Альтернативные датчики для металлоискателя Кощей-18М(ВМ8043) Часть 2. Кольцевой датчик Кощей-ДК27

Следующим для изготовления предлагается кольцевой датчик с внешним диаметром 27см. Диаметр по катушке у такого датчика составляет примерно 25.5см, что соответствует стандартному типоразмеру 10 дюймов. Изготовив такой датчик, вы сможете корректно сравнить чувствительность Кощея-18М и брэндовых приборов.

Технология изготовления

Дальше послойно клеим стеклоткань на заготовку. При проклейке внутреннего борта на стеклоткани придется сделать 6-8 радиальных надрезов длиной около 20мм. Иначе стеклоткань не удастся туда уложить. При наклеивании очередного слоя нужно следить, чтобы эти надрезы располагались со смещением, а не один под другим. Дожидаемся полимеризации смолы, обрезаем выступающие излишки стеклоткани, проводим предварительную шлифовку с помощью наждачной бумаги.При изготовлении этого датчика используется та же “пенопласто-стеклопластиковая” технология, что и для предыдущего датчика. Поэтому при рассмотрении этапов изготовления подробно будут рассмотрены только те моменты, которые имеют свои особенности именно для этого датчика. Итак, вырезаем из пенопласта кольцо с внешним диаметром 270мм и внутренним 125мм. При вырезании устанавливаем режущий инструмент под углом, чтобы заодно снималась фаска шириной 8-10мм. Вырезаем углубление под крепление. Вырезаем 3-4 кольца из стеклоткани (внешний диаметр 330мм, внутренний 85мм). Не забываем отжечь стеклоткань.
Дальше послойно клеим стеклоткань на заготовку. При проклейке внутреннего борта на стеклоткани придется сделать 6-8 радиальных надрезов длиной около 20мм. Иначе стеклоткань не удастся туда уложить. При наклеивании очередного слоя нужно следить, чтобы эти надрезы располагались со смещением, а не один под другим. Дожидаемся полимеризации смолы, обрезаем выступающие излишки стеклоткани, проводим предварительную шлифовку с помощью наждачной бумаги.

Теперь переходим к электрической части датчика. Принципиальная схема выглядит следующим образом (два варианта - для 7 и 10 контактного разъемов):

Пространственное расположение катушек и их фазировка условно показаны на следующем рисунке (вид на датчик снизу):

Передающая катушка L1 мотается на оправке диаметром 240мм. Она должна содержать 17 витков провода диаметром 1мм. Компенсирующая и приемная катушки (L2 и L3) мотаются на оправке диаметром 172мм. Первой нужно мотать компенсирующую катушку. Она должна содержать 8 витков провода диаметром 1мм. Сверху наматываем приемную катушку, которая должна содержать 170 витком провода диаметром 0.25мм (желательно в дополнительной шелковой изоляции).

Затем прорезаем в заготовке датчика углубления для катушек, гермоввода, а также для “спиц”, которые улучшат жесткость конструкции. Укладываем катушки и распаиваем их согласно схемы. Резистор и конденсатор пока не припаиваем.

Обращаем внимание на расположение согласующей петли. В этой конструкции она находится в месте соединения передающей и компенсирующей катушек. Предварительно под эту петлю нужно выделить 30-40см провода.

Подключаем разъем кабеля к металлоискателю и начинаем настройку датчика. Настройка этого датчика аналогична настройке других датчиков(см. http://www.metdet.ru/IB/article2.zip, http://www.metdet.ru/Sensor_D30.htm). Ниже мы лишь кратко изложим основные этапы настройки с учетом особенностей этого датчика.

Включаем прибор. На экране появится предупреждение “Датчик разбалансирован!” Игнорируем его и нажимаем кнопку Ввод. Выбираем пункт меню “Параметры”, заходим в него и меняем параметр “Усиление” для первого профиля на значение 1 (минимальное усиление). Также устанавливаем параметры “Частота” на значение 7кГц и номер датчика 2. Выходим из этого пункта меню по клавише Ввод. Дальше нам понадобится один из сервисных режимов прибора.

Для того, чтобы стали доступны сервисные пункты меню, необходимо сделать следующее: нужно войти в пункт меню “Контроль батареи” и нажать клавишу È не менее восьми раз. После этого нажимаем клавишу Ввод и возвращаемся в основное меню. Затем нажимаем несколько È, и после прокрутки убеждаемся, что в меню появились дополнительные пункты.

