Схемы металлоискателей MD4U

Недавно раздобыл графитовых тролейбусных щёток , теперь вот думаю применить их , или как обычно фольгу? Чем графитовое покрытие лучше фольги? ведь графитом обычно покрывают только низ катушки , чтобы уменьшить ёмкостное влияние земли, а как же электромагнитные помехи?

Графит лучше, я купил баллон графитовой смазки, и баллон графитовой краски. Краска якобы термостойкая, но она оказалась изолятором. А графитовая смазка проводит и не смазывается пальцами. Щётки кроме графита ещё что то содержат, вроде медь. Но пока их натрёшь много грязи, кое кто их молол в старой кофемолке (это на ваш собственный страх и риск). Пока разберёшься как и на чём замешивать... А баллон стоит 10$ его хватит не на одну катушку, вот и подумайте стоит ли связываться со щётками.

Что за смазка такая? Какое получилось сопротивление экрана?

Всё зависит от того сколько слоёв, и от того как мерить. Красил бумагу в два слоя, если в середине пятна и между иголками щупов мультиметра примерно сантиметр то несколько килоОм получается. На баллонах графита этикетки могут отличаться, но на тех что я видел было написано чёрным по белой бумаге. В составе нет никаких жиров/масел только графит и растворитель возможно какое либо связующее. Слева графитовая смазка, справа краска.

интерисует мнение использующих одно и другое.

Всё зависит от рук а не от материалов. Электростатический экран служит для шунтирования зарядов статического электричества на землю измерительной части. В таком случае не катушка а экран является обкладкой конденсатора, ну а вторая обкладка это то по чём мы ходим - земля.

И так мы уже знаем о двух обкладках, давайте разберёмся почему нужно делать электростатический экран.

1) ОТКУДА НОГИ РАСТУТ.
- Из школьного курса известно что заряд равен ёмкости помноженной на напряжение:
Q = CU,
где С - ёмкость конденсатора, а U - разность потенциалов между его обкладками.

Перепишем формулу по другому:
U = Q/C (1)

- Из школьного курса так-же известно что чем ближе расстояние между обкладками тем выше емкость.

Если одна обкладка земля а другая датчик то с изменением зазора будет меняться ёмкость, заряд не изменен, таким образом по формуле (1) будет меняться напряжение между двумя обкладками.

А так как частота изменения зазора датчик-грунт (0..3 Гц) и частота цели (3...30 Гц) очень близки то описанное выше изменение напряжения может усилится и приводить к ложным срабатываниям.

Опять таки т.к. напряжение статического электричества - это постоянка медленно меняющаяся во времени, а сигнал цели модулирует несущую скажем 5-10кГц, то всё будет зависеть от самой схемотехники.
Например постоянка пролазит через однополупериодные СД (Тесорро, Классик) но не пролазит через двуполупериодные СД (Вайтс 6000 Ди Про).


2) КЛИМАТ.
Если описанные выше предпосылки верны, то по идее электростатический экран спасает только тогда, когда климат очень сухой и статика накапливается везде. К примеру если вы хватаетесь за крупный металлический предмет и чувствуете электростатический разряд и такое происходит круглый год, либо в определённый сезон (как правило зимой) то вам нужен электростатический экран. В тех городах России, Белоруссии и Украины где я был - не помню чтобы статика давала о себе знать. В Штатах там это есть, по моему в книге Хоровица-Хилла они упоминали о сезоне смерти КМОП логики той у которой не было защитных диодов по входу.

3) КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ.
С другой стороны электростатический экран был придуман тогда когда корпуса и штанги были металлическими, т.е. обмотка датчика являясь обкладкой конденсатора замыкалась через тело человека на землю. Столкнулись инженера с проблемой и решили её.

Но любители здесь гнут штанги из пластиковых труб, либо используют пластиковые рукоятки. В таком случае даже при наличии статики она по идее не должна сильно влиять.

