дальность обнаружения монеты 5коп СССР – 31см.

 

Таким образом, мы видим, что благодаря снижению межвитковой емкости и правильной настройке параметров в металлоискателе (возможность их настройки – важная особенность Кощей-5И/ИМ) получен вполне реальный прирост глубины обнаружения мишени. Вместе с тем, следует учесть, что такая чувствительность получена для воздуха. В реальном грунте выигрыш корзиночного датчика может оказаться не столь значительным. Все будет зависеть от степени минерализации грунта в конкретной местности – например, в песчаном грунте глубина будет побольше, в черноземе - поменьше. Дело в том, что уменьшение задержки обработки, к сожалению, кроме повышения общей чувствительности, повышает и чувствительность к грунту.

Отдельно мы хотим обратить внимание читателей на то, что борьба за снижение межвитковой емкости оправдана далеко не в каждом датчике. Например, нас иногда спрашивают – а хорошо было бы сделать “глубинный корзиночный датчик” размером 1х1м или 2х2м J . Отвечаем – это абсолютно неоправданно. Дело в том, что при работе с глубинными датчиками прибор специально настраивается на работу с большими задержками обработки. Это делается для снижения чувствительности к грунту и мелким целям. Поэтому нет никакого смысла бороться за уменьшение длительности переходного процесса, так как задержка обработки его заметно превышает.