Металотърсач Magnum

Magnum е един от най-известните металотърсачи в света и един от най-модифицираните детектори за метал. Негова модификация е широко разпространена и в България. На пръв поглед устройството изглежда сложно поради многото елементи, от които е изградено, но това не е така. Детекторът показва добри показатели както по отношение на чувствителността, особено при търсене на дребни метални предмети, така и при различаване на металите и подтискане на земния ефект. В оригиналната схема сигнализацията е стрелкова и звукова, но в тази модификация стрелката е премахната – индикацията е изцяло звукова. Това е много по-удобно при търсене на силно „замърсени“ терени, например лозя, където има много излишен метал в почвата (парчета тел и др.).

Технически характеристики на Magnum:

  • Принцип на действие: индуктивен баланс (VLF, very low frequency)
  • Режим на работа: динамичен с автоматично нулиране и дискриминация
  • Дълбочина на откриване: при правилна настройка на бобините и органите за настройка, чувствителността на металотърсача е от 20 до 25 см за една стотинка. Права лопата – около 80 см – 1 метър. По-големи предмети се откриват на по-голямо разстояние.
  • Индикация: звукова (слушалки или говорител)
  • Бобини: излъчваща с диаметър около 20 см и приемна с диаметър 10 см
  • Работна честота: ~15 kHz
  • Захранване: батерии 18V и 9V
  • Консумация: ~50 mA

Органи за управление

  • С потенциометъра R19 (схема VT-022-1) се елиминира влиянието на земята (на място, където със сигурност знаете, че няма в земята метални предмети, дори телени късчета).
  • С потенциометъра R21 (схема VT-022-1) се настройва дискриминаторът по такъв начин, че да различава цветни от черни метали без да губи чувствителност. Този потенциометър няма смисъл да се върти, след като е бил веднъж настроен.
  • Потенциометърът R10 (схема VT-022-2) е за настройка на прага на звука.
  • Дискриминация 1 – чист тон на цветни метали, припукване на черни.
  • Дискриминация 2 – чист тон на цветни метали, силно изкривен сигнал на черни.

Описание на схемата

За по-удобно схемата е разделена на две части, които за по-компактно могат да се монтират и на две платки.

VT-022-1
VT-022-2

Схемата на металотърсача е показана на снимки VT-022-1и VT-022-2. Излъчващият генератор е изграден с бобината L1 и транзистора BC557. През веригата 10n/10k сигналът от него се подава на фазовъртящо стъпало, реализирано с интегралната схема U5 и компараторите U6. Това стъпало отговаря за различаването на вида на метала (дискриминация) и подтискането на влиянието на почвата.

Сигналът от предавателя постъпва в приемната бобина L2 и се усилва от транзистора BC547 и операционните усилватели U1 и U2. Интегралните схеми U3 и U4 съдържат по 6 полеви транзистора и са свързани по схема на електронни ключове. При наличие на цветен метал, от U3 сигналът преминава през филтър, изграден с U7. Този филтър е много важен, тъй като подтиска определени смущения, породени от движението на устройството над земята.

Нулирането на металотърсачите е направено по различен начин в различните детектори – както ръчно, така и автоматично. Но поради особеностите на терена, при ръчно нулиране се налага периодична донастройка на металотърсача, което не е много удобно. В Magnum нулирането е автоматично и е реализирано с операционния усилвател U1 (схема VT-022-2).

След нулиращата схема, сигналът се подава на регулируем компаратор U2 (праг на звука). Звуковият генератор е реализиран с таймера U5. Сигналът от него се подава на звуковия усилвател, изграден с транзисторите BC547/2Т6821, но звук от него не се чува в слушалките, докато не постъпи и сигнал от компаратора U2, тоест, докато не се появи метал около търсещата глава.

Когато от фазовъртящата схема постъпи сигнал за черен метал, той се филтрира (U8, схема VT-022-1), минава през нулираща схема (U3, схема VT-022-2) и компаратор (U4, схема VT-022-2), и накрая отпушва транзистора Q3, който е включен паралелно на Q4. Резултатът би трябвало да е пълна липса на сигнал в слушалките при черен метал. На практика обаче, резултатът е много къс сигнал с припукване, докато на цветен метал устройството реагира с нормален чист сигнал. Допълнителна втори вид дискриминация работи като сигналът за черен метал се подава на 5-то краче на таймера 555 – получава се генератор, управляван с напрежение. По този начин, при цветен метал сигналът е чист, а при черен – силно изкривен сигнал с променлива честота.

Внимание! Дискриминация 2 не може да работи без да е включена дискриминация 1. Дискриминация 2 дава по-ясна представа за типа на метала.

С тример-потенциометъра на схема VT-022-2 се настройва на изхода на операционния усилвател U4 (схема VT-022-2) да има около 8 – 9 V (спрямо „-Vcc“). Настройката се започва от страната, която показва 0V и се върти, докато покаже стабилно напрежение (обикновено около 9 V) без повече да нараства. Тогава се спира. Веднъж настроен, тримерът повече не се пипа.

