Металлодетектор AQUASOUND

металлодетектор

Металлодетектор AQUASOUND , это прибор обладающий селекцией металлов и имеющий возможность фазовой вырезки земли (и соленой морской воды).

 

Схема прибора взята с просторов интернета (возможно старая и с ошибками). Данный металлодетектор пользуется неплохой популярностью в Америке и в частности Флориде. На тему подводный поисков с этим прибором есть немало видео в Ютубе. Кстати сказать, данный прибор, несмотря на свою кажущуюся простоту, стоит весьма немалых денег – от 1200 до 2000 и более долларов США.

Вот эта схема.

металлодетектор

Итак, по порядку.

Начнем с блока питания прибора.

Вот схема блока питания.

металлодетектор

Питание прибора от 2-х 9 вольтовых элементов типа Крона (9+9=18 Вольт).

В схеме, сразу стоит диодный мост для зарядки аккумуляторов прибора, и светодиод, для сигнализации наличия зарядного напряжения. Светодиод и резистор в его цепи являются также и токозадающими элементами, ограничивающим ток зарядки.

В начале, при «полном разряде» аккумуляторных батарей, мы имеем максимальное напряжение и ток от зарядного устройства, и понятное дело светодиод горит ярко.

Постепенно батареи заряжаются, напряжение на них растет и разница («плечи») между поступающим напряжением от зарядного устройства и напряжением от частично заряженных батарей уменьшается, и светодиод горит более тускло.

При правильно подобранном напряжении для зарядного устройства, можно получить практически полное «затухание» светодиода и прекращение зарядного процесса. Такой себе зарядка-автомат…

Далее по схеме блока питания прибора (схема выше).

От +18 вольт (Батарея) – идет отвод для питания каскада усилителя звуковой частоты (звук на наушники).

Далее 18 вольт от батареи проходят через стабилизатор питания, выполненный на 78L12. Выход 12 Вольт подается на основную часть схемы.

Далее через транзистор 2N2222, два резистора, электролитический конденсатор емкостью 470 мкФ формируется некая средняя точка схемы по питанию - имеем выход +5 Вольт. Вывод +5 Вольт используется как опорное напряжение операционных усилителей в схеме.

И так схема прибора работает от 4-х точек по питанию:

-    земля схемы - минус питания батареи;

-    +18 Вольт (Батарея);

-    +12 Вольт;

-    + 5 Вольт.

Генератор прибора, устройство балансировки датчика.

Стоит начать с того, что генератор данного металлодетектора, да и весь конструктив этого блока взят из американского патента US4099116.

Схема каскада (генератор и фазовая балансировка), смотрим ниже.

металлодетектор

Верхний по схеме транзистор является усилителем мощности генератора и имеет регулятор - «Power» (мощность).

Интересной является намотка Tx катушки (L1) генератора. Намоточные данные смотрите ниже (после описания приемника). За счет частичного включения транзистора в контур, генерация заданной частоты происходит легко и стабильно. Посмотрим ближе на катушку L1 (Tx). Она состоит из 4-х секций, которые участвуют в общем процессе генерации (как единая катушка), в тоже время 2-е из них нужны для дальнейшей фазово-амплитудной коррекции  сигнала Rx. Секции с выводами 1-2-3 генераторная (плюсовая фаза), секция с выводами 3-4-5 компенсирующая (отрицательная фаза).

Съем сигнала для балансировки Rx (L2) «в ноль»  осуществляется с вывода 2 (+фаза) и вывода 4 (минус фаза). Регулируется амплитуда (напряжение) сигнала катушки Rx по минимуму на входе в приемник, а также ее небольшая компенсация от влияния грунта (фазовая коррекция). Сделать это можно двумя потенциометрами «NULL» (номиналом в 100 кОм каждый).

Вся элегантность данного решения – съем сигналов для балансировки Rх (L2) непосредственно с генераторной катушки Тх (L1) и не вводить для этого дополнительную электронную схему. Расплата за это – кабель с 7 проводами, что не всегда удобно.

Формирователь опорного сигнала синхродетектора

Схему каскада формирования опорного сигнала синхродетектора с регулировкой фазы- «Marine Balance» смотрите на рисунке ниже.