Необходимо выбрать пункт меню “Калибровка тракта”. Заходим в него. На экране будет наблюдаться подобное изображение:

На данном этапе мы смотрим на две верхние шкалы – X и Y. Эти шкалы индицируют абсолютный уровень сигналов X и Y на выходе синхронного детектора. В правильно сбалансированном тракте эти сигналы должны быть минимальными. Т.е. указатели уровня сигнала должны находиться около центральной (нулевой) отметки. Попробуем достичь этого. Для этого датчик нужно расположить подальше от металлических предметов (не менее чем на 0.5м). Предварительная балансировка достигается путем правильной укладки согласующей петли. Согласующую петлю вначале отгибаем перпендикулярно плоскости датчика. Затем начинаем понемногу укладывать эту петлю в те же углубления, в которых находятся катушки. Контролировать при этой настройке нужно показания на X и Y шкалах (Добиваемся минимальных показаний). В зависимости от знака разбаланса петлю нужно будет укладывать либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки. На данном этапе полный баланс по шкале X не получается – останется разбаланс 5-20% от максимального значения шкалы. На это сейчас не обращаем внимания - этот баланс достигается с помощью элементов R101,C101 и об этом будет сказано ниже. После того как мы достигли предварительного баланса (разбаланс по шкалам X и Y не более 20%), положение катушек и петли нужно зафиксировать с помощью деревянных зубочисток. Лишний оставшийся участок петли укорачивается до размера 20-40мм. Этот участок будет использоваться в дальнейшем для тонкой настройки.

Теперь можно переходить к следующему этапу – заливке катушек эпоксидной смолой. Углубление вокруг гермоввода заливаем только наполовину глубины, чтобы оставалась возможность подпайки к концам проводов.Дожидаемся застывания смолы (желательно дать 1-2дня на усадку), обрезаем “верхушки” зубочисток и переходим к последнему этапу настройки датчика – тонкой балансировке при ольшом усилении. Для этого нам понадобится предварительно припаять элементы R101<C101 прямо к разъему датчика . Это необходимо сделать потому, что эти элементы крайне затруднительно подстраиваить, когда они находятся внутри датчика. Подпайку выполняем согласно схемы (см. выше). Конденсатор должен быть с хорошим ТКЕ, рекомендуется группа X7R. Резистор желательно использовать однопроцентный (например типов MFR,MRS или С2-29). Здесь важна не столько точность этого резистора, сколь термостабильность. А она у однопроцентных резисторов хорошая. На время настройки вместо резистора R101 устанавливаем многооборотный подстроечный резистор на 1 МОм.

Далее включаем прибор, входим в пункт меню “Параметры” и устанавливаем значение усиления равным 8 (максимальное усиление). Дальше входим в сервисный пункт меню “Калибровка тракта” и контролируем шкалы X и Y. Подстройку ведем с помощью небольших изменений конфигурации петли и с помощью резистора R101. Петля в основном перестраивает показание по шкале Y, резистор – по шкале X. Петлю укладываем в плоскости датчика и подбираем ее оптимальную форму и положение. Идея балансировки все та же – необходимо сдвинуть показания по шкалам X и Y как можно ближе к нулю. Допустимая расстройка – не более 10% относительно центра. После того как найдено оптимальное положение петли, с помощью резака делаем под нее углубление и проверяем настройку. Если нужно – корректируем положение петли. Петля не должна выглядывать над поверхностью датчика. Если нужно - фиксируем ее положение петли с помощью деревянных зубочисток. После выполнения балансировки на частоте 7кГц, необходимо проверить соблюдается ли балансировка на частоте 14кГц. Для этого нужно войти в пункт меню “Параметры” и изменить рабочую частоту на 14кГц. Затем нужно снова войти в сервисный пункт меню “Калибровка тракта” и посмотреть состояние шкал X и Y. Если эти значения не отличаются от нулевого значения более чем на 20%, то балансировку можно считать успешной.

Измеряем сопротивление переменного резистора R101 и заменяем его на один или несколько постоянных резисторов. Для справки – обычно значение резистора R101 получается около 450кОм. Элементы R100, C101 монтируем с помощью объемного монтажа на выводы кабеля и катушек возле гермоввода.

Еще раз проверяем баланс, и, если все нормально, то заливаем петлю и элементы R101,C101 эпоксидной смолой. После застывания смолы проверяем гладкость нижней поверхности датчика. Где нужно подрезаем “пеньки” зубочисток и удаляем застывшие капли эпоксидной смолы. Для улучшения адгезии опять делаем шилом в пенопласте сеть глухих отверстий.

