Ювелирное обозрение

Решил собрать свой первый импульсный металлоискатель Clone PI-W и, вот, дело дошло до изготовления поисковой моно-катушки. А так как в настоящее время я испытываю некоторые финансовые затруднения, то передо мной стояла непростая задача – сделать катушку самому из максимально дешевых материалов.

Забегая вперед, сразу скажу, что с задачей я справился. В итоге у меня получился вот такой датчик:

Кстати говоря, получившаяся катушка-кольцо отлично подойдет не только для Clone, но и практически для любого другого импульсника (Кощей, Tracker, Пират).

Далее я расскажу, как сделать поисковую катушку для металлоискателя своими руками, потратив на это менее 500 рублей.

Рассказывать буду очень подробно, так как дъявол зачастую кроется в деталях. Тем более, что коротких историй изготовления катушек в инете пруд пруди (типо, берем вот это, тут отрезаем, обматываем, склеиваем и готово!) А начинаешь делать сам и оказывается, что о самом важном упомянули вскользь, а кое о чем вообще забыли сказать. И получается, что все сложнее, чем казалось в самом начале.

Здесь такого не будет. Готовы? Поехали!

Задумка

Проще всего для самостоятельного изготовления мне показалась такая конструкция: берем диск из листового материала толщиной

4-6 мм. Диаметр этого диска определяется диаметром будущей обмотки (в моем случае он должен быть равен 21 см).

Затем к этому блинчику с обоих сторон приклеиваем два диска чуть большего диаметра, чтобы получилась как бы шпулька для намотки проволоки. Т.е. такая сильно увеличенная по диаметру, но сплюснутая по высоте катушка.

Для наглядности попробую изобразить это на чертеже:

Надеюсь, основная задумка ясна. Просто три диска, склеенные между собой по всей площади.

Выбор материала

В качестве материала я планировал взять оргстекло. Оно отлично обрабатывается и клеится дихлорэтаном. Но, к сожалению, так и не смог найти его забесплатно.

Всякие колхозные материалы типа фанеры, картона, крышек от ведер и т.п. я сразу отбросил, как непригодные. Хотелось чего-то прочного, долговечного и желательно водонепроницаемого.

И тогда мой взор обратился к стеклоткани.

Ни для кого не секрет, что из стеклоткани (или из стекломата, стеклохолста) делают все, что душе угодно. Даже моторные лодки и бамперы для автомобилей. Ткань пропитывают эпоксидной смолой, придают ей нужную форму и оставляют до полного отвердения. Получается прочный, водостойкий, легкообратываемый материал. А это как раз то, что нам нужно.

Итак, нам нужно сделать три блинчика и уши для крепления штанги.

Изготовление отдельных частей

Блины №1 и №2

Расчеты показали, что для получения листа толщиной 5.5 мм нужно взять 18 слоев стеклоткани. Чтобы снизить расход эпоксидки, стеклоткань лучше заранее нарезать кружочками требуемого диаметра.

Для диска диаметром 21 см как раз хватило 100 мл эпоксидной смолы.

Каждый слой нужно тщательно промазать, а затем всю стопку положить под пресс. Чем больше будет давление, тем лучше – лишняя смола выдавится, масса конечного изделия станет чуточку меньше, а прочность чуточку больше. Я нагрузил сверху примерно сотню килограмм и оставил до утра. На следующий день получился вот такой блинчик:

Это самая массивная часть будущей катушки. Весит он – будь здоров!

Потом расскажу, как за счет этой запчасти можно будет ощутимо снизить массу готового датчика.

Точно таким же образом был сделан диск диаметром 23 см и толщиной 1.5 мм. Его масса – 89 г.

Блин №3

Третий диск клеить не пришлось. В моем распоряжении оказался лист стеклотекстолита подходящего размера и толщины. Это была печатная плата от какого-то древнего устройства:

К великому сожалению, плата была с металлизированными отверстиями, поэтому пришлось потратить какое-то время на их высверливание.

Я решил, что это будет верхний диск, поэтому проделал в нем отверстие под ввод кабеля.

Уши для штанги

Остатков текстолита как раз хватило на уши для крепления корпуса датчика к штанге. Выпилил по два кусочка на каждое ухо (чтобы было прочно!)

В ушах надо сразу же просверлить отверстия под пластиковый болт, так как потом будет очень неудобно этим заниматься.

Кстати, это крепежный болт для стульчака унитаза.

Итак, все составляющие нашей катушки готовы. Осталось все это склеить в один большой бутерброд. И не забыть завести внутрь кабель.

Сборка в одно целое

Сначала верхний диск из дырявого стеклотекстолита склеил со средним блинчиком из 18 слоев стеклоткани. На это ушло буквально несколько миллилитров эпоксидки – этого хватило, чтобы промазать обе склеиваемые поверхности по всей площади.

Монтаж ушей

С помощью лобзика пропилил пазы. В одном месте, естественно, слегка перестарался:

Чтобы ухи хорошо легли, сделал небольшой скос на краях пропилов:

Теперь надо было решить, какой вариант лучше? Уши-то можно поставить по-разному.

Катушки промышленного производства чаще сделаны по правому варианту, мне же больше нравится левый. Я вообще частенько принимаю левые решения.

По идее, правый способ лучше сбалансирован, т.к. крепление штанги оказывается ближе к центру тяжести. Но далеко не факт, что после облегчения катушки, ее центр тяжести не сместится в ту или иную сторону.

Левый способ крепления чисто визуально выглядит приятнее (ИМХО), к тому же в этом случае общая длина металлоискателя в сложенном виде будет на пару сантиметров меньше. Для того, кто планирует возить прибор в рюкзаке, это может оказаться важным.

В общем, я свой выбор сделал и приступил к вклеиванию. Обильно намазал бокситкой, надежно зафиксировал в нужном положении и оставил застывать:

После застывания, все торчащее с обратной стороны сошкурил наждачкой:

Ввод кабеля

Затем с помощью круглого надфиля подготовил канавки для проводников, завел соединительный кабель через отверстие и вклеил его намертво:

Для предотвращения сильных перегибов, кабель в месте ввода нужно было как-то усилить. Для этих целей я заюзал, невесть откуда взявшуюся у меня, вот такую резиновую фигнюшку:

Конечно, если бы у меня был нормальный гермоввод, то было бы гораздо лучше, но. и так сойдет.

Оставалось приклеить третий блин (донышко).

Доделываем каркас

Чтобы приклеить третий блинчик потребовалось несколько миллилитров бокситки и пару часов времени на то, чтобы все схватилось. Вот результат:Таким образом, я получил жесткий и прочный каркас, полностью подготовленный для намотки провода.

Герметизация обмотки

В качестве обмоточного провода был использован медный эмалированный провод диаметром 0.71 мм. После намотки 27 витков, датчик потяжелел еще на 65 грамм:

Теперь обмотку надо было как-то законопатить. В качестве замазки применил смесь эпоксидной смолы и мелко нарезанного стекловолокна (узнал про этот суперский рецепт из этой статьи).

Короче, настругал немного стеклоткани:

и круто замешал ее с бокситкой с добавлением пасты от шариковой ручки. Получилась вязкая субстанция, похожая на мокрые волосы. Таким составом можно замазывать любые щели без проблем:

Кусочки стекловолокна придают шпатлевке необходимую вязкость, а после застывания обеспечивают повышенную прочность клеевого шва.

Чтобы смесь как следует уплотнилась, а смола пропитала витки провода, обмотал все это изолентой в натяг:

Изолента должна быть обязательно зеленой или, на худой конец, синей.

После того, как все хорошенько застыло, мне стало интересно, насколько прочной получилась конструкция. Оказалось, что катушка спокойно выдерживает мой вес (около 80 кг).

На самом деле такая сверхпрочная катушка нам не нужна, гораздо важнее ее вес. Слишком большая масса датчика обязательно даст о себе знать болью в плече, особенно, если вы планируете вести длительный поиск.

Облегчайзинг

Чтобы уменьшить вес катушки, было решено выпилить некоторые участки конструкции:

Данная манипуляция позволила скинуть 168 грамм лишнего веса. При этом прочность датчика практически не уменьшилась, в чем можно убедиться благодаря данному видео:

Теперь задним умом понимаю, как можно было изготовить катушку еще немного легче. Для этого надо было заранее наделать больших отверстий в среднем блинчике (перед тем, как все склеивать). Что-то типа такого:

Пустоты внутри конструкции почти не сказались бы на прочности, но зато снизили бы общую массу еще грамм на 20-30. Сейчас, конечно, уже поздняк метаться, но на будущее учту.

Еще один путь облегчения конструкции датчика – уменьшить ширину наружного кольца (где уложены витки провода) миллиметров на 6-7. Конечно, это можно сделать и сейчас, но пока нет такой необходимости.

Финишная окраска

Нашел отличную краску для стеклотекстолита и изделий из стекловолокна – эпоксидная смола с добавлением красителя нужного цвета. Так как вся конструкция моего датчика изготовлена на основе бокситки, то краска на основе смолы будет иметь отличную адгезию, и ляжет как родная.

В качестве красителя черного цвета применил алкидную эмаль ПФ-115, добавляя ее до получения нужной укрывистости.

Как показала практика, слой такой краски держится очень прочно, а выглядит так, будто изделие обмакнули в жидкий пластик:Итоговая масса поисковой катушки вместе с кабелем после покраски – 407 г

Кабель отдельно весит

Проверка

После того, как наша самодельная катушка для металлоискателя была полностью готова, надо было проверить ее на отсутствие внутреннего обрыва. Самый простой способ проверки – тестером измерить сопротивление обмотки, которое в норме должно быть очень низким (максимум 2.5 Ома).

В моем случае сопротивление катушки вместе с двумя метрами соединительного кабеля оказалось в районе 0.9 Ом.

К сожалению, таким простым способом не получится выявить межвитковое замыкание, поэтому приходится рассчитывать на свою аккуратность при намотке. Замыкание, если оно есть, сразу же проявит себя после запуска схемы – металлоискатель будет потреблять повышенный ток и иметь крайне низкую чувствительность.

Заключение

Итак, считаю, что поставленная задача была выполнена успешно: мне удалось сделать очень прочную, водостойкую и не слишком тяжелую катушку из самых бросовых материалов. Список расходов:

• Лист стеклотекстолита 27 х 25 см – бесплатно;
• Лист стеклоткани, 2 х 0.7 м – бесплатно;
• Эпоксидная смола, 200 г – 120 руб;
• Эмаль ПФ-115, черная, 0.4 кг – 72 руб;
• Намоточный провод ПЭТВ-2 0.71 мм, 100 г – 250 руб;
• Соединительный кабель ПВС 2х1.5 (2 метра) – 46 руб;
• Кабельный ввод – бесплатно.

Теперь передо мной стоит задача изготовления точно такой же нищебродской штанги. Но это уже совсем другая история.

Поисковые катушки для металлоискателей Моно и DD

В настоящее время существуют 2-а типа поисковых катушек для металлоискателей: Mono и DoubleD. (Или еще их называют Моно и DD). Физически отличаются они своим строением , а именно, как расположены витки проволоки внутри:

• концентрические круги (Моно катушка)
• смещенные друг относительно друга, как 2-е латинские буквы D (DD катушки)

Визуально поисковые катушки Моно имеют в середине отверстие, а DD катушки имеют четкую вертикальную перемычку.

Моно и DD поисковые катушки имеют различные характеристики (свойства). И как всегда свои плюсы и минусы.

Поисковая катушка Моно

Сигнал идет конусом вниз.

Данная поисковая катушка применяется на замусоренных полях с небольшой минерализацией. Имеет хорошую глубину поиска (по сравнению с DD), четкое определение центра цели и ее цифровые параметры.

Недостатки Моно катушки

• Плохо работает на минерализованных грунтах
• Имеет узкий спектр на глубине (в ряде случаев это может быть и преимуществом)

Поисковая катушка DD

Сигнал распространяется вдоль вертикальной перемычки. Форма его – лезвие (с одной стороны), широкий охват лопатой (с другой стороны).

Данная поисковая катушка применяется на полях с большой минерализацией. Имеет хороший охват.

Недостатки DD катушки

• Невозможно точно определить центр цели
• Имеет большой разброс цифровых параметров
• Имеет меньшую глубину поиска по сравнению с Моно катушкой (в ряде случаев это может быть преимуществом)

Форма поисковых катушек

Поисковые катушки для металлоискателей бывают еще и разной формы: круглая или эллипс.

Эллиптические катушки при одних и тех же размерах (по сравнению с круглыми) теряют в глубине (однако незначительно). Но за счет эллиптичности дают возможность искать на замусоренных местах.

(Под поисковую катушку не попадают одновременно несколько целей и они дают уверенный сигнал)

Поэтому при выборе поискового датчика, необходимо учитывать, в каких условиях будет осуществляться поиск.

Размер поисковых катушек

Размер поисковой катушки металлоискателя имеет большое значение при поиске. Если во время поиска под катушку будет попадать одновременно несколько целей (как это было описано выше), то прибор не будет знать , какой сигнал выдавать: или 2-а последовательно, или или усреднение 2-х сигналов, или вообще ничего (будет дискриминировать цель).

На практике это будет выглядеть так, что вы выкапываете только черный металл, или прибор все время молчит и видит только черный металл.

Такая ситуация может встречаться в 2-х случаях:

• большой размер поисковой катушки
• сильно много мусора в этом месте

Решение в этом случае одно – уменьшить размер катушки.

Может быть обратная ситуация , когда надо увеличить размер поисковой катушки. Это бывает, когда Вы не находите цели, а Ваши приятели рядом все время чего-то вынимают из земли. Т.е. Вы не достаете по глубине до целей.

Обычные (устоявшиеся) размеры катушек для металлоискателей:

• 6″ (малый размер)
• 10" (средний размер)
• 15" (большой размер)

Частота поисковой катушки

Многие металлоискатели могут работать на нескольких частотах. Соответственно Вы можете использовать поисковые катушки с разными частотами.

Обычные (устоявшиеся) частоты катушек:

• 3 кГц (низкая частота)
• 7 кГц (средняя частота)
• 18 кГц (высокая частота)

Низкая частота позволяет Вам искать глубже. Но при этом чувствительность катушки к мелким целям снижается.

Высокая частота позволяет Вам хорошо искать мелкие цели, но при этом глубина поиска катушки уменьшается.

Есть поисковые катушки, которые позволяют работать сразу на нескольких частотах. При этом и металлоискатель сам должен быть способен обрабатывать сразу несколько частот.

Поисковые катушки для различных металлодетекторов

Для каждой модели металлодетектора нужна своя катушка. Как правило, катушки различных производителей не подходят к металлоискателям других фирм.

Однако существуют фирмы, которые специализируются на производстве только поисковых катушек. Соответственно у них Вы можете найти катушки для различных приборов.

Ремонт поисковых катушек

Поисковые катушки не ремонтируются.

Это связано с тем, что для герметизации катушек, последние заливаются снизу компаундом, герметизирующим их. И для ремонта катушки никто не будет ее вскрывать, а потом опять ее заливать, т.к. это трудоемкий процесс.

Вообще поисковые катушки считаются расходным материалом. И при выходе их из строя их просто меняют на новые.

Не для кого не секрет, что металлодетектор ака, как впрочем, и просто vtnfkkjltntrnjh видит метал за счет основной его части – поисковой головки.

Поисковая головка любого металлодетектора (и металлодетектор ака тоже vtnfkkjltntrnjh) состоит из катушки или нескольких катушек индуктивности. Принцип работы металлодетектора я уже описывал и потому повторятся здесь не буду. Кому интересно, тот прочитает мою статью. Ну а здесь дело пойдет именно о резонансе и особенностях конструктива поисковых головок IB детекторов, на основе резонанса.

Итак, приведем краткое описание из энциклопедии, что же такое резонанс.

Резонанс – это явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний. То есть такое возростание может наступит при совпадении частоты задающего генератора металлодетектора и настроенную на эту частоту систему состоящую из катушки индуктивности (контура) и резонансного конденсатора.

Рис.2. Резонанс токов а), и резонанс напряжений б).

И вот, казалось бы, что увеличение амплитуды, лишь следствие резонанса, а причина – это совпадение внешней (возбуждающей) частоты с внутренней (собственной) частотой колебательной системы, но в этом вопросе и по сей день много тайн окутанных «пеленой тумана».

Нам, резонанс в системе контуров (передающего и приемного) нужен в первую очередь для выделения и усиления даже очень слабых колебаний от искомых целей – объектов поиска.

С одной стороны нам нужна мощность в генераторной катушке, достигаемая за счет резонанса, дабы получить большую глубину обнаружения целей. Давайте посмотрим на то, как это решает металлодетектор ака, ну и многие приборы с резонансной системой, изображенной на рисунке 2 б.

Подобные решения применялись и применяются сегодня во многих металлодетекторах. Это и нашумевший в свое время Анкер 50, и Гроза разных модификаций и мои приборы, а также и многие другие…

Но вот только сильно большая амплитуда сигнала в контуре была и камнем преткновения как при настройке системы контуров в поисковой головке на минимуму сигнала в приемной, так и на стабильность работы и «уходе» баланса при работе (расстройка контуров).

Я решал эту проблему поначалу немного ограничивая амплитуду сигнала резистором стоящим перед резонансной системой (например вместо 1 Ома, ставил 2 или 4 Ома). Чувствительность была выше обычного прибора, но и более стабильна, чем с большей амплитудой сигнала…

Но вот однажды, интересуясь, из любопытства работами Николы Теслы (а он с резонансами дружил ого-го), решил опробовать в резонансном передающем контуре металлодетектора бифилярную катушку.

Не желая сгоряча тратить время на новую головку сначала обзвонил знакомых умельцев постройки и проектированию металлодетекторов с Киева и Донецка. Ну спрашиваю – не пробовали ставить бифиляр? Нет говорят, нет смысла… Ну и всякие там доводы.

Подумал я еще немного. Нет, думаю, все же испытаю.

Намотку контура делал по такой схеме (смотрите рисунок ниже).

И вот в ходе мозгового штурма решил: оптимальнее всего будет испытать этот вариант (бифилярную намотку передающей катушки) на поисковой головке по системе «DD».

В патенте Теслы говорится, что такая система имеет очень высокое усиление по мощности сигнала. Да, многие скажут, что такая катушка естественно имеет большую межвитковую емкость. Так вот эта емкость, равномерно и непосредственно находящаяся в самой катушке производит гораздо большую, реально "осязаемую" работу, чем маленький конденсатор, висящий у контура.

Чтобы не утомлять читателя своими доводами и домыслами скажу о результатах.

Я опробовав две поисковые головки «DD» одинакового диаметра, одинакового количества витков, но передающие контура разнились намоткой (в одной обычная намотка «в навал», в другой «бифилярная»). Так вот бифилярная была чувствительнее на 30% , а ее потребление по току было даже немного ниже!

Выложив на один известный форум свой эксперимент, хотел услышать отзывы, или пробы других конструкторов и узнать о их результатах. Первые отзывы были обнадеживающими, но вот через 2 дня тема исчезла из форума а модератор «отморозился», что ничего не знает, ничего не удалял.

Так что пробуйте что-то новое неординарное, и может ваш прибор, с стандартной начинкой но на каком то новом варианте резонансной системы заработает так, что другие просто будут в шоке.