Схемы металлоискателей MD4U
http://md4u.ru/

Насчет оптимального размера поисковой катушки и
http://md4u.ru/viewtopic.php?f=77&t=11231
Страница 2 из 3

Автор:  alex---1967 [ Чт: 16 янв 2020 21:06 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

Из программы расчета напряженности магнитного поля от тока в мишени
добавляю расчет напряженности магнитного поля в районе поисковой катушки:




i=1 ' ток в катушке, А
w=1 ' w - число витков катушки
r=0.150
z=0.20
i_target=1 ' ток в "мишени", А
r_target= 0.025/2 ' радиус цели ( пятак 25мм/2 ), м
r = 0.15
z = 0.2
mu_null = 0.000001257 ' магнитная постоянная
betta = 0
d_betta = 360/3600

u=500 ' мах. допустимое напряжение на ключевом транзисторе, В ( 500 для IRF840, 1200 для 5N120 )
t_transitor=0.00000002 ' время закрытия транзистора, сек ( 20 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 НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ")
TextWindow.WriteLine(" от ТОКА В ЦЕЛИ ( пятак СССР ) , ")
TextWindow.WriteLine(" r=0.150 радиус катушки, м; i - ток в катушке, А; ")
TextWindow.WriteLine(" z=0.200 - 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("I=1")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=2")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=3")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=4")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=5")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=6")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=7")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=8")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=9")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.WriteLine("I=10")


For w=10 To 40 Step 1
TextWindow.Write("w=")
TextWindow.Write(w)
TextWindow.Write(" ")
For i=1 To 10 Step 1
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 * 100
i_target = Math.Floor(i_target )
i_target = i_target / 100

For betta=0 To 360 Step 0.1
h_point= mu_null*i_target*r*z/720*d_betta/ Math.Power(((r*Math.Sin(betta))*(r*Math.Sin(betta))+(r-r_target*Math.Cos(betta))*(r-r_target*Math.Cos(betta))+z*z ) , 3/2) ' напряженность магнитного поля, А/м
h=h+h_point
EndFor
'h=h*1000000
h=Math.Floor(h)

TextWindow.Write(h)
TextWindow.Write(" ")
EndFor
TextWindow.WriteLine(" ")
EndFor










Результаты расчета напряженности магнитного поля ( рис_2 ):

Автор:  alex---1967 [ Чт: 16 янв 2020 21:08 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

И, соответственно, умножая напряженность поля на число витков катушки, получаем наводимую в поисковой катушке ЭДС:





i=1 ' ток в катушке, А
w=1 ' w - число витков катушки
i_target=1 ' ток в "мишени", А
r_target= 0.025/2 ' радиус цели ( пятак 25мм/2 ), м
r = 0.15
z = 0.2
mu_null = 0.000001257 ' магнитная постоянная
betta = 0
d_betta = 360/3600
h1 = 0 ' напряженность магнитного поля в приемной(совмещенной) катушке от тока в цели
u=500 ' мах. допустимое напряжение на ключевом транзисторе, В ( 500 для IRF840, 1200 для 5N120 )
t_transitor=0.00000002 ' время закрытия транзистора, сек ( 20 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 ЭДС, наводимой в совмещенной ")
TextWindow.WriteLine(" поисковой катушке ")
TextWindow.WriteLine(" от тока в цели ( пятак СССР ) , микроВольт ")
TextWindow.WriteLine(" r=0.150 радиус катушки, м; i - ток в катушке, А; ")
TextWindow.WriteLine(" z=0.200 - 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("I=1")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=2")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=3")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=4")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=5")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=6")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=7")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=8")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=9")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.WriteLine("I=10")


For w=10 To 50 Step 1
TextWindow.Write("w=")
TextWindow.Write(w)
TextWindow.Write(" ")
For i=1 To 10 Step 1
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 * 100
i_target = Math.Floor(i_target )
i_target = i_target / 100