Тъй като металотърсачът изисква захранващо напрежение ±5,6 V (около 11V), схемата на стабилизатора е направена с двойния операционен усилвател U6 (схема VT-022-2) и прилежащите й елементи.

За захранване на металотърсача можете да използвате както обикновени батерии, така и акумулаторни. За пример, при използване на обикновени батерии по 4,5 V (4 броя, свързани последователно), времето за работа на устройството е около една седмица при около 3-4 часа търсене на ден.

Звуковият усилвател използва отделна батерия 9 V. Тъй като когато няма сигнал транзисторите са запушени, през батерията не протича ток и няма нужда от ключ за изключването й. Подходяща за целта е 9-волтова батерийка – тя ще ви стигне за няколко месеца работа.

Забележка: Може би ще се изкушите да си спестите 9-волтовата батерия – не го правете, макар, че е възможно. В този случай крайното звуково стъпало влияе на останалата схема и чувствителността на търсача спада значително.

Внимание: При случайно включване на батерията 18 V наобратно, за части от секундата изгаря стабилизаторът. Ако не отнемете погрешно включеното напрежение, ще гръмне и кондензаторът 470 uF, включен паралелно на захранването. В този случай трябва да се заменят операционният усилвател U6 (схема VT-022-2) и транзисторът до него 2Т6821. Основната схема не се поврежда. Затова, препоръчваме ви да поставите интегралната схема U6 от стабилизатора на цокъл – ще си спестите излишни нерви при разпояване.  Или пък да използвате някой от известните начини за защита срещу обратно включване на захранването.

Електронната част на металотърсача е сглобена на две платки, които впоследствие се монтират една над друга или една до друга.

Забележка: Конекторът X1 на платка VT-022-1 с изводи 1, 2, 3, 4, 5 се свързва с лентов кабел с X1 на платка VT-022-2 като изводите съответстват на първия, тоест 1 се свързва с 1, 2 с 2 и т.н.

Потенциометрите се свързват с къси кабели към платката.

Към SW1 и SW2 на платка VT-022-2 се свързват ключетата на „Дискриминация 1“ и „Дискриминация 2“, както е показано на схемата.

Бобини на търсещата глава

Металотърсачът използва две бобини – излъчваща и приемна. От вас се изисква да направите търсещата глава, тоест, да поставите и настроите бобините. Корпусът на главата е по-скоро въпрос на вкус как тя ще бъде направена, но за пример ще ви покажем как това става с детско фрисби.

Ето характеристиките на бобините:

L1 (излъчваща бобина) – 60 навивки, проводник 0.27 – 0.30, екранирана. Външен диаметър около 20 см.

L2 (приемна бобина) – 200 навивки, диаметър 10 см, проводник 0.20, екранирана.

Бобините са увити с изолираща лента за предпазване на екрана от разкъсване и се заливат с епосксидна смола, както е обяснено по-долу (виж „Настройка на бобините“). Това е важно, тъй като металотърсачът е много чувствително устройство – разместването и механичното деформиране на бобините е недопустимо, защото освен че ще се наруши тяхната настройка, детекторът непрекъснато ще издава звуци, които ще пречат на търсенето. Същото важи и за съединителния кабел, който свързва главата с електрониката. Той трябва да бъде увит около щангата и закрепен (с тиксо, например), за да не се клати и закача за треви и други препятствия. Този кабел е 4-жилен с екранировка – всяка бобина използва по две жила, а екранът се свързва към -Vcc.

Настройка на бобините

Настройката на бобините на Magnum е проста, но трябва да бъде направена с много голяма прецизност. Преди това цялата електроника трябва да бъде сглобена и свързана с бобините с кабела, който ще се използва в бъдеще. Отбележете, че кабелът участва в резонансните кръгове и не трябва впоследствие да бъде скъсяван – настройката на бобините ще се промени.

На пластмасова основа с диаметър около 20 см (в зависимост от размерите на корпуса на търсещата глава) сложете първо излъчващата бобина (тази, която изглежда като гръцката буква омега (Ώ) и я закрепете с лейкопласт. Върху нея сложете приемната бобина, както е показано снимката.

За визуален контрол на настройката можете да използвате осцилограф, но ако нямате, използвайте схемата, показана на Фиг.3 (на Shema_3). Свържете я към изхода на операционния усилвател U1 в контролна точка КТ1 (краче 6 на U1). Измервателната система трябва да е на обхват 1 волт и да е стрелкова – с цифров уред трудно ще следите промяната на показанията.

Много внимателно започнете да движите приемната бобина спрямо излъчващата, като търсите минимално показание на уреда. Ако такъв минимум не може да бъде постигнат, разменете изводите на приемната бобина. Минимумът на сигнала е остър и трябва да сте внимателни, за да не го пропуснете. Когато го постигнете, залейте много внимателно приемната и предавателната бобина с епоксидна смола, като оставите малки участъци от предавателната бобина незалети.

След втвърдяване на смолата настройката ще се е променила значително – коригирайте я с огъване на оголените участъци от излъчващата бобина и залейте вече целите бобини с епоксидна смола.

Кабелът, свързващ бобините също трябва да бъде залят в основата си. Сега вече можете да затворите търсещата глава и да я херметизирате. Изобщо, цялата конструкция на търсещата глава трябва да е много стабилна, за да не дава фалшиви сигнали.

Понякога, след втвърдяване на смолата се получава известено дебалансиране на бобините. Корекция на баланса можете да направите например с монета от 1, 2 или 5 стотинки, залепена на подходящо място отвън върху главата. Тази донастройка се извършва отново с уреда, с който настройвате и бобините.

Конструкцията на металотърсача може да е различна – всеки си има вкус. За тези, които сега за първи път правят металотърсач, ще дадем една примерна конструкция, която впрочем се е доказала като много удобна за работа.

За кутия на електрониката е използвана готова такава – в магазините за електронни части се продават всякакви кутии – можете да си изберете която ви хареса, стига платките да влязат в нея.

На кутията се монтират трите потенциометъра и ключетата за дискриминацията. Батерията 9V може да бъде привързана с тиксо близо до дръжката. Батериите 18V (независимо какви са), могат да се закрепят с тиксо под подлакътника – така се балансира добре металотърсачът, но все пак бързо ще уморява ръката. Затова ако батериите са обемисти е по-добре да се удължи кабелът им и те да се носят в отделна чантичка (например от противогаз).

В конструкцията на търсача са използвани две щанги – долна и горна. Долната представлява PVC тръба с диаметър 20 мм и дължина 50 см. Свързва се с търсещата глава задължително с пластмасов болт (например, от тоалетна дъска).

На горната щанга (PVC тръба с диаметър 25 мм, дължина 70 см) са монтирани подлакътникът, дръжката и кутията с електроника. В работно състояние двете тръби се закрепват с болт (обикновен).

Вижте снимки на примерна механична част на металотърсача:

Забележка! При работа с металотърсача, търсещата бобина е херметизирана и в нея не може да попадне вода. По тази причина уредът може да се използва за търсене под вода, но на дълбочина само до кутията с електроника. В показания пример електронната част на металотърсача не е херметизирана и трябва да се пази от влага, включително и от гъста мъгла и дъжд!

Работа с металотърсача

За работа с металотърсача е нужен малко навик, който лесно се придобива с известни тренировки. Преди всичко, тъй като в схемата на устройството е използвано автоматично нулиране, при търсене металотърсачът трябва да се движи наляво-надясно, тоест, ако го поставите неподвижен над метален предмет, той първоначално ще даде сигнал, но след това ще замлъкне. Това е направено с цел да се премахнат излишните смущения при търсене.

Преди да се започнете търсене с металотърсача, той трябва да бъде настроен. Първо, трябва да се елиминира влиянието на земята. Това става с потенциометъра R19 на платка VT-022-1. Ако не го настроите, търсачът ще издава звук при всяко движение над земята, независимо дали има или няма метал под него. Следвайте тези стъпки:

  • Изключете изцяло дискриминацията.
  • Завъртете потенциометъра R10 на платка VT-022-2 до появата на звук и след това обратно до спирането му, но да е на ръба.
  • Намерете място, където сте сигурни, че няма никакъв метал. Движете металотърсача нагоре-надолу (вертикално) над земята и въртете потенциометъра R19 докато при тези движения вече не се чува звук в слушалките. Това е – тази операция трябва да извършвате преди всяко търсене, тъй като в зависимост от различните почви и настройката на R19 ще е различна.

Забележка! Настройката за елиминиране на земния ефект не може да бъде направена в помещение – къща или апартамент – навсякъде в пода и стените има метал и такава настройка няма да е вярна.

Дискриминаторът се настройва с потенциометъра R21 на платка VT-022-1. Веднъж настроен той много рядко се налага да се пипа отново.

  • Включете „Дискриминация 1“.
  • Завъртете потенциометъра R21 докато при цветни метали се чува в слушалките чист тон, а при желязо – къс тон с припукване.
  • Включете „Дискриминация 2“. На цветен метал уредът трябва да реагира с чист тон, а на черен – със силно изкривен сигнал.

Отбележете, че в единия край на потенциометъра търсачът ще реагира на всичко като на цветен метал, а в другия – на черен.

Забележка!Металотърсачите от типа на Magnum (принцип „Индуктивен баланс“) са „монетари“, тоест, предназначени са за откриване и разпознаване на малки метални предмети. По тази причина, дискриминацията ще реагира като цветен метал на всеки предмет по-голям от пресечната област на приемната бобина и вътрешната част на излъчващата бобина. Независимо дали това е цветен или черен метал.

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *

%d блогъра харесват това: