Глубинный металлоискатель Pulse Star I
Попытка расписать логику работы схемы, не собирая самого прибора. Так что за возможные ошибки сори..
Конечно хотелось бы разжиться оригинальными материалами по настоящему Pulse Star II pro, но что то данных в сети совсем нет, кроме пары нечётких
фотографий. То ли кого то наличие камней пугают, то ли не желают разбираться, то ли ещё какие то есть причины. Придётся пока с тем что есть.
Напомню что PS2 это импульсный глубинник с набором разных поисковых датчиков, с дискриминацией и с ценой за 70 тыр. Данный же аппарат изготовил
и предоставил болгарин Георгий Желев. Не знаю пока в чём отличия в работе одного от другого, но наличие дискриминации заявляется.
Схемы в самом конце страницы хоть и выглядят менее эстетично, но как то более понятны, чем предоставленные чуть выше КТ315-м. Во всяком случае
бросающихся в глаза косяков в них пока незаметно, в отличии от верхних схем.
Ан-нет, косячок обнаружился. В формирователях на 4538 два диода 1N4148 надо развернуть. И микрушка входная видимо 5534, а не 5532.
Пробовал сегодня дискрим в импульснике. Импульсник построен по принципу двух стробов как и П-Стар. Вместе с железом у меня срубился не только
алюминий, но и флаковский отстрел 35 латунный. Осталась только реакция на медь в виде фольгированного стеклотекстолита. Вобщем такой "дискрим"
по войне нам не нужен! Можно только дальше отодвинуть второй строб и с его помощью бороться с грунтом. Или поставить переключатель, добавляющий
ещё один постоянный резистор последовательно с переменником "Дискрим". Что бы ступенчато отодвигал второй строб и использовать регулятор "Дискрим"
в качестве "Грунт". Но это так, мысли в слух...
Беда на мой взгяд этого аппарата, это как я уже писал отсутсвие схемы на фирменный образец. То что есть в сети это какой то древний прибор, описанный в польской книге ещё 80-х годов. А разработка видимо и того раньше, судя по элементной базе годов наверное 70-х. Отсюда элементная база и технические решения некоторых узлов морально устарели. Потому непонятно упорное желание МД-строителей тащить всё это старьё в свои разработки. К примеру выходной каскад на биполярном мощном транзисторе имеет предварительные каскады. Что необходимо, потому что для правильной работы оконечного транзистора, его необходимо надёжно открывать. Для открытия транзистора на его базу необходимо подавать значительный ток. Таймер 555 такой большой ток обеспечить не может. По этому стоят предварительные каскады. Максимум чего здесь коснулась модернизация, это замена оконечника ключевым полевиком IRF740, на ток 10А и напряжение 400 вольт. Полевой транзистор работает совершенно по другому чем биполярный. Для его открытия не нужен огромный ток, нужно лишь напряжение, близкое к напряжению питания, если в ДШ не заявлено управление от уровней ТТЛ. Токи здесь совершенно не нужны, да они и не получатся ибо сопротивление затвор-исток велико. Единственно на что потребуется ток, это на моменты переключения полевика, потому что внутренняя ёмкость перехода затвор-сток значительна. И для сокращения времени переключения эту ёмкость придётся перебороть. Но это не такие огромные токи, как требуются для открытия биполярника, тем более нужны только на фронтах, по этому микросхема NE555 с лихвой справится с такой задачей. Так что огород из транзисторов между 555 и полевиком лишен смысла. В старом Пульс Старе заявлены мощности 50 и 100 ватт, в зависимости от выходного транзистора и напряжения питания. Можно посчитать. Для того что бы мощность в импульсе была 100 ватт, необходимо подать на катушку такой ширины импульс, что бы средний ток был примерно 10 А, (напряжение на катушке в момент импульса возмём 10в). Т.