Wykrywacz metali ze zrównoważoną indukcyjnością od podstaw

[Tomasz Gumny]

Ja bym jeszcze polecał wpiąć jakiś rezystor rzędu 1k na cewkę RX równolegle.

R17? Przydaje się, żeby wygasić oscylacje a tylko w niewielkim stopniu zmniejsza amplitudę odebranego sygnału:

TX (bez BUCK) = 4.5Vpp
RX (bez rezystora tłumiącego R17) = 1.5Vpp

TX (bez BUCK) = 4.5Vpp
RX (z rezystorem tłumiącym R17) = 1.5Vpp

[Tomasz Gumny]

Na końcu pisaka jest drut z ostatniego zwoju. Widać jak bardzo sonda jest czuła już nawet nie na liczbę zwojów, ale nawet na położenie tego ostatniego zwoju:

TX(20zw.) + BUCK(10.5zw.) = 4.5Vpp
RX(60zw.) = 20mVpp(max)

ib.gif (140KiB)Przejrzano 13248 razy

Może ktoś ma jakiś pomysł na uniknięcie nawijania ułamkowych zwojów i "elektryczne" równoważenie sondy?
Podłączanie rezystancji równolegle do cewki BUCK nie bardzo pomaga, przynajmniej na razie...

[Tomasz Gumny]

Próbę równoważenia sondy rezystancją włączoną równolegle do cewki BUCK przeprowadziłem przy "półzwojowym przekompensowaniu" - faza sygnału w RX była przeciwna do TX (i BUCK). Najwyraźniejszy efekt dało podłączenie rezystora (10Ω) z szeregowym potencjometrem (25Ω). Regulacja potencjometrem najpierw powoduje niewielkie obniżenie amplitudy sygnału w cewce RX, potem zaczyna się zmieniać faza RX i gdy staje się zgodna z TX amplituda zaczyna ponownie rosnąć. Zapewne dałoby się to przewidzieć i wytłumaczyć teoretycznie, ale warto było sprawdzić.
Ostatecznie sondę zrównoważyłem tradycyjnie - prowadząc przewód łączący "półzwój" z kablem przez środek.
W sondzie na płytce drukowanej trzeba zrobić na obwodzie kilka punktów, do których będzie można przylutować mostek.

Szczegóły sondy testowej (duży plik!).

[Tomasz Gumny]

Przy zrównoważonej sondzie można obejrzeć jak teoria wygląda w praktyce:

Młotek jako próbka żelaza.

Rdzeń transformatora TVL jako próbka ferrytu.

Kawałek blachy jako próbka miedzi.

Radiator jako próbka aluminium.

Kawałek elektrody niklowej jako próbka niklu. Pokryta grubą warstwą twardego, porowatego szlamu skutecznie oszukiwała fabryczny wykrywacz.

[Krychu]

R17? Przydaje się, żeby wygasić oscylacje a tylko w niewielkim stopniu zmniejsza amplitudę odebranego sygnału:

Bardzo przepraszam, Tomku Niedopatrzenie Tak się "zachwyciłem" cewką, iż zapomniałem o schemacie Wszystkie cewki, które przeszły mi przez ręce miały kawałek PCB w cewce zalanej żywicą... tam znajdowały się równolegle wpięte kondki MKT na cewki TX i RX (do ustawienia częstotliwości pracy) oraz takie właśnie rezystorki, dzięki którym amplituda spadała i można było szybciej i bezproblemowo zrównoważyć cewkę

Czy cewka kompensująca jest nawinięta w przeciwnym kierunku jak cewki TX i RX?

Pozdrawiam.

[Tomasz Gumny]

[...] tam znajdowały się równolegle wpięte kondki MKT na cewki TX i RX (do ustawienia częstotliwości pracy)

Kondensator na TX (i BUCK) jest potrzebny, jeśli cewka stanowi część układu generatora. Z kolei pojemność równolegle do RX tworzy filtr pasmowo-przepustowy.

Czy cewka kompensująca jest nawinięta w przeciwnym kierunku jak cewki TX i RX?

Nie, bo gramofon kręci talerzem w jedną stronę, ale jest podłączona odwrotnie. W sumie sposób podłączenia determinuje miejsce zbliżenia cewek RX i BUCK. Końcówki stamtąd wyciągnięte łączę z masą. Doświadczenie z nadawania prostokąta pokazuje, że przy takim podłączeniu przesłuch wynikający z pojemności między uzwojeniami jest najmniejszy.

[Krychu]

No racja Przerzut w poziomie wystarczy

Wykrywacz widzę już pracuje... tylko czy to wystarczy? Można już oceniać go pod względem zasięgu, stabilności? Czy jeszcze drobne prace nad cewką?

Czyli nad czym teraz rozmyślamy?

Ach no i bym zapomniał - jeśli byś mógł - dokonaj próby złota i cyknij fotkę ekranu oscyloskopu Jestem bardzo ciekawy...

Pozdrawiam.

[Tomasz Gumny]

Czyli nad czym teraz rozmyślamy?

Teraz będę chciał sprawdzić, co się pojawia na wyjściach AD8302 w obecności różnych próbek. Muszę też skombinować jakiś przenośny grunt, bo na razie wykrywacz nie jest mobilny.

[...] dokonaj próby złota

Na ekranie oscyloskopu widać zmianę napięcia rzędu 5..10mV. Obawiam się, że do wywołania takiej zmiany byłaby potrzebna sztabka. Udostępnisz? Mam za to starą srebrną łyżkę.
A poważniej, to muszę zrobić odczyt amplitudy/fazy przez ADC i zapamiętywanie wartości dla gruntu, żeby je można na bieżąco odejmować. Z tym nie powinno być problemu, ale potrzebna jest jeszcze komunikacja po I²C do hosta, żeby wyświetlać jakieś wyniki. Niestety do tej pory nie było mi po drodze z atmelowym TWI, więc zapewne chwila zejdzie, zanim te dwa procesory się dogadają.

[traxman]

Chcesz to wszystko wepchać na płytkę z cewką? Jeżeli nie to weź większy procesor Atmega8(88), albo podłącz wyświetlacz przez HC164.

[Tomasz Gumny]

W pobliżu cewki miałby być układ ze schematu. ATTINY461 tutaj powinien wystarczyć, bo zajmuje się tylko generowaniem przebiegów. Natomiast w pulpicie będzie ATMEGA32. A I²C i tak muszę zrobić...

[traxman]

A tak byś zrobił RS'a korzystając z działającego bez niespodzianek UART'u

[Tomasz Gumny]

Reakcja wyjść AD8302 na kilka próbek (zdjęcie klejone z kilku ekranów):

ADC_GAIN - górna linia
ADC_PHASE - dolna linia

Wykres amplitudy (górna linia) wskazuje na wielkość/odległość próbki.
Wykres fazy (dolna linia) identyfikuje rodzaj próbki.
Przy dużych sygnałach różnice są wyraźne i - co ważne - faza jest dość stabilna i niezależna od amplitudy.

[Krychu]

Przy dużych sygnałach różnice są wyraźne

A jak z małymi sygnałami od monet?

I taka pytanie - jak wykrywacz radzi sobie z monetą 5 Euro Cent?

Pozdrawiam.

[Tomasz Gumny]

Wykrywacza na razie nie ma! Jest generator, sonda i namiastka toru odbiorczego.
Trudno cokolwiek powiedzieć o czułości bez odczytu wyjść AD8302 przez ADC mikrokontrolera.

[Tomasz Gumny]

Męczyła mnie ta niezgodność impedancji wejściowej AD8302 podawanej w katalogu (3kΩ||2pF), więc zapytałem magików z AD (Thank you, Ching! ). Odesłali mnie do TPC48 i Figure.6 a na koniec dodali, że to wszystko i tak dotyczy częstotliwości powyżej 100MHz, więc dla 15kHz najlepiej zmierzyć sobie impedancję wejściową samodzielnie. Aż taki zdesperowany nie jestem, ale przeszkadza mi świadomość, że nie wiem jak to odczytywać (z pdf AD8302):

Może ktoś mi wytłumaczyć jak się czyta taki wykres Smitha?
Dodane: Zainteresowanym polecam cykl artykułów w Re 4,5,6/89. Komplet skanów jest dostępny na stronie SP-QRP.

[tg3a]

Witam.
Najprościej byłoby chyba powiedzieć tak: wykres Smitha to jakby "zawinięty" układ współrzędnych obejmujący tylko nieujemne iksy (część rzeczywista impedancji), i cały zakres igreków (część urojona impedancji), co obrazuje załączony rysunek przedstawiający tylko część wykresu Smitha, dzięki czemu lepiej widać sposób "zawijania".
W środku koła jest punkt o współrzędnych (1,0).
Dalsze linie zaprezentowanej przez producenta siatki odpowiadają wartościom 2 i 5.
Wszystkie nieskończoności (i rzeczywista i obie urojone) zbiegają się w jednym punkcie, gdyż fizycznie jest to jeden stan rozwarcia.

Aha, zapomniałem: jednostką jest impedancja stosowanej linii, czyli najczęściej 50 Ω lub 75 Ω . A więc w środku mamy impedancję dopasowaną do linii.
Pozdrawiam.

[Tomasz Gumny]

Zatem przy założeniu linii 50Ω osie powinny zostać opisane w ten sposób?

Jak w takim wypadku odczytywać impedancję wejściową dla np. 2.7GHz?

PS. Na kilka dni zamieniam lutownicę na pędzel...

[Tomasz Gumny]

Czy możliwość przestrajania częstotliwości w zakresie 7.8..15.6kHz jest warta dodatkowej kości za prawie 50,-?

[tg3a]

Zatem przy założeniu linii 50Ω osie powinny zostać opisane w ten sposób?

inpZ2.jpg

Jak w takim wypadku odczytywać impedancję wejściową dla np. 2.7GHz?

PS. Na kilka dni zamieniam lutownicę na pędzel...

Zgadza się.
Odczytać można "na oko" (jakieś 8 Ω -j60 Ω ), w czym może pomóc znalezienie w sieci wykresu Smitha z drobniejszą siatką (szczerze mówiąc, jeszcze nie próbowałem, ale na pewno coś musi być), lub można zmierzyć czy też odczytać w pikselach współrzędne zespolonego współczynnika odbicia Γ z wykresu, zgodnie z załączonym rysunkiem

i obliczyć impedancję ze wzoru:
Z/Zo = (1+ Γ )/(1- Γ )
o ile jest się zorientowanym w obliczeniach na liczbach zespolonych, ale po studiach elektronicznych to powinna być "bułka z masłem", zresztą pewnie w sieci jest odpowiednie oprogramowanie - np. jakiś kalkulator liczb zespolonych, albo może od razu przelicznik ze współczynnika odbicia na impedancję i odwrotnie (też nie próbowałem szukać).

[Tomasz Gumny]

Odczytać można "na oko" (jakieś 8 Ω -j60 Ω )

Tak myślałem, ale wolałem się upewnić, bo gdzieś widziałem proste prowadzone "na szagę".