Рассмотрим подробно процесс изготовления такого датчика. Вначале нам потребуется намотать катушки. Передающая катушка мотается проводом диаметром 0.63-0.67мм на оправке диаметром 180мм и шириной 6мм. Эта катушка должна содержать 24 витка. Компенсирующая катушка мотается таким же проводом на оправке диаметром 74мм и шириной 6мм. Она содержит 8 витков. Эту обмотку нужно намотать аккуратно виток к витку. Поверх нее мотается приемная катушка проводом диаметром 0.31-0.33мм. Мотать нужно 240 витков. При намотке этой катушки нужно соблюсти одну тонкость – начальные витки должны как можно скорее скрыть под собой компенсирующую катушку. Благодаря этому при балансировке мы сможем обойтись без дополнительных компенсирующих цепей! А объяснение здесь простое – позже мы подключим начало обмотки приемной катушки к “земляному” потенциалу. В результате начальные витки будут экранировать остальную обмотку от компенсирующей катушки, существенно уменьшая паразитную емкостную связь. После намотки всех катушек их нужно аккуратно и плотно увязать нитками и снять с оправок.
Нелишне заметить, что обмоточные провода должны быть новые с идеальной изоляцией. Можно использовать только медные обмоточные провода. Недопустимо использовать б/у провод, добытый из обмоток электротехнических устройств – как правило, он имеет микротрещины, которые могут привести к межвитковым замыканиям, что испортит результат всей кропотливой работы.
Сначала берем заливочную форму и укладываем в радиальные “спицы” углублений полоски из стеклоткани или обычной ткани (для армирования). Сверху укладываем наши катушки. Перед укладкой узелки стягивающих нитей разворачиваем таким образом, чтобы они оказались снизу. Это приподнимет катушки и позволит смоле легко затечь под них.
Далее подключаем катушки к кабелю согласно схеме. Особое внимание следует уделить фазировке катушек при подпайке кабеля. Передающая и компенсирующая катушки должны быть включены встречно. Для удобства восприятия на схеме условно показаны начала и концы всех катушек в виде выводов, выходящих из катушек в определенном направлении. Именно так и нужно ориентировать и распаивать концы "настоящих катушек". На рисунке ниже показан способ подключения датчика с помощью “толстого” S-VHS кабеля Belsis BW7809PL. Такой кабель дает чуть большее потребление прибора, чем при использовании AWM2919 (толстый VGA-кабель с двойным экранированием, используемый в компьютерных мониторах и плазменных панелях) или LIYCY-CY (монтажный слаботочный кабель с двойным экранированием). Однако BW7809PL гораздо проще в распайке.
Выводы катушек фиксируем с помощью небольшой цилиндрика из пластилина. Кроме фиксации выводов, он играет еще одну важную технологическую роль – в дальнейшем он формирует места выходов проводов из заливочной массы. Для этого в блистерной форме есть небольшое цилиндрическое углубление, которое должен плотно заполнить нижний конец пластилинового цилиндрика. Входы проводов обмоток в цилиндрик должны при этом располагаться на уровне горизонтальной поверхности пластика блистерной формы, а выходы в сторону распайки кабеля – выше уровня заливки эпоксидной смолы.
Теперь приступаем к предварительной балансировке датчика. Для этого располагаем датчик подальше от металлических предметов и включаем сервисный режим “Калибровка тракта”. Подробности входа в этот режим описаны здесь. Вначале нам необходимо включить рабочую частоту 7кГц, Устанавливаем Усиление 1 и фазовый сдвиг в районе 150-160градусов. Намоточные данные катушек подобраны таким образом, чтобы вначале компенсирующая катушка создавала небольшую избыточную компенсацию. В этом случае шкалы X и Y отклоняются вправо. А при попытке слегка приподнять малую катушку над формой, эта картина только усугубляется. Т.е. шкалы при этом не должны переходить влево через ноль. Если же у вас при подъеме все-таки показания шкал переходят через ноль, значит, из-за погрешностей в диаметрах провода или оправок получилась небольшая недокомпенсация. Тем не менее, в таком случае датчик также можно сбалансировать, об этом будет сказано ниже.
Рассмотрим способ устранения небольшой перекомпенсации. Для этого нам нужно немного удалить компенсирующую катушку от приемной. Делаем это с помощью деревянной зубочистки – внедряем ее под витки компенсирующей катушки и слегка отгибаем их к центру. При этом следим за показаниями, стремясь получить нулевой баланс по обеим шкалам X и Y.
