Мифы о глубине поиска металлоискателем. Как увеличить глубину обнаружения металлоискателя Повышение мощности повысить чувствительность металлоискателя

Ни для кого не является секретом, что глубина поиска – это самый важный параметр металлоискателя. Oт начинающих поисковиков иногда можно услышать такие слова: “Почему все найденные мной монеты находятся на глубине не более 20 см, хотя по воздуху металлодетектор «видит» их гораздо дальше?”. Подобные вопросы можно встретить практически на всех интернетовских кладоискательских форумах. Масла в огонь подливают и разные рассказчики, что кто-то где-то с каким-то чудо-прибором поднял монетку с совершенно неправдоподобной глубины. Да и мне приходилось как-то раз слышать историю о том, как с помощью Spectrum XLT был поднят советский пятак с полуметровой глубины. Рассказчика даже не смущал тот факт, что по воздуху тот же пятак можно обнаружить максимум на расстоянии 35 см от катушки. Причин таких ошибок может быть несколько:

* Обычная ошибка глазомера, человек полагается на глаз, а не на линейку.
* Часто бывает, что человек выкопает большую яму и обнаруживает монетку в середине вынутого куска земли. Но в рассказе продолжает фигурировать именно глубина ямы.
* Изредка бывают и такое, когда слышен сигнал от предмета лежащего на поверхности или небольшой глубине. При его выкапывании находится более глубоко лежащая монета.
* Есть и более экзотические случаи, когда монета долго пролежала в земле и пропитала своими окислами землю вокруг себя. Так образуется «гало». Соответственно, суммарный сигнал от них будет сильнее, но не больше, чем от монеты в тестах на воздухе.

Давайте попытаемся разобраться в этом вопросе. Первое - почему в тестах на воздухе монета обнаруживается, скажем, в 30 см, а в земле глубже 18-20 см ее невозможно найти? Тут ответ прост – зондирующий сигнал сильно ослабляется в земле. Наблюдение второе – значительное ухудшение качества дискриминации объекта в грунте. Не будем вдаваться в технические подробности, причина этому - земля. Прибор реагирует на землю также как и на монету, лежащую в ней. Т.е. металлоискателю необходимо различать одновременно сигналы от двух объектов. Поэтому, сигнал, отраженный от земли начинает «забивать» слабый сигнал нашей монеты. В таком случае качество дискриминации резко ухудшается, по сравнению с воздушными тестами. А стоит ли вообще доверять тестам металлодетекторов, проведенным на воздухе? И как же лучше провести тесты в реальных условиях? Фирма Fisher – производитель металлодетекторов, для измерения глубины обнаружения объектов использует закопанную в землю под углом 45 градусов пластмассовую трубку. Внутри трубки двигаются специальные «салазки», на которых параллельно поверхности размещается мишень. С помощью такого нехитрого приспособления можно быстро оценить чувствительность прибора к различным мишеням на разной глубине. Во многих случаях можно поступать проще. Берем тестовую мишень, чаще всего в качестве таковой берется советская пятикопеечная монета (она наиболее часто фигурируют в таких экспресс-тестах на глубину). Кладем ее в небольшой пластиковый пакет с зажимом. Острой саперной лопаткой аккуратно снимаем слой земли, опускаем на дно ямы наш пакетик с монеткой и укладываем его параллельно поверхности земли. Измеряем линейкой глубину и аккуратно возвращаем вынутой ком на место. Грунт сильно притаптывать не надо. Что мы в результате получаем?

* Монета лежит в практически ненарушенном и однородном грунте; если бы мы раскопали яму, а затем засыпали ее рыхлой землей, то параметры проводимости грунта поменялись бы, что повлияло бы на глубину обнаружения объекта.
* Несильное утаптывание земли помогает легче извлечь монету обратно на свет божий и гарантирует, что она не уйдет на большую глубину.
* После всех экспериментов грязный пакетик выкидывается, монета остается девственно чистой и нетронутой.

Теперь можно вооружиться несколькими приборами различных марок и проводить эксперименты. Мы в своей практике обычно проводим их в такой последовательности:

* Включаем прибор. Ждем минут 5, чтобы установился его температурный режим.
* Тщательно балансируем на максимальной чувствительности прибор. Если сбалансировать невозможно, то снижаем его чувствительность до тех пор, пока не будет достигнута приемлемая компенсация земли. У приборов со встроенным автотрекингом (т.е. прибор в процессе работы автоматически следит за балансом земли и подстраивает его сам) эта опция отключается. Зачем? Автотрекинг не очень устойчиво работает на максимальной чувствительности и немного уменьшает глубину поиска.
* Отключаем дискриминатор и работаем в режиме «Все металлы».
* Последовательно, изменяя глубину залегания объекта, находим такую, на которой еще можно по звуку его обнаружить (но не идентифицировать по дисплею!). На этой глубине дискриминатор уже не может правильно определить род металла.
* Желательно провести тесты с разной скоростью движения катушки, по разной траектории, сымитировать процесс поиска, т.е. начинать тест примерно за метр до мишени.