металлодетектор

С генератора металлодетектора (с коллектора транзистора 2N2222), снимается опорный сигнал и далее с помощью двух каскадов на транзисторах (2N2222) и регулятора фазы – «Marine Balanсe» (потенциометр 20 кОм), подаем сигнал на компаратор LM393. Далее через RC цепь, и транзистор выводим «удобоваримый» сигнал нужной фазы на синхродетектор (транзистор 2N5484). Фаза для морской воды и морского грунта (под водой) находится в отрицательном значении (иногда до -75 градусов).

Приемная катушка и приемник

Рисунок ниже - схема каскада.

металлодетектор

Приемная катушка Rx (L2) имеет 3 вывода (отвод от средины).

Сигналы для балансировки приемной катушки Rx по амплитуде и фазе приходят с потенциометров «NULL» и далее по схеме: один с сопротивления 150 кОм (вывод 1 катушки L2); второй с конденсатора 30 пикофарад (вывод 3 катушка L2) соответственно.

Сигнал с приемной катушки L2 (вывод 2), через разделительный конденсатор емкостью 0,1 мкФ поступает на базу биполярного npn транзистора 2N2222.

Далее по схеме сигнал усиливается транзисторами и поступает через переключатель «search/set», на синхродетектор.

Отдельно хотелось бы сказать о переключателе search/set (дословный перевод звучит как поиск/набор-установка).

В режиме «SEARCH», понятное дело мы ведем сам поиск целей. Но вот настройку прибора производят пеключив тумблер в положение «SET». Покрутив регуляторы «NULL», выводим поисковый датчик в рабочий режим: эта настройка производится на слух, по минимуму сигнала в наушниках, для чего предварительно регулятор «TUNE» (настройка, тон) выкручиваем в положение, при котором в наушниках будет присутствовать постоянный звуковой тон.

Ниже приводится таблица намоточных данных поискового датчика металлодетектора AQUASOUND для работы на частотах 20 и 40 кГц.

металлодетектор

Основной блок

Вот схема каскада.

металлодетектор

Сигнал с катушки Rx, после предварительного усиления приходит на синхродетектор, в роли которого  выступает полевой транзистор 2N5484. Опорный сигнал «marine balance», поступает с уже оговоренного блока. Далее сигнал попадает на конденсатор 10n, включенный между землей и выходом синхродетектора. При отсутствии металлической мишени в поле поискового датчика сигнал от грунта и воды слишком слаб, и конденсатор заряжается на величину, гораздо меньшую опорного напряжения операционного усилителя (+5 Вольт). При появлении полезного сигнала от цели конденсатор заряжается на величину напряжения выше опорного напряжения.

Далее сигнал с конденсатора 10 нанофарад, пройдя каскад на LM358 через неинвертируемый вход (нога 3) попадает:

  1. на следующий каскад операционного усилителя (далее ОУ) выполненного на микросхемеLM358.
  2. на цепь слежения и автокоррекции сигнала, выполненного на операционном усилителе CA3130.

Разберем пункт 2. Для хорошей работы каскада не зря применен такой интересный операционный усилитель – CA3130. Вы почитайте его даташит. В этом каскаде простые и доступные операционники не годятся!

Регулятором «TUNE» (дословно - настройка) регулируется пороговое значение напряжения, которое поступает на инвертирующий вход 3130 (2 нога). И уже с его выхода (нога 6) формируется сигнал противоположный поступающему на синхродетектор. То есть идет взаимовычетание сигналов или другими словами компенсация.

Что это нам дает и как работает?

Когда металлодетектор настроен и поисковый датчик водим у дна (а под водой быстро и не поводишь…), то сигнал от воды и грунта, а также мелкого мусора и минералов внесет свои изменения в приемный тракт, потом усилится и на выходе будем иметь звуковой сигнал, как от металлической цели.  Примем воду и грунт за почти «однородные» помехи, тогда их можно вычесть этим каскадом компенсации.

Как только в зону поискового датчика входит цель из металла, то сигнал от нее будет, резко выделятся от основного. Каскад компенсации не успевает отработать этот всплеск и прибор выдаст звуковой сигнал.

Регулятор TUNE также активно участвует, как при коррекции (балансировке) поискового датчика, которую мы рассмотрели раньше,так и при настройке порогового значения компенсации грунта.

Для компенсации грунта, достаточно после балансировки приемной катушки поводить у дна поисковой головкой и подкрутить регулятор «TUNE» так, чтобы прибор не выдавал ложных сигналов.

Все это происходит на слух и потому очень удобно.

Теперь по пункту 1 (каскад на второй половинке LM358).

Сигнал от цели пройдя его выходит с ноги 1 и попадает на диод 1N914. Как только сигнал (напряжение) поступивший на диод превысит величину и знак и сможет пройти через диод, то автоматически это напряжение будет промодулировано звуковой частотой и попадет на усилитель звуковой частоты и далее в наушники.

Звуковой генератор и выходной каскад.

Схема.

металлодетектор

Итак звуковой генератор в приборе реализован на одной половинке компаратора LM393. Предварительно частота генератора звука задана RC цепочками, ну а в некоторых пределах регулируется потенциометром «PITCH».

Колебания звуковой частоты с ноги 7 (LM393), через сопротивление в 100 кОм подаются на затвор полевого транзистора 2N5484.

При наличии «напряжения полезного сигнала», оно будет пропущено через полевик с звуковой частотой самого звукового генератора.

Далее импульсы напряжения с звуковой частотой через разделительный конденсатор 0,1 мкФ попадают на усилитель низкой частоты выполненный на двух транзисторах: 2N907 и 2N2222 (нагрузкой которого есть первичная обмотка трансформатора с сопротивлением 25 Ом).

Вторичная обмотка трансформатора имеет намотку с отводом от средины и количеством витком вдвое большим от первичной.

Такое решение сделано для применения в качестве наушников пъезоэлементы. А они в своей работе, для приемлемой громкости, нуждаются в повышенном напряжении.

Примечание:

Настройка баланса поискового датчика:

  1. Прибор погрузить в воду на 5 минут (чтобы поисковый датчик взял температуру воды в месте поиска);
  2. Тублер переключить в положение set.
  3. Регулятор TUNE крутить до появления стабильного звука в наушниках;
  4. Регуляторами NULL поочередно крутить до минимализации сигнала в наушниках (насколько это возможно) – первый этап.
  5. Регуляторами NULL найти положение, при котором мишени четко определяются, а грунт имеет слабое влияние (махи поисковым датчиком у грунта).
  6. Регулятор TUNE плавно крутить до исчезновения звука в наушниках (при тех же махах у грунта).
  7. При плохой работе, повторить процедуру настройки (пункты 1-6).

Я описал металлодетектор AQUASOUND и работу большинства его узлов. Уверен, что  в скором времени вы увидите здесь статью-продолжение о переработанной авторской версии прибора с измененными узлами, платой и получившимися характеристиками.

Удачи Всем в сборке и поиске металлодетектор AQUASOUND!

металлодетектор

Александр Сербин (г.Харьков)

Комментарии  

 
+7 #2 Alex 11.07.2015 23:02
Опробовал на одном из детекторов систему автобалансировк и с коррекцией нуля (на схеме регулятор "TUNE").
Работает СУПЕР!
Но есть одно но: в зависимости от фазы (регулятор "марине баланс") плывет и остаточный сигнал на выходе операционника. В принципе это связанно с применением не стабилизированн ого кварцем генератора и применением для синхродетектора полевого транзистора.
Если применить кварцевый генератор, а также цифровые ключи типа 4053 или аналогичные для синхродетекторо в, то этой проблемы можно было бы избежать.
Примечание: в схемах, где нет настройки на слух, применять такой вид компенсации не рекомендую!
В смысле с регулятором "TUNE". Проще ставить автоподстройку, как у TESORO...
Цитировать
 
 
+9 #1 Alex 27.05.2015 22:37
Небольшой фотоальбом по Аквасаунду (внешний вид и внутренности):
https://drive.google.com/folderview?id=0BwE6zrcXMn0OLVJHdlowekZSYlk&usp=sharing
Цитировать
 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Путь по сайту

Главная Мастерская Металлоискатель своими руками Металлодетектор AQUASOUND