Главное меню Металлоискатели • Технология изготовления датчика металлоискателя КОЩЕЙ-ВМ8043


Технологии от разных авторов
Датчик от Androna
Датчик от Ciklona
Датчик от Ankera
Датчик КОЩЕЙ-ВМ8043 Ч-1
Датчик КОЩЕЙ-ВМ8043 Ч-2
Датчик КОЩЕЙ-ВМ8043 Ч-3
Датчики для Кощея-5И/5ИМ
Штанга от Ankera
Варианты штанги

Ниже описана технология изготовления датчика с использованием специального пластикового корпуса заводского изготовления. Однако, руководствуясь этими рекомендациями, можно изготовить датчик и из подручных материалов, в том числе и других размеров

Сначала необходимо намотать катушки датчика. Для намотки желательно изготовить специальные оправки. Один из возможных вариантов такой оправки со снятой боковой стенкой показан на Рис 8. Для намотки передающей катушки L1 внутренний диск должен иметь диаметр 172мм и толщину 5мм. Для намотки приемной L3 и компенсирующей L2 катушек внутренний диск должен иметь диаметр 112мм и толщину 5мм. В боковых стенках делаются пропилы для закладки увязывающих нитей. Этими нитями катушка увязывается после намотки, затем отсоединяется боковая стенка оправки и катушка извлекается.


Рис. 8. Оправка длянамотки катушки датчика.

В крайнем случае, катушки можно мотать и с помощью более простого приспособления. Для этого на куске дерева или фанеры нужно начертить окружность нужного диаметра. Затем по этой окружности нужно забить 20-30 небольших гвоздей, на которые надеты отрезки ПХВ трубки. После этого на полученный каркас можно наматывать катушку. После намотки катушка увязывается нитками, гвозди отгибаются внутрь и катушка снимается.  

Для намотки передающей катушки L1 рекомендуется использовать эмалированный провод диаметром 1мм. Допускается использование и более тонкого провода – диаметром до 0.7мм. Однако в этом случае возрастут резистивные потери, и прибор будет потреблять примерно на 30мА больше. Катушка L1 должна содержать 21 виток.

Приемная L3 и компенсирующая L2 катушки мотаются на одной оправке. Вначале мотается приемная катушка. Она должна содержать 210 витков эмалированного провода диаметром 0.2-0.3мм. Желательно использовать провод, который имеет дополнительную шелковую изоляцию. В этом случае существенно уменьшается вероятность межвиткового замыкания, а также вероятность обрыва провода во время намотки. Поверх приемной катушки мотается компенсирующая катушка L2. Она должна содержать 9 витков провода диаметром 1мм. Один из концов провода этой катушки после намотки нужно оставить достаточно длинным – обрезать его на расстоянии около 20см от катушки. Этот отрезок понадобится в дальнейшем для тонкой балансировки датчика. После намотки катушки L2+L3 увязываются нитями вместе и снимаются с оправки.

Следующий этап – экранирование корпуса датчика с помощью токопроводящего лака на основе графита. Такой лак можно купить на радиорынке либо сделать самостоятельно. Для изготовления такого лака потребуется нитролак (например - НЦ-218) и графитовый порошок. Графитовый порошок иногда продается в магазинах хозтоваров. Также такой порошок можно сделать самостоятельно, измельчив электротехнические графитовые щетки. Для приготовления токопроводящего лака нужно смешать примерно в равных объемных пропорциях нитролак и графитовый порошок и тщательно перемешать полученную смесь.

Предварительно нужно защитить внешнюю поверхность корпуса датчика от случайного попадания на него лака и эпоксидной смолы. Это можно сделать с помощью обычного скотча (См. Рис.9).


Рис.9. Защита внешней поверхности корпуса датчика.

 

Далее нужно приготовить “заземляющий” вывод. Для этого берется отрезок неизолированного зачищенного медного провода длиной около 20см и диаметром 0,2-0,3мм и с помощью паяльника приплавляется в нескольких местах к корпусу датчика (См. Рис. 10)


Рис.10. Закрепление “заземляющего” вывода.

Следующий этап – это покрытие корпуса датчика токопроводящим лаком. Лак с помощью кисти наносится тонким слоем на полости 1 и 2, которые предназначены для укладки катушек (См. Рис.11). После нанесения лака датчик необходимо просушить в течение нескольких часов, а затем проверить качество экрана. Для этого необходимо подключить один из щупов тестера к медному проводнику, а второй плотно прижимать к различным точкам экрана. Тестер в режиме измерения сопротивления должен показывать сопротивление от сотен Ом до единиц килоОм. Если это сопротивление больше, значит, лак содержал слишком мало графитового порошка. В этом случае необходимо добавить в лак графита и повторить покрытие корпуса лаком.


