Схемы металлоискателей MD4U

А там что , без регистрации картинки не видно ? Странно , раньше было видно .... значит , что-то переделали
Ну я могу сюда картинку скинуть , вот -

Катушки ТХ и RX связанные через трансформатор не могут обеспечить полноценную компенсацию, хотя бы потому, что они связаны через магнитные потоки самого трансформатора, а эти потоки в трансформаторе не эквивалентны связи между катушками ТХ и RX. Если подходить к вопросу компенсации в общем виде, то следует рассматривать ТХ или RX как мешающие элементы для формирования или приема электромагнитного сигнала. Эти элементы (ТХ и RX), взаимодействуют с окружающим пространством посредством электромагнитного поля, при чем, само поле ТХ или RX нас вообще не интересует. Характеристикой этого взаимодействия является индуктивность ТХ и индуктивность RX. Качественно скомпенсировать различные по индуктивности ТХ и RX без использования трансформаторной связи не представляется возможным. Эта трансформаторная связь для компенсации присутствует во всех распространенных датчиках МД, за исключением дифференциальных, у которых зоны RX+ и RX- изготовлены по идентичной технологии и имеют одинаковую индуктивность, чем и обеспечивается компенсация мешающих сигналов в том числе индуктивности ТХ, т.к. она имеет одинаковое взаимодействие с зонами RX+ и RX-. Логически развивая данную концепцию приходим к выводу, что необходимо компенсировать индуктивности ТХ и RX – одновременно, да ещё и без использования трансформаторных связей…
Легко! Для этого необходимо уровнять индуктивности ТХ и RX (одна катушка) и компенсировать эту связку другой сторонней индуктивностью, не связанной полями с ТХ и RX, включив всё это в обычный мост…

Как это "не эквивалентны" ? В физике нет такого понятия "эквивалентности поля" .... есть характеристика поля - его величина ( функция времени ) в разных точках пространства , вот и всё . У меня же один ток протекает через передающую катушку L1 и компенсирующую катушку L3 , а отсюда вывод - функция , по которой эти поля зависят от времени - будет той же самой . Притом поле катушки L3 проходит через витки катушки L4 . Далее , напряжение на любой катушке , согласно закону Фарадея - пропорционально производной функции поля в ней по времени , а значит - напряжение на катушке L4 будет так же зависеть от тока поисковой катушки , как и напряжение на самой поисковой катушке ( ток L1 и L3 одинаковый ) . И значит - выбрав нужное число витков L4 ( коэффициент пропорциональности ) , мы получим напряжение на ней , в точности РАВНОЕ напряжению на передающей катушке , а перевернув полярность катушки и сложив два напряжения - мы получим НОЛЬ . Вот , таким образом мы и подавляем напряжение передатчика на выходе схемы , то есть делаем баланс . А приёмный сигнал , наведённый внешним полем на катушку L1 - проходит на выход схемы , это нетрудно понять , если проанализировать токи и напряжения на катушках .

Но это будет так только при идеальной передающей катушке ( с нулевым сопротивлением ) , а в реальности - к напряжению на выводах катушки добавляется ещё и падение напряжения на проводе катушки , по закону Ома . Вот поэтому я и применяю бифилярно намотанную катушку L2 , которая "чувствует" то же самое поле , что и L1 , но через неё не течёт ток передатчика , как через L1 - это существенный момент . И если я вместо напряжения на L1 буду использовать напряжение на L2 - то баланс будет таким , каким он был бы при идеальной L1 . А если у нас нет возможности намотать дополнительную бифилярную обмотку ( например , у нас уже есть готовая катушка , и мы не можем её переделать ) - то нам уже надо компенсировать не только ИНДУКТИВНОСТЬ этой катушки , но и активное ( омическое ) её сопротивление .... фактически нам надо компенсировать её постоянную времени ( L/R ) , и для этого есть вариант схемы с дополнительной RC цепью , показанный на рисунке . Работает он так же , только с меньшей термостабильностью баланса . Кроме того , этот вариант схемы надо компенсировать по двум фазовым осям , а основной вариант - только по Х компоненте . Балансировать такую схему проще , чем любую систему из двух катушек . Что же касается обычных мостовых схем , вроде показанной у вас и ей подобных ( разновидности моста Уитстона ) - так это именно то , чего я хотел избежать . Ведь в резистивных элементах схемы - теряется энергия , также хуже стабильность , из-за дополнительных деталей , а активные элементы ( усилители ) - вносят ещё и шумы и искажения . У меня же всего две детали - катушка и трансформатор ..... просто нечему ломаться , честно говоря

До меня только одно не доходит всё ещё ... - почему до сих пор выпускаются всякие ДД, Кольца...и лепят и лепят, травятся эпоксидкой...???

