О сайте Группа в контакте RSS Годограф Volksturm Импульсные металлоискатели IB металлоискатели Пинпоинтеры Другие схемы Заказать Конструкции металлоискателей Полезные ссылки

Схемы металлоискателей MD4U

Сборка, настройка, обсуждение, теория и практика построения металлоискателей.
Текущее время: Ср: 20 мар 2019 9:17

Часовой пояс: UTC + 3 часа




Начать новую тему Ответить на тему
 [ Сообщений: 14 ] 
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Насчет оптимального размера поисковой катушки и
СообщениеДобавлено: Вс: 23 дек 2018 16:50 
Не в сети

Зарегистрирован: Вт: 10 фев 2015 19:38
Сообщения: 16
Всем привет!
А никто не задумывался об оптимальном размере поисковой катушки?
Ну вот хотя бы применительно к Pi, по воздуху, на стандартный пятак?
Вот существуют формулы для расчета напряженности магнитного поля на оси катушки, вот к примеру тут:

https://acdc.foxylab.com/node/61

https://vunivere.ru/work4244

Вроде как логично предположить, что размер кашушки надо выбирать так, чтобы магнитное поле было максимальным
на предполагаемой глубине поиска....
Посчитал я по предлагаемой формуле H = I*R^2 / (2*(R^2 + Z^2)^3/2)
для разного диаметра (радиуса) катушек и возможной глубине поиска, результаты:


i=4 ' ток в катушке, амперы
w=25 ' число витков катушки
TextWindow.WriteLine(" r - радиус поисковой катушки, м; z - глубина поиска, м; ")
TextWindow.WriteLine("----------------------------------------------------------------------------")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.1")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.15")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.2")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.25")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.3")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.35")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.4")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.WriteLine("z=0.45")
For r=0.075 To 0.75 Step 0.025
TextWindow.Write("r=")
TextWindow.Write(r)
TextWindow.Write(" ")
For z=0.1 To 0.45 Step 0.05
h= w*i*r*r/ (2*Math.Power((r*r+z*z), 3/2))
h= Math.Round(h)
TextWindow.Write(h)
TextWindow.Write(" ")
EndFor
TextWindow.WriteLine(" ")
EndFor

Результаты расчетов прилагаются.
Вложение:
3333333333.JPG
[img]3333333333.JPG[/img]


Получается, для глубины поиска 0,1м оптимальная катушка - диаметром 0,3м ;
для глубины поиска 0,15м - диаметром 0,45м ;
для глубины поиска 0,2 м - диаметром 0,575м ;
для глубины поиска 0,25 м - диаметром 0,7м

Что-то уж больно большое расхождения с практикой, а?


У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.


Вернуться к началу
 Профиль  
 


Вы можете отключить эти сообщения.
 Заголовок сообщения: Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и
СообщениеДобавлено: Вс: 23 дек 2018 20:16 
Не в сети

Зарегистрирован: Вс: 23 май 2010 10:48
Сообщения: 2571
Так и есть, тоже не один раз уже делали такую оценку, получается где-то 0,5 диаметра, по другим оценкам - 1 диаметр.
Вероятно, тут нужно учитывать размер мишени, а точнее зависимость силы сигнала от размера отнесённого к порогу обнаружения. Т.е. например, монету обнаруживает на 50см с датчиком 20см,- а максимум будет 1 м с датчиком 2м. Т.е. глубже, чем с маленьким. Но если увеличить диаметр ещё больше, то глубина уменьшится. Если же взять по-другому, то с датчиком 20 см на глубине 10 см будет обнаруживаться самый маленький предмет в размерах - замечание: и глубже этот предмет обнаружить нельзя никаким датчиком.

_________________
Такой хороший, что всем противно. :) : https://www.youtube.com/watch?v=Q0jVkdyDroQ


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и
СообщениеДобавлено: Пн: 24 дек 2018 19:01 
Не в сети

Зарегистрирован: Сб: 21 ноя 2009 12:10
Сообщения: 2449
Откуда: Новосибирск
Вроде как логично предположить, что размер кашушки надо выбирать так, чтобы магнитное поле было максимальным
на предполагаемой глубине поиска....