Рис. 11. Покрытиекорпуса токопроводящим лаком.

Следующий этап – это заливка катушек эпоксидной смолой в корпусе. Стандартный заводской корпус нужно предварительно подготовить (см. Рис.12.) На месте одной из бобышек нужно просверлить отверстие диаметром 15мм и завинтить в него гермоввод PG-9. Затем необходимо заполнить пазы в корпусе кусочками пенопласта. Это позволит существенно уменьшить общую массу датчика. Пенопласт предварительно нужно нарезать кусочками размером примерно 10х15х20мм. Желательно использовать твердый мелкопористый пенопласт, который применяется в строительстве для термоизоляции. Нарезку пенопласта можно выполнить с помощью обычного лобзика или острого ножа. Более качественно нарезку пенопласта можно сделать с помощью разогретой нихромовой проволоки. Для этого понадобится специальное самодельное приспособление, состоящее из понижающего трансформатора и электрического резака.


Рис. 12. Укладка пенопласта в пазы.

Сначала заливают эпоксидной смолой передающую катушку. Она укладывается в соответствующее углубление корпуса. Выводы катушки пропускаются через пазы. Затем эти пазы герметизируются пластилином или термоклеем. После этого катушка заливается эпоксидной смолой (см. Рис. 13).

Перед заливкой смолу нужно тщательно смешать с отвердителем в пропорции, которая указана на упаковке. Работу необходимо проводить в хорошо проветриваемом помещении, так как отвердитель токсичен! Заливку и полимеризацию смолы нужно производить при температуре воздуха не выше +25?С ! Иначе реакция отверждения пойдет с лавинообразным выделением тепла, смола нагреется до высокой температуры, вспенится и деформирует пластиковый корпус.

После застывания смолы на передающей катушке можно приступать к заливке приемной и компенсирующей катушек. Однако перед этим очень желательно убедиться в том, что эти катушки намотаны и уложены правильно. Потому что после заливки что-либо исправить будет невозможно.


Рис. 13. Заливкапередающей катушки.

На этом этапе к датчику нужно подключить сигнальный кабель. Для этого нам потребуется кусок кабеля AWM2919 длиной 1,2м. Такой кабель используется в качестве сигнального кабеля в VGA и SVGA мониторах, для плазменных панелей и т.д.

Концы кабеля необходимо разделать в соответствии со схемой (См. Рис 5. и Рис.14). Несколько необычное включение экранов некоторых проводников кабеля объясняется так – таким образом формируются “сборные” проводники c большой суммарной площадью сечения для минимизации сопротивления в цепи передающей катушки. Дело в том, что увеличение сопротивления в этой цепи на 0.1 Ома приводит к увеличению потребляемого тока примерно на 10мА. Некоторые экземпляры такого кабеля могут иметь другую расцветку проводов, либо другое число “тонких” проводников. Это непринципиально – нужно выделить один внутренний каоксиальный кабель для приемной катушки, остальные проводники нужно разделить на две группы и запараллелить их по аналогии, как это сделано на рис.5.

Один конец кабеля подпаивается к разъему в соответствии с Рис.5. Для уменьшения вероятности замыкания рекомендуется одеть ПХВ трубки (т.н. кембрики) на объединенные проводники, которые ведут к передающей катушке,. Патрубок разъема одеваем на кабель, но пока не закручиваем, об этом будет написано ниже. Второй конец кабеля вставляется в гермоввод датчика.

Для проверки - катушки L2, L3 укладываются в соответствующий паз (см. Рис. 15). Жилы сигнального кабеля подпаиваются к датчику согласно Рис.5 и Рис.6. При этом вывод 3 катушки L2 нужно оставить длинным (до 20см). Остальные выводы катушек обрезаются до минимально необходимой длины. Место спайки катушек L1 и L2 располагаем таким образом, чтобы оно оказалось в том же углублении, что и катушки L2+L3. Последующая заливка надежно защитит эту спайку.


Рис.14. Разделка кабеля AWM2919

После этого включаем прибор. На экране появится предупреждение “Датчик разбалансирован!” Игнорируем его и нажимаем кнопку Ввод. Выбираем пункт меню “Параметры”, заходим в него и меняем параметр “Усиление” для первого профиля на значение 1 (минимальное усиление). Также устанавливаем параметры “Частота” на значение 7кГц и номер датчика 1. Выходим из этого пункта меню по клавише Ввод. Дальше нам понадобится один из сервисных режимов прибора.

Для того, чтобы стали доступны сервисные пункты меню, необходимо сделать следующее: нужно войти в пункт меню “Контроль батареи” и нажать клавишу ? не менее восьми раз. После этого нажимаем клавишу Ввод и возвращаемся в основное меню. Затем нажимаем несколько раз клавишу ?, и после прокрутки убеждаемся, что в меню появились дополнительные пункты.