Сам удивляюсь ....

P.S. Кстати , вполне возможно , что в дифференциальном варианте удастся отказаться и от экранировки .... а делать хороший экран катушки - тот ещё геморрой ....

Дискриминация (лат. discriminatio «различение») — различие по определённому признаку.

Deemon вам удалось продвинуться ещё в ваших разработках ? Что то уже слишком долгое молчание повисло.

Вообще-то , в той "прямоугольной" теме я очень даже продвинулся .... если есть товарищи , которым это интересно - я бы мог постепенно написать в эту тему то же , что я писал на Геотехе . Ну и все схемы сюда выложить тоже ... а то они там ввели зачем-то обязательную регистрацию , даже для просмотра тем Там на самом деле получается очень интересная теория , которая полностью объясняет все различия между импульсными и балансными приборами , а также описывается класс схем , которые позволяют совместить PI и IB принципы "в одном флаконе" , так сказать И мне там удалось теоретически показать , с помощью строго логического доказательства - что этот класс схем ( с током прямоугольной формы в катушке , развитие моей идеи вот отсюда - viewtopic.php?f=8&t=6518&start=25 ) позволяет извлечь максимум информации от цели , то есть реализовать "предельный металлоискатель" . И также оттуда следуют все возможные алгоритмы оптимальной обработки сигнала в таких приборах .... в общем , тема достаточно "глыбокая" , на диссертацию тянет как минимум - мне одному там ещё довольно долго возиться

Очень интересно продолжение увидеть.

..и небольшая просьба: можно немного попроще рассказывать. А то иногда Вас трудно понять не специалисту-теоретику.

Да я и не думал специально как-то усложнять ..... другое дело , что тема сама по себе непростая , там нужно понимать принцип , иначе не будет ясно - почему применяются те или иные решения . Но я постараюсь , конечно , ещё попроще объяснить , насколько это вообще возможно . Главное - понять сам принцип реверса тока ( описанный в этой теме ) , из него всё остальное следует ...

Вот как раз об это лично я и споткнулся. Просто в моём понимании "перебороть" ток, который уже "бежит" в катушке вдувая в противофазе ток обратного направления.. Вот как-то оно у меня в голове не укладывается такая коллизия.

Вы можете отключить эти сообщения.

Ну так понятное дело - если мы захотим так "нагло" поменять полярность , вдувая противофазный ток - то на катушке возникнет такой выброс напряжения , который наверняка спалит наш источник тока Тут главное - понимать , что катушка - элемент инерционный , то есть если приложить напряжение - ток пойдёт не сразу , а будет нарастать постепенно , по линейному закону - притом скорость этого нарастания прямо зависит от приложенного напряжения . Потому я для реверса и использую конденсатор - чтобы делать это более плавно , но за нужное нам время ( несколько микросекунд ) , вот и всё .

Фактически там что происходит - когда мы хотим сделать реверс , мы отключаем катушку от источника напряжения , и ток катушки (+I) начинает течь в параллельно включённый конденсатор (С) - ему же больше деваться некуда .... таким образом , одновременно у нас конденсатор заряжается , а ток в катушке - снижается . И вот , когда напряжение на кондёре достигает максимума - в этот самый момент ток в катушке равен нулю .... а потом - происходит обратный процесс , теперь уже конденсатор своим напряжением начинает "накачивать" в катушку ток , но ток этот уже - обратной полярности , в этом же весь фокус . И когда ток катушки становится равным (-I) , тут как раз напряжение на коденсаторе снижается до нуля ..... если бы оно пошло дальше - ниже нуля - то этот "маятник" так бы и качался туда-сюда , но ниже нуля напряжение в моей схеме не может упасть - так как открывается диод , и подключает катушку к малому напряжению , которое как раз достаточно для поддержания в катушке тока (-I) . Но так как ток в катушке сейчас и равен (-I) - то у него нет причин изменяться дальше , вот он и будет стоять на этом уровне , пока не кончится измерительный интервал .