к. ток в индуктивности нарастает по экспоненте, то будет иметь место ток и менее 10А и более. По этому полевик IRF740 для такой мощности не подходит. Надо или более мощный ставить или два-три 740 в паралель, позаботясь о фронтах, если будут иметь место завалы фротнов. Если же не предполагается работать на таких мощностях и с таким потреблением (будет более 1А), то можно не усердствовать. Хотя запас мощности не помешает, да ещё и сопротивление ключа уменьшится в 2 раза при использовании двух паралельных IRF740. Больше КПД будет. Задающий генератор на однопереходном транзисторе КТ117. Формирует короткие импульсы определённой переменником частоты для запуска ЖМВ (ждущий мультивибратор) на 555, который в свою очередь формирует регулируемые с помощью переменника по длительности импульсы управления полевиком. Т.е. регулирует ток зондирующего импульса, сл-но мощность. Генератор на этом транзисторе - полнейший отстой! Никакой стабильности быть в принципе не может. Экономия здесь непонятна совершенно. В крайнем случае можно применить ещё одну ту же 555 в качестве генератора, хотя я предпочитаю генератор кварцованный плюс нужное число счётчиков. Про узел усилителя мощности я уже писал. Сигнал нужно подать с 555 на полевик через резистор 10-20 ом и этого достаточно. Выход у 555 достаточно мощный что бы справляца с полевиком. Может быть потребуется дополнительный эмитерный повторитель на комп.паре транзисторов или стандартный драйвер для полевиков при двух и более паралельных полевиках, но я думаю 555 и без него справится.
Далее идут ЖМВ формирования основных стробов для работы всей схемы. Стробов три. Непосредственно формируемых 2, третий формируется путём сложения двух основных. Формирователи выполнены на микросхемах 4538. В каждой микросхеме содержится по 2 таймера с внешними цепями задания времени. Один формирует задержку, второй формирует сам строб. Вторая МС работает так же. Переменниками ПР1 и ПР2 изменяются задержки стробов, относительно зондирующего импульса и отностительно первого строба соответственно. Здесь имеется косячок, который благополучно перетягивается из схемы в схему. Никто не соизволит разъяснить назначение резистора Р13. Этот резистор получается подключенным никуда, и никто не желает обращать на это внимание. Для начала я бы этот резистор поставил ДО переменника. Но если работа устраивает и так, то этот резистор можно вообще не впаивать, ничего не изменится.
Формирователь формирует последовательность из двух регулируемых по времени включения стробов, третий строб представляет из себя двойной строб, повторяющий первый и второй, служит для общего включения микросхемы аналоговых переключателей. Усилитель входной ничего из себя не представляет. Обычный недорогой малошумящий ОУ, разработанный специально для бытовой аудио аппаратуры. Вообще то в импульсниках принято применять скоростные усилители, но так как здесь короткие задержки не используются, то применён аудиоусилитель. Эта микросхема не работает на краях питающего напряжения по входу, по этому видимо придуман геморой с питанием (до него ещё доберёмся). Заметьте, входной сигнал находится на середине питания почти (-7 / +8 ). LF357 с приличной скоростью нарастания вполне бы работал почти от +12в на входе. В Пульс Старе II именно он на входе и стоит. Ну да ладно. Во входном каскаде не понравилась балансировка нуля переменником, автобалансировка подошла бы лучше.
Далее идёт детектор, построенный на аналоговых переключателях 4053. Детектор подключает усилители (их 3) к выходу входного усилителя во время стробов через конденсаторы. В отсутствии стробов входы усилителей подключены через резисторы 1,5 ком на общий провод. Прямые входы всех трёх усилителей подключены к подстроечникам для балансировки нулей на выходах.
Усиление следующих за детекторами усилителей более 1000.
Строб это короткая выборка по времени из полезного сигнала. Берётся не весь сигнал, а его короткая часть. Далее эта выборка обрабатывается в следующих каскадах например интегрируется. Этот способ позволяет существенно избавиться от мешающих помех присутствующих на всём протяжении работы усилителя.