4) ЭТО ЛИШЬ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ЭКРАН.
Это заблуждение что электростатический экран защитит приёмную катушку от пром частоты 50Гц т.к. для экранирования понадобиться лист железа толщиной в несколько мм. А не графит либо алюминиевая фольга.

5) О сопротивлении электростатического экрана.
В электромонтажных браслетах заземляющих статику встроено сопротивление порядка 1 мОм. И этого достаточно. Супер низких сопротивлений здесь не нужно.

6) ВЫВОДЫ
Таким образом получается что экран нужен когда:
- Сухой климат в вашем регионе.
- Штанга и Корпус прибора металлические, и вы прикрутили на них землю МД.
- Синхронный Детектор однополупериодный (Классик, Тесорро).
- Вы делаете прибор либо катушку на продажу.


P.S. Описание не претендует на истину, это лишь моя частная точка зрения. Если кто с чем не согласен - поправьте. Получилось длинно но надеюсь понятно.

Электростатический экран на датчиках IB приборов нужен лишь для подавления т.н. "емкостного эффекта земли". Суть его заключается в следующем - между обмотками датчика и грунтом действительно возникают паразитные конденсаторы. Причем главная неприятность этих конденсаторов в том, что их емкость постоянно колеблется, т.к. зависит от расстояния между грунтом и датчиком. Механизм воздействия этих конденсаторов двоякий:
Во-первых, т.к. наш прибор изолирован от грунта, то паразитные конденсаторы с передающей обмотки и приемной обмотки замыкаются последовательно. Т.е. получается дополнительный конденсатор (с изменяющейся емкостью) связывающий две эти обмотки. Как результат, баланс датчика нарушается и на выходе имеем ложные отклики при взмахах.
Во-вторых, такие паразитные конденсаторы начинают влиять на АЧХ и ФЧХ ТХ и RX обмоток. Особенно это критично для резонансных обмоток, т.к. крутизна ФЧХ у них в районе резонанса большая. Как результат - болтанка ВДИ и опять ложные отклики. Этот же механизм мешает работать однокатушечным приборам(BFO и FM).

Все это легко проверяется эксперементально и все "играющие тренеры" давно об этом знают
Опять же из практического опыта графитовый экран более технологичен, чем фольга. Но он не должен быть ни слишком низкоомным, ни слишком высокомным. Его сопротивление между двумя самыми дальними точками должно быть от сотен Ом до единиц килоОм.

А чем плохо когда низкое сопротивление графитового экрана?

Слишком низкоомный экран начинает шунтировать обмотки (уменьшает их добротность), а также может приводить к разбалансу датчика. Как вариант - можно использовать низкоомные экраны с зазорами. Но зачем нужны лишние хлопоты...

О низкоомном шунтировании если говорить то это больше может относиться к фольге. Но тут не шунтирование происходит, а в экране просто возникает такой же вторичный ток как и в цели и он наводит свой сигнал в приемнике, который потом надо вычесть, в принципе оно то и изменяет настройку контура, если резонанс есть. Особо фазу не двигает т.к. тонкий. Графит точно так же себя ведет, только с иной интенсивностью и фазой. Если слишком намешан (менее 50ом) то есть проблемы. А если более 100ом- никаких вопросо в нет. В пределах 200-1000ом вполне. Просто если наносить кистью- могут быть пробелы. Если из баллона, надо в несколько приемов и и слегка полирнуть(потереть) поверхность, чтобы снизить сопр. покрытия. т.к. оно всетаки великовато, как по мне. Прозванивал корпус Вайтса- гдето 200-300ом. Хитрое многослойное покрытие. Сверху пластик, проводящий слой внутри. На современных "китайских" Вайтсах просто напыление графитовое. Но проводимость- сотня/другая. Из баллона такое не получить. Есть катушка Фишера- так же нанесен графит- сотня/другая ом. Не килоомы! Главное - чтобы было сплошное, без обрывов поверхности/островов\континентов и тонкое. При плохом сцеплении кристаллов графита, растрескивании и проч. экран "шумит", глючит- по нашему.