For betta=0 To 360 Step 0.1
h_point= mu_null*i_target*r*z/720*d_betta/ Math.Power(((r*Math.Sin(betta))*(r*Math.Sin(betta))+(r-r_target*Math.Cos(betta))*(r-r_target*Math.Cos(betta))+z*z ) , 3/2) ' напряженность магнитного поля, А/м
h1=h1+h_point
EndFor
h1=h1*100000000
h1=Math.Floor(h1)
EDS = h1 * w
EDS = EDS / 10
EDS = Math.Floor(EDS)
EDS = EDS/10
TextWindow.Write(EDS)
h1 = 0
TextWindow.Write(" ")
EndFor
TextWindow.WriteLine(" ")
EndFor











Результаты расчетов ЭДС ( рис_3 ):

Автор:  alex---1967 [ Чт: 16 янв 2020 21:09 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

И наконец рассчитываем напряжение на нагрузке,
которое будет меньше ЭДС вследствие падения напряжения на делителе,
образованном индуктивным сопротивлением катушки и сопротивлением нагрузки:






i=1 ' ток в катушке, А
w=1 ' w - число витков катушки
i_target=1 ' ток в "мишени", А
r_target= 0.025/2 ' радиус цели ( пятак 25мм/2 ), м
r = 0.15
z = 0.2
mu_null = 0.000001257 ' магнитная постоянная
betta = 0
d_betta = 360/3600
h1 = 0 ' напряженность магнитного поля в приемной(совмещенной) катушке от тока в цели
u=500 ' мах. допустимое напряжение на ключевом транзисторе, В ( 500 для IRF840, 1200 для 5N120 )
t_transitor=0.00000002 ' время закрытия транзистора, сек ( 20 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(" E = ЭДС*r_shunt / ( r_shunt +0.04*w*w) ")
TextWindow.WriteLine(" расчет напряжения на нагрузке ")
TextWindow.WriteLine(" (шунтирующем резисторе катушки), микроВольт ")
TextWindow.WriteLine(" r=0.150 радиус катушки, м; i - ток в катушке, А; ")
TextWindow.WriteLine(" z=0.200 - 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("I=1")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=2")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=3")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=4")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=5")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=6")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=7")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=8")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=9")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.WriteLine("I=10")


For w=10 To 50 Step 1
TextWindow.Write("w=")
TextWindow.Write(w)
TextWindow.Write(" ")
For i=1 To 10 Step 1
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 * 100
i_target = Math.Floor(i_target )
i_target = i_target / 100

For betta=0 To 360 Step 0.1
h_point= mu_null*i_target*r*z/720*d_betta/ Math.Power(((r*Math.Sin(betta))*(r*Math.Sin(betta))+(r-r_target*Math.Cos(betta))*(r-r_target*Math.Cos(betta))+z*z ) , 3/2) ' напряженность магнитного поля, А/м
h1=h1+h_point
EndFor
h1=h1*100000000
h1=Math.Floor(h1)
EDS = h1 * w
EDS = EDS / 10
EDS = Math.Floor(EDS)
EDS = EDS/10
E = EDS*r_shunt/ ( r_shunt + 0.04*w*w)
E = Math.Floor(E)
TextWindow.Write(E)
h1 = 0
TextWindow.Write(" ")
EndFor
TextWindow.WriteLine(" ")
EndFor







Результаты расчетов ( рис_4):

Автор:  alex---1967 [ Чт: 16 янв 2020 21:11 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

Результаты удивительные.

Получается, что больше 4А закачивать в катушку смысла мало,
а более 5А вообще никакого смысла нет.

Оптимальный диаметр катушки получается 0,27м для глубины поиска 0,2м.
Для глубины поиска 0,25м - оптимальный диаметр несколько больше 0,3м.

Оптимальный ток ( при котором достигается максимальная чувствительность) 5...6А.

При токе через катушку 2А оптимальное число витков - 35,
при токе ......................3А оптимальное число витков - 30,
при токе ......................4А оптимальное число витков - 25,
при токе ......................5А оптимальное число витков - 24.

Автор:  alex---1967 [ Вс: 02 фев 2020 22:01 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

Попробую теперь подсчитать, как изменится чувствительность,
если использовать не совмещенную катушку, а раздельные оптимальные Rx и Tx катушки:



i=1 ' ток в катушке, А
w_tx=10 ' w_tx - число витков излучающей катушки
i_target=1 ' ток в "мишени", А
r_target= 0.025/2 ' радиус цели ( пятак 25мм/2 ), м
r_tx = 0.19
r_rx = 0.12
z = 0.2
mu_null = 0.000001257 ' магнитная постоянная
betta = 0
d_betta = 360/3600
h1 = 0 ' напряженность магнитного поля в приемной катушке от тока в цели
u=500 ' мах. допустимое напряжение на ключевом транзисторе, В ( 500 для IRF840, 1200 для 5N120 )
t_transitor=0.00000002 ' время закрытия транзистора, сек ( 20 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(" E = ЭДС*r_shunt / ( r_shunt +0.04*w*w) ")
TextWindow.WriteLine(" расчет напряжения на нагрузке ")
TextWindow.WriteLine(" (шунтирующем резисторе катушки), микроВольт ")
TextWindow.WriteLine(" r_Tx=0.19 радиус излуч. катушки, м; i - ток в катушке, А; ")
TextWindow.WriteLine(" r_Rx=0.12 радиус приемной катушки, м; i - ток в катушке, А; ")
TextWindow.WriteLine(" z=0.200 - глубина поиска, м; w_rx- число витков приемн кат")
TextWindow.WriteLine(" w_rx = 10 число витков излучающей катушки")
TextWindow.WriteLine("----------------------------------------------------------------------------")
' TextWindow.Write("Число витков приемной катушки ")
' TextWindow.Write("w_rx=")
' TextWindow.Write(w_rx)
' TextWindow.Write(" Ток в катушке ")
' TextWindow.Write("I=")
' TextWindow.WriteLine(i)
TextWindow.WriteLine("----------------------------------------------------------------------------")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=1")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=2")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=3")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=4")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=5")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=6")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=7")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=8")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=9")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.WriteLine("I=10")


For w_rx=20 To 60 Step 1
TextWindow.Write("w_rx=")
TextWindow.Write(w_rx)
TextWindow.Write(" ")
For i=1 To 10 Step 1
r_shunt=u/i ' сопротивление гасящего резистора, Ом
l=0.000005*w_tx*w_tx*r_tx ' индуктивность излуч. катушки, Гн ( упрощ. ф-ла Вилера )
tau = l/r_shunt ' характерное время поисковой излуч. 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_tx*i*r_tx*r_tx/ (2*Math.Power((r_tx*r_tx+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 * 100
i_target = Math.Floor(i_target )
i_target = i_target / 100

For betta=0 To 360 Step 0.1
h_point= mu_null*i_target*r_rx*z/720*d_betta/ Math.Power(((r_rx*Math.Sin(betta))*(r_rx*Math.Sin(betta))+(r_rx-r_target*Math.Cos(betta))*(r_rx-r_target*Math.Cos(betta))+z*z ) , 3/2) ' напряженность магнитного поля, А/м
h1=h1+h_point
EndFor
h1=h1*100000000
h1=Math.Floor(h1)
EDS = h1 * w_rx
EDS = EDS / 10
EDS = Math.Floor(EDS)
EDS = EDS/10
E = EDS*r_shunt/ ( r_shunt + 0.04*w_rx*w_rx)
E = Math.Floor(E)
TextWindow.Write(E)
h1 = 0
TextWindow.Write(" ")
EndFor
TextWindow.WriteLine(" ")
EndFor







Подсчитав для разных размеров катушек Tx и Rx,
получаю оптимальное число витков излучающей катушки - 10 витков,
оптимальный размер катушек для данного случая - радиусы Tx=0.19м, Rx=0.12м.
При этом напряжение на нагрузке возрастает чуть больше, чем в полтора раза.