Дальше необходимо сделать экранированную крышку датчика. Для этого нужно взять кусок листового текстолита или нефольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5-2мм. Мы в своей конструкции для однообразия конструктивных материалов использовали лист стеклотекстолита толщиной 1.5мм. Из такого куска необходимо вырезать кольцо с внешним диаметром 270мм и внутренним диаметром 125мм. Это можно сделать с помощью циркульного резака или с помощью обычного лобзика.

Затем на внутреннюю поверхность крышки нужно нанести токопроводящий лак. (Технология изготовления такого лака описана в этой статье http://www.metdet.ru/IB/article2.zip). Пока лак не высох, к поверхности прикладывается зачищенный конец тонкого многожильного изолированного провода. Затем, с помощью небольшого кусочка бумаги эта очищенная часть приклеивается к крышке за счет лака. В дальнейшем этот проводник будет служить точкой подключения экрана.

После высыхания лака проводник нужно укоротить до длины 5-6см, зачистить конец и проверить сопротивление экрана. Для этого необходимо подключить один из щупов тестера к медному проводнику, а второй плотно прижимать к различным точкам экрана. Тестер в режиме измерения сопротивления должен показывать сопротивление от сотен Ом до единиц килоОм. Если сопротивление в норме, то переходим к следующему этапу – приклеиванию крышки.

Разводим 100гр эпоксидной смолы и загущаем ее тикстропной добавкой - аэросилом(коллоидная порошкообразная двуокись кремния) или обычной кухонной мукой. Загуститель добавляем постепенно по пол чайной ложки и тщательно вымешиваем. Нужно добиться консистенции жидкой сметаны. После этого переворачиваем датчик кверху дном, укладываем его на край стола (так, чтобы кронштейн и гермоввод свисали) и равномерно смазываем поверхность датчика тонким слоем эпоксидного клея. Затем аккуратно подпаиваем заземляющий провод крышки к общему экрану кабеля возле гермоввода. Выполнять эту операцию будет не очень удобно, но вполне реально – длины провода достаточно, чтобы сдвинуть крышку и добраться паяльником до места спайки. Главное – не прилагать больших физических усилий, чтобы нечаянно не оторвать проводник от крышки. И, наконец, приклеиваем крышку к датчику. Для надежного приклеивания придавливаем крышку грузами. Вытекающие излишки клея аккуратно удаляем. Когда смола начнет схватываться(сильно загустеет) грузы желательно убрать, чтобы снять небольшую упругую деформацию с датчика. После этого оставляем клей застывать. После застывания смолы шлифуем борта датчика с помощью наждачной бумаги и добиваемся гладкой поверхности.

Затем еще раз критически осматриваем всю поверхность датчика. При наличии мелких раковин заделываем их каплями эпоксидной смолы, сушим, шлифуем и красим.

Теперь приступаем к окончательной фазовой балансировке. Цель этой операции – учесть все фазовые сдвиги, которые тракт вносит в принимаемый сигнал. Основной фазовый сдвиг вносит датчик. Из-за того, что при изготовлении датчика возможны технологические погрешности, эта величина нуждается в калибровке. Этот этап настройки аналогичен соответствующему этапу настройки других датчиков (см. http://www.metdet.ru/IB/article2.zip, http://www.metdet.ru/Sensor_D30.htm) и здесь не рассматривается. Для справки – фазовые сдвиги для описанного датчика должны составлять примерно 160…170º для 7кГц и 175…185º для 14кГц.

Выводы

При лабораторных испытаниях были получены следующие параметры:

Масса датчика –717гр.

Дальность обнаружения 5коп. СССР по воздуху(в селективном режиме!) – 40см.

Электрический баланс сохраняется в диапазоне температур -10…+50 градусов Цельсия.

Таким образом, мы видим, что параметры этого датчика подобны параметрам датчика ДД-30. При этом он имеет меньшую массу, меньший диаметр, а конструктив с “окном” в центре датчика выглядит более эргономичным. Однако кольцевые датчики имеют более узкую “диаграмму направленности” по сравнению с дубль-D датчиками. Поэтому в некоторых случаях дубль-D датчик может оказаться все-таки предпочтительнее. Например, при прочесывании больших участков с малым содержанием металлического мусора. В этом случае при перемещении с кольцевым датчиком рекомендуется каждый последующий взмах датчика перекрывать на половину диаметра, а при перемещении с дубль-D датчиком – можно перекрывать на диаметр. Т.е. с дубль-D датчиком такую территорию можно обследовать быстрее.