Следующий тест – очень важный. Отложите прибор на полчаса в сторону, а еще лучше под прямые солнечные лучи, для того, чтобы он нагрелся. Цель – проверить температурную стабильность балансировки земли. Если «земля ушла», то это - почти стопроцентная гарантия, что на измеренной ранее глубине вы ничего не найдете, так как сигналы земли забьют слабый сигнал мишени. Вы просто пропустите слабый сигнал от глубоко лежащей монеты на фоне постоянных срабатываний разбалансированного прибора. Существует два выхода из этой ситуации – уменьшать чувствительность или чаще подстраивать балансировку земли. Вот здесь мы и подошли к самому главному. Очень важными являются уже не «супер-пупер» чувствительность металлодетектора, а стабильность его работы! Можно сделать прибор, который по воздуху будет «чуять» тот же пятак на полметра, но толку от этого мало. Вряд ли можно будет сбалансировать этот металлоискатель на такой чувствительности. А если у него еще и неважно с температурной стабильностью, то вам в процессе поиска придется часто подстраивать баланс земли, а это будет сильно отвлекать и утомлять. Следующий тест направлен на определение максимальной глубины дискриминации объектов. Он выполняется аналогично первому. Но необходимо будет включить дискриминатор. В этом случае надо будет смотреть на дисплей (или ориентироваться по звуку) и определять глубину залегания объекта, на которой он начинает правильно идентифицироваться. В зависимости от прибора глубина дискриминации объекта уменьшается на 20%-50% от максимальной (измеренной в предыдущем тесте). Можно провести и другие интересные эксперименты. Например, закопайте монету, и рядом, на расстоянии равном диаметру катушки - пивную пробку. Так можно имитировать наиболее распространенный сегодня металломусор. Пробку не надо закапывать глубоко, т.к. в реальности они лежат практически на поверхности (пока я не встречал ни одного любителя пива, который бы их закапывал J). Делайте такие движения катушкой, чтобы за один взмах сканировать и пробку и монету. Запомните сигнал и картинку на дисплее. В случае, когда катушка проходит сначала над монетой, а потом над пробкой, качество идентификации будет выше. Далее, можно переключить прибор в статический режим работы (если это позволяет его конструкция) и провести самый первый описанный нами тест. В статическом режиме глубина обнаружения у большинства приборов будет больше. И самый последний эксперимент. Например, вы обнаружили, что с вашим прибором можно найти советский пятак на глубине 25 см. Выберите участок земли. Попросите приятеля закопать на этой глубине монету в неизвестном для вас месте. Далее можно попробовать найти ее. В этом тесте вы уже воочию сможете убедиться, насколько важна техника поиска и частота сканирования. Эти тесты можно повторять на различных типах грунта, например в глинистой земле, рыхлом черноземе, песке. Если вы первый раз держите в руках металлоискатель, то такие предварительные тесты очень важны. Вы сможете оценить реальные, а не заявленные характеристики прибора на реальном грунте и в реальных условиях работы. При их проведении постарайтесь замечать малейшие особенности работа – колебания звука, картинку спектра. Оцените влияние характера движений катушкой, влияние перепада уровня грунта и металломусора на качество идентификации объекта. Для начала можно отметить следующее:

* Если в качестве мишени используется монета, то с увеличением глубины спектр «размазывается», звук становится менее четким.
* С увеличением глубины залегания сдвигается положение объекта на шкале дискриминации (или число VDI) .
* Сильнее становится зависимость правильности идентификации от скорости движения катушки и ее траектории. Дискриминация ухудшается при очень быстрой, очень медленной или неравномерной скорости движения.
* Попробуйте двигать катушкой не параллельно земле, а по пологой траектории, т.е. когда в крайних положениях катушка не остается строго параллельно земле и немного приподнимается. Так обычно работают неопытные поисковики. Качество дискриминации резко ухудшится.
* Двигая катушку с небольшой амплитудой точно над центром мишени вы будете наблюдать наилучшее качество идентификации. Используйте этот прием для уточнения идентификации объекта.
* Бывает такая ситуация, когда над монетой есть небольшая ложбинка или с какой-либо стороны существует перепад уровня грунта. В этом случае тоже ухудшается дискриминация объекта. Можете уменьшить амплитуду колебания катушкой, чтобы в крайних положениях не заходить на бугры. Можно попробовать сканировать под другим углом.
* Очень важно прижимать катушку как можно ближе к земле, как бы «гладить» ее. Не стоит жертвовать глубиной поиска в ущерб скорости.
* Часто бывает, что при движении в одну сторону прибор показывает, что в земле находится объект из цветного металла, при обратном движении – молчит. В этом случае определите точное местонахождение объекта и измените траекторию движения катушки, чтобы она двигалась точно над центром объекта. Можете снять верхний слой грунта, уровень сигнала увеличится, и идентификация станет более точной. Или двигайте катушкой перпендикулярно первоначальному направлению. В любом случае игнорировать такие сигналы не стоит.

Если у меня есть выбор, я возьму металлоискатель с высокой частотой. Мои находки монеты, крестики, небольшие исторические артефакты — для такого набора целей, высокая частота работает лучше. Но при этом, я знаю положительные свойства низкочастотных детекторов. Если есть такая возможность, перспективные точки копа надо по любому добивать низкой частотой.

Как частота металлоискателя влияет на поиск, и на какой частоте лучше вести поиск.

Частоты металлоискателя

Первым пунктом в характеристиках металлоискателя, всегда стоит тип схемы детектора (например, VLF, или импульсный). Второй пункт — рабочая частота. Именно эти два пункта в сочетании, и определяют общие возможности вашего детектора.

Частота металлоискателя делится так:

• 2-2,5 кГц — Низкая частота
• 6-12 кГц — Средняя частота
• 15-22 кГц — Высокая частота
• от 30 кГц и выше — Супер высокая частота

Как частота влияет на поиск

Чем ниже частота , тем выше чувствительность к целям из металлов с высокой проводимостью (медь, бронза, серебро). Плюс, преимущество в поисках больших находок большой массы (в таких находках обычно учитывается площадь, но можно принимать в расчет и массу находки).

Низкие частоты обладают большей способностью проникать в почву, также они хороши для почв с высоким уровнем минерализации, соли. Часто низкочастотные сигналы искажаются из-за электромагнитных помех.

Чем выше частота , тем выше чувствительность к целям из металлов с низкой проводимостью (алюминий, никель и т.д.) и к мелким и тонким объектам.

Высокие частоты имеют хуже проникают в почву, не подходят для поиска по минерализованным и просоленным почвам. Однако при этом высокочастотные сигналы не страдают от электропомех.

Средние частоты представляют собой компромисс между низкими и высокими. Средняя частота считается универсальной, подходящая под любой тип находок.

Не следует понимать буквально, якобы низкочастотный металлоискатель вовсе не будет замечать мелкие находки. Видеть будет, но с учетом специфики частот.

У низкочастотных металлоискателей будет более слабый отклик на мелкую цель, у высокочастотных - более четкий. Например, металлоискатель с частотой 4 кГц, и металлоискатель с 18 кГц обнаружат медную монетку на глубине 15 см. Но вот монета уже будет глубже, то при 4 кГц ее будет слышно сильнее. С другой стороны, тонкая единичная монета на ребре, при глубине 8 см — лучше распознается с частотой 18 кГц (именно единичная, монеты на ребре и в стопке, для этой цели низкая частота будет лучше).

Какая частота для чего

Если ваша точка копа перспективна, есть смысл сначала выбивать ее на высокой частота, далее повторно на низкой. Высокая частота лучше для небольших единичных находок, с акцентом на цветной металл.

Низкая частота менее подвержена к внешним помехам — минерализации, электропомехам. У низкой частоты глубина обнаружения выше. Для крупных находок, точность работы дискриминации выше. Например, для кладов или монет сваленных в кучу.

Еще один пример, как работает частота металлоискателя. Прибор Minelab X-Terra 705, находка стопка монет (залипуха из кошелька). Если монеты в грунте будут на ребре — средняя частота дает отклик железа, хотя монеты 100% медь.

Непрерывная работа с максимальными настройками глубины может помочь извлечь глубоко залегающие цели. В другом случае настраивать глубину нецелесообразно. Тестировать увеличение глубины обнаружения лучше всего в специально подготовленном для этого месте в поле или на собственном земельном участке.

Вот 9 советов о том, как добиться максимальной производительности катушки металлоискателя по глубине.

1. Чувствительность

Настройка чувствительности - самый популярный способ увеличить глубину. Обычно, когда повышается чувствительность, увеличивается и глубина. Но имейте в виду, что есть и побочный эффект, поскольку слишком высоко взвинченная чувствительность может снизить вероятность идентификации цели, а также свести вас с ума постоянными хаотично издаваемыми звуками.

2. Баланс грунта

Каждый современный металлоискатель обычно имеет функцию баланса грунта. Правильно определить его и установить - это прямой путь к увеличению глубины. Ведь от минерализации почвы многое зависит, в том числе и то, на какой глубине вы будете обнаруживать цели.

3. Проводите катушкой как можно ближе к земле

Простой расчет: если вы сможете приблизить катушку к земле на 1,5 см, то и глубина обнаружения увеличится на те самые 1,5 см. Иногда этого бывает достаточно, чтобы поймать слабый сигнал от монеты. Иногда трава мешает перемещать катушку ближе к земле. В таком случае берите катушку побольше и потяжелее, ей проще смять растительность. Однако позаботьтесь о ее дополнительной защите.

4. Снижение дискриминации

Очень глубоко залегающие цели часто определяются металлоискателем неправильно. Но вы никогда не засечете эти многочисленные ложные срабатывания, если уровень дискриминации слишком высокий, например, как при программах «Монеты». Уменьшение дискрима до минимума может привести к успеху. Может быть, вы откопаете древний артефакт, а не очередной гвоздь.

5. Устранение помех

Очень много помех идет в цивилизованных местах, а также около линий электропередач и закопанных кабелей. Работающие электроприборы тоже достаточно сильно фонят. Обычно в таких случаях снижают чувствительность, а это уменьшает глубину. Поэтому лучше постарайтесь работать подальше от помех. Также выключите мобильник и уберите из карманов все металлические предметы. Не носите обувь с металлическим элементами. Не складывайте пели кабеля от катушки на саму катушку.

6. Специальные настройки и девайсы

Изучите инструкцию к своему металлоискателю вдоль и поперек. Ваш прибор может иметь некие уникальные параметры, которые могут помочь вам лучше слышать и видеть глубинные цели. Некоторые детекторы бывают специально созданы для того, чтобы усиливать глубокие, но слабые сигналы, например, в последнее время было некоторое оживление среди отечественных поисковиков по поводу глубинной прошивки металлоискателя АКА Signum MFT. Или также хороший результат дает использование глубинных насадок. XP выпустила такую недавно для Deus.

7. Большая катушка

Поисковые катушки больших размеров дают большую глубину обнаружения и более четкие показания от целей. Осторожно! Большая катушка может иметь большой вес. Поэтому к металлоискателю хорошо было бы приобрести специальную разгрузку, которая облегчает ношение прибора. Напомним, что большая катушка не может быть эффективной на сильно замусоренных железом участках и на высокоминерализованных почвах.