Собрали совмещенную монокатушку TX,RX у которой максимум излучения и приема на полметра (1.5м в диаметре)... пытаемся обнаружить копейку на этой глубине ... и ...не находим её.., а всё потому, что магнитные линии вторичного поля от копейки уже успели замкнуться сами на себя и не добежали до приемной катухи, создав эдс от вторичного магнитного потока, пересекающего плоскость катушки RX... Поэтому, ваше преположение о прямой взаимосвязи максимума излучения/приема, размера катушки и чувствительности к целям не совсем корректно.., а вот Грунт будет самым сильным принимаемым сигналом..


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и
СообщениеДобавлено: Пн: 24 дек 2018 22:37 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Пн: 30 окт 2006 17:20
Сообщения: 2023
Откуда: Sumy,Ukraine
Практики МД-строения пользуются следующей ПРИКИДОЧНОЙ "формулой" оптимального соотношения диаметр датчика - размер мишени - глубина надёжного определения.
Оптимальное соотношение: диаметр датчика 1:1 к глубине для мишени в 0,1 диаметра датчика.
Т.е. для стандартной мишени (монета диаметром 25 мм со средним VDI - 5 коп СССР) оптимальным будет диаметр датчика 25 см для обнаружения таковой на глубине 25 см при средней для IB-приборов рабочей частоте (7-9 кГц) и в среднем грунте (отклонение около 5-7 градусов от калибровочной по ферриту).
Это прикидочно. Дальше каждый под свои условия поиска делает поправки согласно законам МД-строения (зависимость от материала и размера ожидаемых мишеней, необходимой рабочей частоты, условий грунта и т.д. и т.п.)

_________________
Количество металла в земле обратно пропорционально количеству мужиков, копающих её поверхность.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и
СообщениеДобавлено: Пн: 24 дек 2018 22:53 
Не в сети

Зарегистрирован: Вс: 23 май 2010 10:48
Сообщения: 2571
8) А как же тесты фирмы АКА в "тяжёлом грунте" ? :roll:
:D

_________________
Такой хороший, что всем противно. :) : https://www.youtube.com/watch?v=Q0jVkdyDroQ


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и
СообщениеДобавлено: Вт: 25 дек 2018 9:30 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Пн: 30 окт 2006 17:20
Сообщения: 2023
Откуда: Sumy,Ukraine
Вадим писал(а):
А как же
- так, как написано в предыдущем сообщении. Можно 2-3 раза перечитать:
DesAlex писал(а):
...ПРИКИДОЧНОЙ "формулой" ... в среднем грунте... Это прикидочно. Дальше каждый под свои условия поиска делает...

_________________
Количество металла в земле обратно пропорционально количеству мужиков, копающих её поверхность.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и
СообщениеДобавлено: Ср: 02 янв 2019 19:19 
Не в сети

Зарегистрирован: Вт: 10 фев 2015 19:38
Сообщения: 16
Граждане, ну я же сразу сказал, давайте рассуждать только применительно "по возхдуху", понятно, что в грунте - это отдельная песня...
Дальше поехали.
Предыдущие мои расчеты, думается, не совсем корректны, т.к. при увеличении диаметра и индуктивность становится намного больше.
Попытался пересчитать оптимальный размер поисковой катушки, так , чтобы индуктивность катушки была примерно постоянной.
Данные об индуктивности можно взять, например, здесь: https://www.lammertbies.nl/electronics/ ... ector.html

Пересчитал все, исходя из того, чтобы индуктивность катушки была всегда около 400 микрогенри:

i=4 ' ток в катушке, амперы
w=0 ' w - число витков катушки
TextWindow.WriteLine(" r - радиус поисковой катушки, м; z - глубина поиска, м; w- число витков")
TextWindow.WriteLine("----------------------------------------------------------------------------")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.1")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.15")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.2")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.25")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.3")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.35")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.4")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.WriteLine("z=0.45")

For r=0.075 To 0.75 Step 0.025
TextWindow.Write("r=")
TextWindow.Write(r)
TextWindow.Write(" ")
If r < 0.1 Then
w = 31
EndIf
If r > 0.075 And r < 0.125 Then
w = 26
EndIf
If r > 0.1 And r < 0.15 Then
w = 23
EndIf
If r > 0.125 And r < 0.175 Then
w = 20
EndIf
If r > 0.15 And r < 0.2 Then
w = 18
EndIf
If r > 0.175 And r < 0.225 Then
w = 17
EndIf
If r > 0.2 And r < 0.25 Then
w = 16
EndIf
If r > 0.225 And r < 0.275 Then
w = 15
EndIf
If r > 0.25 And r < 0.35Then
w = 14
EndIf
If r > 0.325 And r < 0.4 Then
w = 13
EndIf
If r > 0.375 And r < 0.475 Then
w = 12
EndIf
If r > 0.45 And r <0.6 Then
w = 11
EndIf
If r > 0.5 And r < 0.7 Then
w = 10
EndIf
If r > 0.6 And r < 0.8 Then
w = 9
EndIf
If r > 0.7 Then
w = 8
EndIf
TextWindow.Write("w=")
TextWindow.Write(w)
TextWindow.Write(" ")
For z=0.1 To 0.45 Step 0.05
h= w*i*r*r/ (2*Math.Power((r*r+z*z), 3/2))
h= Math.Round(h)
TextWindow.Write(h)
TextWindow.Write(" ")
EndFor
TextWindow.WriteLine(" ")
EndFor


Результаты расчетов прилагаются.
Вложение:
444444444.JPG



Теперь получается, что оптимальный радиус поисковой катушки примерно равен предполагаемой глубине поиска,
соответственно диаметр примерно равен двум глубинам, т.е.:
для глубины поиска 0,1м оптимальная катушка - диаметром 0,2м ;
для глубины поиска 0,15м - диаметром 0,3м ;
для глубины поиска 0,2 м - диаметром 0,4м ;
для глубины поиска 0,25 м - диаметром 0,5м ;
для глубины поиска 0,3 м - диаметром 0,6м ;

Все равно как-то многовато вроде ?



Попробовал посчитать немного по-другому, формулу для расчета индуктивности (плоской катушки) взял здесь

http://coil32.ru/faq.html
http://coil32.ru/calc/flat-spiral-coil.html

L=31,33*1,257E10-6*N*N*R*R/(8*R+11*W) , где
N - число витков
R - радиус катушки, м
W - ширина намотки, м

Для плотно умотанной катушки W примерно равна нулю, тогда

L= 5E10-6*N*N*R

Для катушки индуктивностью 400 микрогенри L = 5E10-6*N*N*R = 4E10-4

отсюда число витков катушки (приблизительно): N = SQRT(80/R)
Программа расчета (small Basic):

i=4 ' ток в катушке, амперы
w=0 ' w - число витков катушки
TextWindow.WriteLine(" r - радиус поисковой катушки, м; z - глубина поиска, м; w- число витков")
TextWindow.WriteLine("----------------------------------------------------------------------------")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.1")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.15")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.2")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.25")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.3")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.35")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.4")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.WriteLine("z=0.45")

For r=0.075 To 0.75 Step 0.025
TextWindow.Write("r=")
TextWindow.Write(r)
TextWindow.Write(" ")
w = Math.SquareRoot(80/r)
w = Math.Floor(w)
TextWindow.Write("w=")
TextWindow.Write(w)
TextWindow.Write(" ")
For z=0.1 To 0.45 Step 0.05
h= w*i*r*r/ (2*Math.Power((r*r+z*z), 3/2))
h= Math.Round(h)
TextWindow.Write(h)
TextWindow.Write(" ")
EndFor
TextWindow.WriteLine(" ")
EndFor

результаты расчета прилагаются, впрочем они практически те же самые, а именно - оптимальный радиус поисковой катушки примерно равен предполагаемой глубине поиска.

