Признаюсь сразу: когда я первый раз увидел схему импульсного металлоискателя "ИМПАД" (чуть позже её доработали и переименовали в "ПИРАТ"), я не поверил, что ЭТО может вполне неплохо работать, показывая с простейшей катушкой результат 20-25см на монету 5 копеек СССР. Не удержался и собрал этот импульсный металлодетектор. К моему удивлению, ОНО заработало. Причём довольно неплохо! Схема оригинала выглядит так:
На мой взгляд, автор этого схемного решения (Вадим2 с форума cxem.net) проявил просто гениальную смелость - за счёт тонкого понимания работы простейших деталей, смог получить очень неплохой металлоискатель с экстремально низкой стоимостью и прекрасной повторяемостью, не похожий ни на какой другой своей схемотехникой. Несколько дней с осциллографом понадобилось мне чтобы понять тонкости работы схемы. Удивительное решение!
Собрав тот металлоискатель (кажется) в 2013 году, я с ней немного "поигрался", но так и не прочувствовав принципа работы, успешно распаял плату..
А месяц назад на том же форуме cxem.net увидел продолжение этой схемы в виде проекта на PIC12F675. Не удержался, собрал. Схема заработала, но ряд моментов в прошивке контроллера и самой схеме мне не понравилось. Творческий зуд заставил меня написать под ту плату свою прошивку. Не полное использование потенциала контроллера и желание ещё больше упростить схему аналоговой части подтолкнули на эксперименты. В результате было "отутюжено" с десяток вариантов плат и в конце концов родился "Питон" (точнее Pi-Tone) как попытка устранить главный недостаток металлоискателя "ИМПАД"-"ПИРАТ" - жуткий звук. (У меня через 20-30 минут от слушания его жужжания начинала болеть голова). К сожалению, ресурсов PIC12F675 для реализации задуманного не хватило. Пришлось применить PIC12F683. Он всего на 10-15 центов дороже, чем PIC12F675, зато теперь не только на всё хватило ресурсов, но и остался задел для дальнейшего развития проекта (а задумки уже есть).
Схема импульсного металлоискателя, на мой взгляд, стала даже немного проще оригинала.
Чувствительность металлодетектора при "правильных" деталях и точном исполнении поисковой катушки те же 20-25см на 5 коп. СССР и примерно полтора метра на крупные металлические предметы вроде двери. Ток потребления в режиме поиска около 30 мА и при сработке около 50 мА.
Кроме лучшего звука, за счёт применения контроллера, удалось добавить в схему контроль напряжения аккумулятора. При включении металлоискатель "Питон" сообщает уровень заряда: три сигнала - напряжение батареи выше 12в, два - более 11,3в, один - выше 10,5в. При снижении напряжения ниже 10,3в (для аккумулятора это критическая величина) работа формирователя импульсов останавливается и контроллер издаёт звук, оповещающий о прекращении работы металлоискателя.
Светодиод работает синхронно с генерацией звуков, поэтому на эту цепь можно подключить цепь управления вибромоторчиком для беззвучного режима.
Динамик лучше использовать высокоомный (30-50 Ом). С наушниками чувствительность металлоискателя немного выше (видимо из-за меньшего потребления тока и нагрузки на батарею).
При правильной сборке из исправных деталей импульсный металлодетектор начинает работать сразу и без настройки, если Вы не захотите экспериментировать с катушкой. Я рассчитывал номиналы на плате и временные параметры работы контроллера под определённую катушку. Её надо будет сделать точно.
Катушка делается очень просто - из самого обычного и распространённого кабеля для компьютерных сетей, витой пары. 4 пары без экрана. Понадобится кусок длинной ровно 2 метра.
Далее, надо будет с каждого конца удалить трубку изоляции длинной примерно 2-3см. и зачистить кончики всех восьми одножильных проводков витых пар. Далее надеваем на проводки изоляционные трубочки и спаиваем концы так, чтобы получить 8 витков провода. С учётом трёх колец кабеля имеем 3 х 8 = 24 витка в катушке.
Там Вы найдёте более подробное описание. Но я не стал оставлять длинные концы проводов как в первоисточнике и загибать их внутрь катушки, как там указано. Дело в том, что любой металл внутри плоскости катушки будет очень сильно снижать чувствительность металлоискателя к полезным мишеням. Потеряем в дальности. Перед спайкой концов двухметровый кусок кабеля следует свернуть кольцом в три провода. Выйдет кольцо диаметром около 21см.
От поисковой катушки до платы потребуется кусок кабеля. Я использовал аудиокабель - 2 жилы в толстом прозрачном силиконе. Сечение 0,75мм по меди. Почему он? У него низкая погонная ёмкость. Это способствует отсутствию паразитных колебаний ("звона") сигнала при формировании зондирующих импульсов. Если Вы примените другой кабель, возможно понадобится подбор шунтирующих катушку резисторов (R4 и R5).
Проект ещё не завершён - в планах погонять плату с большими "глубинным" катушками (и соответственно добавить поддержку в софте для них). Собственно для того на плате и оказалась кнопка. Пока этим не занимался.
Как ни странно, но в такой простой схеме много ещё сюрпризов. Хочется довести до совершенства.
Если Вам хочется получить максимальную дальность обнаружения металлических предметов, ниже методика подбора сопротивления параллельно катушке от автора "Пирата":
Как настроить резистор параллельный катушке.
Заменяем его цепочкой из переменного 470 Ом, например, и постоянного 150 Ом не менее 0,5 Вт.
1-установить переменный резистор в положение минимального сопротивления.
2-выставить резистором "Порог" максимальную чувствительность и замерить линейкой дальность для выбранной мишени (монета, или банка и т.д.)
3-Увеличить сопротивление переменного резистора примерно на 10%.
4-снова точно выставить "Порог" и замерить дальность линейкой.
Повторять эти операции пока чутьё будет расти. Пройдя оптимальное значение для сопротивления к катушке дальность начнёт уменьшаться. Это сопротивление нужно подобрать с точностью 5-10 Ом и заменить на постоянное.
Настраивать лучше с наушниками, уменьшив их громкость до приемлемой.
Один из гостей моего сайта уже успел повторить "Питон", но сделал его на своей плате, применив преобразователь 3,7в -> 12в один аккумулятор 18650. Металлодетектор вышел очень компактным:
