Первые мои исследования в плане IB техники. Голова не успевала за руками но результат есть! Знакомитесь самый простой в мире цифровой IB металлодетектор.
Селективный микроконтроллерный металлодетектор "КРОТ-М" 
.
Основные технические характеристики:
.
- Монета диаметром 25мм (воздух) до 30 см
- Каска 0.8м
- Максимальная до 2.0м
- Звуковая индикация многоголосная выбираемая
- Визуальная индикация ЖКИ 16х2
- Принцип работы IB
- Режим поиска селективный
- Датчик кольцо или DD диаметр 10-30 см
- Диапазон возможных рабочих частот 6-12кГц
- Напряжение питания 7.0-9В
- Потребляемый ток не более 90 мА
- Вес конструктива что на фото слева 850 гр разбирается на две части.
Основные функциональные возможности
* Режимы работы: динамический, статический (пинпоинтер)
* Выбираемые виды индикации параметров сигнала
Индикация числового значения ВДИ и графическая индикация амплитуды.
Индикация в виде гистограмм - ВДИ и амплитуда
* Основная звуковая индикация 3-х тональная - цветные,черные и перегрузка
* Выбираемая звуковая индикация для цветных
Изменение тона звукового сигнала от ВДИ, звуковая дискриминация
Изменение громкости звукового сигнала, функция от амплитуды
Многотональная ШИМ
* Индикация напряжения питания
* Визуальная и звуковая индикация перегрузки.
* Наличие дискриминатора: цветные -10 сегменов с шагом 10 гр.
Железо - 6 сегментов с шагом 20 гр.
* Настройка чувствительности отдельно для "цветных" и "черных" целей - от 0 до 9
* Наличие отстройки от грунта ручной в статике и автоматической (динамический).
* Наличные включаемой подсветки
* Наличие отладочного режима
Цифровая настройка частоты в диапазоне 6-12 кгц с шагом ~10 гц
Индикация значений X и У и dХ dY для настройки MД
Выбираемый программно сдвиг фаза с шагом 45 гр. аппаратно - плавно+-20 гр
* Удобный и понятный интерфейс.
* Автоматическая запись всех настроек в энергонезависимую память
* Простая настройка под разные IB датчики
* Возможност создания профилля для конкретного датчика. Всего можно создать 4 профиля.
Схема
Конденсаторы (кроме тех что по питанию) применять пленочные или керамические типа NPO, X7R!
Кнопку 5 -"статика" , ставить не обязательно - рассчитана на любителя.
Подключение катушки
Tx можно без экрана.
Так электронный блок может выглядеть в корпусе Z5, аккумуляторы внутри.
Изготовление: Изготовление управляющей платы (новая плата ниже) не сложное и требует лишь навыка монтажа смд компонентов типоразмер резисторов и конденсаторов 0805. Конденсаторы С и С1 пленочные. Все микросхемы в DIP корпусе.
А вот изготовление датчика прибора и последующая настройка прибора потребует определенных знаний и навыков. И доступна только для подготовленных радиолюбителей! Лично мне в этом плане помог этот сайт http://www.md4u.ru/forum/ .
Данные для катушки DD частота 8-10 кГц, диаметром 25-27 см
Количество витков передающей TX ~45 витков провода 0.4-0.5мм c1=0.3 мкф
Количество витков приемной RX ~200 витков провода 0.15-0.22 мм С0=0.022 мкф Не резонанс С0=0.
Если датчик кольцо, описание технологии изготовления датчика можно прочитать здесь .
Количество витков передающей катушки TX ~50 витков провода 0.3-0.5мм
Количество витков компенсирующей катушки СX (подбирается) ~20 витков провода 0.3-0.5мм
Количество витков приемной катушки RX ~200 витков провода 0.15-0.22мм
Допускаются изменения параметров датчика (провод, количество витков, диаметр намотки) Вообщем тут огромное поле для экспериментов. Также возможно использовать и "фирменный" датчик(и).
Настройка
Для начала ознакомимся "Описание режимов работы -меню"
Начинаем с настройки "виртуального нуля" приемного тракта. Отключаем катушки, ставим перемычку с С0 на землю и добиваемся при "отпущенной" кнопки нулевых (на самом деле напряжение на 23 ноге контроллера около +2.5В) показаний на выходе приемного тракта, эту процедуру проделываем в режиме настроек "NL,Up" (в прошивках от 7 и выше версиях) кнопкой "+", запоминаем значение кнопкой "0". Показания напряжения не должны изменяться боле чем на +-1! Сразу можем и настроить и "правильность" показаний напряжения питания, подобно вышеописанному кнопкой "-". В ранних версиях настройку производим резисторами R1/R2 и R8/R7.
Конденсаторы (кроме тех что по питанию) применять пленочные или керамические типа NPO, X7R!
Кнопку 5 -"статика" , ставить не обязательно - рассчитана на любителя.
Подключение катушки
Tx можно без экрана.
Так электронный блок может выглядеть в корпусе Z5, аккумуляторы внутри.
Изготовление: Изготовление управляющей платы (новая плата ниже) не сложное и требует лишь навыка монтажа смд компонентов типоразмер резисторов и конденсаторов 0805. Конденсаторы С и С1 пленочные. Все микросхемы в DIP корпусе.
А вот изготовление датчика прибора и последующая настройка прибора потребует определенных знаний и навыков. И доступна только для подготовленных радиолюбителей! Лично мне в этом плане помог этот сайт http://www.md4u.ru/forum/ .
Данные для катушки DD частота 8-10 кГц, диаметром 25-27 см
Количество витков передающей TX ~45 витков провода 0.4-0.5мм c1=0.3 мкф
Количество витков приемной RX ~200 витков провода 0.15-0.22 мм С0=0.022 мкф Не резонанс С0=0.
Если датчик кольцо, описание технологии изготовления датчика можно прочитать здесь .
Количество витков передающей катушки TX ~50 витков провода 0.3-0.5мм
Количество витков компенсирующей катушки СX (подбирается) ~20 витков провода 0.3-0.5мм
Количество витков приемной катушки RX ~200 витков провода 0.15-0.22мм
Допускаются изменения параметров датчика (провод, количество витков, диаметр намотки) Вообщем тут огромное поле для экспериментов. Также возможно использовать и "фирменный" датчик(и).
Настройка
Для начала ознакомимся "Описание режимов работы -меню"
Начинаем с настройки "виртуального нуля" приемного тракта. Отключаем катушки, ставим перемычку с С0 на землю и добиваемся при "отпущенной" кнопки нулевых (на самом деле напряжение на 23 ноге контроллера около +2.5В) показаний на выходе приемного тракта, эту процедуру проделываем в режиме настроек "NL,Up" (в прошивках от 7 и выше версиях) кнопкой "+", запоминаем значение кнопкой "0". Показания напряжения не должны изменяться боле чем на +-1! Сразу можем и настроить и "правильность" показаний напряжения питания, подобно вышеописанному кнопкой "-". В ранних версиях настройку производим резисторами R1/R2 и R8/R7.
Далее настраеваем передающую TX в резонанс или близкое к резонансу состояние. Для этого подключаем передающую катушку TX , заходим в режим настроек (длительное нажатие кнопки "реж") подрежим X,Y и кнопками "+" и "-" находим резонансную частоту по максимальному напряжению на катушке TX. Амплитудное значение напряжения должно получиться около 10-30 В (зависит от параметров контура TX). Запомним эту частоту-F . Найти резонанс приемной катушки RX можно методом вычислений например здесь (для не резонансной-без конденсатора С0, эту настройку пропускаем) Рекомендуется настраивать приемную RX на ~20% ниже. Т.е если у вас TX -10 кГц настраиваем RX на ~8.0 кГц.) Напомню частота F может находиться в диапазоне от 4 до 16 кГц. Рекомендуемая частота 6-12 кгц.
Далее настраиваем фазу: При приближении медной монеты Y и Х должны увеличиваться, при приближении черного металла (железа) Y -увеличивается Х-уменьшается . Если происходит не так, кнопкой "0"( дискретно с шагом 45 гр.) и подстроечным резистором R16 (плавно) меняем фазу пока не добиваемся правильной реакции на металлы. Если эта процедура не получается необходимо подобрать емкость С0,С1 или изменить частоту передатчика . Далее нужно выставить точную фазу для правильного измерения ВДИ построечным резистором R16 . Настроить фазу лучше по ферриту- X в минус, Y на месте или немного в +. Еще настроит фазу можно по "эталону" - например по 5 коп СССР значение ВДИ около +55. ВДИ Фольга ~ 0-10, чистая медь +80-+90, все железяки в минусе. При возможности подкорректировать сведение подстроечным витком(ами). Еще есть одна тонкость, после настройки меняя частоту +-30 гц. найти место где меньше всего меняются(скачут) значения Х и У!
Настройка чувствительности: Резистором R0 и R17 подбирается ток катушки TX, Чем больше ток тем больше чувствительность, как к целям так и к сожалению и к грунту. Рекомендуемый ток для резонансной системы 40-80 ма, не резонансной 80-100 ма. Приблизительно оценить ток в TX можно по разности потребления прибора с катушкой и без, тогда для резонансной системы 20-40 ма, не резонансной 40-60 - зависит от добротности контура. Резистором R5 подбирается чувствительность прибора в канале RX, чем меньше его значение тем выше чувствительность. Рекомендуемые значения резисторов для резонансной системы ~1к не резонансной ~200ом. Настраивать прибор по чувствительности нужно так, чтобы на пороге (чувствительности) 1,2 не было ложных срабатываний (Конечно при условии отсутствия помех ) . За большой чувствительностью по воздуху гнаться не нужно, 20-25 см. самое то! для датчика диаметром ~20 см.Для датчика диаметром 25см соответственно 25-30см.
Резистором R13 настраивается контрастность индикатора и его номинал будит зависеть от типа индикатора.
Примечание: В режиме настройки кнопки "+" и "-" изменяют частоту на TX с шагом ~10 гц. Кнопка "0" меняет фазу с периодом 45º.
Далее настраиваем фазу: При приближении медной монеты Y и Х должны увеличиваться, при приближении черного металла (железа) Y -увеличивается Х-уменьшается . Если происходит не так, кнопкой "0"( дискретно с шагом 45 гр.) и подстроечным резистором R16 (плавно) меняем фазу пока не добиваемся правильной реакции на металлы. Если эта процедура не получается необходимо подобрать емкость С0,С1 или изменить частоту передатчика . Далее нужно выставить точную фазу для правильного измерения ВДИ построечным резистором R16 . Настроить фазу лучше по ферриту- X в минус, Y на месте или немного в +. Еще настроит фазу можно по "эталону" - например по 5 коп СССР значение ВДИ около +55. ВДИ Фольга ~ 0-10, чистая медь +80-+90, все железяки в минусе. При возможности подкорректировать сведение подстроечным витком(ами). Еще есть одна тонкость, после настройки меняя частоту +-30 гц. найти место где меньше всего меняются(скачут) значения Х и У!
Настройка чувствительности: Резистором R0 и R17 подбирается ток катушки TX, Чем больше ток тем больше чувствительность, как к целям так и к сожалению и к грунту. Рекомендуемый ток для резонансной системы 40-80 ма, не резонансной 80-100 ма. Приблизительно оценить ток в TX можно по разности потребления прибора с катушкой и без, тогда для резонансной системы 20-40 ма, не резонансной 40-60 - зависит от добротности контура. Резистором R5 подбирается чувствительность прибора в канале RX, чем меньше его значение тем выше чувствительность. Рекомендуемые значения резисторов для резонансной системы ~1к не резонансной ~200ом. Настраивать прибор по чувствительности нужно так, чтобы на пороге (чувствительности) 1,2 не было ложных срабатываний (Конечно при условии отсутствия помех ) . За большой чувствительностью по воздуху гнаться не нужно, 20-25 см. самое то! для датчика диаметром ~20 см.Для датчика диаметром 25см соответственно 25-30см.
Резистором R13 настраивается контрастность индикатора и его номинал будит зависеть от типа индикатора.
Примечание: В режиме настройки кнопки "+" и "-" изменяют частоту на TX с шагом ~10 гц. Кнопка "0" меняет фазу с периодом 45º.
Новая плата под дип микросхемы. Плата работоспособна и проверенна! Для более надежной работы, на плате желательно оставить верхний слой фольги и соединить ее в нескольких (отмечено синим цветом) точках. При монтаже индикатора смотрите описание, выводы питания бывает по разному !
Микросхемы: MCP601 можно заменить на NE5534, К140УД1408, LF357, LM308. Микроконтроллер лучше ставить ATMEGA8А он и потребляет меньше и работает лучше.
Как просто прошивать микроконтроллер, об этом можно прочитать здесь
Фусы программируем так
Доступна новая прошивка без предыдущих ограничений версия 0.1
Кто хочет слушать звуки "Крота" или другого МД по FM радио можно собрать простую схему.
Настроить на нужную частоту - раздвигая, сжимая витки катушки L1
R4 подбираем по отсутствию искажений.
Новая прошивка 0.2 с двумя динамическими режимами и векторной вырезкой грунта..Незабываем периодически настраивать на грунт кнопкой "0" , Сначала на метр от земли кратковременно "0", потом на расстоянии поиска длительно "0" , значение коэф.грунта должно быть минус (-10 -70)
15.09.2011
1.Изменена схема удален один резистор (бывший R4) и изменены некоторые номиналы (красный цвет)
2.Изменена плата с учетом новой схемы.
3.Новая прошивка 0.3 для тестирования.
Увеличено быстродействие измерения на 20%,изменен алгоритм учета грунта в режимах "D" и особенно "G", добавлена возможность измерения напряжения питания выше 10В.
Новая прошивка и изменения в принципиальной схеме позволяют использовать не резонансную RX, но придется пожертвовать дальностью на ~20%...
15.10.2011
1.Новая прошивка 0.4 для тестирования и прошивка 0.4а + прошивка 0.4в (для транзисторного TX)
Добавлена пятая кнопка для режима пинпоинтрера, добавлена возможность уменьшения частоты TX до 4кгц, увеличена чувствительность по каналам (только в 0.4).
15.11.2011
1.Новая прошивка 0.5 для тестирования.
2. В режиме (X,Y):
а) добавлена, функция измерения напряжения в mV разбаланса катушки.
б) добавлена возможность автоматической настройки минимального значения напряжения разбаланса катушки -длительное нажатие "0" (пользоваться с пониманием!).
с) изменена форма вывода значений настройки начальной фазы, теперь: 0-0гр, 1-45гр, 2-90гр, 3-135гр
3.Изменено начальное состояние 15 ноги микроконтроллера в момент инициализации +5в -для схемы с параллельной раскачкой TX на транзисторе, на работу с последовательной раскачкой это не влияет.
Как работают MД? - Очень просто! -статья
Видео "Крот кирпич и копейка" прошивка 0.6, катушка DD20 (не резонанс), частота 12 кГц, демонстрирует автоматическое "вырезание" грунта в динамическом режиме, или как проверить свой прибор зимой..)
16.01.2012 Подправил статью в свете последних наблюдений..
15.02.2012 Подправил схему - устранены неточности, добавлены резисторы R17,R18 , изменились некоторые номиналы, добавлен разьем для внутрисхемного программирования (как опция), разнесены измерительные и цифровые земли( сооединяються в одной точке можно через резистор или дроссель). Все изменения не принципиальны и существенных улучшений не приносят! Плата подправлена.
23.02.2012
К " дню мужчин" новая прошивка 0.7
1. Теперь запоминаются и пороги для разных профилей.
2. Изменил вид дискриминатора -сначала черные, потом цветные.
3. Добавил новый режим в настройках -"NL,Up" Кнопкой "+" подбираем коэффициент для настройки "0" (при отключенной катушке, равносильно подбору R1/R2) кнопкой "-" подбираем коэффициент для настройки "Напряжения питания" ( равносильно подбору R8/R7).
Результаты настроек запоминаются кнопкой "0".
4. Вольтметр теперь измеряет и "отрицательные" напряжения.
5. Режим "G" теперь опять "статический" учет грунта, после правильной настройки на грунт глубина сравнима с воздушной...
6 Убран режим авто-настройки минимального напряжения баланса катушки.
7. Прочие несущественные доработки.
Жду интересных отчетов о прошивке!
ХРИСТОС ВОСКРЕС!
15.04.2012 - Новая прошивка 0.8
1. Улучшен режим "гистограмма". Позволяет определять предметы со сложной геометрической формой и пр.
2. В режиме подсветки -"LED" введен третий параметр "SG", экономичный режим для индикаторов на просвет и для любителей поискать ночью.
3. Улучшен режим "Статика". Теперь в этом режиме можно вести поиск.
4. Введен режим "Помеха" Служит для локализации источника помех и оценки его уровня. Включается нажатием кнопки "Реж" при включении. Выход -выключением.
5. Прочие мелкие доработки.
15.05.2012 Прошивка 0.8G -аналог 0.8 , но возможно придется подкрутить фазу -R16.
Если интересует глубина на реальном грунте, учимся работать в "G"
Работаем только после тщательной настройки на грунт. Возможно придется это делать часто и по нескольку раз.
Правильность настройки можно оценить так: Коэффициент грунта от -10 до -80.
11.10.2012 Прошивка 10. (точнее две прошивки отличаются только начальной фазой. "10" как в "8G", "10'"-как в "8" и ниже. )
Изменено (упрощено) меню. Теперь все четыре кнопки в основном режиме имеют по две функции "короткое" и "длительное" нажатие. Клавиши "РЕЖ" и "0" как раньше. Клавиша "-" короткое нажатие - увеличение порога для "цветных" (как раньше), длительное увеличение номера фильтра. Клавиша "+" короткое увеличение порога "черных"(как раньше), длительное "включение-выключение" подсветки индикатора.
В основном режиме появился параметр "fN", где N номер фильтра:
0- фильтр как в прошивках 8G и ниже для "самого легкого грунта" -воздух, песок..
1- Фильтр для легкого грунта.
2- Фильтр для среднего грунта.
3- Фильтр для тяжелого грунта.
Прочие доработки улучшающие работу прибора.
15.12.2012 Прошивка 12
Продолжение 10 версии.
Немного изменено основное меню.
Настройки теперь спрятаны и вызываются при включении прибора с одновременным нажатием кнопок "+" или "-" Выход из режимов настроек через "РЕЖ" или "Выкл.- Вкл." прибора.
Улучшена селекция "цветных" целей при Fe0.
Диапазон ВДИ увеличен до +-100.
"Цветной" диапазон теперь 2-х тональный 0-79 и 80-100.
Прочие программные доработки улучшающие работу прибора.
20.01.2013 Прошивка 12A
Продолжение 12 версии
Улучшен "алгоритм визуализации" в основном режиме. Теперь цель можно многократно сканировать с накоплением (усреднением) результата отображаемого ВДИ.
Добавлена ф-ция "индикации параметров" - кнопка S5.
20.01.2013 Прошивка 12B
То же что 12A, вместо "индикации параметров" , "пинпоитер" - кнопка S5
Режим измерения уровня помех отсутствует..
____________________________________________________________________________________________________
radiodom2010@mail.ru