Далее. Если использовать катушки Rx и Tx одинакового размера ( с целью компактности например),
а изменять только чимло витков приемной и передающей катушек:




i=1 ' ток в катушке, А
w_tx=10' w_tx - число витков излучающей катушки
i_target=1 ' ток в "мишени", А
r_target= 0.025/2 ' радиус цели ( пятак 25мм/2 ), м
r_tx = 0.15
r_rx = r_tx
z = 0.2
mu_null = 0.000001257 ' магнитная постоянная
betta = 0
d_betta = 360/3600
h1 = 0 ' напряженность магнитного поля в приемной катушке от тока в цели
u=500 ' мах. допустимое напряжение на ключевом транзисторе, В ( 500 для IRF840, 1200 для 5N120 )
t_transitor=0.00000002 ' время закрытия транзистора, сек ( 20 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(" E = ЭДС*r_shunt / ( r_shunt +0.04*w*w) ")
TextWindow.WriteLine(" расчет напряжения на нагрузке ")
TextWindow.WriteLine(" (шунтирующем резисторе катушки), микроВольт ")
TextWindow.Write(" r_Tx=")
TextWindow.Write(r_tx)
TextWindow.WriteLine(" радиус катушки")
TextWindow.WriteLine(" r_Rx=r_Tx, м; i - ток в катушке, А; ")
TextWindow.WriteLine(" z=0.200 - глубина поиска, м; w_rx- число витков приемн кат")
TextWindow.WriteLine(" w_rx = 10 число витков излучающей катушки")
TextWindow.WriteLine("----------------------------------------------------------------------------")
' TextWindow.Write("Число витков приемной катушки ")
' TextWindow.Write("w_rx=")
' TextWindow.Write(w_rx)
' TextWindow.Write(" Ток в катушке ")
' TextWindow.Write("I=")
' TextWindow.WriteLine(i)
TextWindow.WriteLine("----------------------------------------------------------------------------")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=1")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=2")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=3")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=4")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=5")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=6")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=7")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=8")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.Write("I=9")
TextWindow.Write(" ")
TextWindow.WriteLine("I=10")


For w_rx=20 To 60 Step 1
TextWindow.Write("w_rx=")
TextWindow.Write(w_rx)
TextWindow.Write(" ")
For i=1 To 10 Step 1
r_shunt=u/i ' сопротивление гасящего резистора, Ом
l=0.000005*w_tx*w_tx*r_tx ' индуктивность излуч. катушки, Гн ( упрощ. ф-ла Вилера )
tau = l/r_shunt ' характерное время поисковой излуч. 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_tx*i*r_tx*r_tx/ (2*Math.Power((r_tx*r_tx+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 * 100
i_target = Math.Floor(i_target )
i_target = i_target / 100

For betta=0 To 360 Step 0.1
h_point= mu_null*i_target*r_rx*z/720*d_betta/ Math.Power(((r_rx*Math.Sin(betta))*(r_rx*Math.Sin(betta))+(r_rx-r_target*Math.Cos(betta))*(r_rx-r_target*Math.Cos(betta))+z*z ) , 3/2) ' напряженность магнитного поля, А/м
h1=h1+h_point
EndFor
h1=h1*100000000
h1=Math.Floor(h1)
EDS = h1 * w_rx
EDS = EDS / 10
EDS = Math.Floor(EDS)
EDS = EDS/10
E = EDS*r_shunt/ ( r_shunt + 0.04*w_rx*w_rx)
E = Math.Floor(E)
TextWindow.Write(E)
h1 = 0
TextWindow.Write(" ")
EndFor
TextWindow.WriteLine(" ")
EndFor

В результате получаем, что при этом, когда диаметры катушек равны между собой и равны диаметру совмещенной катушки,
напряжение на нагрузке все равно примерно в полтора раза больше, чем при использовании совмещенной катушки:

Автор:  alex---1967 [ Вс: 02 фев 2020 22:03 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

Это я все к чему клоню - получается, что схемотехника всяких Клонов и прочих Пиратов неоптимальна:

Автор:  alex---1967 [ Вс: 02 фев 2020 22:04 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

сообщение удалено как ошибочное

Автор:  alex---1967 [ Вс: 02 фев 2020 22:06 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

Сообщение удалено как ошибочное, пояснения будут ниже.

Автор:  Andy_F [ Вс: 02 фев 2020 23:26 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

Автотрансформаторное включение резистора эквивалентно полному включению резистора с соответствующим номиналом (одно пересчитывается в другое).

Автор:  alex---1967 [ Сб: 08 фев 2020 19:25 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

Andy_F писал(а):
Автотрансформаторное включение резистора эквивалентно полному включению резистора с соответствующим номиналом (одно пересчитывается в другое).


Тьфу-тьфу... Я ошибся, конечно. В симуляторе правильно схемы изобразил, а на отдельных картинках ошибся.
Исправляюсь. Исправленные рисунки прилагаются.

Автор:  esodin2004 [ Вс: 07 мар 2021 14:01 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

Интересная тема...

Сначала мне показалось странным, что существует максимум поля на фиксированной глубине при росте размера передающей катушки. Пока это не объяснил себе так: при маленьком Tx сначала большинство магнитных линий замыкаются вблизи нее, не достигая цели, а при больших уже замыкаются по большим радиусам, обходя ее. И существует оптимум.

...приношу извинения тем, кто прочитал. Здесь были поспешные выводы об аналитическом решении задачи. Убрал кусок текста, слишком много ошибок, чтобы поправлять...когда все несколько раз перепроверю, приведу верное решение в отдельном посте.

Импульсники я не смотрел (и не хочу, у меня таких приборов нет, так как для меня важна дискриминация), но что-то мне говорит, что результат должен быть похожим.

В общем, исследование крайне интересное, а выводы полезные, буду еще смотреть и разбираться по мере чтения.

Автор:  Sergey_P [ Вс: 07 мар 2021 14:43 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

esodin2004 писал(а):
сначала большинство магнитных линий замыкаются вблизи нее, не достигая цели, а при больших уже замыкаются по большим радиусам, обходя ее
Плохое объяснение, потому, что физически в магнитном поле никаких линий магнитной индукции - нет (точно так же нет никаких линий тока водяных или воздушных потоков...)

Автор:  esodin2004 [ Вс: 07 мар 2021 20:23 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

Sergey_P писал(а):
Плохое объяснение, потому, что физически в магнитном поле никаких линий магнитной индукции - нет (точно так же нет никаких линий тока водяных или воздушных потоков...)
Просто не знаю как по другому удобно представить векторное поле. Касательные к векторам мне кажутся довольно наглядными.
Мне показалось важным другое: я, наконец, понял - можно ли до бесконечности увеличивать приемную катушку Rx, расположенную на расстоянии Z от маленькой плоской цели параллельно ей.

Раньше казалось, что да, но что-то смущало (ведь часть поля всегда "убегает" по короткому пути). Интеграл по растущей поверхности считать не хотелось, тем более это только численно можно сделать (кажется) и зависимости в этом случае придется угадывать.
А тут простой рисунок (он есть в этой теме выше) все объяснил. Линии поля - это окружности (эллипсы?). Поэтому делать приемную катушку радиусом больше расстояния sqrt(2)*Z бессмысленно. (в отдельном посте поясню, когда все перепроверю).

Точно так же (из принципа обратимости), не нужна передающая катушка радиусом больше глубины цели.