Рис. 15. Укладка иподпайка приемной и компенсирующей катушек.

 

Необходимо выбрать пункт меню “Калибровка тракта”. Заходим в него. На экране будет наблюдаться картинка, подобная Рис.16. На данном этапе мы смотрим на две верхние шкалы – X и Y. Эти шкалы индицируют абсолютный уровень сигналов X и Y на выходе синхронного детектора. В правильно сбалансированном тракте эти сигналы должны быть минимальными. Т.е. указатели уровня сигнала должны находиться около центральной (нулевой) отметки.


Рис. 16. Экран ЖКИ – сервисный режим «Калибровка тракта».

Попробуем достичь этого. Для этого датчик нужно расположить подальше от металлических предметов (не менее чем на 0.5м). Балансировка достигается путем укладки “длинного” конца катушки L2.

Контролировать при этой настройке нужно показания на X и Y шкалах (см. Рис.16). Суть укладки этого “длинного” конца заключается в следующем – в общем случае для полной компенсации, компенсирующая катушка должна содержать некоторое дробное количество витков. Причем, из-за погрешностей намотки катушек, это дробное значение будет отличаться от экземпляра к экземпляру. Наша же компенсирующая катушка намотана с точностью до пол витка. Поэтому мы должны уложить эту оставшуюся часть провода таким образом, чтобы она играла роль недостающей дробной части витка. Общий принцип укладки следующий – в начале настройки мы выгибаем всю петлю перпендикулярно плоскости датчика. В этом случае петля не будет сказываться на общем балансе. А затем начинаем понемногу укладывать провод в плоскости датчика. Если мы имеем недокомпенсацию, то укладываем петлю как бы по ходу намотки (в ее продолжение) компенсирующей катушки. Если же мы имеем перекомпенсацию, то петлю нужно укладывать в обратном направлении. Чем больше радиус такой петли, тем больший эффект она дает. Для предварительной фиксации петли можно использовать термоклей или слегка расплавить паяльником перегородки и бобышки на корпусе датчика. На данном этапе полный баланс по шкале X не получается – останется разбаланс 10-20% от максимального значения шкалы. На это сейчас не обращаем внимания - этот баланс достигается с помощью элементов R101,R102,C101,C102 и об этом будет сказано ниже.

Скорее всего, после того, как мы достигнем предварительного баланса, у нас еще останется лишний кусок провода, который не участвует в балансе (тот кусок, который так и остался изогнутым перпендикулярно плоскости датчика). Поэтому нужно выключить прибор и укоротить этот “перпендикулярный аппендикс” ? примерно до длины 1-2см. На Рис.18. этот участок показан цифрой 1.

Если же баланс не удается, то нужно еще раз внимательно проверить правильность подключения катушек. Если с подключением все правильно, а баланс все равно не получается, (либо получается при слишком больших размерах балансировочной петли) то, возможно, была допущена ошибка в геометрических размерах катушек, либо в количестве витков. Впрочем, и из этой ситуации есть выход – нужно подобрать количество витков компенсирующей катушки экспериментально – добавляя или убавляя по пол витка и повторяя всю процедуру .

Не лишним будет напомнить, что все перепайки в датчике, которые будут сопутствовать этим отмоткам-домоткам, нужно выполнять СТРОГО ПРИ ВЫКЛЮЧЕННОМ ПРИБОРЕ!!!  

После того как мы достигли предварительного баланса (разбаланс по шкалам X и Y не более 20%), можно переходить к следующему этапу – заливке катушек L2 и L3 эпоксидной смолой. Перед этим нужно не забыть произвести герметизацию пазов, через которые проходят выводы катушек.

Дожидаемся застывания смолы и переходим к последнему этапу настройки датчика – тонкой балансировке при большом усилении. Для этого нам понадобится предварительно припаять элементы R101,R102,C101,C102 прямо к разъему датчика (См. Рис. 17.). Это необходимо сделать потому, что эти элементы крайне затруднительно подстраиваить, когда они находятся внутри датчика. Подпайку выполняем согласно схемы (См. Рис.5). Конденсаторы должны быть с хорошим ТКЕ. Для C101 рекомендуется группа NP0, для С102 - X7R. Резисторы желательно использовать однопроцентные (например типов MFR,MRS или С2-29). Здесь важна не столько точность этих резисторов, сколь термостабильность. А она у однопроцентных резисторов хорошая. На время настройки вместо резистора R101 устанавливаем многооборотный подстроечный резистор на 100 кОм.


