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.