А дальше у нас два варианта - в схеме с рекуперацией мы после окончания измерительного интервала размыкаем ключ и даём току катушки течь обратно в источник питания , позволяя катушке полностью "разрядиться" и возвращая энергию в источник ( рекуперация ) . В схеме же с прямоугольным током - мы после окончания интервала с током (-I) не делаем рекуперацию , а инициируем опять процесс реверса , так чтобы ток из (-I) снова "перевернулся" и стал (+I) , потом опять держим его на этом уровне , потом опять реверс .... ну и так до бесконечности В результате мы получаем тот же результат , но исключаем фазы "заряда" и "разряда" катушки - таким образом не тратим зря энергию в это время , и ток в катушке теперь у нас не импульсный , а чисто периодическая волна - на осциллографе у нас при этом виден прямоугольный токовый сигнал ( меандр ) в катушке , в котором уровни тока (+I) и (-I) чередуются с интервалами смены полярности , притом эта смена происходит не по линейному закону , а по синусоидальному - но на принцип обработки сигнала это же совершенно не влияет , главное , чтобы эта смена полярности происходила достаточно быстро , за несколько микросекунд ( в теме я про это говорил ) .

А не надо сопротивляться - ЭДС только больше станет ! Надо расслабляться, чтобы ЭДС уменьшить. Шутка !
Теме очень помогли бы синхронные осциллограммы для облегчения восприятия темы. И комментарии...
Мне кажется, что обилие трансформаторов здорово вредит повторению схемы. Раньше тоже много было трансформаторных схем - но как-то же решили и избавились, и очень красиво получилось и без них... Но это лишь моё мнение - без критики, естественно.

С прямоугольным током - схема кстати проще .... а что касается трансов - так тут в них просто есть объективная необходимость . Дело ведь в том , что для питания схемы прибора нам нужно какое напряжение ? Обычно это 12 вольт ... а для удержания нужного тока в катушке - напряжение нужно гораздо меньше . Например , если ток в катушке 1 ампер , и сопротивление провода катушки - 1 ом , то напряжение удержания будет , естественно , 1 вольт . И откуда нам это напряжение взять ? Если тупо брать от источника , линейным стабилизатором - то мы будем жрать от батареи ток 1 ампер , потребляя 12 ватт .... из которых 11 ватт будут нагревать транзистор стабилизатора Ну и нафиг нам это надо ? А применяя трансформатор - мы напряжение понижаем , а ток повышаем - так что вся мощность пойдёт в катушку , за вычетом потерь на диодах и ключевых транзисторах . Можно , теоретически , поставить не линейный стабилизатор , а импульсный , который тоже имеет хороший КПД .... но в нём , опять-таки , будет стоять катушка с ферритовым сердечником , и кроме неё - ключевой транзистор ( или полевик ) , ключевой диод , микросхема управления ключом с ШИМ стабилизацией , плюс помехи от всего этого - и это вместо ферритового кольца и нескольких метров медного провода .... в общем , мы просто поменяем "шило на мыло" , так сказать

Вот тут схема силовой цепи , которая формирует прямоугольный ток в катушке .

...Мне кажется, что дело сложнее, чем просто поставить стабилизаторы - похоже на другую идеологию компенсации потерь. Ясно, что нужно какую-то высокосимметричную схему, типа "срощенных" мостов или ещё что-то красивое думать.
А почему нельзя вместо транса использовать конденсатор ? Как вариант...
А так , согласен полностью - трансы, дроссели и т.д. тоже имеют свою особую красоту.

А это схема генератора питания , который даёт напряжение прямоугольной формы на силовую цепь .

Ещё очень важно повторить и объяснить возможности применения прямоугольного тока и токового датчика именно для темы МД. Хотя это уже затрагивалось, но может не всем понятно было.

Тут дело вообще-то не столько в "красоте" , сколько в целесообразности Схема силовой цепи - и так примитивно проста , притом очень надёжна в реальной работе ..... ну так , спрашивается , на кой фиг нам там ещё что-то "наворачивать" Ну смешно же , в самом деле - выкинуть транс , чтобы потом добавить кучку деталей , силовой транзистор , и опять-таки транс ( или хотя бы дроссель ) . Не будет же реальной выгоды от этого - будет только лишний геморрой . Или делать "мостовые схемы" - зачем ? Чтобы удваивать потери в силовых ключах ? Проще по схеме - не получится , надёжнее - не получится . Плюс добавится ещё схема управления всем этим "хозяйством" ....

А если хотите сложную схему ( чтобы напихать деталей побольше ) - так посмотрите на патенты фирмы Майнлаб от 2014 года . Ребята из Майнлаба , они что-то внезапно тоже озаботились созданием металлоискателя , основанного на интервалах постоянного тока в катушке и реверсе тока . Вот у них-то там в патентах всего в избытке , и мосты с кучей ключей и стабилизаторы разные в наличии ...

Вот кстати полный вариант схемы силовой цепи ( из Геотеховской темы http://www.geotech1.com/forums/showthre ... -Induction ) , в которой кроме удержания тока катушки введена схема компенсации потерь обратного хода ( kick circuit ) . Если в простейшем варианте схемы ( из поста выше ) ток катушки в реальности имеет трапецевидную форму , то есть после обратного хода он чуть меньше , чем до него , а потом медленно нарастает до следующего ОХ , то эта схема позволяет получить идеальную форму прямоугольного тока в катушке . Эта схема практически проверена , работает у меня уже 2 года - я с ней делаю все опыты по этой теме . Но впрочем , хоть она и так уже простая - мне недавно удалось её ещё немного упростить . Упрощённый вариант я тоже тут выложу , конечно .

Уфф. Всё толково и просто, но представить как в этом лесу бегает импульс довольно тяжко..

А конденсаторы вокруг катушки по 1кВ там не зря? Неужто киловольты бегают?



Мне это описание напомнило описание работы выходного каскада из "Кощей-18". Там на выходе мост приводится чисто прямоугольными импульсами, но в катушке имеем синусоиду. Может покоситься на мост? А то больно мудрёно выходит..

Согласен - по поводу простоты и целесообразности.
...А на схеме - FB , рядом с С1, - это колечко ферритовое или что? Т.е. необходимо проконтролировать отсутствие подвозбуда или такого не было практически?
И Тр-3, что за обозначение - подмагничивается что ли... - или плохо видно... Извиняюсь за неожиданные вопросы.

FB - это ферритовая бусинка ( ferrite bead ) , такие часто встречаются в импульсных блоках питания . Нужны они , чтобы уменьшать "звон" при переключении .... кстати , в новой версии схемы я её уже не применяю .

TR3 - трансформатор управления , на обычном ферритовом колечке , трифилярная намотка ( три сложенных и слегка скрученных провода ) , примерно 30-32 витка . В качестве сердечника хорошо подходит кольцо , применяемое в электронных балластах маломощных ламп дневного света . Я использовал провод в шёлковой изоляции , наружный диаметр 0,25 мм , диаметр меди 0,17 мм . Кстати , в новой версии схемы - обмотка уже не трифилярная , а бифилярная - один провод удалось сократить , и несколько деталей заодно

В этой схеме пиковое напряжение импульсов обратного хода 500 вольт , кондёры с запасом , диоды на 600 вольт .... но это для импульсного прибора нормально - в прежней схеме ( с рекуперацией ) импульсы ОХ порядка 1300 вольт .

Что касается ВК от Кощея - так там ведь , насколько я понял - цель была получить синусоиду в катушке ( схему я не видел ) , и для этого наверно используется резонансный контур после моста . У меня же контур используется для реверса тока - так что тут другой принцип .

Дмитрий, будет хотя бы описание приёмной части и обработки сигналов? Или идей и направлений.

Чтобы добраться до приёмной части , надо ещё дописать про разные схемы силовой цепи передатчика ( кроме этой есть ещё упрощённая , а также схема на полевиках , с повышенным КПД , несколько вариантов ) , потом про принцип металлоискателя , состоящего только из передатчика ( принцип похож на Q-метр ) - приёмника там нет вообще , потом про цепь баланса катушки ( активную или пассивную ) , потом про магнитоуправляемую индуктивность в цепи баланса ( там тоже есть свои нюансы ) ... и только потом - можно будет говорить про алгоритмы обработки приёмного сигнала . Тема мощная , я уже почти всё сделал и испытал даже в железе ... но описывать это можно долго