8. Экспериментируйте со скоростью проводки

К примеру, быстрое передвижение с Fisher F75 дает больше шансов на обнаружение глубоких целей, чем медленное. Опять же обращайтесь к руководству пользователя и неустанно проводите тесты - какая скорость передвижения для вашего металлоискателя дает более глубоко проникающий сигнал.

9. Носите наушники

Если вы используете обычный динамик металлоискателя, то вы вполне закономерно можете банально не различать сигналы от глубинных целей. В наушниках вы отвлекаетесь от внешних шумов и улавливаете быстрые, слабые сигналы. Если наушники вы использовать по каким-либо причинам вы не хотите, то попробуйте провести серию воздушных тестов и запомнить звуки для наиболее отдаленных целей. Иногда крошечные, незаметные изменения в аудио-тоне не отражаются на дисплее металлоискателя.

Чувствительность металлоискателя ограничивается множеством параметров, наиболее важными из которых являются:

Принцип действия металлоискателя:
- напряженность магнитного поля, создаваемого передающей катушкой Tx ;
- размер прёмной катушки Rx ;
- частота, на которой работает металлоискатель;
- качество изготовления датчика металлоискателя;
- качество кабеля от датчика до блока обработки сигналов;
- методы обработки сигнала;
- качество сборки и настройки металлоискателя;
- умения правильно пользоваться металлоискателем.

Часто проводники кабеля, питающие передающую катушку Tx являются источником помех, которые проникая в приёмный тракт значительно снижают чувствительность металлоискателя. Именно синхронная помеха оказывает наибольшее влияние на чувствительность прибора к мелким целям (помехи других частот успешно подавляются схемой обработки сигнала). Влияние грунта удаётся значительно снизить применением фазовых детекторов (вырезая ту часть приёмного сигнала, которая соответствует фазе грунта), а вот успешность подавления наводок от передающего тракта очень сильно зависит от того, каким будет фазовый сдвиг напряжения наводок (именно первой гармоники) относительно полезного сигнала.

Способы снижения влияния помех на работу металлоискателя

Для того, чтобы ослабить влияние наводок на работу металлодетекторов, конструкторы применяют следующие меры:

Экранирование приёмной катушки Rx ;
- буферный усилитель в датчике;
- отдельный экранированый кабель для приёмного сигнала Rx (отдельно от Tx );
- кабель с витой парой;
- схемы дифференциального усилителя во входном каскаде блока обработки сигналов;
- схема компенсации неточно сведённого датчика...

Схема буферного усилителя в поисковом датчике с питанием по сигнальному проводу

Приведённая ниже схема создавалась для того, чтобы обеспечить питание усилителя, расположеного в датчике металлоискателя. Такое решение применяется в электретных микрофонах современных телефонов, гарнитуры компьютеров, трубках домофонов и т.д... Схема рассчитана на питание от 5 до 15 Вольт.

Схема задумывалась для того, чтобы обеспечить подключение датчика металлоискателя вместо гарнитуры к тефону на Android. На данный момент - это нереализованная идея создания металлоискателя с поисковым DD-датчиком на базе устройства Android. С удовольствием объединю усилия с программистом приложений для Android. Но схема буферного усилителя (и ряда других узлов) уже рассчитана, спаяна и успешно опробована.

Принцип действия современного металлоискателя, использующего метод индукционного баланса - IB/TR (Induction Balance / Transmitter-Reciver) с использованием очень низких рабочих частот - VLF/TR.

Подробное описание принципа действия металлоискателя с дискриминацией металлов:

Передатчик обычно выполняется по одной из четырёх популярных схем: Транзисторный LC - генератор, где в частотозадающий контур входит передающая катушка Tx поискового датчика.

Пример такой схемы изображён на рисунке.

Меня интересует возможность увеличения глубины обнаружения крупных предметов. Используя свои разработки я могу обнаружить крупный предмет на расстоянии 1,5 м, для этого мне пришлось значительно увеличить мощность передающего каскада. В Вашей схеме этой мощности явно не хватает, значительное влияние оказывают радиостанции. Как этого можно избежать и что можно сделать для получения параметров, приведенных вами для металлоискателя, выполненного по схеме "передача-прием", при напряжении в катушке 4 В, и во сколько раз может увеличиться глубина обнаружения при увеличении этого напряжения, скажем, в 100раз?

Это странно. Во всяком случае, в Москве я этого не замечал. Бывают сильные помехи от силовой сети, от сети радиотрансляции, от железной дороги и т.п. В этом случае, конечно, увеличение мощности поможет. Но при отсутствии помех такое увеличение дальность обнаружения НЕ УВЕЛИЧИТ.

Если и в чистом поле дальность обнаружения меньше заявленной в книге, это означает, что что-то не в порядке в датчике или в электронной схеме прибора. Мне приходилось сталкиваться с тем, что прибор, имеющий серьезную неисправность - разделительные конденсаторы имеют большие утечки тока, LC-контур датчика не настроен в резонанс, не сбалансирован сигнал на входе измерительного тракта (т.е. такие неисправности, которые можно обнаружить, только имея соответствующие знания, опыт и измерительные приборы) - внешне выглядел исправным и работал, но дальность обнаружения оказывалась в 2-3 раза хуже!

