Wykrywacz metali ze zrównoważoną indukcyjnością od podstaw

[Tomasz Gumny]

Ja w znalazłem w TME coś takiego. Zważywszy, że potrzebuję 1.2..1.5m, zakup 50, 100 lub 305m byłby pewną przesadą. Dlatego poszukuję raczej surowca w postaci gotowych kabli połączeniowych PC lub AV.

[Piotr Piechota]

W sondzie do all-1 miałem kabel z monitora. Były tam 3 żyły osobno ekranowane (ekrany niestety nie były izolowane - stykały się) oraz kilka nieekranowanych przewodów. Całość zaekranowana.
Do cewki nadawczej ekran można sobie chyba odpuścić.

[Tomasz Gumny]

Przyjąłem, że:
dla RX minimum to żyła w ekranie, ale lepsza byłaby para w ekranie;
dla TX minimum to skręcona para, może być też żyła lub para w ekranie;
dla ekranu sondy potrzebna jest dodatkowa żyła, ale można wykorzystać ekran: pary RX lub zewnętrzny kabla.

[Łukasz Krysiewicz]

Napisz, chyba że chodzi o użytkownika ARTRONICpl. Wprawdzie ja już mam LCD, ale może jeszcze komuś przyda się taka informacja.

"przekopałem" moje archiwum allegro
i jednak kupowałem w ARTRONICpl

[Tomasz Gumny]

W sondzie do all-1 miałem kabel z monitora.

Cieplej! Sprawdziłem kilka takich kabli ze starych monitorów i faktycznie składają się z 3 przewodów koncentrycznych (u mnie ekrany są odizolowane koszulkami), do tego 4 przewody i całość w solidnym ekranie. Czyli "elektrycznie" mógłby być, ale odpada "mechanicznie", bo przy zewnętrznej średnicy 11mm trudno byłoby go wcisnąć w przepust PG11 a w obudowie sondy przewidziałem PG7, ostatecznie PG9.
Znalazłem sprzedawany na metry taki kabel, ale szukam dalej...

[Tomasz Gumny]

Przy okazji unikania prac okołoświątecznych pomierzyłem cewki na pcb i wyrzeźbiłem obudowę sondy:

Wyniki pomiarów:
Cewka RX
L[RX] = 390µH
R[RX] = 22.4Ω
Cewka TX
R[RX] = 16.7Ω
Cewka BUCK
R[RX] = 6.0Ω.

[Tomasz Gumny]

Na brzegach "dekli" przykleiłem taśmę dwustronnie klejącą, która ma wstępnie unieruchomić płytkę sondy a równocześnie uszczelnić połączenie płytki sondy i dekli na krawędziach (wewnętrznej i zewnętrznej) przy zachowaniu ok. 2mm dystansu:

Wewnętrzne powierzchnie dekli pokryłem warstwą grafitu w spreju:

Zdążyłem jeszcze przylutować kabelki do płytki:

[Tomasz Gumny]

Próbowałem zrównoważyć sondę i mimo różnych kombinacji (zworki, pętle), nie udało mi się uzyskać z na tyle małego sygnału, żeby przedwzmacniacz się nie nasycał. Na wyjściu pierwszego stopnia uzyskałem około 70mVpp co oznacza, że na cewce RX było 2mVpp. W sondzie prototypowej dawało się uzyskać sygnał około 40-krotnie niższy.
Zwarcie wejścia przedwzmacniacza skutecznie wygasiło sygnał na wyjściu, zatem to nie wina układu.
Natomiast po zwarciu końcówek przy cewce RX, sygnał na wyjściu pierwszego stopnia przedwzmacniacza wynosi ok. 80mVpp! Z tego wynika, że sam "przesłuch" z pary zasilającej TX+BUCK powoduje wyindukowanie w parze odbiorczej napięcia 2.2mVpp. I to pomimo tego, że pary są indywidualnie ekranowane.
Być może dlatego, że ekrany są tylko foliowe...

[Piotr Piechota]

W ostatniej cewce zastosowałem dwa kable - Tx i Rx. To proste choć mało praktyczne rozwiązanie.

[Tomasz Gumny]

Tak miałem w sondzie prototypowej. Para zasilająca TX+BUCK nie była ekranowana a i tak przesłuch był niezauważalny. Jeśli nie znajdę odpowiedniego kabla, to dorobię drugi przepust i faktycznie poprowadzę dwa osobne przewody.
Nie bardzo wierzę, żeby we wszystkich fabrycznych wykrywaczach stosowano wysokiej jakości ekranowanie kabli. Zatem albo im taki przesłuch nie przeszkadza, albo nadajniki rezonansowe mniej "sieją" kablami, bo prąd przepływa głównie między indukcyjnością i pojemnością, które są w sondzie.

Przy okazji: w spotykanych rozwiązaniach układowych prostownik synchroniczny jest taktowany napięciem z wyjścia generatora. W pobliżu częstotliwości rezonansowej faza napięcia na równoległym obwodzie LC mocno rozjeżdża się z fazą prądu, który jest przecież źródłem pola. Czy takie skokowe zmiany fazy nie wpływają niekorzystnie na detekcję synchroniczną?

[Piotr Piechota]

Fabryczne detektory używają jednak sond o lepszych parametrach elektrycznych niż sonda PCB - ze względu na większą liczbę zwojów użyteczny sygnał Rx z nich jest znacznie silniejszy a przesłuchy pewnie podobne.
Stosując sondę PCB ustawiłeś sobie dla elektroniki poprzeczkę bardzo wysoko.
A gdyby zastosować PCB wielowarstwowe ?

Powodzenia

[Tomasz Gumny]

Chciałem żeby sonda była powtarzalna, łatwa do zrównoważenia i "samonośna". W obecnej wersji płytka sondy jest bez owiertu i metalizacji, bo taka jest znacznie tańsza a te kilka otworów i przejściówek można sobie zrobić samodzielnie. Płytka wielowarstwowa byłaby zbyt kosztowna...

[Piotr Piechota]

To może taki kompromis: dwie płytki jednowarstwowe połączone goldpinami ze szczeliną powietrzną np.5 mm wypełnioną pianką poliuretanową - znakomicie usztywni konstrukcje.
Być może pojedyncza płytka wystarczy - przekonasz się po pierwszych testach.

Pozdrawiam

[Tomasz Gumny]

Byłoby to jakieś rozwiązanie, tym bardziej, że cewki RX można by połączyć szeregowo dla uzyskania większego sygnału a TX+BUCK równolegle, co dałoby dwukrotnie mniejszą rezystancję.
Niemniej na razie liczę, że wystarczy sonda "jednopłytkowa". Muszę tylko zaopatrzyć się lepiej ekranowany kabel, chociaż wobec takich problemów z zaopatrzeniem skłaniam się do dwóch osobnych przewodów. Pojedyncze pary są łatwo dostępne, bo stosuje się w połączeniach audio. Zwłaszcza kable mikrofonowe są solidne mechanicznie i starannie ekranowane.

[Piotr Piechota]

Innym sposobem zmniejszenia przesłuchów w kablu a przy okazji innych zakłóceń jest przeniesienie wzmacniacza wejściowego do PCB sondy.

Pozdrawiam

[Tomasz Gumny]

Tylko potem trzeba jeszcze podciągnąć tam zasilanie...

[Piotr Piechota]

Na szczęście zasilanie nie wymaga ekranowania i można użyć kabla 'monitorowego'.
W każdym razie wykrywacz, który teraz projektuje będzie miał wzmacniacz w cewce i pewnie użyję kabla VGA.

[Tomasz Gumny]

Zasil ten przedwzmacniacz z dobrze odfiltrowanego napięcia. Gdy wykorzystywałem przetwornicę 7660 do wytworzenia ujemnego napięcia zasilającego, to na wyjściu SSM2019 była wyraźna sieczka.

[Piotr Piechota]

W obecnym wykrywaczu też wykorzystuję 7660 do wytworzenia ujemnego napięcia. Jako filtr tylko 100n ceramiczny i 10u tantalowy i nie mam żadnego problemu.
Ustawiając wykrywacz na stole na maksymalnej czułości da się wykryć ćwierć dolara z prawie 40 cm co jest niezłym testem na stabilność (w glebie to już całkiem inna bajka).
Zauważyłem natomiast, że OGROMNE znaczenie ma właściwe prowadzenie masy (wszystkie istotne masy analogowe prowadzone osobnym połączeniem do wspólnego punktu).

Pozdrawiam

[Tomasz Gumny]

Napisałem to na podstawie doświadczeń z układem na płytce stykowej. Wprawdzie miałem tam rozdzielone masy, ale o jakimś "prowadzeniu" trudno mówić.
Czy oglądałeś linię ujemnego napięcia na oscyloskopie?
Czy nadal masz wejście symetryczne w przedwzmacniaczu?