Вложение:
5555555.JPG


Тут может быть дело в том, что рассчитываем оптимальную катуху Tx или совмещенную ?


У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и
СообщениеДобавлено: Ср: 02 янв 2019 20:27 
Не в сети

Зарегистрирован: Вс: 23 май 2010 10:48
Сообщения: 2571
Посмотрите тему "Согласование датчика", вроде, там я выкладывал рисунки по вопросу "согласования" цели с диаметром датчика. На рисунке показано, что оптимальным будет диаметр, который лежит на касательных к силовым линиям поля от цели. Если больше-меньше, то поток поля от цели через площадь датчика уменьшается.

_________________
Такой хороший, что всем противно. :) : https://www.youtube.com/watch?v=Q0jVkdyDroQ


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и
СообщениеДобавлено: Пн: 07 янв 2019 21:14 
Не в сети

Зарегистрирован: Вт: 10 фев 2015 19:38
Сообщения: 16
Вот эта картинка? download/file.php?id=31410


Вложение:
pikcha_666666.JPG



Вроде как логично, но это применительно к выбору оптимального диаметра катушки Rx. До катушки RX , надеюсь, дойду попозже.
Щас же попытаюсь еще пока порассуждать о катушке Tx.

Сначала общепринятая теория.

Ток в поисковой катушке создает магнитное поле, формула для расчета напряженности мгнитного поля (на оси катушки)
я уже приводил: H = w*I*R*R / (2*(R*R + Z*Z)^3/2)

Магнитная индукция в районе "мишени" будет равна произведению магнитной постоянной на напряженность магнитного поля в данном месте:
В = 0,000001257 * H

А магнитный поток, соответственно, равен произведению магнитной индукции на площадь петлевого проводника ( в конкретном случае площадь "мищшени"):
Ф = В * q = 0.000001257 * H * q , где
0.000001257 - магнитная постоянная, Гн/м;
Ф - магнитный поток;
В - магнитная индукция;
q -площадь "мишени"
Для пятака q = 3.14159 * 0.025 * 0.025 / 4 = 0.0004909 кв.метра.

При отключении ключевого транзистора ток в катушке начинает быстро затухать.

Время этого затухания тока определяется:
1) временем закрытия транзистора - от 10 наносекунд (быстрые ПТ) до 500 наносекунд ( более медленные БТИЗ)
Для дальнейших расчетов возьму в среднем 100 наносекунд = 0,1 микросекунды = 0,0000001 сек
2) периодом собственной частоты колебательного контура,
образованного индуктивностью поисковой катушки (200...500 микрогенри) и суммарной ёмкостью -
сумма межвитковой ёмкости катушки (около 50pF), емкости кабеля ( 100pF) и емкости ключевого транзистора (50pF).
Период ( формула Томпсона) T = 2*PI*SQRT(L*C) = 2*3.14*SQRT(0,0002...0,0005 * 0,0000000002) = 1,3...2 микросекунды.
Примерно в течении четверти этого времени будет происходить заряд собственной емкости, т.е. :
T/4 = (1,3...2) / 4 = 0,3...0,5 микросекунд
3) времени спада тока в поисковой катушке, которое принято оценивать в 3*Тау , где Тау - характерное время ,
Тау = L/r , где
L - индуктивность катушки, Гн;
r - сопротивление гасящего резистора, Ом.
А сопротивление гасящего резистора определяется, в свою очередь, напряжением пробоя ключевого транзистора:
r = U_break/I , где
U_break - напряжение пробоя транзитора, В;
I - ток в катушке перед выключением ключевого транзистора, А.

Для типичных параметров - L = 200...500 микрогенри, U_break = 400...120 вольт, I = 2...4 ампера :
r = 400...1200 / 2...4 = 100...600 Ом ; Тау = 0,0002...0,0005 /100...600 = 1...2 микросекунды.

Таким образом, суммарное время затухания тока в поисковой катушке:
delta_t = 0,01...0,5 + 0,3...0,5 + 3*(1...2) = 3...7 микросекунд.

Что также подтверждается результатами моделирования отсюда: https://acdc.foxylab.com/node/61


Уменьшение (изменение) тока приводит к уменьшению магнитного потока, создаваемого поисковой катушкой.
Этот магнитный поток пронизывает расположенные в поле поисковой катушки проводящие объекты - "мишени",
а его изменение по закону электромагнитной индукции наводит в них переменную (вихревую) электродвижущую силу (ЭДС).
ЭДС в мишени будет равна (грубо, считая изменение магнитного потока линейным):

E = ( delta Ф ) / ( delta_t ) = 0.000001257 * H * q / delta_t

Эта ЭДС будет создавать в "мишени" вихревые токи.

Вихревые токи в "мишени" будут нарастать в соответствии с общеизвестной формулой роста тока в индуктивности:
i_target = E/r_target (1 - exp(-delta_t/Тау_target)) , где
r_target - эквивалентное сопротивление "мишени" ( для пятака примерно 0,01 Ом);
Тау_target = L_target / r_target - характерное время "мишени";
L_target - эквивалентная индуктивность "мишени" ( для пятака 0,00000005 Гн )

Для типичной "мишени" - пятака СССР - Тау_target=L_target/r_target= 0,00000005/0.01= 0,000005 сек = 5 микросекунд.

Подставляя все в формулу для расчета тока в "мишени":
i_target = ( delta Ф ) / ( delta_t ) / r_target (1 - exp(-delta_t/Тау_target)) ,
для пятака СССР получаем:

i_target = 0.000001257 * w*I*R*R * 0.0004909 / ((2*(R*R + Z*Z)^3/2) * ( delta_t ) * 0,01 )) * (1 - exp(-delta_t/0,000005)) =
= 0,00000003*w*I*R*R / (((R*R + Z*Z)^3/2) * ( delta_t )) * (1 - exp(-delta_t/0,000005))

А delta_t = ( 0,0000001 + 2*PI*SQRT(L*C)/4 + 3*I*L/U_break ) =
= ( 0,0000001 + PI*SQRT(L*C)/2 + 3*I*L/U_break ) =
= ( 0,0000001 + PI*SQRT(0,000005*N*N*R*0,0000000002)/2 + 3*I*0,000005*N*N*R*0,0000000002/U_break) , где
N - число витков поисковой катушки;
R - радиус поисковой катушки, м;
С = 0,0000000002 Ф - собственная ёмкость катушки + кабель + транзистор;
U_break - напряжение пробоя ключевого транзистора, Вольт.

После практически полного исчезновения тока в поисковой катушке вихревые токи в "мишени" тоже начинают затухать
по экспоненциальному закону (из-за наличия электрического сопротивления у "мишени").
Вихревые токи создают собственное затухающее по экспоненциальному закону магнитное поле, которое, в свою очередь,
наводит экспоненциально затухающее напряжение в поисковой катушке, которое и отслеживает электронный блок металлоискателя.


Все вышеизложенное отразил в программе на SmallBasic:

i=1 ' ток в катушке, А
w=20 ' w - число витков катушки
u=400 ' мах. допустимое напряжение на ключевом транзисторе, В ( 400 для IRF740, 1200 для 5N120 )
t_transitor=0.00000001 ' время закрытия транзистора, сек ( 10 наносекунд IRF740, 300 нс 5N120 )
c_transistor = 0.00000000005 ' емкость транзистора, Ф ( 50 пикофарад)
c_kabel = 0.0000000001 ' емкость кабеля, Ф ( 100 пикофарад)
c_coil = 0.00000000005 ' межвитковая емкость поисковой катушки, Ф ( 50 пикофарад )
c_sum= c_transistor + c_kabel + c_coil ' суммарная емкость катушка + кабель + транзистор
l_target=0.00000005 ' индуктивность цели ( пятак ), Гн
resistance_target=0.01 ' эквивалентное сопротивление цели (пятак) , Ом
r_target= 0.025/2 ' радиус цели ( пятак 25мм/2 ), м
tau_target=l_target/r_target ' характерное время цели, сек
q_target = 2*3.14159*r_target*r_target ' площадь цели, кв. м ( пятак )
TextWindow.WriteLine(" РАСЧЕТ ТОКА В ЦЕЛИ ( пятак СССР ) , АМПЕРЫ ")
TextWindow.WriteLine(" r - радиус катушки, м; i - ток в катушке, А; ")
TextWindow.WriteLine(" z - глубина поиска, м; w- число витков")
TextWindow.WriteLine("----------------------------------------------------------------------------")
TextWindow.Write("Число витков катушки ")
TextWindow.Write("w=")
TextWindow.Write(w)
TextWindow.Write(" Ток в катушке ")
TextWindow.Write("I=")
TextWindow.WriteLine(i)
TextWindow.WriteLine("----------------------------------------------------------------------------")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.1")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.15")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.2")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.25")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.3")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("z=0.35")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.WriteLine("z=0.4")
For r=0.075 To 0.55 Step 0.025
TextWindow.Write("r=")
TextWindow.Write(r)
TextWindow.Write(" ")
For z=0.1 To 0.4 Step 0.05
r_shunt=u/i ' сопротивление гасящего резистора, Ом
l=0.000005*w*w*r ' индуктивность поисковой катушки, Гн ( упрощ. ф-ла Вилера )
tau = l/r_shunt ' характерное время поисковой катушки
period = 2*3.14159*Math.SquareRoot(l*c_sum) ' период собственных колебаний поисковой катушки, сек
delta_t = t_transitor + period/4 + 3*tau ' суммарное время спада тока в поисковой катушке, сек
h= w*i*r*r/ (2*Math.Power((r*r+z*z), 3/2)) ' напряженность магнитного поля, А/м
b= 0.000001257*h*q_target ' магнитная индукция, Тл
u_target = b/delta_t ' ЭДС, наводимая в мишени, В
i_target = u_target /resistance_target*(1 - Math.Power( 2.718282, -delta_t/tau_target)) ' ток в мишени, А
i_target = i_target * 1000
i_target = Math.Floor(i_target )
i_target = i_target / 1000
TextWindow.Write(i_target)
TextWindow.Write(" ")
EndFor
TextWindow.WriteLine(" ")
EndFor

Вот, к примеру, для тока 1 ампер и 20-ти витковой катушки:



Вложение:
1amper_opt_coil.JPG


Посчитав для разного тока и числа витков и разных транзисторов, делаю выводы:

1) Оптимальный радиус катушки Tx равен ожидаемой глубине поиска;
2) глубина поиска существенно увеличивается при увеличении тока катушки ( при малых токах существенно,
после 2...4 ампер менее эффективно
3) для катушки с определенным размером и определенным током существует свое оптимальное число витков
4) глубина поиска существенно увеличивается при использовании транзисторов с большим напряжением пробоя
5) глубина поиска практически не зависит от времени закрытия транзистора -
т.е. использовать сверхскоростные транзисторы бессмысленно.


Коснусь выбора силового транзистора.
При конструировании прибора нам важно обеспечить максимально возможный ток через катушку ( при прочих равных условиях).
При использовании полевого транзистора максимальный ток через катушку будет равен - напряжение АКБ деленное на сумму
сопротивлений катушки и сопротивления сток-исток полевого транзистора.
При использовании биполярного транзистора ток через катушку будет равен - напряжение АКБ минус падение напряжения
на p-n переходе деленное на сопротивление катушки.
При типичных параметрах - свинцовый АКБ 12,5v , сопротивление сток-исток 0,5 Ом, падении напряжения на p-n переходе для
биполярного транзистора 0,5v , падении напряжения на p-n переходе для IGBT 2,5v , сопротивлении катушки 2 Ома ,
получаем для полевого транзистора ток через катушку 12,5/(2+0,5) = 5А
для биполярного транзистора ток через катушку (12,5-0,5)/2 = 6А
для IGBT транзистора ток через катушку (12,5-2,5)/2 = 5А
при сопротивлении катушки 1 Ом:
для полевого транзистора ток через катушку 12,5/(1+0,5) = 8,3А
для биполярного транзистора ток через катушку (12,5-0,5)/1 = 12А
для IGBT транзистора ток через катушку (12,5-2,5)/1 = 10А
Рассеиваямая мощность на транзисторе в этом случае будет ( для катушки 1 Ом):
для полевого транзистора 8,3*8,3*0,5=34,4 Вт
для биполярного транзистора 0,5*12=6 Вт;
для IGBT транзистора 2,5*10=25 Вт