Subject: Re: Андрею Игоревичу
Date: Sat, 18 Mar 2000 08:06-18 +0300
Russian Food Market

Попытались собрать аппарат по Вашей схеме, но столкнулись с некоторыми проблемами. Кроме того, частота с делителя после R3 на входе D3.1 увеличивается в два раза. Если можно, объясните, с чем это связано. Также не совсем понятно, как пользоваться собранными приборами, если металлоискатель должен находиться в руках на высоте минимум 50 см, а электронный блок получается внизу штанги.

Входом усилителя мощности является левый по схеме вывод R3. А я так понял, Вы смотрите что-то на правом его выводе, т.е. на инвертирующем входе ОУ D3.1. Данная точка является так называемым "виртуальным нулем". В идеальном случае напряжение в этой точке равно нулю из-за бесконечно большого коэффициента усиления ОУ без обратной связи. Реально на входе ОУ D3.1 будет присутствовать постоянное напряжение смещения и всевозможные наводки и помехи, которые Вы вносите щупом осциллографа при измерении. Так что на входе самого ОУ смотреть нечего! Разве что убедиться в его работоспособности - все напряжения на инвертирующем входе ОУ в данной схеме (как постоянные, так и переменные) не должны превышать единиц милливольт.

Данный прибор предназначен для поиска крупных предметов. Аналогичные конструкции используются, например, в трубо- и кабелеискателях. Для крупных предметов дальность обнаружения составляет 1 ...2 м, поэтому тот факт, что датчик далеко от земли, не сильно ухудшает в данном случае глубину поиска. Реально же, лучше просто наклонять датчик при поиске одной из катушек к земле, если не мешает трава и прочие посторонние предметы.

Приступаю к изготовлению металлоискателя. Как Вы мне и говорили, поисковую катушку изготавливаю по своей конструкции, естественно, с пересчетом витков. В связи с этим у меня есть вопросы.

1. Надо ли экранировать обе катушки (ведь тогда излучение уменьшится) или только приемную?

2. Не ухудшит ли параметры прибора штанга из металла типа AM Г или лучше все-таки использовать для этого диэлектрики?

3. Где располагать контурные прецизионные конденсаторы -на монтажной плате или непосредственно у катушек?

4. Какие предельные значения питающих напряжений прибора (дело в том, что у УДЫ минимальное питающее напряжение по паспорту составляет ±5 В.

5. Не сказывается ли это на режиме его работы, и есть ли более подходящие ОУ для этого каскада 140УД24, 25, 26 например?

6. Зависит ли глубина обнаружения от напряжения источника питания (напряжения на передающем контуре) ?

7. Правильно ли я понимаю принцип работы данной схемы. Насколько мне стало ясно, он основан на принципе трансформатора, который при введении сердечника (поисковый объект) усиливает связь между передающей и приемной катушками, изменение которой и фиксирует индикатор.

Отвечаю по-порядку на Ваши вопросы.

2. Ухудшит. Вы будете "ловить" ее как полезный обнаруженный предмет при малейших механических деформациях, возникающих при движении.

3. Непосредственно у катушек лучше - меньше будет сказываться нестабильность емкости и омического сопротивления кабеля. Но это не очень критично.

4. Любой инженер-электронщик вам подтвердит, что теоретически, этот прибор может работать от ±2,8 В, если амплитуда сигналов мала. А при ±4,5 В он не только прекрасно работает, но и может выдавать на выходе ±3 В! А любые паспорта пишутся, во всяком случае, не для инженеров.

5. Не сказывается. По поводу ОУ посмотрите, пройдут ли они как прецизионные. УД 14 имеет входной ток менее 1 наноампера и напряжение смещения менее 1 мВ.

6. Практически нет.

7. Да, можно трактовать и так. Только вот трансформатор этот чудной - при отсутствии обнаруживаемого предмета его коэффициент трансформации равен нулю!

Как осуществляется компенсация температурного дрейфа датчиков металлоискателя "передача - прием"?

Для приборов данного типа такой проблемы не существует.

У меня возникло несколько вопросов по металлоискателю по принципу "передача-прием".

1. Можно ли использовать в приборе микросхемы КР140УД1408А и К561ИЕ9А?

2. Что нужно делать с выводом 1 микросхемы D9?

3. Нужно ли соединять между собой общий провод входного блока и общий провод блока индикации?

4. Нужно ли соединять общий провод с минусом питания прибора.

1. Можно. Вообще, для данного прибора можно было бы привести с десяток-другой подходящих замен для микросхем.

2. Подключить к любому выходу триггера D2 - там присутствует частота 8 кГц.

3. Да. Физически - это один общий проводник на печатной плате.

4. Нет!!! Если Вы посмотрите рис. 19 (см. 2-е изд. книги), то увидите, что при таком соединении замкнете накоротко одну из батарей питания! Данный прибор имеет два источника питания и одну общую шину, поэтому проводов питания - три. Это не слишком удобно для массовых изделий, но для любительских конструкций это удобно: проще наладка, меньше деталей.

1. Можно ли использовать для катушек для металлоискателя по принципу "передача-прием" провод диаметром от 0,5 мм до 1 мм и как при этом изменяются число витков и внутренний диаметр катушек?

2. Можно ли применить микроамперметр типа М4248 без нуля на середине шкалы?

1. Можно. Практически никак. Тяжелее будет датчик.

