Wykrywacz metali ze zrównoważoną indukcyjnością od podstaw

[Tomasz Gumny]

Do obsługi mamy 4 przyciski i jeden przełącznik 3-pozycyjny. Wstępnie założyłem, że przyciski mają służyć do:
<SW1> (Głośność-)
<SW2> (Głośność+)
<SW3> (Czułość-)
<SW4> (Czułość+)
Przełącznik S1 mógłby być tego typu:
<1> (Strojenie do gruntu) - położenie niestabilne
<2> Tryb Dynamiczny
<3> Namierzanie
Czyli obsługa wyglądałaby w taki sposób, że odchylamy S1 do pozycji <1> i "dostrajamy" do gruntu "pompując" sondą nad ziemią. Po zwolnieniu, S1 wraca do pozycji <2>, czyli normalnej pracy dynamicznej. W przypadku, gdy trzeba "przesiać" ziemię przed sondą, odkładamy wykrywacz, przełączamy S1 w pozycję <3> i zbliżamy garście ziemi z wykopu do sondy.
Czekam na uwagi i propozycje.

[Tomasz Gumny]

Wypadałoby oszacować częstotliwość z jaką powinien być próbkowany sygnał z sondy.

odlprobek.gif (3.83KiB)Przejrzano 17231 razy

Z doświadczeń na ósmej stronie wątku wynika, że środek sondy osiąga prędkość 300cm/s. W wykrywaczach impulsowych stosuje się częstotliwość próbkowania 100..300Hz, zatem u nas nie powinno być mniej a to oznacza, że próbkę sygnału "na boki" otrzymamy odpowiednio co:
W = 3.0..1.0cm
Zmierzyłem prędkość z jaką porusza się znajomy poszukiwacz i nie był do tego potrzebny radar, bo przejście 18m zajęło mu 1 minutę i 6 sekund. W tym czasie machnął w prawo 34 razy, czyli "przemiótł" pole przed sobą 68 razy. Z tego wynika, że odstęp próbek "do przodu" wynosi:
L = 26.5cm
Od urządzenia wymagamy próbkowania co centymetr (lub gęściej), równocześnie sami pobierając próbki 10-krotnie rzadziej. Ciekawe.

Zakładam, że poszukiwania są w większości prowadzone na polach, dlatego przyjrzałem się danym technicznym kilku maszyn rolniczych. Chyba najbardziej interesujące są odstępy między bruzdami:
po pługu: 24cm(podorywka), 70cm(orka b.głęboka)
po bronie: 8.0cm
po bronie talerzowej: 12.5cm, 20.0cm
a gdyby ktoś zamierzał chodzić po ściernisku (bo przecież nie po świeżo zasianym polu!):
po siewniku: 3.1cm, 11.9cm, 12.5cm, 15.0cm, 19.7cm(kukurydza)
W połączeniu z prędkością sondy (300cm/s) daje to częstotliwość zmian sygnału "od gruntu" (f = v / λ) w zakresie od 37Hz dla pola bronowanego do 4.3Hz dla pola głęboko zaoranego.
Wahania sygnału pochodzące od zmiany wysokości sondy nad ziemią, które wynikają z machania, będą miały częstotliwość 0.8..1.0Hz (2xf machania). Zresztą przy prawidłowym prowadzeniu sondy powinny być minimalne.
Z tego wynika, że przy normalnej pracy dynamicznej auto-dostrajanie powinno się odbywać z częstotliwością 4..40Hz.
Czy producenci wykrywaczy podają takie dane?

[Tomasz Gumny]

Napisałem w tej sprawie do kilku polskich producentów wykrywaczy - zobaczymy co się da tą drogą załatwić.

Odzew był niemal natychmiastowy i bardzo konstruktywny, bo już dzisiaj listonosz przyniósł mi kompletny stelaż firmy Armand:

Jeszcze raz dzięki!
Przy okazji przeczytałem sporo słów zachęty i pochwał za całkowicie odmienne podejście do problemu. I to od kilku osób, które siedzą w temacie wykrywaczy od lat.
Normalnie by mnie to zmobilizowało do pracy, niestety w tej chwili mam przed sobą miernik, który nie gada a już powinien. Na razie powstają rysunki sondy na pcb, ale przy ograniczeniach Corela w rysowaniu spiral radości z tym co nie miara...

[Tomasz Gumny]

Równo 3 miesiące temu zaczęliśmy robić wykrywacz.
Z tej okazji małe podsumowanie:

[traxman]

A czy Ty się czasem nie nudzisz?
Nie powinieneś programować?

PS.Programowanie nie polega na formatowaniu poprzednio napisanego kodu, tak aby ładniej wyglądał

[Tomasz Gumny]

Formatowanie źródeł, zwłaszcza komentarzy, to doskonały sposób na przeczekanie momentów niemocy twórczej, gdy nawet Oldfield nie pomaga.
Powoli powstaje sonda:

Powoli, bo grafik nie dość, że chodzi do góry nogami, to jeszcze śpi w dzień.
PS. Pozdrowienia dla kolegów z forum Odkrywcy i Xploratora.

[Tomasz Gumny]

Mamy już gotowy projekt sondy na płytce drukowanej:

Naszkicowałem jak widzę konstrukcję sondy:

sonda_budowa.png (6.32KiB)Przejrzano 17849 razy

Może ktoś kojarzy taśmę/uszczelkę o takim przekroju (narysowaną na niebiesko)? Grubość płytki drukowanej to 1.5mm (a może lepiej 3mm?), "pokryw" (górnej i dolnej) ok. 3mm. Odległość między pcb i pokrywą musi umożliwić rozprowadzenie przewodów i umożliwić zainstalowanie jakiegoś sprężynującego kontaktu do podłączenia ekranu, czyli powinna wynosić 3..5mm.
Czy ekran może obejmować tylko cewkę RX?
Może jakieś inne propozycje konstrukcyjne? Przy czym na razie sonda musi być rozbieralna.

[Piotr Piechota]

Czy ekran może obejmować tylko cewkę RX?

Moim zdaniem wystarczy. I to nie wiem czy nie wystarczy od strony gruntu.

Pozdrawiam

[Tomasz Gumny]

Z tego co czytałem, do ekranowania sond stosuje się lakiery przewodzące, folię aluminiową, włókna węglowe lub rozwinięte kondensatory foliowe. Pamiętam, że w modelarstwie halowym wykorzystuje się metalizowaną folię mylarową(?) z koców termicznych. Może taka by się nadała? Z kolei w poligrafii stosuje się np. folie do wytłaczania złoceń, ale nie wiem czy "metalizacja" w tej postaci przewodzi prąd.
Czy robiłeś może jakieś próby?

[Piotr Piechota]

Ekranowałem cewkę grafitem w aerozolu ale nie robiłem testów porównawczych więc nie wiem jaki miało wpływ na stabilność. Moim zdaniem ekranowanie metalem (małą rezystancją) spowoduje utworzenie się zwoju zwartego, który niekorzystnie wpłynie na działanie wykrywacza (zabierze sporą część energii z bardzo słabego pola od 'znajdki'). Można ewentualnie przeciąć tak wykonany zwój ale wtedy i tak popłyną prądy wirowe choć mniejsze w nieprzeciętych fragmentach. Myślę, że należy ekranować substancją przewodzącą ale o rezystancji setek K-omów. Przy dużej rezystancji ekranu prądy wirowe będą miały pomijalną małą wartość. Rezystancja ta powinna wystarczyć do oddzielenia pojemnościowego uzwojenia od nierównej przewodzącej powierzchni (no i zmiennej) gruntu.
Pozdrawiam

Użyłem tego do ekranowania

Clipboard01.jpg (2.52KiB)Przejrzano 17824 razy

[Tomasz Gumny]

Sam się zastanawiałem jak taki ekran może być "widziany" przez wykrywacz. O tym, że nie można tworzyć zwartego zwoju, to wiem i rozumiem. Natomiast nie wpadłem, że można (a niewykluczone, że nawet należy) zrobić ekran jako kiepsko przewodzący prąd. To może mieć sens, ale spróbuję to jeszcze zweryfikować.
Jak się "podłączyłeś" do takiego grafitowego ekranu?

[Piotr Piechota]

Przykleiłem punktowo kilka cieniutkich drucików z linki miedzianej do laminatu tworząc jakby gwiazdkę. W środku gwiazdki miałem kilka drucików do których przylutowałem przewód. Następnie wszystko zamalowałem grafitem. Jak już pisałem nie wiem na ile była to skuteczna metoda.
Możesz sprawdzić, że cienkie miedziane druciki nie tworzące pętli są praktycznie niewidoczne dla wykrywacza - prądy wirowe zamykają się w średnicy przewodu a cewka średnicy 0.1 mm (może mniej) wielkiego pola nie wytworzy.

[Tomasz Gumny]

Chyba najbardziej krytycznym miejscem będzie właśnie miejsce podłączenia przewodu do takiej powłoki grafitowej. Ciekawe czy alternatywą mogłyby być:
-folia z torebek antyelektrostatycznych (tych "metalizowanych");
-gąbki przewodzące (do przechowywania układów scalonych);
-maty stołowe ESD;
-guma przewodząca (taka jak do naprawy pilotów - można kupić w arkuszach).
Najlepiej byłoby zrozumieć dlaczego ekranowanie sondy w ogóle jest potrzebne...
Czy chodzi o to, że obudowa sondy się elektryzuje i tworzy się kondensator, którego jedną okładką jest ziemia? Czy też o to, że w obwodzie ziemia-człowiek-wykrywacz, sama cewka jest na innym potencjale i przy wyższych częstotliwościach zmian odległości od ziemi (np. wysoka trawa) powstają zakłócenia?
Jeszcze raz przejrzałem jedyną książkę, którą mam na ten temat, ale nic nie znalazłem na temat ekranowania.

[Piotr Piechota]

Witam

Moja teoria na rysunku:

Pojemność między cewką a Ziemią z natury podczas przemiatania się zmienia. Na cewce mamy zawsze jakieś napięcie. Zmiany tej pojemności wymuszają przepływ prądu w obwodzie tego kondensatora. Przepływ tego prądu przenosi się na napięcie wejściowe wykrywacza. Dlatego myślę, że układ symetryczny z różnicowym wzmacniaczem i cewką ze środkowym pomaga uniknąć takich zakłóceń. Zastosowanie ekranu przecina ten zmienny kondensator w połowie i strona zmienna pozostaje poza obwodem pomiarowym.
Pogląd, że to ładunki elektrostatyczne na obudowie dla mnie nie przemawiają tym bardziej, że zjawisko nasila się na mokrej trawie. Mokra trawa jako dobry przewodnik 'strzępi' okładki ziemskiego kondensatora i powoduje zwiększa jego zmienność w czasie przemiatania.
Teoria strasznie mętna ale ja tak to widzę.

Pozdrawiam

Edit: Moim zdaniem w Twojej 'kanapce' gumki przewodzące były najlepszym przyłączem ekranu

[Tomasz Gumny]

Niestety u nas wejście symetryczne "poległo" przy zmianie przedwzmacniacza na SSM2135.
Jeśli ten efekt nasila się przy mokrej trawie, to Twoje wyjaśnienie ma sens. Trawa może być źródłem zakłóceń o stosunkowo dużej częstotliwości dlatego nawet małe zmiany pojemności cewka/ziemia mogą wywołać efekt na wejściu przedwzmacniacza.
To "przecięcie zmiennego kondensatora" rozumiem jako utworzenie drugiej okładki kondensatora bliżej cewki RX i podłączenie jej do stałego potencjału względem wejścia przedwzmacniacza. Rezystancja, a może raczej impedancja, w obwodzie: wejście przedwzmacniacza-masa układu-obsługujący-ziemia jest znaczna, więc nie ma dużych wymagań na właściwości elektryczne ekranu. Dzięki temu kiepsko przewodzący ekran nie musi "przesłaniać" lepiej przewodzących przedmiotów, nawet jeśli będą oddalone.
Ok, ale przecież na wejściu przedwzmacniacza jest rezystor rzędu 1kΩ, czyli o wartości znikomej w stosunku do reszty obwodu.

[Piotr Piechota]

(...)przecież na wejściu przedwzmacniacza jest rezystor rzędu 1kΩ, czyli o wartości znikomej w stosunku do reszty obwodu.

Na tak ale jakie wzmocnienie ma układ wejściowy? Wykrywacz reaguje przecież na mikrowolty.

Oczywiście nie upieram się przy mojej teorii ale nie mam lepszej.

[Tomasz Gumny]

Trochę poczytałem, popytałem i wychodzi na to, że masz rację.
Z tego co zauważyłem do ekranowania bardzo często używany jest grafit w spray-u. Ja jednak chciałbym spróbować zrobić ekran z czegoś bardziej materialnego. Pomierzyłem to co mam pod ręką:

1. folia różowa (torebka TME)
2. folia metalizowana (torebka Farnell)
3. folia czarna (torebka Analog Devices)
4. gąbka przewodząca

Ciekawe, że dla (1) i (2) nie stwierdziłem jakiejkolwiek przewodności, natomiast (3) i (4) wykazują rezystancję rzędu kilku kΩ/cm.
Żaden z tych materiałów nie jest wykrywany przez detektor impulsowy, więc nie powinien też przeszkadzać w naszym wykrywaczu. Na razie będę się rozglądał za dużą torbą z "czarnej" przewodzącej folii, ostatecznie zgrzeję ekran z kilku mniejszych torebek.
Przy okazji dowiedziałem się, że (1) to torebka rozpraszająca, (2) - ekranująca a (3) - przewodząca.

[Taktyk]

Żaden z tych materiałów nie jest wykrywany przez detektor impulsowy

Tomku to jeszcze o niczym nie świadczy..

Najlepszy z tych wszystkich materiałów jest graphit lub inne preparaty ekranujące przewodzące - stosowane np. przez MineLab. Dostępne w handlu.

Połączenie drucikiem jest wystarczające - w taki sposób połączone są również dolne i górne elementy sond znanych producentów

Pozdrawiam
Taktyk

[Tomasz Gumny]

Przypuszczam, że i tak skończy się na graficie, ale kupowanie całej puszki preparatu za prawie 50,- żeby pomalować dwa kółka trochę boli (zwłaszcza Poznaniaka ), dlatego chciałbym sprawdzić przydatność łatwiej dostępnych materiałów jak np. wspomniana czarna folia z torebek do pakowania układów scalonych.
Skoro - jak piszesz - powłoka grafitowa służy do łączenia górnego i dolnego elementu sondy, to rozumiem, że producenci ekranują całą sondę? Zatem muszę znaleźć jeszcze kilka torebek...

ekran1.gif (1.94KiB)Przejrzano 17652 razy

Czy powłoka z grafitu jest tak przerywana, żeby nie tworzyć zwartego zwoju?

[Taktyk]

Powłoka jest pełna, bez przerwy. Niektórzy producenci ekranują tylko dolny element sondy – ten od gruntu. Jest to błędne ponieważ ekran to nie tylko zabezpieczenie przed zmianą pojemności między uzwojeniami a gruntem ale także zabezpieczenie anteny/cewki/układu przed różnorodnymi zakłóceniami.

W niektórych sondach White’s ekranem jest obudowa sondy ponieważ karaks sondy to mix tworzywa ABS i carbonu.

W praktyce od jakości ekranu będzie zależała podatność sondy na zakłócenia. Można to (ekran) dobrać doświadczalnie – trzeba sporządzić sobie kilka karaksów z różnym stopniem pokrycia grafitem lub jakimś innym preparatem. Za każdym razem mierzyć oporność powłoki, itd.

Ekran ma też wpływ na poziom zestrojenia sondy. To kolejna okoliczność, którą w swoich doświadczeniach powinąłeś wziąć pod uwagę.

Pozdrawiam
Taktyk