Связь ТХ и РХ я выпустил из виду. Резонансные контура могут иметь всего три типа связи:
- магнитная
- емкостная
- индуктивная

В ИБ МД через проводящую цель обе катушки магнитосвязаны (именно благодаря этому эффекту и регистрируется наличие цели), а через грунт между РХ и ТХ имеется паразитная емкостная связь. В зависимости от силы любой из трех типов связи, резонансные частоты контуров как бы разбегаются в разные стороны отсюда и крутится фаза. Возможно именно благодаря этому эффекту и возможна дискриминация. Вот здесь Иван Костин попытался сделать кое какие расчёты касательно магнитосвязанных контуров:
http://mdinfo.ho.ua/rezloop.htm
смотреть раздел "Связанные контуры". Но с коэффициентом связи по моему он ошибается, такая связь возможна в исключительном случае, вроде крышки канализационного люка.

Таким образом задача электростатического экрана устранить емкостную связь между РХ и ТХ, чтобы улучшить точность расчёта ВДИ к примеру. Верно спасибо Кощей за идею, действительно рассматривать одну РХ не корректно. Интересно каким образом можно посчитать величину емкостной связи? Ведь ёмкости там будут совсем небольшие... т.е. емкостная связь будет слабая. И всё таки что причина нестабильности, емкостная связь между РХ и ТХ либо то что описывал выше - дрейфующая постоянка пролазящая через однополупериодные СД.

Если дело в емкостной связи - то этим объясняется тот факт, что ДД датчик менее восприимчив к влиянию грунта чем концентрический. Емкостная связь у ДД датчика по идее меньше чем у концентрического.

Вы можете отключить эти сообщения.

Во-первых, чтобы постоянка попала на синхронный детектор, она должна, как минимум, пройти входной усилитель. В правильном входном усилители проходные конденсаторы выбраны таким образом, что частота среза ФВЧ составляет единицы килогерц. Это делается, чтобы получше додавить весь мусор снизу (50Гц в том числе).
Во-вторых, постоянки, точнее низкочастотных колебаний в чистом виде на входе просто нет. Есть низкочастотная модуляция (амплитудная и фазовая) сигнала на рабочей частоте. Вот этот сигнал прекрасно проходит входной усилитель и детектируется в детекторе, появляясь уже действительно в виде НЧ колебаний.

Как по мне, особого смысла расчитывать и измерять эти паразитные "земляные емкости" нет. Величина их мала, но и чувствительность МД огромна. В любом случае экранирование сводит их влияние к нулю.

Как раз делаю датьшик, витки покрыл слоем епоксидки и наверх графит+нитролак. Перед смазки графитом обмативал проволкой (интервал 3-5см), сопротивление между етой проволки и любой место екрана 2-3ком, ожидаюсь будет хорошо

Представьте себе распространенные датчики IB в виде качелей, у которых разные плечи. Эти качели на воздухе уравновешены разными грузами – получаем сбалансированную систему. Затем, не трогая и не корректируя моменты этих качелей, опускаем их в воду, меняем параметры среды… - качели выходят из равновесия. Точно так же датчик МД выходит из равновесия из-за изменения среды в которой распространяется поле TX, при приближении грунта или крупной близко лежащей цели…
Точно такое же неодинаковое влияние на плечи датчика МД оказывает и емкость между элементами датчика и грунтом. Экран минимизирует это емкостное влияние, но не устраняет индуктивное (изменение поля ТХ). Минимизировать индуктивную составляющую позволяют катушки, дополнительно сбалансированные на индукционное влияние грунта (о чем писал в теоретическом)

Датчик МД принципиально нельзя рассматривать как отдельные радиотехнические элементы, хоть в составе контура, так и без оного… В датчиках работает баланс участков поля ТХ, а не величина коэффициента магнитной связи, относящийся к какой-то катушке. Так же следует отличать датчики Tx+Cx и Rx+Cx, т.к. они работают совершенно по-разному…

три детали, и не в состоянии осознать что тут нифига того нет, Какие то магнитные связи приплели... Тема пустая.