Вывод: для данного изделия лучше использоать биполярные транзисторы.

А теперь посмотрим, какие транзисторы нам доступны -
посмотрел каталог Чип_и_Дип - высоковольтные и с большим током биполярные транзисторы есть,
но коэффициент усиления маленький - неудобно - надо лепить дополнительные ступени усиления.
Нашел только один подходящий по всем параметрам биполярный транзистор - 2SC4111 и то цена вовсе негуманная - 440руб.

Среди БТИЗ выбор гораздо больше, цены впрочем тоже немаленькие... Время закрытия тоже большое, но это, IMHO, несущественно...

Среди ПТ тоже выбор скудный - высоковольтные транзисторы, как правило, имеют польшое сопротивление...

Итого оптимальный ключевой транзистор, IMHO, - IGBT (БТИЗ).

Конструктивная критика, опять же, только приветствуется.


У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и
СообщениеДобавлено: Вт: 08 янв 2019 9:49 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Пн: 30 окт 2006 17:20
Сообщения: 2023
Откуда: Sumy,Ukraine
Оптимальные параметры "для воздушных тестов" в своё время описал Максвелл в своём уравнении. Только нам (поисковикам, не диванным копателям) это интересно лишь условно-прикидочно. "По воздуху" легко варьировать "глубиной", меняя добротность. Можно сделать 25 см на пятак, можно 50 см на пятак одним и тем же датчиком и "в воздухе" оптимальным будет казаться и одно, и другое. Поэтому мы определяем "оптимальность" выходя в поле и прикапывая монетку... :| - перед этим - свернув листочек с вот такими длинными расчётами в самолётик и запустив его с бугра по ветру :D

_________________
Количество металла в земле обратно пропорционально количеству мужиков, копающих её поверхность.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и
СообщениеДобавлено: Вт: 08 янв 2019 23:54 
Не в сети

Зарегистрирован: Вс: 23 май 2010 10:48
Сообщения: 2571
alex---1967 писал(а):
Вот эта картинка? http://md4u.ru/download/file.php?id=31410


Вложение:
pikcha_666666.JPG



Вроде как логично, но это применительно к выбору оптимального диаметра катушки Rx. До катушки RX , надеюсь, дойду попозже.
Щас же попытаюсь еще пока порассуждать о катушке Tx. ...

В приборах типа импульсника или Q-метра, или "на биениях" датчиком служит монокатушка, у которой Rx и Tx совпадают. Поэтому задача решается для одновременной оптимальности по Тх и Rx, т.е. зависимость получается квадратичная, более резкая функция. А считается обычно производная функции для нахождения экстремума, перегиба на графике. На моём рисунке как раз показана геометрическая аналогия с точкой экстремума аналитической функции - как и почему она возникает. Другие датчики, типа ДД или "кольцо" и прочие так же имеют схожую природу оптимального диаметра, но немного другое значение для него.
А вот прочие параметры не имеют отношения к геометрическому размеру датчика : ток, размер монеты ( она читается точечной ), время выключения силового ключа и пр.. Это не означает зависимости глубины ( чутья прибора ) от них, но к оценке именно геометрии датчика число витков, индуктивность и пр. перечисленное тоже не имеет отношения. Индуктивность, число витков, ток и напряжение связаны с технической реализацией, не более того. А геометрия датчика связана с физикой явления и не зависит от техники.

