WYKRYWACZ METALI - P.I. PULSE INDUCTIONJest to lokalizator impulsowy dziaajcy na zasadzie emisji prostoktnej fali elektromagnetycznej w gb gruntu. Fala taka, w przypadku natrafienia na przedmiot metalowy indukuje w nim si elektromotoryczn samoindukcji (tzw. SEM). Sia ta odksztaca kolejn wizk pola elektromagnetycznego, zatem w ukadzie elektronicznym nastpuje rejestracja takiego odksztacenia. Zostaje ono przetworzone na sygna akustyczny, ktry jest atwo zrozumiay dla uytkownika. Wskanikiem wykrycia obecnoci metalu jest sygna akustyczny pochodzcy z generatora przestrajanego napiciem, ktrego czstotliwo w goniku zmienia si proporcjonalnie do wielkoci zlokalizowanego metalu, jego masy oraz odwrotnie proporcjonalnie do odlegoci od cewki indukcyjnej (anteny lokalizatora). Lokalizator typu PI posiada szereg wasnoci, ktrych nie posiadaj lokalizatory innych typw. Tego rodzaju urzdzenie jest w stanie wykry monet o r.2,5 cm na gbokoci 28 35 cm a jego zasig graniczny wynosi ok. 180 cm. Czuo urzdzenia jest funkcj poboru prdu. Wykorzystan do detekcji metod bardzo niskich czstotliwoci charakteryzuje niewraliwo na grunt nawet bardzo wilgotny (np. plae morskie), odporny jest zatem na dziaanie tzw. efektu gruntowego. Lokalizator impulsowy posiada jeszcze jedn pozytywn waciwo. Jest ni brak strat spowodowanych gruntem, dla przykadu straty w gruncie w lokalizatorach z dyskryminacj (fazowych) wynosz 10 do 20 a w innych typach (BFO, IB) nawet 50 . Do wad tego typu lokalizatora z technicznego punktu widzenia naleaoby zaliczy stosunkowo duy pobr prdu ok. 80 100 mA oraz niezdolno do rozrniania metali ferromagnetycznych (elazo, nikiel) od diamagnetycznych (zoto, srebro, brz). Przy wykrywaniu istotne jest jedynie uoenie przedmiotu metalowego wzgldem cewki lokalizatora. Przedmioty kolorowe np. monety atwiej bd wykryte przy uoeniu rwnolegym, natomiast przedmioty elazne np. gwd przy uoeniu centrycznym Generalnie, najlepsz wykrywalnoci odznaczaj si metale kolorowe a zwaszcza niektre ich stopy jak brz i miedzionikiel. Bardzo dobrze wykrywane jest srebro, za nieco sabiej zoto. Najsabsz wykrywalnoci odznacza si aluminium. Naley take zaznaczy, e skuteczno wykrycia wzrasta dla tych przedmiotw ( zwaszcza elaznych), ktre przetrway w ziemi setki lat. Zwiksza si wwczas pole oddziaywania ze wzgldu na utlenienie si czci metalu, ktra wesza w reakcj z ziemi.

OGLNA ZASADA DZIAANIAUkad ten kady moe zbudowa, bez potrzeby dopracowywa. Podobnie jak w przypadku wikszoci wykrywaczy podstawowym czonem Jest cewka detektorowa (poszukiwawcza). Jeli do cewki zostanie doprowadzone zasilanie generuje ona pole elektromagnetyczne proporcjonalne do przepywajcego przez ni prdu. Gdy zasilanie zostanie odczone napicie w cewce najpierw spada do zera, nastpnie gdy pole magnetyczne zanika, narasta ono w odwrotnym kierunku gdy indukowana jest zwrotna SEM w cewce poszukiwawczej. Gdy przedmiot metalowy znajdzie si w zasigu tego pola, ulegnie on oddziaywaniu albo poprzez wytworzenie prdw wirowych lub zostanie namagnesowany w zalenoci czy jest to diamagnetyk czy ferromagnetyk. Niemniej jednak rezultat jest taki sam tzn. zwrotna SEM utrzymuje si duej nim zaniknie impuls napiciowy. Efekt ten jest widoczny przy przechodzeniu impulsu przez 0 V. Ta strefa sygnau jest nastpnie przetwarzana poprzez wzmocnienie prbki przebiegu falowego. Prbka ta jest nastpnie podana na integrator, ktry wytwarza napicie wyjciowe proporcjonalne do czasu zaniku zwrotnej SEM. Nastpnie napicie to zostaje podane do wysterowania generatora VCO i gonika.

SZCZEGOWA ZASADA DZIAANIAUkad scalony US1 (timer 555), rezystory R1, R2 oraz kondensatory C2 i C3 tworz generator astabilny ujemnych impulsw. Czstotliwo generowanych impulsw wynosi okoo 100Hz, decyduje o tym rezystor R2, natomiast szeroko impulsw wynosi ok. 70 S i jest zalena od rezystora R2 i od pojemnoci kondensatora C2. Impulsy te z wyjcia 3 (US1) podane s przez rezystor R3 na baz tranzystora T1, gdzie zostaj odwrcone na dodatnie a nastpnie przez rezystor R6 na baz tranzystora mocy T2. Z kolektora T2 impulsy podawane s na cewk szukajc Ls. Dalej sygna podany jest przez A709. Poniewa wzmacniacz ten nie posiada wewntrznego zabezpieczenia wej 2 i 3 przed przekroczeniem dopuszczalnej wartoci napicia rnicowego 5 V, konieczne jest zabezpieczenie wej poprzez wczenie dwch diod o przeciwnych kierunkach polaryzacji D1, D2 i rezystora R8. W celu zapewnienia jeszcze stabilnej pracy tego wzmacniacza naley zastosowa kilka elementw zewntrznych jak C5, C6 i R10. Rezystor R12 ustala wzmocnienie ukadu i w tym przypadku wynosi ok. 1400 razy (stosunek R12 do R9). Aby umoliwi prbkowanie przebiegu falowego w cewce szukajcej przy przechodzeniu impulsu przez zero, konieczne jest generowanie opnionego impulsu. Zrealizowano to przy uyciu US 4011, gdzie do budowy ukadu opniajcego wykorzystano cztery bramki typu NAND. Bramki A i B tworz pierwszy generator wytwarzajcy dodatnie impulsy o szerokoci 30S, wyzwalane tylnym zboczem tranzystora T1, drugi generator (bramki C i D) wyzwalany jest przez pierwszy i generuje impulsy dodatnie o szerokoci 50S. Impulsy te z wyjcia 10 (ukad 4011) podawane s przez rezystor R14 na bramk tranzystora T3 (BF 245), pracujcego jak klucz elektronowy otwierajc go na czas trwania tych impulsw. Powoduje to przejcie impulsw z ukadu US4 do integratora US5, zbudowanego na wzmacniaczu operacyjnym 741. Rezystor R16 usytuowany w ptli sprzenia zwrotnego ustala wzmocnienie sygnau wejciowego przychodzcego z tranzystora T3, natomiast kondensator C8 zapewnia formowanie przebiegu pioksztatnego o powolnym narastaniu, ktrego poziom napicia staego na wyjciu 6 (US5), jest proporcjonalna do szerokoci impulsu przychodzcego z ukadu US4. Sygna z wyjcia 6 podany jest na tranzystor T4, ktry steruje generatorem przestrajanym napiciowo (VCO). Do budowy generatora VCO uyty zosta tranzystor polowy z kanaem typu P oraz timer 555. Tranzystor ten dziaa w ten sposb, e rezystancja pomidzy drenem a rdem zmienia si proporcjonalnie do przychodzcego na bramk napicia, to z kolei powoduje zmian czstotliwoci pracy timera a tym samym zmian wysokoci tonu w suchawkach (goniku). Ukad scalony US8 i towarzyszce mu elementy tworz przetwornic napicia, ktra to podwysza napicie zasilajce do ok. 20V, nastpnie jest ono podane na stabilizator napicia 12V (US 7). Uzyskane w ten sposb napicie stabilizowane dodatnie ze stabilizatora US7 i napicie ujemne 5V ze stabilizatora US2 suy do zasilania wzmacniaczy operacyjnych US4 i US5.