Емкостной эффект земли, емкостной эффект земли…. Если на другом конце емкости не будет никакого сигнала, то и емкость эта ни кому не помешает. То есть в случае экрана надо рассматривать источник помех на другом конце емкости. И чем он ближе (можно сказать и емкость больше), тем больше помеха, наводка. Пример- рука человека, поднеси ее к неэкранированному датчику (например Лобо, Фишер) детектор завоет. А с экраном никакого звука.

В самодельных детекторах, где автор сам наставил микросхемы, можно сделать вход низкоомным. Такому детектору экран не нужен, вся помеха через эти низкие Омы сойдет на землю. А если повторять конструкцию, то надо следовать оригиналу.

И здесь без разницы из графита, или из фольги. Кому, какой технологичней. Только надо оставлять возможность сбалансировать датчик в конце полного изготовления.

Коэффициент магнитной связи – обобщенный параметр взаимодействия полей катушек. Для МД он не применим, слишком груб, т.к. не отражает фактическое влияние элементов полей на формирование: результирующего поля, диаграммы чувствительности, побочных каналов, влияния грунта, закономерности изменения параметров при балансировке датчика в зависимости от относительного расположения катушек… ну и в конце-то концов необходимо рассматривать взаимодействие полей трёх катушек –TX, RX и Сх (DD, Омега… – не исключение, они так же имеют эти составляющие)
Проведенные расчеты взаимодействия контуров не имеют никакого отношения к датчику МД, выбранная модель не соответствует действительности.
Емкостный эффект – параметр зависящий от напряжения на катушках и статического потенциала. Самая вредная составляющая – это именно напряжение возбуждения поля. Её никуда не убрать, будь то импульсник или частотник. Ёмкость между TX-CX-RX есть всегда, чем больше витков в катушке, тем больше емкость. Если к этой стационарной емкости добавляется еще емкость на грунт – то происходит разбалансировка датчика.. Экран отсекает влияние этой добавочной емкости…

Совершенно верно. И все просто! И никаких других явлений природы тут нет и не бывает.
К стати, если говорить о руке, как источнике емкостного эффекта, то это еще не все. Рука (тело) оно же не пустое, оно заполнено жидкостью, в которой растворено много чего, электролиты, соли и есть еще кровь, в которой есть железо и не все однозначно с теми "руками". 80% тела- жидкость! Не вода в прямом смысле с точки зрения ИБ катушки.

Вот АКА ДД делают в графите,только не пойму ,как покрывают графитом когда катухи залиты ,по мастике что ли ?

Еще добавлю что не надо притягивать статическое электричество к электростатическому экрану. Он защищает от влияния земли, от ее помех. И это влияние проявляется больше не в сухую погоду, а когда мокрая трава, и влажная
атмосфера. А сама емкость, просто емкость, такая огромная ... или наоборот очень маленькая останется просто емкостью, если к ней на второй конец не подключить источник помех. И только тогда можно говорить о ее параметрах.




Разорились на графитовый порошок, а раньше фольгой, да еще и толстой.

У Ака 2-е покрытие графитом. графит - компаунд - графит, потом залитые катушки

Предлагаю вам более технологичное решение- отказаться от экранирования фольгой и графитом. Экранировку делаете бифилярно т.е. в два провода, а точку подсоединения экрана выбираете в конце одного из проводов или в точке изгиба т.е. начала бифилярной экранировки.
PS: Чуть не забыл. Между экраном кабеля и экраном катушки желательно поставить сопротивление порядка 100-300 Ом.

Обматывал трубку с обмоткой простой тонкой проволочкой с шагом около 2 см, подсоединённую к корпусу прибора с одного конца, что бы не было к.з. витка. Никаких отличий от сплошного экрана, будь то графит либо фольга не заметил.
...приврал немного, щас посмотрел. Шаг 1 см, подсоединена посередине, а концы свободны.

Это тот же бифиляр. Кадуцей ещё лучше, но немного сложней.
Точки соединения с экраном те же, что и в предыдущем сообщении. Шаг намотки не критичен 1-3см.