2. Можно. Для этого надо его вывод, который по схеме подключен к общей шине (-) подключить к минусовому источнику питания, а добавочный резистор подобрать так, чтобы при нулевом напряжении на выходе операционного усилителя стрелка прибора была посередине шкалы прибора. Ее также желательно перерисовать, чтобы посередине было деление с цифрой ноль.

Subject Re Маленький вопрос о металлоискателе Date Thu, 22 Jun 2000 22 36 13 +0400 Serg Malyshev

Собрал металлоискатель "Передача-прием" из Вашей книги "Металлоискатели для поиска кладов и реликвий (теория и практика)", но возник вопрос: при настройке приемного контура в резонанс какой в нем должна быть амплитуда сигнала (у меня где-то около 1,5 В)?

Не очень понял Ваш вопрос Если Вы имеете в виду настройку контура с помощью отдельного генератора, например измерительного генератора НЧ, то амплитуда не имеет значения, главное, чтобы точно произвести настройку на желаемую частоту. Конечно, лучше использовать сигнал побольше, чтобы не мешали наводки. Контур - и конденсаторы, и катушка - в высшей степени линейные устройства, и результат настройки будет одинаковый и для 10 мВ, и для 100 В!

При правильно собранной схеме и исправных деталях, при наличии экранов у обмотки катушки датчика это достигается путем подстройки взаимного расположения двух катушек. В настроенном приборе амплитуда наведенного сигнала рабочей частоты в приемной катушке не должна превышать 10 мВ! Если больше, то Вы перегрузите входной усилитель - он войдет в режим ограничения, при этом чувствительность прибора упадет.

Практически для настройки можно воспользоваться сигналом с генератора металлоискателя, взяв его, например, с колебательного контура излучающей катушки и подав на приемную через мегаомный резистор или конденсатор небольшой емкости (десятки пФ). Настроив контур, просто удалите этот резистор или конденсатор.

Subject Re Нужна ваша консультация Date Fn, 14 Jul 2000 07 59 21 +0400 Anton Sleptsov Сделал прибор по принципу "передача-прием" (см. 2-е изд. книги), но датчик выполнил в виде тарелки. Есть вопросы:

1. Все вроде бы нормально, но нельзя ли как-нибудь увеличить чувствительность примерно до 25 см (при том же диаметре датчика)?

2. За счет чего в хороших приборах достигается такая чувствительность?

3. Как можно сделать датчик типа "блин с дыркой" (рис. 2в, подобные стоят на "Стерхах").

4. Что за компенсирующее устройство должно быть в нем?

1. А для какого размера мишени? Если не мешают ложные сигналы, связанные с недостаточной жесткостью конструкции датчика, то, конечно, можно увеличить раза в 1,5 (2 - просто предел реального) за счет повышения чувствительности и усложнения электронной части. Но это требует достаточно высокой квалификации и выходит за рамки книги, рассчитанной на любителей...

2. В основном - усложнение электроники: автоподстройка для компенсации влияния грунта, наивысшая чувствительность - только в динамическом режиме, когда отклик прибора обрабатывается специальными электронными фильтрами. Естественно, такая чувствительность предполагает мишень вполне определенного типа (обычно - монета). То есть не все так хорошо и просто...

3. Я не знаю, какого типа датчик в Стерхах. Общался с их разработчиком и директором, но они хранят свои секреты. А дырка может быть для удобства указания обнаруженной мишени.

4. Судя по патентам США (можете найти в Интернете), американцы любят ставить трансформаторные устройства. Дешево, просто, можно установить в датчике и к тому же не требует питания.

1. После настройки металлоискателя оказалось, что глубина обнаружения его значительно ниже. Емкость (С2) контура передатчика в резонансе оказалась значительно ниже 13Н вместо 58Н.

2. Возможно, из-за меньшей добротности катушек понизилась мощность передатчика и чувствительность приемника.

3. Повысив коэффициент усиления приемника (параллельно ре-г зистору R8 поставил конденсатор на ЮН), я добился требуемых результатов, но данное решение меня не удовлетворяет, так как металлоискатель оказался более восприимчив к электромагнитным помехам. В связи с этим, хочу попросить Вас дать мне совет, как изготовить катушки из провода меньшего диаметра, не ухудшая параметры конструкции (можно ли намотать катушки в два провода диаметром 0,31 мм).

4. При испытании оказалось, что чувствительность металлоискателя с боку больше, чем снизу или сверху, т. е. получается, что всю конструкцию необходимо повернуть вокруг оси на 90°.

1. В этом случае надо очень внимательно все проверить... Уменьшение диаметра провода вряд ли могло сказаться на снижении параметров датчика и дальности обнаружения. По порядку следует проверить:

Нет ли короткозамкнутых витков в обмотке; на практике придется намотать вторую обмотку и провести испытания с ней;

На ту ли частоту Вы настраиваете контур в резонанс? Иначе - правильно ли собрана и правильно ли работает схема деления частоты;

Выдержаны ли геометрические размеры обмотки.

2. В такой степени не могла... Добротность могла упасть в несколько раз, но это привело бы к уменьшению чувствительности по расстоянию на 5-10%.

3. Практически - точно так же. У Вас проблемы, видимо, совсем в другом...

4. Все справедливо замечено для описанного металлоискателя по принципу "передача-прием", однако для крупных предметов удобнее иметь нулевую чувствительность строго под датчиком - по нулевым показаниям определяют точное местоположение предмета. Для мелких предметов, конечно, удобнее развернуть на 90°.

