Схемы металлоискателей MD4U

Возникла после копания учебников физики, случайно, на днях попавших ко мне.
Грунт, как известно, может быть парамагнетиком или диамагнетиком. Это значит, что поле, создаваемое катушкой над грунтом(под катушкой) будет несколько иным, чем над ней. Разница ничтожна, но при современном уровне электроники....
Тут на форуме умные головы говорили, что прибор почти или совсем не реагирует на мотки провода...
Если по обеим сторонам от излучающей катушки распололожить ещё пару маленьких, намотанных тонким проводом, включить их в через сопроты на вход диф. усилителя и сбалансировать по уровню(в воздухе) - на выходе можно получить сигнал разности, обусловленный свойствами почвы.

И ещё - в догонку.
Контур у нас представляет для переменного тока интегратор. Также он ведёт себя и по отношению к одиночному прямоугольному импульсу. Это зависит от индуктивности катушки и паразитной ёмкости её и питающего провода( для импульсников). Но ведь это проявляется не только для подводимого импульса, но и для сигналов мишеней???

В US5537041 тоже есть абзац про что то подобное, правда перевод хреновый ? но похоже в реальных устройствах не используется

Поскольку катушки передатчика и получателя отодвинуты различные почвы, их индуктивность смодулирована переменной проходимостью почв. Это изменяет качественный фактор (Q) катушек, который в свою очередь изменяет поток, текущий 35 через катушку передатчика. Это изменение является самым существенным в конце длинного переданного пульса или когда поток катушки передатчика является относительно большим. За изменения в Q нужно дать компенсацию, или иначе эффективная выгода катушки будет смодулирована, поскольку индуктивность смодулирована переменной проходимостью. Один из самого простого способа сделать это состоит в том, чтобы иметь размеры, поток, текущий через передатчик наматывают и дают компенсацию за его изменения. Поток может быть измерен, контролируя напряжение поперек маленького оцененного сопротивления или индуктивности, которая может быть текущим трансформатором, в ряду с катушкой передатчика, которая или уменьшается или увеличивается с увеличением Q зависящий как, туда, где в передаче циклически повторяются, поток измерен. Иначе должен иметь вторую катушку получателя, хорошо магнитно соединенную к катушке передатчика. Эдс поперек этой катушки тогда указывает Q, который увеличивается с увеличением Q. Проверенный сигнал катушки передатчика может тогда использоваться, чтобы умножиться соответствующий, получают сигналы, чтобы эффективно отменить эффекты изменить Q.

Кстати в патенте про Минелабовскую катушку написано что ее конструкция (намотка многожильным изолированным проводом и экранирование) обеспечивает независимость характеристик от грунта (ноль не уходит)



а дальше?

Нашел статейку в который предложен интересный безконденсаторный якобы суперточный синхронный детектор, специалисты как на Ваш взгляд вещь стоящая или нет?


И еще нашел якобы свежее изобретение, правда не особо понял в чем именно новизна?

Идеологически, на мой взгляд, нового в этом детекторе ничего нет. В МД традиционно применяется самый примитивный вариант СД - ключ с интегратором, но в радиотехнике "со времён царя Гороха" известны и широко применяются балансный СД (по моему, приведённая схема как раз и является его вариантом), и двойной балансный СД. Последний легко может быть применён, т.к. выпускается в интегральном исполнении. Это, например, микросхема K174ПС1 (S042), и её современные аналоги.

А чел то написал якобы сам придумал

Сама схемная реализация, возможно, и новая. Идея не нова.

Это обычный балансный СД, который использует дифференциальные входы ОУ. Подобный (по сути) стоит в нашем К-18 и куче других IB приборов. Причем, отсутствие конденсатора здесь - это сомнительное достоинство. Ведь пульсации выпрямленного сигнала никуда не денутся, их чаще всего все равно нужно сглаживать...


Ю.К.

точнее - фазочувствительный усилитель, коэффициент передачи которого Uвых = к*|Uвх|*cos m Детектором он станет тогда, когда к нему конденсатор прилепят
Коммутировать открытый вход операционника - это плохо! Так, никто не поступает, во избежании неприятных явлений при переключении ключей, в том числе и изменение нагрузки на предыдущий каскад.
Существуют стандартные фазочувствительные усилители, обходящиеся вообще одним ключем и свободные от этих недостатков...

точнее - фазочувствительный усилитель, коэффициент передачи которого Uвых = к*Uвх*|cos m| Детектором он станет тогда, когда к нему конденсатор прилепят
quote]



А не могут там закрытые переходы транзисторов использоваться как конденсаторы?

Эти емкости будут скорее всего "паразитными" и вызывать лишние коммутационные шумы на выходе схемы

Никакой это не "усилитель".
В зависимости от соотношения резисторов эта схема может быть и "ослабителем", но при этом выполнять свои функции.
Это именно "двухполупериодный синхронный детектор", как называет его автор.

Ю.К.


PS. Уважаемый Dr , не могли бы Вы создавать для своих вопросов соответсвующие темы, а не засорять чужие?

Вы можете отключить эти сообщения.

Извиняюся, буду внимательней, пульнул куда попало

Уговорил, фазочувствительный выпрямитель

У меня есть опасение(лень читать и вникать во всю писанину), что автор под этим синхронным детектором понимает только частный случай, когда сдвиг фазы между сигналом и опорой равен 0.
Иначе, как ранее заметил Сергей_П, без конденсатора эта штука не будет выпрямителем. Например, для случая сдвига PI/2 получатся разнополярные импульсы равной амплитуды, идущие с удвоенной частотой...

Ю.К.

кроме схем с сайта md4u.ru не видел , а расчет производил под руководством более опытных товарищей...
В игрушке для своего пацана, я использовал в качестве СД вот такой фазочувствительный детектор...
Коэффициент передачи выбрал к=0.5, при этом R1=R3=R4=R5=R, R2=2R

Нашел таки превод статьи Корбина 1980 г. которая упоминается в Минелабовских патентах, может быть конечно и баян, но многое стало понятнее, что есть магнитная вязкость грунта и как с ней бороться
http://metallodetector.narod.ru/_privat ... PIrus1.rar
http://metallodetector.narod.ru/_privat ... PIrus2.rar
Есть куча полезных формул для разработки МД

Так, что делать тогда будем? Надо как-то грунт "насытить" получается.. хотя бы например на 0.1с локально для измерений...

Ну во первых его не насытить, разве что ядерный взрыв нужен по мощности, а во вторых зачем его подымать по кривой намагничивания? Какая бы нибыла длинная та кривая, но она всегда имеет начало, а оно нелинейно и имеет плоскую наклонную. Вот на ней и работают, а не подымают токи до спрямленного участка. Это хорошо видно по камням. Чувству к металлу и к камушкам...Это именно то, когда говорят- "как прибор ведет себя на каменистом грунте..."

Теория похожа на правду, так делать что будем.. Как поднять чувство в земле?

Да пока никак. Надо для начала уяснить, все это верно или чтото упущено Может чтото не так...

"Теория похожа на правду, так делать что будем.. Как поднять чувство в земле?"
На вскидку - увязывать диаметр катушки и как обозвать то?- может ввести понятие "оптимальная плотность э\м излучения"?
Пока вижу что для маленькой катушки нужно найти эту самую оптимальную велечину и соответственно для большей катушки увеличить ток до такой же величины...???
Если не прав - поправьте