_________________
Такой хороший, что всем противно. :) : https://www.youtube.com/watch?v=Q0jVkdyDroQ


Вернуться к началу
 Профиль  
 
В сети

Вы можете отключить эти сообщения.
 Заголовок сообщения: Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и
СообщениеДобавлено: Ср: 09 янв 2019 9:48 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Пн: 30 окт 2006 17:20
Сообщения: 2023
Откуда: Sumy,Ukraine
alex---1967 писал(а):
Вроде как логично, но это применительно к выбору оптимального диаметра катушки Rx.

"А ты веришь, что дышишь воздухом? Здесь, в этой программе?" (Х-ф "Матрица")

Ответьте сами себе на два вопроса (сами себе, "устно" ; в теме - лучше не надо) 8) :
1. Способна ли монета 5 коп СССР хоть по воздуху, а тем более - в грунте - на переизлучении энергии от контура ТХ металлодетектора окружить себя силовыми линиями магнитного поля на расстояние, способное достичь катушки RX, скажем, расположенной в 25 см от этой монеты?
2. Берём два датчика - концентрический и DD. В DD датчике геометрия приёмной катушки совпадает с геометрией передающей. А в концентрическом датчике - приёмная катушка размерами (диаметром) вдвое меньше передающей. Тем не менее, чувствительность что с датчиком DD, что с датчиком концентрическим примерно равного диаметра есть примерно равна, зачастую - концентрическая даже опережает на пару сантиметров датчик DD в чувствительности. Как же так? Ведь, согласно "длинным формулам, улетевшим на крыльях самолётика", чувствительность датчика обязана быть соизмеримой, как-то-пропорциональной диаметру катушки приёмной :mrgreen:

_________________
Количество металла в земле обратно пропорционально количеству мужиков, копающих её поверхность.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и
СообщениеДобавлено: Ср: 09 янв 2019 23:13 
Не в сети

Зарегистрирован: Вт: 10 фев 2015 19:38
Сообщения: 16
Все вышесказанное относится токмо к передающей катушке.
Про приемную катушку во второй части марлезонского балета.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и
СообщениеДобавлено: Ср: 09 янв 2019 23:31 
Не в сети

Зарегистрирован: Вс: 23 май 2010 10:48
Сообщения: 2571
За многокатушечные датчики лучше пока не браться - сначала лучше рассмотреть пример монокатушки.
alex---1967 писал(а):
Все вышесказанное относится токмо к передающей катушке.

С одной стороны, Тх и Рх мало друг от друга отличаются. Вы это легко можете понять, когда нарисуете электрическую схему, как монета связана с Тх или Рх ( см. схему замещения трансформатора через Мсвязи).
С другой стороны, монете без разницы, как и что происходит в Тх,- монете важна лишь напряжённость поля. Если брать круглую катушку, то напряжённость определяется через ток и диаметр,- это два параметра : электрический ( касается технической реализации физического явления ) и физический ( или геометрический, математический), который и касается оптимального размера глубины и диаметра, при прочих равных условиях. Прочие равные тут не имеет смысла обсуждать. Так вот геометрический компонент напряжённости поля напрямую зависит от Мсвязи и одинаков как для Тх, так и для Рх ( в монокатушке, естественно). Поэтому общий коэффициент передачи тракта "приём-передача" или Тх-->монета-->Рх будет зависеть от квадрата Мсвязи и экстремум этой функции может быть немного в другой точке, чем для отдельной Тх и Рх.
Я уже писал подобные формулы, только они не имеют большого значения. А вот эта фраза весьма интересна для обсуждения отдельного :
alex---1967 писал(а):
3) для катушки с определенным размером и определенным током существует свое оптимальное число витков
.

_________________
Такой хороший, что всем противно. :) : https://www.youtube.com/watch?v=Q0jVkdyDroQ


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 14 ] 

Часовой пояс: UTC + 3 часа


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: Google Adsense [Bot] и гости: 1


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти: