Приветствую всех любителей металлопоиска. В этой статье хочу поделится своим опытом сборки замечательного пинпоинтера Малыш FM2V2, который имеет высокую стабильность работы и способен отличить цветной метал от чёрного. Такой прибор станет незаменимым помощником для любителей побродить с металлодетектором в поисках кладов, а также хорошим развлечением для ваших детей.
Перед тем, как приступить к сборке пинпоинтера хочу отметить, что данная конструкция выполнена с применением микроконтроллера серии PIC. Если вы испытываете трудности с программированием pic-контроллеров, советую для начала освоить этот навык или обратиться к тому, кто уже в теме. В любом случае игра стоит свеч, так как самоделка показывает высокие результаты стабильности и станет настоящим помощником, облегчающим труд копателя. На рисунке №1 приведена электрическая схема этого чудо-прибора.
Перед тем, как приступить к сборке пинпоинтера хочу отметить, что данная конструкция выполнена с применением микроконтроллера серии PIC. Если вы испытываете трудности с программированием pic-контроллеров, советую для начала освоить этот навык или обратиться к тому, кто уже в теме. В любом случае игра стоит свеч, так как самоделка показывает высокие результаты стабильности и станет настоящим помощником, облегчающим труд копателя. На рисунке №1 приведена электрическая схема этого чудо-прибора.
Рисунок №1 - электрическая схема пинпоинтера
В целом, схему можно поделить на несколько блоков, а именно:
- блок преобразователя напряжения, выполненного на линейном стабилизаторе LM317L. Такой подход позволил повысить стабильность прибора в широком диапазоне питающего напряжения, даже при понижении последнего до уровня 5V.
- блок звуковой индикации о наличии вблизи катушки металлического предмета, который выполнен с помощью усиливающего транзистора Т2 и динамика SP1.
- блок световой индикации, как дополнение к звуку. Блок выполнен на светодиодах Led1 и Led2. Led1 сигнализирует о наличии вблизи катушки цветного металла, Led2 - чёрного.
- блок генератора на транзисторах Т1 и Т3. Подобное схемное решение обеспечивает автоматическую подстройку резонансной частоты под параметры датчика и высокую термостабильность.
- центральный блок управления, основой которого является микроконтроллер PIC12F675 или PIC12F629. Прошивки для каждого типа контроллера идут отдельно и отличаются лишь тем, что для PIC12F675 добавлен режим звуковой индикации при разряде батареи ниже 5,5В. В остальном все функции идентичны и можно брать тот контроллер, который проще достать по месту.
Ниже приведён список радиоэлементов, используемых в схеме.
- R1, R6, R7, R11 - 10кОм
- R2 - 51 Ом
- R3 - 100 Ом
- R4 - 560 Ом
- R5, R9, R12 - 1 кОм
- R8 - 220 кОм
- R10 - 220 Ом
- R13 - 3 кОм
- D1 - 1N4007
- LED1 - зелёный (цветной металл)
- LED2 - красный (чёрный металл)
- С1 - 33 нФ (обязательно плёночный)
- С2 - 1000 мкФ на 16В
- С3 - 10 мкФ на 6,3 В
- С4, С5 - 15 пФ
- С6 - 100 нФ
- Т1, Т3 - ВС557
- Т2, Т4 - ВС547
- VR1 - LM317L
- SP1 - бузер без внутреннего генератора (подойдёт с материнской платы ПК)
- Cr1 - термостабильный кварцевый резонатор на 20 МГц
- But1 - тактовая кнопка без фиксации
- IC1 - PIC12F675 или PIC12F629 (для каждого из указанных микроконтроллеров идёт своя отдельная прошивка.)
Скачать прошивку для PIC12F675:
Скачать прошивку для PIC12F629:
Так как данное устройство изначально задумывалось как пинпоинтер, были определены следующие требования: компактный размер платы и поисковой катушки, монолитный цилиндрический корпус. Для корпуса идеально подошла водопроводная труба ПХВ, диаметром 25мм. Отсюда определились требования к печатной плате. Её ширина не должна превышать внутреннего диаметра трубы, а высота запаянных элементов не должна мешать плате свободно заходить внутрь корпуса. Добиться компактных размеров удалось частичным применением SMD-элементов. В итоге, вытравленная плата выглядит следующим образом (фото №2).
Фото №2 - внешний вид печатной платы
Плата разработана таким образом, что SMD-элементы устанавливаются со стороны дорожек, а выводные элементы - с противоположной стороны. На фото №3 показана плата с запаянными SMD-элементами. Все они имеют размер 1206.
Фото №3 - плата пинпоинтера с запаянными SMD-элементами
Для микроконтроллера лучше использовать панельку DIP8, чтобы всегда иметь возможность извлечь его и перепрошить, если что-то пойдёт не так. Также повторюсь, что конденсатор С1 на 33 нФ лучше использовать плёночный, это обеспечит дополнительную стабильность частоты генератора при изменении температуры окружающей среды. К остальным элементам требований особых нет. На фото №4 приведён вид платы с противоположной относительно дорожек стороны.
Фото №4 - плата со стороны монтажа выводных элементов
Итак, с платой разобрались, но этого недостаточно. Впереди ещё несколько этапов перед получением готового пинпоинтера. Одним из этих этапов является изготовление датчика (катушки). Это довольно кропотливое занятие, которое требует некоторой подготовки и предварительных расчётов.
Для начала, определимся с диаметром провода, который имеется в наличии и диаметром самой катушки. В моём случае нашёлся эмалированный медный провод, диаметром 0,4мм. Что касается диаметра катушки, необходимо учитывать следующие правила: чем больше диаметр, тем чувствительней прибор, т.е. он способен на более дальнем расстоянии обнаружить металлический предмет и наоборот с уменьшением диаметра падает чувствительность. Так как в моих планах было использование корпуса 25мм, решено было мотать катушку на оправе, диаметром 20мм, чтобы иметь возможность спрятать её внутрь корпуса. Для оправки идеально подошла водопроводная труба 20мм и пара крышек от баклажек с водой, расстояние между которыми около 10мм. (фото №5).
Для начала, определимся с диаметром провода, который имеется в наличии и диаметром самой катушки. В моём случае нашёлся эмалированный медный провод, диаметром 0,4мм. Что касается диаметра катушки, необходимо учитывать следующие правила: чем больше диаметр, тем чувствительней прибор, т.е. он способен на более дальнем расстоянии обнаружить металлический предмет и наоборот с уменьшением диаметра падает чувствительность. Так как в моих планах было использование корпуса 25мм, решено было мотать катушку на оправе, диаметром 20мм, чтобы иметь возможность спрятать её внутрь корпуса. Для оправки идеально подошла водопроводная труба 20мм и пара крышек от баклажек с водой, расстояние между которыми около 10мм. (фото №5).
Фото №5 - Оправка для намотки катушки (d=20мм)
Когда техническая часть готова, встаёт вопрос, сколько же витков наматывать? Ответить на этот вопрос поможет программа Coil32. Скачиваем программу по этой ссылке, запускаем и выполняем ряд действий, приведённых ниже.
Для начала распаковываем архив с программой и запускаем файл Coli32.exe. После этого появляется основное окно, показанное на скриншоте №6
Для начала распаковываем архив с программой и запускаем файл Coli32.exe. После этого появляется основное окно, показанное на скриншоте №6
Скриншот №6 - программа Coil32 после запуска
В исходном состоянии, в программе отсутствуют плагины для необходимых нам расчётов. Следовательно их нужно скачать. Сделать это позволяет сама программа. Для этого необходимо зайти в меню "Plugins" и в выпадающем списке выбрать "Проверить обновления", как показано на скриншоте выше. После чего откроется соответствующее окно, показанное на скриншоте №7.
Скриншот №7 - Менеджер плагинов
Устанавливаем все плагины, предлагаемые программой с помощью кнопок "Скачать" и закрываем менеджер. Программа попросит перезапуститься, соглашаемся и после перезапуска опять заходим в меню "Plugins". Теперь здесь появился целый список дополнительных калькуляторов из которого нам потребуется всего один с названием "Multi loop" (скриншот №8)
Скриншот №8 - выбор необходимого плагина для расчёта катушки пинпоинтера
В появившемся окне заполняем ячейки необходимыми параметрами, а именно:
- Индуктивность - 1500 мкГн (катушка L1 на схеме)
- Внутренний диаметр D - 20мм (как обсуждалось выше, я делаю маленькую катушку)
- Диаметр провода d - 0,4мм (у меня в наличии был только такой)
После чего, нажимаем кнопу вычислить и получаем результат, показанный на скриншоте №9:
Скриншот №9 - результат расчёта параметров катушки для пинпоинтера
Как видно из скриншота, необходимо мотать 249 витков проводом 0,4мм на 20-ти миллиметровой оправе, чтобы получить заветные 1500мкГн, которые требует от нас схема. Спорить не будем - будем мотать...
Чтобы как-то облегчить процесс намотки, мною был собран шедевр инженерной мысли из детского столика, мелких тисков, и прочего подручного хлама. Результат показан на фото №10.
Чтобы как-то облегчить процесс намотки, мною был собран шедевр инженерной мысли из детского столика, мелких тисков, и прочего подручного хлама. Результат показан на фото №10.
Фото №10 - подготовка к намотке катушки
Сразу замечу, что катушка мотается в навал. Пытаться укладывать витки нет смысла, но всё же провод лучше распределять равномерно по всей площади намотки. Для удобства счёта витков лучше поставить на ограничительном конце какую-либо метку - так проще отслеживать каждый пройденный оборот. Во время намотки лучше отключить мобильный телефон и закрыться в отдельной комнате, чтобы никто не смог сбить со счёта. После того, как работа сделана, необходимо аккуратно снять катушку с каркаса и стянуть её нитками по всему периметру, как показано на фото №11.
Фото №11 - Свежеиспечённая катушка для пинпоинтера
Чтобы добавить прочности катушке и подготовить её к экранированию - обматываем её обычным канцелярским скотчем, как показано на фото №12
Фото №12 - подготовка к экранированию
Так как пинпоинтер работает по принципу измерения частоты колебательного контура, отсюда вытекают высокие требования к стабильности частоты и защите от влияния помех. Если стабильность частоты нам обеспечивает схема генератора, то защиту от помех обеспечит экранирование катушки.
Для экранирования можно использовать обычную пищевую фольгу, которая есть практически у каждого на кухне или что-либо подобное. Обматываем фольгой катушку, оставляя небольшой пустой сектор в районе её выводов. Это требуется для того, чтобы не получить короткозамкнутый виток, через который вообще не будет проходить сигнал. Сверху фольги дополнительно наматывается зачищенный медный провод, который в дальнейшем будет подпаиваться к общему минусу на плате. Ниже приведено фото №13, на котором наглядно можно увидеть процесс экранирования.
Для экранирования можно использовать обычную пищевую фольгу, которая есть практически у каждого на кухне или что-либо подобное. Обматываем фольгой катушку, оставляя небольшой пустой сектор в районе её выводов. Это требуется для того, чтобы не получить короткозамкнутый виток, через который вообще не будет проходить сигнал. Сверху фольги дополнительно наматывается зачищенный медный провод, который в дальнейшем будет подпаиваться к общему минусу на плате. Ниже приведено фото №13, на котором наглядно можно увидеть процесс экранирования.
Фото №13 - экранированная катушка
Чтобы всё это дело держалось и не разваливалось, нужно укрепить катушку ещё одним слоем скотча или изоленты. И только после этого можно расслабиться и считать катушку полностью готовой. Результат моих стараний показан на фото №14.
Фото №14 - полностью готовая катушка
Большая часть работы сделана. Спаиваем всё в единое целое и проверяем работу пинпоинтера на столе. Для питания лучше всего подходит батарейка "KRONA" со специальным холдером под неё. У меня пинпоинтер заработал с первого раза и никаких трудностей я не обнаружил. Даже с приплюснутой под будущий корпус катушкой работает стабильно (фото №15)
Фото №15 - пинпоинтер готов к помещению в корпус
Так как пинпоинтер предполагается использовать в жёстких полевых условиях, для него необходим прочный и герметичный корпус. На мой взгляд самым оптимальным и доступным вариантом является использование водопроводной ПХВ трубы, диаметром 25мм и длинной около 25см. Она прекрасно лежит в руке и с лёгкостью вмещает в себя все элементы устройства. Также один из концов трубы срезаем под углом около 60 градусов. Это позволит разместить катушку под удобным для поиска углом и даст возможность раскалывать заострённым концом земляные комки. На фото №16 показан внешний вид моего корпуса.
Фото №16 - корпус из водопроводной трубы
Выключатель питания и кнопку сброса я решил вынести наружу и прикрепить у основания трубы. Также не стоит забывать про светодиоды - под них следует сделать отверстия в удобном для восприятия месте - у меня они расположились приблизительно в центре. Отверстие под динамик не делал, его и так отлично слышно. Ниже, на фото №17, показан способ крепления выключателя и кнопки сброса.
Фото №17 - место крепления выключателя и кнопки сброса
С противоположной стороны крепится катушка. Чтобы зафиксировать её внутри трубы я использовал термоклей. А для того чтобы закрыть её от механических повреждений - вырезал из текстолита заглушку по форме среза. Результат показан на фото №18.
Фото №18 - крепление катушки и заглушка из текстолита
После того, как термоклей остынет, можно клеить заглушку. Лучше всего это делать при помощи супер-клея, присыпая неплотно прилегающие места обычной пищевой содой. При взаимодействии супер-клея и пищевой соды - образуется твёрдое вещество, напоминающее стекло. Таким способом можно устранить все щели в корпусе пинпоинтера. Результат проклейки показан на фото №19.
Фото №19 - крепление заглушки при помощи супер-клея и соды
Тыльная сторона прибора закрыта вырезанным по диаметру трубы поролоном. Можно конечно купить заглушку, но меня и так всё устраивает. В целом прибор получился эргономичным, хорошо лежит в руке и не занимает много места. Общий вид готового пинпоинтера показан на фото №20.
Фото №20 - внешний вид готового пинпоинтера
Ну и в конце хочу привести два видео-теста, без которых статья была бы не полной. Советую каждому иметь при себе такого помощника.
Тестирование на предмет различия металлов:
[media=https://www.youtube.com/watch?v=k2A3dyajoE4]
Тестирование дальности:
[media=https://www.youtube.com/watch?v=lLJv1Y4CW5U]
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