Рис. 17. Временный монтаж элементов на разъем

Далее включаем прибор, входим в пункт меню “Параметры” и устанавливаем значение усиления равным 8 (максимальное усиление). Дальше входим в сервисный пункт меню “Калибровка тракта” и контролируем шкалы X и Y. Подстройку ведем с помощью небольших изменений конфигурации петли и с помощью резистора R101. Петлю нужно изгибать очень аккуратно, потому что при большом усилении даже небольшие деформации в единицы миллиметров будут приводить к существенному изменению сигнала. Идея балансировки все та же – необходимо сдвинуть показания по шкалам X и Y как можно ближе к нулю. Допустимая расстройка – не более 10% относительно центра.

После выполнения балансировки на частоте 7кГц, необходимо проверить соблюдается ли балансировка на частоте 14кГц. Для этого нужно войти в пункт меню “Параметры” и изменить рабочую частоту на 14кГц. Затем нужно снова войти в сервисный пункт меню “Калибровка тракта” и посмотреть состояние шкал X и Y. Если эти значения не отличаются от нулевого значения более чем на 20%, то балансировку можно считать успешной.

После этого нам необходимо перенести элементы R101,R102,C101,C102 внутрь датчика. Измеряем значение сопротивления подстроечного резистора и заменяем его одним или несколькими постоянными резисторами. Для справки – обычно значение резистора R101 получается в пределах 20-40кОм. Элементы монтируем с помощью объемного монтажа на выводы кабеля и катушек (См. Рис.18). Патрубок разъема после этого можно закручивать. При этом следует обратить внимание на то, что одно из резьбовых соединений патрубка имеет левую резьбу.


Рис. 18. Монтаж элементов внутри датчика

После перенесения элементов R101,R102,C101,C102 внутрь датчика включаем прибор и убеждаемся, что баланс соблюдается. Если это не так, проверяем правильность монтажа и корректируем положение петли.

Следующим этапом нужно зафиксировать положение настроечной петли, а также элементов R101,R102,C101,C102 с помощью эпоксидной смолы. Для этого нужно залить петлю, элементы, а также выводы всех катушек тонким слоем (2-3мм) эпоксидной смолы (см. Рис.19). “Перпендикулярный аппендикс” смолой не заливаем! Когда смола достигнет консистенции пластилина, желательно еще раз включить прибор и проверить балансировку датчика, и, в случае необходимости, скорректировать положение петли.

После застывания смолы (желательно дать 1-2 дня на усадку) проверяем баланс. Обычно из-за усадки смолы во время полимеризации баланс немного нарушается. В этом случае окончательно корректируем баланс с помощью “аппендикса”, изгибая его в ту или иную сторону. Сам “аппендикс” не нуждается в дополнительной фиксации, т.к. короткий отрезок толстой медной проволоки обладает достаточной механической жесткостью.


Рис.19.Заливка настроечной петли и компенсирующих элементов

Дальше необходимо сделать экранированную крышку датчика. Для этого нужно взять кусок неметаллического листового материала толщиной 1,5-2мм. Это может быть текстолит, нефольгированный стеклотекстолит, ПХВ и т.д. Из этого куска необходимо вырезать круг диаметром 192мм. Это можно сделать с помощью циркульного резака или с помощью обычного лобзика.

Затем на внутреннюю поверхность крышки нужно нанести токопроводящий лак(См. выше) . Пока лак не высох, к поверхности прикладывается зачищенный конец тонкого многожильного провода в ПХВ изоляции. Затем, с помощью небольшого кусочка бумаги эта очищенная часть приклеивается к крышке за счет лака (см. Рис.20). В дальнейшем этот проводник будет служить точкой подключения экрана.

После высыхания лака проводник нужно укоротить до длины 6-7см, зачистить конец и проверить сопротивление экрана таким же образом, как мы ранее проверяли качество экранирования корпуса датчика. Если сопротивление в норме, то конец провода нужно подпаять к общему экрану кабеля возле гермоввода. Выполнять эту операцию будет не очень удобно, но вполне реально – длины провода достаточно, чтобы сдвинуть крышку и добраться паяльником до места спайки. Главное – не прилагать больших физических усилий, чтобы нечаянно не оторвать проводник от крышки.


Рис.20. Крышкадатчика с электрическим экраном

После припайки вывода экрана крышку можно приклеивать на место. Для этого можно воспользоваться, например, клеем “Момент” либо другим водостойким клеем. При склеивании соблюдайте инструкцию, которая указана на упаковке для конкретного клея. Также рекомендуется смазать клеем заземляющий проводник. После установки крышки на место этот проводник изогнется и дополнительно приклеится в нескольких местах к корпусу и крышке.

Теперь наш датчик готов– можно удалять скотч J.

Щедрин А., Колоколов Ю. http://www.metdet.ru



Rambler's Top100

Служебная информация Monday, 15-Feb-2010 20:15:23 MSK
Главная портала “Ваш RUNET”
Google

Металлоискатели

Технологии от разных авторов