How to build coil for Minelab Explorer. DIY

Original article placed here: http://www.23hq.com/metaldetectorssearchcoils/story/1674201

This is translation to motherfucker russian language.

Оригинальный перевод был выложен мной на форум https://forum.violity.com/viewtopic.php?p=80897&sid=e4496331ceb698606025a1f3cf9fc352
в 2008 году, где он сохранился и откуда я его скопировал в свой блог. 

Building an Explorer Coil - Why build my own?

Изготовление катушек для Эксплорера или нафиг оно нам надо?

Я чувствовал себя как придурок, из-за ограниченного выбора катушек, доступных для моих детекторов (Explorer, Sovereign, and Excalibur). Там где я ищу, условия изменяются значительно и мне часто хотелось иметь катушки, которые бы лучше соответствовали моим специфическим условиям. Ибо наилучший результат дает правильно подобранный инструмент.

Задача производителей - разработать катушку,которая бы удовлетворяла требованиям наиболее широкого сегмента рынка. Это означает что и DD и концентрические катушки разрабатываются некоторого обобщенного размера, который будет работать на разнообразных типах почв. Насколько большой рынок для 16-дюймовых концентрических катушек, чтобы обследовать сухой песок из которого состоит почва около дюн, где похоронено сокровище времен кораблекрушений 1700-ых ? Не очень большой и это объясняет, почему никто не предлагает концентрических катушек диаметром 16 дюймов, но Вы могли бы построить свою собственную. Я заделал 16ти дюймовую концентрическую катушку именно по этой причине.

Производители, при разработке катушек ,также должны учитывать наихудшие условия их эксплуатации. Поэтому, они имеют тенденцию строить неразрушимые катушки, которые намного более тяжелые, чем они должны быть,практически а два раза тяжелей. Для определенных типов поиска (пляж , поля , и т.д), я должен махать катушкой в течение часа прежде, чем найти что-то стоящее для рытья,поэтому я хотел бы более легкую катушку. Если катушка слишком тяжела, мое желание продолжать искать сдается перед тяжестью в руках...

Так однажды я решил сделать свои собственные катушки, решение, которое доказало свою разумность больше чем одном случае о котором стоило бы упоминать. Потребовалось приблизительно три года, чтобы понять все это, но сегодня я могу с уверенностью сказать, что построение вашей собственной катушки не составит труда с той информацией которой я с вами намерен поделиться. Позвольте мне также сказать, что ничто не вызывает такого удовлетворения как удовольствие от нахождения сокровища на участке при помощи катушки которая была специально сделана вами для этого участка.

1. Осцилограф. Я купил мой первый осцилограф на Ёбае за 80 баксов, 20 ти мегагерцовый BK Precision. Позже я прикупилпил новый "Instek" и "Picoscope", но старый BK сделал свою работу точно также хорошо. Фактически я отдал его другу и он использует его, чтобы билдить катушки. Вам нужен двухлучевой осцилограф. Они новые сейчас доступны по удивительно разумной цене,настолько,что я чувствовал , что нет смысла покупать быушный, если я могу купить новый на пару сотен баксов больше. Конечно , если денег толком нет , тогда на eBay вы можете найти поддходящие для вас осцилографы всего за 40 баксов.

2. Метр LCR - Этот девайс,если кто не знает, измеряет индуктивность (L), емкость (C) и сопротивление AC (R)(реактивное сопротивление). Какого черта они использовали "L" для индуктивности вместо "I", никто не знает. Вы не знаете в каком они состоянии,а используются они часто, так что мои оба были куплены новыми. Продаются несколько дешевых LCR метров за 80 $, но я не рекомендую их. Фуфло. "Extek" делает классные LCR метры для измерения катушек. Он также измеряет Q(добротность), которая ,как я считаю, важный фактор в создании катушки. Они стоили приблизительно 170 $ в тот последний раз, когда мне это было надо. Позже я купил BK Precision 879. Ваще модный девайс. Он стоит приблизительно 300 $.