Если просто взять за основу катушки с намоточными данными из книги и поместить их в одном корпусе, то будет сильное проникновение сигнала из передающей в приемную катушку. Можно ли скомпенсировать сигнал в таком варианте или не стоит экспериментировать?

Будет ли у данной системы катушек чувствительность к мелким предметам хуже, чем у индукционного прибора?

Поэкспериментировать всегда стоит...

Я испытывал датчик с компланарным расположением катушек и с частичным перекрытием полей для компенсации. Он показал характеристики даже лучшие, чем датчик индукционного прибора, описанный в книге. ОДНАКО! Изготовление такого датчика чрезвычайно затруднительно, так как требуется уже две обмотки некруглой формы, для каждой - экран плюс заливка эпоксидной смолой и т.п. Поэтому я не счел нужным публиковать сведения о нем.

Subject: Re: Книга "Металлоискатели для поиска кладов и реликвий"
Date: Tue, 23 Jan 2001 22:43:22 +0300
Vladimir

Схема выполнена по принципу "передача-прием": 1. Есть ли ошибки в схеме, в частности, сигнал на коммутатор D4 подается с выводов 5-12 D2, очевидно нужно подать с вывода 2 D2?

2. Как влияет на параметры замена провода марки ПЭЛШО на ПЭЛ, ПЭВ?

1. Вы - внимательный читатель! Однако утверждение, верное теоретически, не всегда соответствует практике. Дело в сдвиге фазы отраженного сигнала. Он всегда есть и никогда практически не равен 0 или 90°. Поэтому, в приборе без дискриминатора (одноканальном) практически нет разницы, куда подключить вход синхронного детектора - можете попробовать на реальном приборе.

Subject Re Изготовление металлоискателя
Date Sat, 09 Jun 2001 17 1728 +0400
Сергей Игнатов

Попытался изготовить металлоискатель с ортогональным расположением катушек. Он получился, большое спасибо, все описано и отработано очень хорошо. Тем не менее у меня есть вопросы:

1. Я не понял способ включения излучающей катушки (200 витков) с отводом на 50-м витке по Вашей схеме. Получается что 50 витков включено как нагрузка операционного усилителя, а куда подключается 200-й виток вместе со всем колебательным контуром? Или это опечатка?

2. Поэтому мне пришлось сделать еще два интегратора для получения "треугольника" и "синуса", а весь контур (150 витков) сделать нагрузкой другого усилителя (тока). Или я не прав?

1 Никуда" Это не опечатка.

2 Очень похвальна инициатива. Решение правильное, но это - решение "в лоб", да и притом, с заметным усложнением схемы и с некоторым ухудшением чувствительности. Схема в книге -правильная. Такое включение колебательного контура обычное дело для специалистов моего поколения, кто воспитывался на схемах самодельных радиоприемников. А сейчас не все знают, что такое супергетеродин, и транзистор-то с трудом представляют...

Дело вот в чем. Магнитное поле - общее, как для 50 витков, возбуждаемых операционным усилителем, так и для остальных 150, поэтому они будут работать как автотрансформатор. В частности, амплитуда сигнала на контуре будет в 4 раза больше, чем может дать ОУ, т.е. около 12 В" Кроме того, такое включение контура обладает очень высокой добротностью, т.е. работает как высокоселективный полосовой фильтр. А это означает, что такой контур, даже если его возбуждать прямоугольным импульсом, выдаст на себе напряжение, ток и излученное поле в виде практически идеального синуса!!! И не надо двух интеграторов...

Можно рассмотреть аналогию. Представьте длинную удочку. Вы держите ее за толстую часть на расстоянии 1/4 от конца, который упираете себе в живот. И начинаете ее болтать, раскачивая в резонанс. Пусть даже не по синусу. Можете проверить - конец удочки никуда "не подключен", но будет болтаться с амплитудой в несколько раз большей, чем Ваша рука, раскачивающая удочку. И двигаться конец удочки будет практически по синусоидальному закону. Это свойство всех колебательных систем.

1. Как влияет кабель?

2. Как влияет температура?

3. Как повысить чувствительность?

Постараюсь ответить на Ваши вопросы:

1. Кабель датчика всегда влияет на поиск. В любом случае его необходимо плотно обвить вокруг штанги. Кроме того, надо избегать наличия массивных металлических предметов в конструкции датчика (кроме винтов, конечно).

2. Может влиять и изменение температуры металла обмотки датчика, могут деформироваться размеры и т.д.

3. Основное решение, которое может разрешить все три проблемы - это наличие, прежде всего, фильтров (можно это назвать также автоподстройкой, суть практически одна). Схема по принципу передача-прием приведена одна из простейших, для демонстрации принципа работы. Если искать серьезно, надо бы развить ее так же, как и схему индукционного прибора. Первое, что можно порекомендовать - поставьте после синхронного детектора такую же схему фильтра, как и у индукционного прибора - это должно решить сразу часть проблем Правда, Вам придется изменить схему формирователя звукового сигнала, чтобы индикация получилась приемлемой. Схему можно взять и от того и от другого приборов.

Но, стремясь к прибору профессионального уровня, схему фильтра надо сильно усовершенствовать. Исходя из знаний, подчерпнутых из разных источников, могу порекомендовать после синхронного детектора поставить следующую комбинацию фильтров:

ФВЧ 2-го порядка с частотой среза 2 Гц;

Полосовой резонансный фильтр с центральной частотой 5 Гц, добротность около 5;

ФНЧ 1-го или 2-го порядка с частотой среза 10...20 Гц.

Все фильтры включаются каскадно, начиная с ФВЧ. Они легко реализуются на операционных усилителях, таких схем много в литературе. Конечно, на это уйдет уйма конденсаторов, резисторов и штук 5 ОУ. Смысл фильтрации - регистрация полезного сигнала только в динамике, т.е. только при движении датчика. Только такой режим и используют обычно в промышленных приборах. Так вот, при движении сравнительно медленные сигналы - температурные дрейфы, болтание кабеля, неоднородности проводимости почвы, отсекаются ФВЧ и полосовым фильтром, в то время как импульсный всплеск от небольшого металлического предмета находит довольно ощутимый отклик в резонансном полосовом фильтре. Да, -либо сами фильтры, либо дополнительный усилитель должны обеспечить усиление в каскадах фильтрации на центральной частоте пропускания (т.е. около 5 Гц) около 100...200.

Мне бы хотелось изготовить металлоискатель по принципу "передача-прием", но есть вопросы.

1. Насколько удачным в этом варианте окажется применение кабельного датчика?

2. Чем отличается результат при использовании 50-парного кабеля от 30-парного (весом датчика и трудоемкостью изготовления пренебрегаем) ?

3. Более детально покажите, как последовательно соединять между собой "готовые" десятки, и что делать с экранированной жилой?

4. Не совсем понятна роль периодического замыкания выходов "треугольника" интегрирующей цепочки коммутатором D4.

1. Все зависит от задач и от конкретных условий. Вообще, это мое "изобретение", один из самых простых способов реализовать датчик в виде ОДНОЙ катушки. Но для прибора передача-прием нужно две катушки! Поэтому, учитывая тот факт, что данный датчик обладает, несомненно, менее жесткой конструкцией, я не рекомендую применять такую конструкцию в Вашем случае. Единственное исключение - это случай, когда другим способом изготовить датчик невозможно, например, диаметром 3 м, если Вы собираетесь искать затонувшие корабли...

2. Только больше индуктивность - меньше емкость колебательного контура. Дальность обнаружения от количества витков практически не зависит.

3. Здесь, пожалуй, объяснять не стоит, это надо понять самому, иначе велик риск ошибиться при изготовлении катушки. Попробуйте вот что: нарисуйте на бумаге 20 концентрических дуг по 330° (11/12 окружности) цветами, соответствующими Вашему кабелю. И на бумаге начинайте карандашом "замыкать" начало одной дуги с концом другой, и так, пока не останутся только два свободных конца - выводы катушки. Тут, конечно, может быть масса способов (в книге описан только один из них). Общий смысл - из замкнутых проводников кабеля должна получиться катушка, состоящая из 60 или 100 проводников, включенных последовательно.

Во-первых, экран кабеля не должен образовывать коротко-замкнутый виток. Во-вторых, жила от экрана подключается к общему проводу электрической схемы.

4. Такова схема синхронного детектора. Без конденсаторов СЮ, С11, С13 эта схема выполняет функцию перемножения входного сигнала на меандр несущей частоты, так как в зависимости от состояния коммутатора, данная схема обеспечивает либо коэффициент усиления +6, либо -6. Конденсаторы же являются фильтрующими для выделения постоянной составляющей выпрямленного сигнала.

Subject Re Прошу совета
Date: Tue, 04 Dec2001 23 1204 +0300
"Элетех - Белоруссия"

Мне бы хотелось собрать прибор по принципу "передача-прием". Что Вы можете посоветовать: - датчик на двух D-образных катушках;

Передающую катушку включить не в параллельный контур, а в последовательный;

В качестве сигнала использовать сигнал с частотой 16 кГц с дополнительной фазовой манипуляцией по закону псевдослучайной последовательности, а в приемнике потом осуществить свертку этого сложного сигнала для повышения отношения С/Ш и выделить исходные 16 кГц. И еще вопрос: какова примерно может быть добротность таких катушек? Буду признателен за совет.

В случае D-катушек полезный принятый сигнал не слишком мал, чтобы повышать мощность излученного сигнала или бороться с шумами! Другое дело, если катушки разнесены на 1-2 м. Но тогда прибор пригоден только для поиска колоколов, танков и паровозов... Что касается модуляции псевдошумовым сигналом, сама идея замечательна! Но выигрыш от нее может быть только в том редком случае, когда работе прибора мешает сильная помеха с линейчатым спектром (гармоники сети, радиотрансляция и т.п.). По поводу добротности катушек датчика ее типовое значение для таких приборов составляет 20-40. Главное, чтобы в полосу пропускания колебательного контура "уложился" удвоенный спектр псевдошумовой последовательности.

Собрал по Вашим схемам два металлоискателя: 1) передача-прием; 2) индукционного типа. Обе схемы я взял в Вашей книге, но есть некоторые проблемы. Металл "видят" хорошо и сырой грунт тоже, даже горшок с цветами пищит! Подскажите, пожалуйста, как от этого избавиться и определять только металл?

К сожалению, такая проблема есть, и с ней столкнулись не только Вы. В рамках уже напечатанных в книге схем она может решаться путем использования более сложных схем дискриминаторов. Однако их сложность высока для публикации в книге для любителей. Поэтому мы нашли другой выход: в следующем издании (теперь планируем на 2002) будет опубликована конструкция импульсного металлоискателя, который по принципу действия нечувствителен к эффекту влияния грунта и воды, хотя и не различает металлы по типу.