Вообще схема представляет из себя двухканальную структуру. Первый канал разностный - канал дискриминации. Он образован двумя детекторами и двумя усилителями У7А и У7Б. Далее после вычитания каскадом У8А образуется один канал дискриминации. Регистрируется наклон экспоненты остаточного сигнала в определённом положении обоих стробов. Он разный у разных металлов, по этому дискриминация условная. Канал дискриминации управляет микроамперметром с нулём посередине (если подключен) и детектором полярности на двух светодиодах.
Второй канал образован третим детектором и усилителем и представляет из себя обычный канал импульсника, управляющий звуком.
Второй канал пока оставим. Сигналы после усилителей 1-го и 2-го стробов, подаются на вычитающий каскад на ОУ У8А. Перед вычитанием первый строб ослабляется примерно в 4 раза. Далее разностный сигнал идёт на интегратор и одновременно на каскад балансировки нуля на У8Б. Интегратор выполнен на двух ОУ. Первый У11А является повторителем с усилением 1 второй У12А интегратор. Между ними ключ У14А, включаемый кнопкой "Настройка". Что бы правильно работал каскад балансировки нуля, после интегратора включен инвертор У13А. Работает это следущим образом: после нажатия кнопки "Zerro" (настройка) интегратор подключается к повторителю и из каскада У8Б вычитается ровно столько сколько имеется на выходе У8А или на входе интегратора. Таким образом на выходе усилителя У8Б будет нулевой уровень, независимо от уровня входного. После отпускания кнопки этот начальный уровень поддерживается возможно длительное время. Излишне говорить что конденсаторы интеграторов должны быть с минимальным током утечки и монтаж этого узла следует продумать особо. Не допуская слишком близких и толстых печатных дорожек, идущих к обкладкам конденсаторов и на вход ОУ. Может быть даже применить частично навесной монтаж этого узла. Чем качественнее будут изготовлены эти узлы, тем реже вам придётся нажимать кнопку настройки. Далее усилительный каскад с усилением 50 на У10А . Балансируется этот усилитель подстроечником РП7.После этого каскада через резистор 4к7 и замкнутый аналоговый ключ (размыкается только во время нажатия кнопки настройки) сигнал проходит на милиамперметр с нулём по середине шкалы (если установлен) и на узел детектора полярности на светодиодах. Во время нажатия кнопки "Zerro" милиамперметр и детектор полярности отключается от разностного канала и подключается через резистор 4к7 к основному каналу. Детектор полярности построен на 3-х транзисторах и работает следующим образом. Когда сигнал нулевой, светодиоды не горят. Как только сигнал отклоняется в любую полярность и напряжение сигнала превысит порог открытия транзисторов (0,5 - 0,7в) зажигается соответствующий светодиод. Второй канал - канал звука. Канал построен аналогично каналу дискриминации, только усиления отличаются и нет никаких вычитаний. Строб берётся первый. С этого канала сигнал идёт на милиамперметр с нулём в начале шкалы (если установлен) и на транзистор, управляющий ГУНом. ГУН на таймере 555 построен по традиционной схеме, которые в изобилии присутствуют в литературе. Останавливаться на его работе незачем. В последнем каскаде второго канала тоже имеется переменник для балансировки нуля. Выведен на переднюю панель.
Мои замечания по этой части схемы - слишком много операционников. Все эти повторители, инверторы можно было б сократить прилично при более рациональном построении схемы. Но как говорится автор решил построить прибор именно так. И что бы его оспорить или поправить необходимо сначала свой прибор построить с параметрами хотя бы не хуже авторских. В идеале должны быть лучше. Теперь осталось разделаться с гемороем по питанию.
Да уж, гемор ещё тот. Плюс источника на общей шине напоминает мне времена, когда были модны плоскостные транзисторы П15, П16... потом МП39-41.
