Автор: Владимир (Tokes.ru).

Металлоискатель - средство поиска потерянных в огороде ключей от автомобиля или канализационных люков под листьями во время осени :)

Этот металлоискатель называется Quasar (Квазар), разработал его Андрей Фёдоров, но не обошлось без помощи форумчан md4u.ru, которые подсказывали советом и сообщали об ошибках во время тестирования новых версий программного обеспечения.

Квазар является металлоискателем с прямой обработкой, работающий по принципу баланса индукции. Основными преимуществами таких металлоискателей является возможность отстройки от грунта, а также различие металлов по их сопротивлению и ферромагнитным свойствам.

Этот металлоискатель умеет определять какой металл лежит под землёй, правда, не со 100% вероятностью, но он легко определяет цветные металлы от чёрных, а в большинстве случаев какой именно из цветных металлов находиться под его катушкой.

Умеет оповещать хозяина о металле под землёй с помощью звуков, различных по тональности (частоте), и выводить информацию на шеснадцатисимвольный двухрядный дисплей в виде гистограммы, имеет кучу настроек, но обо всём по порядку.
Осторожно, картинок далее чуть более, чем много.

В текущей реализации мы имеем:

• Автоотстройку от грунта
• Автонастройку резонанса и ручной режим
• Регулировку громкости
• Регулировку яркости дисплея
• Режим пинпоинтера
• Задание границы низкого уровня напряжения питания для автоотключения
• Калибровку по ферриту с возможностью подстройки
• Возможность выбора озвучиваемых целей (маска)
• Несколько звуковых схем озвучки
  • Scheme 1: Частота плавно меняется в зависимости от VDI цели во всём диапазоне
  • Scheme 2: Частота плавно меняется в зависимости от VDI от 0 (90) до 41 (131) градуса. Цели ниже 0 озвучиваются низким тоном, выше 41 - высоким тоном
  • Scheme 3: Цели ниже 0 (90) озвучиваются низким тоном, выше 0 (90) - высоким тоном
• Три грубых уровня усиления
• По 30 плавных уровней усиления
• Фильтр грунта
• Просмотр баланса катушек в реальном времени

Схема не сложная, нет особо дефицитных деталей. Скачать её можно здесь

Начнём со штанги. Она осталась ещё с более простой реализации металлоискателя "Volksturm sm+geb". Делалась она из труб ПВХ с переходниками под 45 градусов. До склеивания эта конструкция представляла собой что-то типа этого:

После склейки мы имеем рабочую палку:

Катушкодержатель выполнили с помощью пластиковых болтовых соединений, использующихся в той же сантехнике, который потом присоединяется к катушке с помощью эпоксидного клея и имеет возможность отсоединения от штанги:

Подлокотник мы сделали из фотобарабана большого копира формата А3 :) То есть немного болгарки, дрели, крепим на штангу и получается довольно недурная держался всей конструкции.

Ручку обматываем чем-нибудь мягким, затем термоусадочной трубкой большого диаметра закрываем, греем и получается удобная, эргономичная ручка :)

С механикой почти закончили, красить будем потом. О том, как делалась плата подробно рассказывать не будем, остановимся только на существенных моментах. Корпус Cradex Z5 размерами 103*90*40 отлично вписался под печатную плату разработанную одним из участников форума под микросхемы в DIP корпусах. Ссылка на плату в конце статьи.

Покупаем детальки, меряем, насколько подходит рисунок платы, электролические конденсаторы берём из серии low-ESR.

Травили текстолит в аммоний-персульфате. Травиться быстро и красиво. Только залить тёплой водой, градусов под 80.

Далее паяем детальки, процесс не быстрый, кропотливый.

После производиться пайка дисплея и его первичное включение - тестирование.

Если на экране после подачи питания видна одна строка тёмных прямоугольников - экран рабочий и это его режим самотестирования - когда питание подано, но управляющих команд ещё не поступало (не было инициализации).

Вы не увидите некоторых компонентов на плате со стороны деталей, т.к. не получилось их найти в форм-факторе DIP. Это регулируемый стабилитрон TL431, пара фильтровочных конденсаторов и не красивые провода в районе операционного усилителя, т.к. оригинального найти не удалось, взяли похожий, а у него была немного другая распиновка - пришлось мудрить :)

Далее этот самый операционный усилитель сам оказался в SOIC корпусе, поэтому был запаян в панельку с помощью упругих проводников.

Начинаем работу с корпусом. В нём нужно сделать несколько отверстий - для экрана, кнопок управления, разъёма подключения катушки и разъёма питания. Так же корпус необходимо изолировать от попадания влаги - иначе прибор может начать глючить либо выйти из строя. Для удобства вырезки отверстия под экран был взят такой же по функционалу экран, только с синим фильтром, так как наш зелёненький уже был припаян к плате неразъёмным соединением.

Встал он отлично, но :) Когда попытались его примерять под наш экран разочарованию не было предела :) Размеры-то у них разные оказались. Пришлось допиливать.

В итоге всё получилось. Примеряли, подключили, работает :)

Верхнюю лицевую панель утопили заподлицо с пластиком, чтобы он не выступал, т.к. потом всё это планировалось закрываться плёнкой с наклейкой. Сам экран закрепили на большое количество термоклея. Такой вид соединения имеет два преимущества: вода внутрь не попадёт и отсутствуют болтовые соединения, которые потом всё равно пришлось бы герметизировать.

Заливали обычным термопистолетом, а где оно плохо прогрелось - помогали феном с паяльной станции. В этот момент сам экран от нагревания может изменить цвет на синеватый или ещё какой-нибудь, тут главное не переусердствовать. Цвет после остывания приходит в норму и всё работает штатно.

Плату для кнопок делали сами, т.к. не было подходящей готовой под этот корпус. Файл в конце статьи будет. Диоды в ней smd.

И вот, все отверстия сделаны, плата кнопок, динамик, разъёмы питания и подключения катушек так же герметизированы термоклеем.

По поводу оформления долго думали, какой же цвет выбрать. Выбрали чёрный вариант.

Технология простая. Печатаем картинку, вырезаем отверстие под экран. Резали скальпелем. Далее клеем плёнку под экран ссади рисунка, далее берём прозрачную, матовую, самоклеющуюся плёнку и приклеиваем получившийся пирог на пластик, вырезаем лишнюю плёнку и готово!

Крепление блока к штанге организовали с помощью куска толстого оргстекла, нарезанного полоской и согнутого под воздействием локального нагрева, прикрученного одной стороной к коробке, другой к "трубодержателям" или как эта хреновина называется...

Кстати, впоследствии два крайних крепления были убраны, то есть всё это дело отлично держалось и на двух креплениях.
Итак, после проведения всех этих операций, мы покрасили штангу и вот что вышло:

Отдельно осталось рассказать про катушку. Можно сказать что это самый чувствительный элемент и он должен быть собран так, чтобы когда при поиске и задеваниях всякого рода травы и прочих предметов он не "микрофонил" и реагировал только на изменение фазы, вызванной металлом под датчиком. Сразу хотели сделать катушку как положено, намотали катушки.. Кстати, провода, все, взяли из старого CRT-монитора. Его петля размагничивания отлично подошла под передающую TX катушку, более тонкая проволока нашлась в другой катушке, провод до блока металлоискателя взяли из его неотсоединяемого VGA кабеля, в общем проводов хватило всех оттуда :)

После того, как были намотаны две катушки, одну из них (приёмную, RX) необходимо замотать в экран из фольги либо из графита. Если фольга - то необходимо сделать так, чтобы не было короткозамкнутого витка из этого экрана, если это графит - то необходимо, чтобы из центра до краёв катушки сопротивление было примерно 1 кОм.

После подбора резонансного конденсатора (прибор, конечно подстраивается сам, но мы подбирали по частоте ближе к 9 кГц) пришла пора залить эти катушки в формочке эпоксидной смолой. И тут разразился спор с коробкой и интернетом. На коробке написано разводить в соотношении 1:5. Один к пяти, блин! Учитывая, что у нас уже был некоторый опыт работы с эпоксидкой, где везде упоминалось соотношение 10-12:100, то возникло некоторое недопонимание. Но решили делать, как написано, не будет же производитель писать фигню на коробке :) И даже не решили протестировать с маленьким объёмом этой смолы. Хочется же поскорее на коп! Короче, начали заливать, потом одумались, ведь пропорции смолы и отвердителя были как раз для 10-12:100, и тут забыли, сколько уже чего залили... В общем испортили раствор, но залить попробовали :)

И оно и не подумало застывать. Что делать? Вытащили катушки из формы, очистили от смолы с горем пополам и в голову пришла ещё одна идея. Ведь наш CRT монитор - эдакий рог изобилия для построения металлоискателя :) Пригодилась ещё и подставка от него. Берём, удаляем всё лишнее, крепим катушки, заливаем эпоксидку в нормальной пропорции, сверлим отверстия - готово!

Далее берём тот диск с креплением, садим на эту катушку, заливаем эпоксидкой, ждём, пока застынет, красим - получается как заводская тарелка НЛО :)

Всё это уже в первый коп на реке Сож показало свою работоспособность:

Что касается питания металлоискателя - в данный момент оно приходит от обычного свинцового аккумулятора на 12 В, который носится с собой в портфеле, но кайфа мало от такого способа. В недалёких планах есть соорудить питание на одном элементе 18650 (около 2Ач при 3,7 В), сделать индикацию уровня заряда, зарядку от usb и преобразователь 3,7-7, т.к. именно от этого напряжения питается металлоискатель. Можно было бы и до 5 Вольт, минуя стабилизатор для контроллера и АЦП, но катушку раскачивать лучше от более высокого напряжения, тогда и чувствительность будет повыше, но об этом в другом материале. Потребляет он порядка 100 мА при 7 В, поэтому от одного аккумулятора 18650 можно рассчитывать приблизительно на 10 часов работы. А главное, что эта штука будет гораздо легче свинцового аккумулятора, что позволит её закрепить вместе с блоком на штанге.

Обещанные платы в формате lay для металлоискателя Quasar, как в этой статье.

Всем добра!