Так суть то не в диаметре катушки, а в величине поля, которое бы не вызывало повышения активности грунта, вот в чем вопрос. Нужно просто это понимать. А сила поля тут как бы не особо нужна. Потому что с ростом диаметра будет и грунта больше соотв. Площадь облучение выше. А дальность на воздухе получается от предусилителя. Хотя это тоже не резиновое. Вот и есть какойто оптимум. А он ровно таков, каков ты сам его выберешь исходя из своих соображений. Подымешь ток, получи грунт, что с ним будешь делать, как подавлять, и проч... По идее чем меньший ток, тем лучше как для прозрачности грунта, но и усиление не резиновое, сигнал/шум/помеха. Но благодаря этому и потери на грунте уменьшаются. Разница воздух/грунт снижается. Если в воздухе 30 так в грунте 25 в принципе достижимо. Вот и выходит, что приборы буржуйские вроде как на воздухе слабы, но и в грунте почти тоже самое. Конечно есть далеко не шедевры, как хотелось бы, но не об этом и речь.
Я о том, что у грунта как и у любого ферромагнетика есть петля кривой намагничивания, петля гистерезиса. Измерять ее не знаю как. но такое понятие определенно есть и это факт. Так посмотри на петли других ферромагнитных материалов. Они имеют линейный участок, ширину гистерезиса но и имеют момент как насыщения, т.е. спрямления той наклонной прямой так и начало петли, т.е. наклонную прямую горизонтальную почти, которая и должна быть использована, А это и есть слаботочный режим, пока та прямая не перегнулась и не пошла вверх. Есть как бы мертвая зона намагничивания в слабом поле, когда величина приложенная не вызовет сильного намагничивания. Она будет крутиться гдето возле 0 координат осей петли.
А предел для каждой катушки выходит свой и зависит он от траэктории замыкания, длинны пути. Чем он больше тем больше путь и соотв. дальность ... Но с ростом диаметра плотность поля падает, растет рассеяние. Тут возможно и ток прибавлять можно но весь вопрос в подавлении грунта. Особенно на Х координате. потому что по У мы компенсируем тот грунт.

Несколько другое мнение нашел (отрывок из Минелабовского патента):

Брльшая передающая катушка - очень полезный элемент, в основном отщепляет задачи динамического диапазона. На прибавлении, это увеличивает способность глубины(толщины) детектора. Нормальная катушка производит обратный кубический закон относительно передающего сигнала, который на ретрансляции металлическим предметом также следует обратный кубический закон. Это означает это, сигнал, дискретный катушкой получения уменьшился на экспоненциального шестым порядком. В кожухе очень большой катушки, поле в основном однородно, по глубине таким образом полученный сигнал катушкой только уменьшился на экспоненциальный коэффициент(множитель) три. Это эффективно удваивает глубину(толщину) для детектирования(обнаружения) металлических частиц по сравнению с катушкой нормального размера.

ИМХО если катушка больше, а ток тот же что в маленькой, то от большой катушки каждой частице грунта достанется энергии меньше, соответственно отклик грунта должен уменьшаться, или не так

В принципе я исхожу из некоторого большого тока, скажем так, (к которому привык) и соизмеряю все по своему примеру. Поэтому если ток выбран больше чем критический и кривая намагничивания уже за перегибом, то реально площадь катушки прибавит и сигнал грунта. Там кривая линейна и рост поля и изменение площади проявится исправно. При сильных полях потери в 10-30% на диаметре не заметны и прирост грунта очевидно будет выше. Вот при малых величинах поля, когда кривая намагничивания в плоской зоне, там крутизна грунта мала и изминение силы поля не должно вызывать критические величины сигнала. У известных моделей различных фирм, исходя из источников питания токи колеблются в пределах 10-30ма на 50-60 витков ТХ. Будем считать что эти величины являются допустимыми. У Вайтса ДФХ подается на не резонансную катушку +2-2В меандра, ток не знаю, но можно представить, т.к. потебление прибора от 10В всего 50ма со всеми индикаторами и процами.
Была изготовлена катушка диаметром 380мм, сбалансирована...Но выброшена в мусорник, т.к. сигнал грунта был настолько велик, что не о каком балансе речь вести просто было невозможно. Хотя видела 5 коп глубоко, но и все что было в грунте тоже. Пока расчистил место, чтобы испытать, запарился.
Вопрос только в том, как снять хар-ку намагничивания грунта. При каких величинах наступает вот тот перегиб у кривой, когда она из плоской наклонной перейдет в прямую вертикаль. И насколько длинная та плоская часть той кривой петли гистерезиса. Видимо эти хар-ки разные у разных грунтов и зависят от минерализации, т.е. проводимости. Так вот именно выбот максимально минимального поля и даст возможность работать на разных грунтах. Вопрос только в усилении сигнала, экранировании.
Может это все и не так, это только догадки. Поэтому без реальных измерений и испытаний трудно чтото определенное утверждать.

Дык давайте тогда попробуем минимальный ток загнать? Работает же РМ и нормально. Только тут уже надо думать больше о приёмнике и о демпферовании самой головы.