BUDOWA I STROJENIEO ile ukad zostanie poprawnie zmontowany wedug Schematu ideowego i rys. pytki montaowej wykrywacz powinien dziaa prawidowo bez potrzeby eksprymentowa i stosowania skomplikowanej aparatury pomiarowej (wystarczy zwyky miernik cyfrowy) , posiadajc jednak oscyloskop i miernik czstotliwoci mona sprawdzi poszczeglne bloki wykrywacza przy uruchamianiu. Przetwornice napicia. Wlutowa US8, R31, R32, C17, C18, C19, C20, C21, D3, D4, D5 i D6, podczy zasilanie. Na wyjciu powinnimy uzyska napicie ok. 20V ( 3V). Wlutowa US7 i US2, na wyjciu stabilizatora US7 bdzie napicie 12V, natomiast na wyjciu stabilizatora US2 otrzymamy napicie 5V, (napicia mierzy wzgldem tzw. sztucznej masy tj. plusa napicia zasilania). Nadajnik impulsw. Wlutowa US1, R1, R2, C2 i C3. Na wyjciu 3 US1 otrzymamy przebieg prostoktny ujemny.

Wlutowa R3, R4, R5, R6, T1 i T2, podczy cewk szukajc i wczy zasilanie (cewka powinna cicho mrucze). Do kolektora tranzystora T2 przyczy sond oscyloskopu i sprawdzi ksztat przebiegu, winnimy uzyska szpil o napiciu ok. 80V.

Wlutowa R7, D1, D2, R8, R9, R10, R11, R12, R21, R24, potencjometr montaowy Pr1, C5, C6 i US4. Potencjometrem montaowym Pr1 ustawi na

wyjciu 6 US4 napicie ok. 0,8V. Zbliajc do cewki przedmiot metalowy napicie to bdzie si zmniejsza o ok. 0,1 do 0,3V. Przebieg sygnau .

Generator opnionego impulsu. Wlutowa US3, R27, R28, R29, R30, C12, C13, C14, C15. Przyczy oscyloskop do wyjcia 3 US3, otrzymalimy dodatni impuls prostoktny o szerokoci ok. 30s, nastpnie dokona analogicznego pomiaru na wyjciu 10 US3, winnimy uzyska dodatni impuls prostoktny o szerokoci ok. 50s. 10 (US3) 3 (US3)

Bramka prbkowania i integrator. Wlutowa T3, R13, R14, R15, R16, R17, US5, R22, R23, P1, C7, C8, wczy zasilanie. Do wyjcia 6 US5 przyczy woltomierz napicia staego, przy zblianiu do cewki przedmiotu metalowego napicie to powinno si zmienia w zakresie od 3 do 12V. Bufor i VCO (generator przestrajany napiciem). Wlutowa T4, T5,US6, R20, R25, R26, R18, R19, C9, C10, C11, C16 oraz przyczy gonik. Przy ustawieniu potencjometru P1 w lewym skrajnym ustawieniu w goniku bdzie cisza, natomiast przy ustawieniu na max w goniku bdzie syszalny dwik o czstotliwoci ok. 10kHz. Teraz ponownie ustawi potencjometr P1 tak, aby w goniku syszalne byy pojedyncze impulsy, przy zblianiu np. monety nastpowa bdzie wzrost czstotliwoci impulsw, a do wystpienia tonu cigego. Wykrywacz powinien reagowa na monet

redniej wielkoci z odlegoci ok. 30cm. Naley zaznaczy, i w pobliu wykrywacza nie powinno adnych urzdze powodujcych zakcenia a tym samym mog uniemoliwi prawidowe zestrojenie. Zamiast potencjometru P1 mona zastosowa dwa, czc je szeregowo np. 47k + 4,7k, uzyskamy wwczas precyzyjniejsze strojenie tzw. zgrubne i dokadne. Do budowy wykrywacza naley uy elementw o wysokiej jakoci. Jako US1, US6, i US8 najlepsze byy by ICM 7555, ze wzgldu na niszy pobr prdu od ukadw serii NE 555. Pozostae ukady dowolnych firm, jednak wskazane jest posiadanie ich w nadmiarze, gdy mog si trafi wadliwe egzemplarze, szczeglnie wzmacniacze operacyjne serii 709.

Jako T3 zastosowa BF 245 lub BF 256. Jako T5 moe by dowolny tranzystor polowy z kanaem typu p. T1 dowolny tranzystor pnp np. BC 178C, BC 308. T4 o duym wspczynniku wzmocnienia z grupy C np. BC 108C, BC 109C, BC 413C. Jako T2 zastosowa dowolny tranzystor mocy typu npn o mocy minimum 30W i napiciu pracy minimum 80V, np. BD 285, BD901 lub 2N6487. Kondensatory poza elektrolitami tylko styrofleksowe (stabilne w funkcji temperatury). Kondensator C5 i C6 mog by ceramiczne, natomiast C4, C16 i C22 mog mie pojemnoci mniejsze, ale podane jest by byy wysokiej jakoci. Rezystory o mocy 0,25W lub 0,125W z wyjtkiem R7, ktrego obcialno winna wynosi co najmniej 1W.

WYKONANIE CEWKI SZUKAJCEJDo nawijania cewki naley uy drutu miedzianego w emalii (DNE) o rednicy przekroju 0,5 do 0,65mm. Dugo odmierzonego drutu do nawijania 16 metrw (niezalenie od rednicy cewki). Np. cewka o rednicy 20cm zawiera 24 zwoje, o rednicy 30cm 17 zwoi a o rednicy 40cm 11 zwoi. Na konstrukcj cewki zastosowa rurk z PCV o dugoci ok. 1,2m (dla cewki standardowej o rednicy 30cm) i rednicy 15 do 22mm. Przygotowa np. garnek o rednicy 30 cm, nastpnie ogrzewajc rurk ostronie nad pomieniem, stara si wygina j na garnku tak, aby utworzya okrg. Nadmiar rurki (utworzonego okrgu) obci, aby pomidzy kocami okrgu powstaa szczelina ok. 0,5 do 1cm. atwiejsz metod jest zalanie rurki wrztkiem: po zatkaniu jakim korkiem (najlepiej gumowym) jednego z kocw rurki wlewamy wrztek do rodka rurki i elastyczn rurk atwo wyginamy w okrg (zatykamy rwnie drugi koniec po napenieniu wod). T metod polecam wykonywa cewk z cieszej rurki (nie powstaj wklnicia)- radz nad wann czy misk (oczywicie w rkawicach). Na tym etapie pozostawi konstrukcj cewki i przej do wykonania przegubu. W celu wykonania przegubu przygotowa ok. 10-cio centymetrowy odcinek rurki z PCV o rednicy ok. 32mm. W jednym kocu przewierci odcinek rurki na wylot o rednicy otworu takiej, jak posiada wywinita w okrg rurka. W drugim kocu przegubu wywierci otwr o rednicy ok. 5mm na wyprowadzenie kabla (jest to najprostszy sposb przygotowania przegubu, wada: brak moliwoci zmiany pochyoci cewki. Przegub mona wykona ruchomy, cewka jest znacznie wygodniejsza w eksploatacji, ale to ju zostawiam konstruktorowi ). Kolejnym etapem jest nasunicie przegubu na utworzony wczeniej okrg. Odmierzy 16 metrowy odcinek drutu DNE i stara si nawija go, przecigajc przez wntrze rurki zwj po zwoju (naley pozostawi ok. 10 cm odcinek pocztku drutu) , uwaajc jednak by w procesie nawijania nie tworzyy si ptle. Po nawiniciu wszystkich zwojw, pozostawi ok. 10 cm koca drutu. Nastpnie naley cofn przegub z powrotem w miejsce, gdzie cz si koce okrgu i poczy wystajce z cewki odcinki drutw z wprowadzonym do przegubu dwuyowym kablem (zalutowa i zaizolowa). Ustawi przegub wzgldem okrgu pod odpowiednim ktem ok. 120 stopni. Nastpnie zala wntrze przegubu szybkoschnc ywic, szpachlwk czy kabelmas i pozostawi do wyschnicia. Drugi koniec kabla wyposay we wtyczk np. mono typu duy jack. Tak wykonana sonda odznacza si kilkoma zaletami gdy jest atwa do wykonania, lekka i wodoszczelna.

Stela wykona naley dopasowujc dugo wykrywacza do wasnego wzrostu. Stela mona zrobi caociowy lub skadany. Do wykonania stelau uywamy rurki o tej samej rednicy co do budowy przegubu (optymalnie 32mm). Przy stelau skadanym naley rur PCV poci na odpowiednie skady, nastpnie okrcajc jeden z jej kocw nad ogniem poszerzamy go drug rurk (najlepiej skadem).

EKSPLOATACJANajlepsze efekty w poszukiwaniach uzyskiwane bd wwczas, jeli uytkownik wykrywacza ma dowiadczenie z tego rodzaju aparatur, ewentualnie po pewnym czasie prb w rnych warunkach terenowych i z rnymi przedmiotami. Przed przystpieniem do poszukiwa w terenie przyrzd naley wczy na ok. 2 minuty (ma to na celu ustabilizowanie si temperatury pewnych elementw pracujcych w nadajniku impulsw bdcych pod nadmiernym obcieniem). Jak wiadomo skuteczno wykrycia metalu (pomijajc umiejtno osoby obsugujcej przyrzd i zakadajc pen sprawno urzdzenia) zaley przede wszystkim od rozmiarw przedmiotu i pozycji, w ktrej zalega on w gruncie. Praktyczne prby przeprowadzenia z kompletem cewek o rednicach odpowiednio 20, 30 i 40 cm wykazay najwiksz czuo dla drobnych przedmiotw jak monety, obrczki dla cewek o rednicy 30 i 20cm. Natomiast cewk o rednicy 40 cm zaleca si stosowa do poszukiwa wikszych przedmiotw powyej 1dm. Np. rurocigi. Za cewk standardow przyjmuje si najczciej sond o rednicy 30cm. Przyrzd wykonany wedug powyszej dokumentacji odznacza si nastpujcymi zasigami w gruncie (zakadaj rwnolege uoenie przedmiotw wzgldem cewki poszukiwawczej. Przy uoeniu skonym w zalenoci od kta pooenia przedmiotu, wykrywalno bdzie mniejsza): --moneta o rednicy 2,5 cm --------------------30-32cm --przedmiot o rednicy 5 cm -------------------44-48cm --przedmiot o rednicy 10 cm ------------------65-70cm --przedmiot o rednicy 15 cm ------------------75-80cm --przedmiot 20 x 20 cm -------------------------100-110cm --przedmiot 30 x 40 cm -------------------------130-140cm --przedmiot 60 x60 cm --------------------------170-180cm --max. przedmiot 1 x 1m ------------------------ok. 2m

WYKAZ ELEMENTWRezystory R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 Warto oporu 1k 68k 1k 270 100 330 150 1k 470 1k 220k Rezystory R12 R13 R14 R15 R16 R17 R18 R19 R20 R21 R22 Warto oporu 680k 330 68k 100 820k 10k 100 2,4k 1m 1m 47k Rezystory R23 R24 R25 R26 R27 R28 R29 R30 R31 R32 R33 Warto oporu potencjometr montaowy 220k 100k 10k 10k 22k 22k 33k 33k 33k 22k 10k

Kondensatory C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 C12

Pojemno 2200F 220nF 100nF 220F / 16V 10pF 4,7pF 100nF 220nF 100nF 100nF 100F / 16V 1nF

Kondensatory C13 C14 C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 C22 C23

Pojemno 1nF 1nF 1nF 220F / 16V 10nF 47F / 25V 47F / 25V 47F / 25V 47F / 25V 220F / 16V 100F / 25V

Diody D1 D2 D3 D4 D5 D6 Dioda Zenera

Symbol 1N4148 1N4148 1N4001 1N4001 1N4001 1N4001 9,1 V

Tranzystory T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7

Symbol BC178 BD285 BF245 BC108C 2N3820 BC107 BC177

Ukady scalone US1 US2 US3 US4 US5 US6 US7

Symbol NE555 uA 7905 CD 4011 uA 709 ua 741 NE555N uA 7812

pozostae: 1 2 3 4 5 6 7 8

wtyk typu duy jack + gniazdo przewd dwuyowy gonik 8-40 Wycznik zasilania P1- potencjometr obrotowy 2247k Pr - potencjometr montaowy 100k470k Mona wbudowa wejcie na suchawki Obudowa

WYKONANIE PYTKI WYKRYWACZAWykonanie samej pytki jest czynnoci do pracochonn. Niezbdny bdzie laminat (wymiary 7 x 13,5 cm), kwas do trawienia (np. popularny trjchlorek elaza), marker do cieek, wiertarka z maym wiertekiem Wyci schemat cieek, naklei go na laminat (od strony miedzianej), powierci otwory na elementy, narysowa odpowiednie cieki i wytrawi zgodnie z opisem na opakowaniu rodka trawicego.

MOJE WSKAZWKI1. Dobiera dokadnie elementy. 2. Montowa wedug kolejnoci i sprawdza zgodnie z dokumentacj. 3. Przed uruchomieniem kilka razy dokadnie sprawdzi cieki na pytce, czy nie ma gdzie zwarcia. 4. Sprawdzi czy elementy zostay waciwie wlutowane tzn. znajduj si na swoich miejscach. 5. Pod ukady scalone najlepiej stosowa podstawki. 6. Mona stosowa zamienniki ukadw czy tranzystorw. 7. Wykrywacz mona zbudowa bez pomocy oscyloskopu (jak kto posiada moe sprawdzi poszczeglne przebiegi). 8. Cewka wykrywacza powinna cicho mrucze (przyoy do ucha). 9. Wykrywacz nie bdzie w pomieszczeniach pracowa poprawnie (elektryczno, zbrojenia cian, inne zakcenia), strojenie przeprowadzi na dworze. 10. Nie zawsze mona dostroi wykrywacz tak jak w opisie (po prostu naley to zrobi potencjometrami na oko tzn. znale zakres w jakim urzdzenie najlepiej wykrywa metal). 11. Tranzystorw T6 i T7 oraz diody Zenera mona nie stosowa (zwiksza to pobr prdu, a w ukadzie suyo to tylko do wskazywania stanu baterii). 12. Osobicie zamiast baterii uywam akumulatora elowego 12V / 1,3 Ah 13. Im sabsze napicie zasilania, tym mniejsza wykrywalno (wykrywacz zaczyna si rozstraja). 14. Wolniejsza penetracja terenu sprzyja lepszej wykrywalnoci urzdzenia!!! 15. Podany w dokumentacji opis budowy mechanicznej cewki oraz stelaa jest najprostszym sposobem, ale tu pole do popisu ma wyobrania konstruktora. Ja wykonywaem swj stela podobnie, ale wprowadziem w nim wiele modyfikacji (przegub ruchomy, mocowanie obudowy do rurki za pomoc uchwytw na rurki, podprka pod okie, rkoje itp.) 16. PAMITAJ O BIEGUNOWOCI + , - !!!

ROZMIESZCZENIE ELEMENTW WYKRYWACZA

ROZMIESZCZENIE CIEEK skala 1:1

SCHEMAT IDEOWY