Корзиночная катушка для металлоискателя своими руками

Корзиночный датчик для металлодетектора

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.

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.

Источник

Самодельная катушка для импульсного металлоискателя

Решил собрать свой первый импульсный металлоискатель Clone PI-W и, вот, дело дошло до изготовления поисковой моно-катушки. А так как в настоящее время я испытываю некоторые финансовые затруднения, то передо мной стояла непростая задача — сделать катушку самому из максимально дешевых материалов.

Забегая вперед, сразу скажу, что с задачей я справился. В итоге у меня получился вот такой датчик:

Кстати говоря, получившаяся катушка-кольцо отлично подойдет не только для Clone, но и практически для любого другого импульсника (Кощей, Tracker, Пират).

Далее я расскажу, как сделать поисковую катушку для металлоискателя своими руками, потратив на это менее 500 рублей.

Рассказывать буду очень подробно, так как дъявол зачастую кроется в деталях. Тем более, что коротких историй изготовления катушек в инете пруд пруди (типо, берем вот это, тут отрезаем, обматываем, склеиваем и готово!) А начинаешь делать сам и оказывается, что о самом важном упомянули вскользь, а кое о чем вообще забыли сказать. И получается, что все сложнее, чем казалось в самом начале.

Здесь такого не будет. Готовы? Поехали!

Задумка

Проще всего для самостоятельного изготовления мне показалась такая конструкция: берем диск из листового материала толщиной

4-6 мм. Диаметр этого диска определяется диаметром будущей обмотки (в моем случае он должен быть равен 21 см).

Затем к этому блинчику с обоих сторон приклеиваем два диска чуть большего диаметра, чтобы получилась как бы шпулька для намотки проволоки. Т.е. такая сильно увеличенная по диаметру, но сплюснутая по высоте катушка.

Для наглядности попробую изобразить это на чертеже:

Надеюсь, основная задумка ясна. Просто три диска, склеенные между собой по всей площади.

Выбор материала

В качестве материала я планировал взять оргстекло. Оно отлично обрабатывается и клеится дихлорэтаном. Но, к сожалению, так и не смог найти его забесплатно.

Всякие колхозные материалы типа фанеры, картона, крышек от ведер и т.п. я сразу отбросил, как непригодные. Хотелось чего-то прочного, долговечного и желательно водонепроницаемого.

И тогда мой взор обратился к стеклоткани.

Ни для кого не секрет, что из стеклоткани (или из стекломата, стеклохолста) делают все, что душе угодно. Даже моторные лодки и бамперы для автомобилей. Ткань пропитывают эпоксидной смолой, придают ей нужную форму и оставляют до полного отвердения. Получается прочный, водостойкий, легкообратываемый материал. А это как раз то, что нам нужно.

Итак, нам нужно сделать три блинчика и уши для крепления штанги.

Изготовление отдельных частей

Блины №1 и №2

Расчеты показали, что для получения листа толщиной 5.5 мм нужно взять 18 слоев стеклоткани. Чтобы снизить расход эпоксидки, стеклоткань лучше заранее нарезать кружочками требуемого диаметра.

Для диска диаметром 21 см как раз хватило 100 мл эпоксидной смолы.

Каждый слой нужно тщательно промазать, а затем всю стопку положить под пресс. Чем больше будет давление, тем лучше — лишняя смола выдавится, масса конечного изделия станет чуточку меньше, а прочность чуточку больше. Я нагрузил сверху примерно сотню килограмм и оставил до утра. На следующий день получился вот такой блинчик:

Это самая массивная часть будущей катушки. Весит он — будь здоров!

Потом расскажу, как за счет этой запчасти можно будет ощутимо снизить массу готового датчика.

Точно таким же образом был сделан диск диаметром 23 см и толщиной 1.5 мм. Его масса — 89 г.

Блин №3

Третий диск клеить не пришлось. В моем распоряжении оказался лист стеклотекстолита подходящего размера и толщины. Это была печатная плата от какого-то древнего устройства:

К великому сожалению, плата была с металлизированными отверстиями, поэтому пришлось потратить какое-то время на их высверливание.

Я решил, что это будет верхний диск, поэтому проделал в нем отверстие под ввод кабеля.

Уши для штанги

Остатков текстолита как раз хватило на уши для крепления корпуса датчика к штанге. Выпилил по два кусочка на каждое ухо (чтобы было прочно!)

В ушах надо сразу же просверлить отверстия под пластиковый болт, так как потом будет очень неудобно этим заниматься.

Кстати, это крепежный болт для стульчака унитаза.

Итак, все составляющие нашей катушки готовы. Осталось все это склеить в один большой бутерброд. И не забыть завести внутрь кабель.

Сборка в одно целое

Сначала верхний диск из дырявого стеклотекстолита склеил со средним блинчиком из 18 слоев стеклоткани. На это ушло буквально несколько миллилитров эпоксидки — этого хватило, чтобы промазать обе склеиваемые поверхности по всей площади.

Монтаж ушей

С помощью лобзика пропилил пазы. В одном месте, естественно, слегка перестарался:

Чтобы ухи хорошо легли, сделал небольшой скос на краях пропилов:

Теперь надо было решить, какой вариант лучше? Уши-то можно поставить по-разному.

Катушки промышленного производства чаще сделаны по правому варианту, мне же больше нравится левый. Я вообще частенько принимаю левые решения.

По идее, правый способ лучше сбалансирован, т.к. крепление штанги оказывается ближе к центру тяжести. Но далеко не факт, что после облегчения катушки, ее центр тяжести не сместится в ту или иную сторону.

Левый способ крепления чисто визуально выглядит приятнее (ИМХО), к тому же в этом случае общая длина металлоискателя в сложенном виде будет на пару сантиметров меньше. Для того, кто планирует возить прибор в рюкзаке, это может оказаться важным.

В общем, я свой выбор сделал и приступил к вклеиванию. Обильно намазал бокситкой, надежно зафиксировал в нужном положении и оставил застывать:

После застывания, все торчащее с обратной стороны сошкурил наждачкой:

Ввод кабеля

Затем с помощью круглого надфиля подготовил канавки для проводников, завел соединительный кабель через отверстие и вклеил его намертво:

Для предотвращения сильных перегибов, кабель в месте ввода нужно было как-то усилить. Для этих целей я заюзал, невесть откуда взявшуюся у меня, вот такую резиновую фигнюшку:

Конечно, если бы у меня был нормальный гермоввод, то было бы гораздо лучше, но. и так сойдет.

Оставалось приклеить третий блин (донышко).

Доделываем каркас

Чтобы приклеить третий блинчик потребовалось несколько миллилитров бокситки и пару часов времени на то, чтобы все схватилось. Вот результат:Таким образом, я получил жесткий и прочный каркас, полностью подготовленный для намотки провода.

Герметизация обмотки

В качестве обмоточного провода был использован медный эмалированный провод диаметром 0.71 мм. После намотки 27 витков, датчик потяжелел еще на 65 грамм:

Теперь обмотку надо было как-то законопатить. В качестве замазки применил смесь эпоксидной смолы и мелко нарезанного стекловолокна (узнал про этот суперский рецепт из этой статьи).

Короче, настругал немного стеклоткани:

и круто замешал ее с бокситкой с добавлением пасты от шариковой ручки. Получилась вязкая субстанция, похожая на мокрые волосы. Таким составом можно замазывать любые щели без проблем:

Кусочки стекловолокна придают шпатлевке необходимую вязкость, а после застывания обеспечивают повышенную прочность клеевого шва.

Чтобы смесь как следует уплотнилась, а смола пропитала витки провода, обмотал все это изолентой в натяг:

Изолента должна быть обязательно зеленой или, на худой конец, синей.

После того, как все хорошенько застыло, мне стало интересно, насколько прочной получилась конструкция. Оказалось, что катушка спокойно выдерживает мой вес (около 80 кг).

На самом деле такая сверхпрочная катушка нам не нужна, гораздо важнее ее вес. Слишком большая масса датчика обязательно даст о себе знать болью в плече, особенно, если вы планируете вести длительный поиск.

Облегчайзинг

Чтобы уменьшить вес катушки, было решено выпилить некоторые участки конструкции:

Данная манипуляция позволила скинуть 168 грамм лишнего веса. При этом прочность датчика практически не уменьшилась, в чем можно убедиться благодаря данному видео:

Теперь задним умом понимаю, как можно было изготовить катушку еще немного легче. Для этого надо было заранее наделать больших отверстий в среднем блинчике (перед тем, как все склеивать). Что-то типа такого:

Пустоты внутри конструкции почти не сказались бы на прочности, но зато снизили бы общую массу еще грамм на 20-30. Сейчас, конечно, уже поздняк метаться, но на будущее учту.

Еще один путь облегчения конструкции датчика — уменьшить ширину наружного кольца (где уложены витки провода) миллиметров на 6-7. Конечно, это можно сделать и сейчас, но пока нет такой необходимости.

Финишная окраска

Нашел отличную краску для стеклотекстолита и изделий из стекловолокна — эпоксидная смола с добавлением красителя нужного цвета. Так как вся конструкция моего датчика изготовлена на основе бокситки, то краска на основе смолы будет иметь отличную адгезию, и ляжет как родная.

В качестве красителя черного цвета применил алкидную эмаль ПФ-115, добавляя ее до получения нужной укрывистости.

Как показала практика, слой такой краски держится очень прочно, а выглядит так, будто изделие обмакнули в жидкий пластик:

При этом цвет может быть любым в зависимости от используемой эмали.

Итоговая масса поисковой катушки вместе с кабелем после покраски — 407 г

Кабель отдельно весит

Проверка

После того, как наша самодельная катушка для металлоискателя была полностью готова, надо было проверить ее на отсутствие внутреннего обрыва. Самый простой способ проверки — тестером измерить сопротивление обмотки, которое в норме должно быть очень низким (максимум 2.5 Ома).

В моем случае сопротивление катушки вместе с двумя метрами соединительного кабеля оказалось в районе 0.9 Ом.

К сожалению, таким простым способом не получится выявить межвитковое замыкание, поэтому приходится рассчитывать на свою аккуратность при намотке. Замыкание, если оно есть, сразу же проявит себя после запуска схемы — металлоискатель будет потреблять повышенный ток и иметь крайне низкую чувствительность.

Заключение

Итак, считаю, что поставленная задача была выполнена успешно: мне удалось сделать очень прочную, водостойкую и не слишком тяжелую катушку из самых бросовых материалов. Список расходов:

Лист стеклотекстолита 27 х 25 см — бесплатно;
Лист стеклоткани, 2 х 0.7 м — бесплатно;
Эпоксидная смола, 200 г — 120 руб;
Эмаль ПФ-115, черная, 0.4 кг — 72 руб;
Намоточный провод ПЭТВ-2 0.71 мм, 100 г — 250 руб;
Соединительный кабель ПВС 2х1.5 (2 метра) — 46 руб;
Кабельный ввод — бесплатно.

Теперь передо мной стоит задача изготовления точно такой же нищебродской штанги. Но это уже совсем другая история.

Источник