Т.к. провод компенсирующей катушки достаточно жесткий, отогнутые витки не нуждаются в дополнительной фиксации. Следя за показаниями шкал, отгибаем необходимое число витков. Если для баланса не хватает витков одного сектора между нитяными утяжками, переходим к другому сектору. Добившись близких к нулю показаний при Усилении 1, устанавливаем Усиление 8 и корректируем положение витков. Добившись разбаланса не хуже ±20%, предварительную балансировку можно считать завершенной. Отпаиваем кабель и приступаем к заливке катушек эпоксидной смолой. Для этих целей нам понадобится примерно 100-110грамм смолы. В конце заливки загибаем “хвосты” армирующих лент вовнутрь “спиц” и оставляем форму на ровной поверхности на 24 часа для застывания смолы.
После застывания смолы извлекаем отливку из формы. Форму при этом можно не жалеть – в нужных местах кромсаем ее ножницами. Удаляем пластилин, а через образовавшееся отверстие протягиваем концы проводов на другую сторону отливки. В результате получаем такую изящную и прочную конструкцию:
Теперь датчик нужно заэкранировать. Для этих целей используем все тот же токопроводящий лак на основе нитролака и измельченного графита. Подробности приготовления описаны ранее. В данной конструкции экранируется не корпус, а непосредственно залитые катушки. С помощью кисти покрываем лаком “малое кольцо”. Не забываем установить вывод заземления – небольшой отрезок многожильного изолированного провода, один конец которого нужно зачистить и “распушить”, а потом смазать проводящим лаком. Для удобства этот проводник можно предварительно зафиксировать с помощью капли термоклея.
Внимание: Передающую катушку экранировать не нужно! В этой конструкции это не только избыточно, но и вредно. Избыточно потому что выходной каскад Кощея-18М имеет очень низкий импеданс, поэтому передающая катушка практически не подвержена емкостному эффекту. А вредно, потому что при близком расположении экрана от передающей катушки в нем начинают протекать ощутимые индукционные токи, которые приводят к деградации экрана и, как следствие – к ложным откликам.
Далее приступаем к размещению датчика внутри корпуса. Прикручиваем к кронштейну гермоввод. Гайку гермоввода желательно зафиксировать каким-либо клеем или компаундом. Затем пропускаем через гермоввод конец кабеля.
Теперь этот конец кабеля изгибаем и плотно укладываем внутри кроштейна, затем надежно фиксируем с помощью термоклея.
Дальше приступаем к подготовке крышек корпуса. На верхней крышке с помощью бокорезов или скальпеля нужно удалить четыре бобышки (синие стрелки). Затем сверлим шесть отверстий диаметром 3мм и зенкуем их сверлом 6-7мм под головку самореза (зеленые стрелки). Потом сверлим отверстие диаметром 7-8мм под кабель (красная стрелка). На нижней крышке только удаляем бобышки. Бобышки не выбрасываем, они нам пригодятся позже.
Далее продеваем конец кабеля в отверстие на крышке и прикручиваем кронштейн с помощью нержавеющих саморезов 3х16мм. В районе “ушей” кронштейна для повышения прочности соединения можно применить саморезы 3х20мм или 3х25мм. Внимание: саморезы должны быть обязательно нержавеющими. Они, в отличие от обычных стальных, не приводят к разбалансу датчика.
Далее вставляем датчик внутрь верхней крышки корпуса и смотрим, что у нас получилось:
Теперь нам нужно зафиксировать датчик внутри верхней крышки корпуса. Для этого приподнимаем датчик и наносим внутри корпуса в местах, показанных стрелками, термоклей. Термоклей должен быть хорошо разогрет. Затем плотно прижимаем датчик к крышке. В месте выхода кабеля (синяя стрелка) клей должен выступить вовнутрь и загерметизировать отверстие вокруг кабеля. Концы кабеля ориентируем вдоль днища образовавшейся “ванночки”, в которую будет производиться финишная заливка, фиксирующая выводы обмоток. По поводу термоклея хотим обратить внимание, что “не все стиральные порошки одинаково хороши” J. Очень неплохо себя зарекомендовал термоклей TOPEX. В отличие от дешевых марок клея он дает весьма надежное соединение с полистиролом и эпоксидной отливкой.
Далее подпаиваем концы катушек к кабелю согласно схеме, которая была приведена выше. Обращаем ваше внимание, что при использовании кабеля BW7809PL (или подобного), экранирование катушек идет только по цепи “земляного” провода приемной катушки. А экран проводника, подключаемого к передатчику, в данном включении к земле не подключен. Поэтому нужно следить за тем, чтобы при монтаже в разъеме и датчике эти экраны между собой не соприкасались!
Подключаем датчик к прибору, входим в сервисный режим и проверяем баланс. Теперь нам нужно будет уделить особое внимание выводам из более толстого провода, которые подпаиваются к кабелю. Положение этих выводов существенно влияет на баланс! Поэтому их нужно уложить оптимальным образом. Наибольшую чувствительность к балансировке эти выводы имеют при укладке рядом с приемной катушкой. Направление укладки также имеет значение. От него зависит в какую сторону мы движемся – перекомпенсации или недокомпенсации. Следим за показаниями шкал и укладываем выводы таким образом, чтобы баланс по обеим шкалам сошелся в ноль (При Усилении 8). По шкале Х допустим разбаланс ±15%. При укладке желательно оставить небольшую петельку размером 1-2см, которая будет возвышаться над поверхностью “ванночки”.
Отдельно следует остановиться на случае, когда балансировка с помощью имеющихся “хвостов” не получается. В этом случае один из выводов следует нарастить таким же проводом и уложить его по периметру внутри “ванночки”. Такая петля провода играет роль вспомогательной компенсирующей обмотки. Направление укладки определяем по показаниям шкал. В случае сильного разбаланса может потребоваться несколько таких витков. Таким способом можно “лечить” и перекомпенсацию, и недокомпенсацию.
Далее размещаем датчик строго горизонтально и заливаем “ванночку” эпоксидной смолой. После застывания смолы еще раз проверяем баланс и, если нужно, корректируем его с помощью петельки, оставшейся над поверхностью. Петлю нужно прижать к поверхности и изогнуть оптимальным образом, следя за показаниями шкал.
Теперь к датчику можно приклеивать нижнюю крышку. В принципе, для этого подойдет любой универсальный клей. Но наилучшие результаты дает самодельный клей, изготовленный путем растворения полистирола в дихлорэтане. Для этого нам и сгодятся удаленные ранее бобышки. Помещаем их в какой-нибудь пузырек, заливаем небольшим количеством дихлорэтана и герметично закрываем. Ждем пока полистирол полностью растворится, на что обычно требуется пара часов. Затем смесь перемешиваем и, если нужно, разбавляем дихлорэтаном до густоты сметаны. Внимание: с дихлорэтаном нужно работать в хорошо проветриваемом помещении, т.к. его пары ядовиты! Далее приступаем к склейке. Для этого нужно аккуратно промазать клеем пазы на обеих половинках и плотно сжать их. С клеем важно не переборщить, чтобы его остатки не вылезли наружу. Кстати, одно из достоинств самодельного клея в том, что он имеет такой же цвет, что и корпус. Поэтому небольшие огрехи склейки будут малозаметны. Также следует обратить внимание, что этот клей сохнет достаточно быстро. Поэтому процесс смазывания нельзя сильно затягивать (не дольше 5-10минут).
Итак, в результате всех трудов мы получили вот такой датчик.
Подключаем датчик к Кощею-18М и выполняем фазовую калибровку тракта вместе с этим датчиком. Делаем это тем же способом, который был описан в предыдущих главах. В этом экземпляре для частоты 7кГц фазовый сдвиг получился 150.5 градуса, для 14кГц – 173.6 градусов. Включаем поисковые режимы, подносим к датчику различные типовые мишени и убеждаемся в том, что прибор их обнаруживает и правильно распознает.
Выводы
При лабораторных испытаниях были получены следующие параметры:
Масса датчика – 496гр.
Дальность обнаружения по воздуху (в селективном режиме):
5коп. СССР – 30см.
медная копейка Алексея Михайловича – 13см.
Потребление на частоте 7кГц – 143мА.
Потребление на частоте 14кГц – 83мА.
Электрический баланс сохраняется в диапазоне температур -10…+50 градусов Цельсия.
Из приведенных цифр видно, что максимальная глубина датчика не уступает параметрам предыдущего концентрического датчика диаметром 200мм. Вместе с тем новый датчик обладает гораздо более элегантным дизайном, имеет существенно меньшую массу. С описанным датчиком заметно меньше энергопотребление прибора. Также следует отметить, что при новом соотношении диаметров приемной и передающей катушек (1:2 вместо 1:1.4) возросла чувствительность к мелким объектам (например – монетам-чешуйкам). Но при этом несколько заострилась “конусность” диаграммы направленности.
При полевых испытаниях было замечено еще одно полезное свойство – такой датчик менее подвержен ложным откликам при ударах о ветки, толстые стебли травы и т.д. Очевидно, это связано с тем, что датчик имеет “мягкую подвеску” внутри корпуса.
0 коментара:
Публикуване на коментар