Следующий источник это стабилизатор на 3-х транзисторах на -10,6 вольт. Ещё источник образуется из первого и имеет -10в. Стабилизирован от первого и служит скорее фильтром для развязки. Из -10,6 вольт формируется ещё одно стабилизированное напряжение -7 вольт. Далее идёт генератор на 4049 (6 буферных инверторов), усилитель на комплементарной паре транзисторов, умножитель напряжения и (о слава богам!) интегральный стабилизатор 7808 на ток до 1А.
Все операционники питаются напряжением -7 /+8 вольт. (думаю легко запитаются от симметричного, только может потребоваться подстроечники 3-х усилителей за детектором подсадить через резисторы на минус питания вместо общего провода.), цифровые микросхемы и задающий генератор питаются от -10,6в, генератор звука от -10в (так вот для чего развязка...).
Замечания на лицо. Видимо тогда ещё не было кренок на отрицательное напряжение. Или стоили как ОР и AD. Ну и по генератору 4049 есть претензии. Зачем брать питание стабилизированное? Всё равно кренка стоит. А вот стабилизатор на -10,6в грузится. Можно было взять от аккумулятора. И умножитель напряжения упростить на половину, обойтись удвоителем, разгрузив при этом выход генератора. Может и дополнительные транзисторы не потребовались бы. Сейчас доступна более удобная микросхема 7660 (около 30р), так же есть российский аналог. Кренка 78L08 может пойдёт. На ток до 100ма. Откуда там больше? Хотя мерить надо. Хоть TL062 малопотребляющая из подобных серий, но всё таки набегает, ибо их немало. Мои замечания по общей схеме и структуре следующие, точнее одна - я не увидел борьбы с грунтом. Строб в канале звука один, как в простых импульсниках, следовательно не факт что хорошо пойдёт по тяжелым грунтам. Но савокупность каналов тяжело прогнозировать, может быть задумано при сработке звука поглядывать на прибор. Не исключаю что прибор покажет что там ничего кроме грунта нет, но сработка звука пройдёт.
Ну что ж? Вроде всё разобрано простым языком без заумных формул и словооборотов. Прибор должен быть рабочим в любом случае. Надеюсь эта статейка поможет исправить имеющие место чужие ошибки и опечатки в схемах и убережет от своих. Так же замечу что все замечания это сугубо моё личное мнение, по этому за истину последней инстанции их принимать не стоит.
Удачи в повторении тем кто возмётся!
Глубинный металлоискатель Pulse Star II
Удалось немного выяснить по Pulse Star II. Прибор имеет два канала: один канал это обычный импульсный металлоискатель, второй канал
- дискриминации металлов. С первым каналом проблем нет. Обычный канал обычного импульсного металлоискателя. Управляет частотой звука от редких щелчков
до максимальной частоты меандра на динамике, в зависимости от силы сигнала. Проблемы возникают со вторым каналом, с дискриминацией.
В канале берётся 3 строба для обработки. Первый через 40 мкс после закрытия ключа, второй через 190 мкс после окончания первого, третий через 520 мкс
после окончания второго. Все три строба по 120 мкс. Далее идёт усиление первого строба в 13 раз, второго в 100, третьего регулируется в пределах 50-100.
Далее из первого вычитается второй, потом из этой разности вычитается третий. От сигнала мало чего остаётся. Далее усиление с интегрированием
и компараторы со сбросом, управляющие светодиодами дискриминации.
Работает такая дискриминация необычно. Делается анализ крутизны отклика. А крутизна различна не только у разных металлов, но и
у разных форм одного металла, например торцом и плашмя. Алюминий такая дискриминация относит к черным металлам. Некоторые нержавейки - к чёрным и т.д.
Латунь уже не помню, оцинковку к цветным. В общем дискриминация неоднозначная, требуется опыт. Как впрочем и во всём.
Назад.