Автор:  Sergey_P [ Вс: 07 мар 2021 21:13 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

Тут работает простая пропорция, указанная в начале темы: Для ручного МД (с достижимой в большинстве существующих приборчиков чувствительностью в условиях ограничения времени на обнаружение Цели) на цель размером в 10 раз меньше размера поисковой катушки обеспечивается дальность примерно равная размеру самого датчика. БОльшая дальность может обеспечена на бОльшую цель и оптимальным размером датчика будет такое же пропорциональное его увеличение.
Эквичувствительная поверхность зоны обнаружения датчика генерирует шум, ограничивающий чувствительность приборчика, и для обнаружения Цели на бОльшем датчике она так же должна быть увеличена для того, чтобы быть обнаружена. Если же цель останется в прежних размерах при увеличении размеров датчика, то эта цель скроется в шумах и на увеличенной дальности зоны обнаружения будет потеряна.. и даже покажет меньшую дальность за счет увеличившихся шумов…

Автор:  esodin2004 [ Вс: 07 мар 2021 23:21 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

В общем, принципы определения размеров катушек я поддерживаю. Считаю их обоснованными.

Только хочу уточнить, что если убрать все неточности и погрешности, то правильной формулой (исходя из постановки задачи) будет ... (убрал, пока все не перепроверю)
Другое дело, какие выводы из этого для практики? Если максимальный коэффициент передачи сигнала в цепочке Тx -> цель -> Rx достигается при расположении цели под центром катушки при расстоянии до цели, равным какому-то радиусу катушки? Это обстоятельство нужно учесть как один из многих факторов. Но учесть нужно...

P.S.: Тут была ошибка!!!!
Правильно: R = sqrt(2) * Z (пока более уверен для передатчика, так как сошлась аналитика и численное решение)

Автор:  Sergey_P [ Пн: 08 мар 2021 6:30 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

esodin2004 писал(а):
будет R = sqrt(Z)
То, что зависимость будет квадратичной это выходит из логики: Площадь эквичувствительной поверхности – в квадрате от размеров датчика. Как связать энергетически необходимый размер датчика с размером цели, не имея коэффициент связи датчик-цель и имеющийся шумовой порог… тут я затрудняюсь..., даже в логике построения такой конструкции…
Существует метод подобия/пропорций на основе отработанной и испытанной конструкции, которым частенько пользуются инженеры. Тот же Парсонс клепая свои турбины широко его использовал :)

Автор:  esodin2004 [ Пн: 08 мар 2021 13:50 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

Sergey_P писал(а):
То, что зависимость будет квадратичной это выходит из логики...
Спасибо!
Ваша интуиция в очередной раз оказалась на высоте.

Там была ошибка (пропустил квадрат при выводе). Правильное решение: R = sqrt(2)*Z.

На всякий случай привожу формулу и ее производную по dR, которую я к нулю приравнивал.

Автор:  Sergey_P [ Вт: 09 мар 2021 9:29 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

esodin2004 писал(а):
Извините, "каждый о своем...". Я, считаю, что "размер катушки надо выбирать так, чтобы магнитное поле было максимальным на предполагаемой глубине поиска." - это, не верное утверждение. Размер датчика нужно выбирать исходя из размера цели, которая обеспечит её обнаружение на основе диаграммы чувствительности, обеспечивающей превышение шумового порога.
Увеличение/уменьшение тока/поля не приводит к увеличению дальности обнаружения цели, если при этом не учитываются и не принимаются меры по расширению динамического диапазона приборчика (уменьшение шумов, устранение побочных каналов приема, максимальное использование времени на обнаружение цели, выделение и использование всего спектра частот занимаемого целью...).

Автор:  DesAlex [ Вт: 09 мар 2021 9:53 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

Sergey_P писал(а):
...уменьшение шумов, устранение побочных каналов приема, максимальное использование времени на обнаружение цели, выделение и использование всего спектра частот занимаемого целью...
...применение мер по борьбе с влиянием грунта - он самый, родной - пожалуй, главное, что нам мешает "искать глубже". После появления современных любительских цифровиков, где можно плавно регулировать ток накачки ТХ (некоторые умудряются ещё и реостат регулировки добротности приколхозить))) - стало совершенно очевидным не в теории, а на практике, всё об оптимизации добротности контура ТХ и тока накачки, их влияния на отклик грунта. Речь об "увеличении чувствительности МД за счёт повышения размеров катушек" и "увеличении чувствительности за счёт умощнения поля накачки" сейчас ведут, пожалуй, только новички в МД-строении - и то только те, кто сначала пишет, а потом только читает давно обсуждённые на форумах вопросы...

Автор:  esodin2004 [ Вт: 09 мар 2021 11:38 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

Ответы и обсуждение чуть позже, с вашего позволения...

Сейчас хочу сказать, что нашел ошибки в расчетах ТС для Rx. Там, где рисунок с тригонометрией - расчет точки "касания" линии магнитного поля от цели плоскости датчика.
Ошибка была в том, что не учитывались "боковушки" - цель моделировалась двумя отрезками, лежащими от и к наблюдателю. Тогда как ток в контуре течет еще слева направо и справа налево.
Добавление этих двух отрезков, замыкающих ток (можете проверить, если хотите в тригонометрии поупражняться) добавляет магнитный поток, "продляя" действие поля. Исходная формула (1), скорректированная формула (2) на прилагаемом рисунке.

Так вот, ее решением, тоже является R = sqrt(2)*L

Что и требовалось доказать! Правило обратимости (выводимое из закона сохранения энергии) работает!!!
Формула для определения оптимального размера (в смысле эффективности передачи сигнала до и от цели) передающей и приемной катушки одна и та же!!! Совпадает решения по двум совершенно разным формулам (из разных принципов) и двух численных моделирований (приема и передачи). Расчетная модель для численных расчетов бралась из темы про коллекцию катушек для моделирования. Совпадение численных и аналитических расчетов подтверждает их достоверность.

Какие выводы: эффективная глубина поиска с катушкой диаметром 28 см - это 10 см!
Поэтому мы и любим (во всяком случае, я - точно) ходить по распашке.

Дальше коэффициент передачи сигнала в "двухкаскадном воздушном трансформаторе", которым является IB - датчик. начинает резко падать (шестая степень расстояния).
Поэтому на воздухе можно усилить сигнал и поймать монетку на 50 см.
А в грунте уже нельзя, так как грунт - это по сути облако очень мелких целей (помех), расположенных гораздо ближе. И сигнал от них замаскирует сигнал от цели, так как будет передаваться с большим коэффициентом.

Для меня этот вывод очень важен, поскольку побуждает глубже исследовать конфигурацию полей катушек на относительно малых глубинах, чему я пока не уделил достаточного внимания.

Автор:  esodin2004 [ Вт: 09 мар 2021 20:33 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

Sergey_P писал(а):
Размер датчика нужно выбирать исходя из размера цели, которая обеспечит её обнаружение на основе диаграммы чувствительности, обеспечивающей превышение шумового порога.
Мне кажется, противоречие можно сгладить, если использовать такие формулировки:

Эффективная глубина обнаружения - это глубина, на которой отношение сигнал/шум максимально. Эта глубина определена формулой выше. На этой глубине будет обнаружена цель минимально возможного размера.

Максимальная глубина обнаружения - это глубина, на которой отношение сигнал/шум минимально-возможное. Если цель больше минимально-возможного размера, то ее максимальная глубина обнаружения будет больше эффективной глубины в Х раз.

В расчете этого Х (и размера минимальной цели) будет принимать участие "степень минерализации грунта". Ее нужно как-то измерять количественно, тогда шум можно будет оценить, взяв интеграл по объему под катушкой, сложив отклик от его точек (грунт - облако мелких целей?).

В общем, много переменных, много зависимостей, но одной неизвестной зависимостью (размер катушки - эффективная глубина обнаружения) теперь стало меньше, по моему мнению.

Автор:  Sergey_P [ Вт: 09 мар 2021 21:05 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

esodin2004 писал(а):
противоречие можно сгладить, если использовать такие формулировки:
Эффективная глубина обнаружения - это глубина, на которой отношение сигнал/шум максимально
Ручные МД предназначены для _обнаружения_ целей, а порогом обнаружения по дальности служит пороговый шум (а не максимальная чувствительность) аппаратной части и датчика.
Это же очевидно, что обнаружить дробинку лежащую на поверхности полуметровым датчиком – почти невозможно, но она обнаружится датчиком малого размера, даже зарытая в землю. Т.е. размер датчика определяется размером предполагаемых целей и шумовым порогом комплекса аппаратуры.
У геофизиков исследуемые объекты по размерам значительно больше размеров поисковых зондов, поэтому там можно не обращать внимания на размеры целей, и дальность у них составляет 3…4 размера датчика (за счет неограниченного времени на измерения).., тут так нельзя…

Автор:  esodin2004 [ Вт: 09 мар 2021 21:53 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

Sergey_P писал(а):
Это же очевидно, что обнаружить дробинку лежащую на поверхности полуметровым датчиком – почти невозможно, но она обнаружится датчиком малого размера, даже зарытая в землю. Т.е. размер датчика определяется размером предполагаемых целей и ...
А можете ответить: если 1 мм дробинка зарыта на 10 см. в землю, какого размера нужно взять датчик? А если дробинка 5 мм? В предположении, что порог чувствительности аппаратуры задан. А если он регулируется? И бОльшая чувствительность увеличивает затраты? В варианте слабой и сильной минерализации грунта.

Ну или какого размера датчик взять для золотой цепочки (без застежки), зарытой на 10 см в сильно минерализованный грунт?

Мне кажется, что мы с вами ходим по измерениям одного и того же пространства параметров, примерно одинаково понимая зависимости, но никак не придем в одну точку.

И еще у меня есть предположение, что все можно посчитать...(пока сезон не начался)
Sergey_P писал(а):
размер датчика определяется... и шумовым порогом комплекса аппаратуры
Не вполне понимаю слова "шумовой порог". Пока я считаю прибор идеальным, имеющим порог обнаружения, но без собственных шумов. За шумы в модели предполагаю сделать ответственным грунт.
Такая декомпозиция кажется мне оправданной: до предела усовершенствовать геометрию датчика, потом "взяться" за прибор.

Автор:  Sergey_P [ Ср: 10 мар 2021 5:42 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

esodin2004 писал(а):
Ну или какого размера датчик
Сама постановка вопроса не верна, нужно : "на каком расстоянии обнаружится объект такого-то размера при имеющемся датчике такого размера" (ваш вопрос может и не иметь решения)
Удивительно, многим поисковикам об этом известно и широко используют, но нигде не встречал этих статистических данных. При имеющихся технологиях голосовалок/сбор данных и представление статистических данных неужели трудно это было сделать? Мне кажется, что трудности сбора таких данных возникают из-за стандартизации объектов выступающих в роли Цели... Поэтому, предлагаю классическую проводящую цель, используемую геофизиками: замкнутые колечки с разными диаметрами из тонкой (0,15...0,2мм) проволочки наклеенные на листик бумажки.

Автор:  Pawa [ Ср: 10 мар 2021 13:28 ]
Заголовок сообщения:  Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и

Обычно в качестве стандартной цели используют 5 коп СССР, но проволочка будет корректнее.

Страница 2 из 3 Часовой пояс: UTC + 3 часа
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
http://www.phpbb.com/