3. Цифровой Мультиметр. Любой мультиметр разумного качества подойдет. Вам надо измерять только сопротивление по постоянному току. У меня есть BK Precision мультиметр, который слегка навороченный. Не забудьте, что LCR метр измеряет сопротивление по переменному току, AC (импеданс). Это единственная реальная причина, почему вам нужен мультиметр для того, чтобы измерить сопротивление по постоянному току.

4. Качественный паяльник, желательно с регулированьем мощности.Любой старый паяльник и конечно олово подойдут для пайки проводов в RX. Но если вы используете для ТХ литцендрат 19 го калибра, то нужен паяльник на 40 ватт и больше.

5.Кусачки и устройство для снятия изоляции.

6.Сверла.

7.Разводной ключ.

8.Остроносые плоскогубцы

9. Емкости для замешивания эпоксидки.

Необходимо намотать новые катушки так, чтобы их параметры были в пределах фабричных спецификаций (индустивность,добротность,сопротивление по постоянному току. прим переводчика). Таким образом первый шаг - это взять с полочки ваши старые фабричные катушки и измерить их параметры LRC метром и цифровым мультиметром(сопротивление постоянному току). Измеряя катушки вы установите диапазон изменений для индуктивности, сопротивления DC, емкости, и Q (добротность). Если у вас только есть одна катушки, спросите меня и я пошлю вам недостающие измерения.

ВАЖНО!(прим. переводчика) Катушка во время измерений не подключена к металлодетектору, но, проводя эти измерения , около катушки не должно быть никакого металла. Катушки обычно изготавливают с так называемым воздушным сердечником. Но если во время измерений вы поместите что либо железное в зону сердечника катушки или катушку в зону чего нибудь железного, то можете дальше и не измерять...

Тестовый разьём:

У вас два варианта - вам придётся вставлять провода в соединительный разьем вашей катушки,что бы подсоединить ваш LRC метр или вы можете сделать тестовый разьем.(конечно сделать , прим. переводчика) С тестовым разьемом соединения будут быстрее и безопасней. Позже, когды вы будете балансировать катушку, тестовый разьем также потребуется, так что есть смысл его сделать. Вам понадобится один пяти пиновый "папа" и несколько "мам" (какой точно тип можно посмотреть на приборе,прим. переводчика).

"Папу- маму" спаивают короткими проводами, на которых удаляют изоляцию, так что бы можно было подключить измерительные приборы. Он может быть пришлет фотки на форум 25 го , как вернется в Нью-Йорк.

Где ваша тетрадь для записей? У вас должна быть небольшая тетрадь,подходящий для записи важной информации, например следующей...

Я отправлю картинку с цоколевкой разьема катушки, когда возвращусь в Нью-Йорк после 25-ого, но пока вы можете начать измерять сопротивление по постоянному току между контактами на разъеме вашей запасной катушки. Вам необходимо найти два контакта RX (приемная катушка) и два контакта TX (передающая катушка). Пятый контакт не используется. RX имеет сопротивление около 6 Ом,а TX имеет сопротивление около 1 Ом. На вашем портативном компьютере сделайте небольшой рисунок пятипинового разьема и обозначьте где RX и TX . Позже вы пометите каждый пин RX Main, RX shield, TX Main, TX Shield.

Запишите измереннные значения сопротивлений.

Теперь подключите свой LCR метр к контактам обмотки RX. Вы должны измерить LCQ в "series"(последовательном) режиме. Некоторые LCR-метры имеют "параллельный" режим, вам же необходим последовательный. Мой BK 879(LCR метр) имеет тестовые частоты 10 кГц и 1 кГц, я измеряю LCQ на обеих частотах и записываю результаты в моем портативном компьютере, что бы вернуться к ним позже. Затем измерьте обмотку TX и переходите к следующей катушке.

Диаметр( калибр) обмоточного провода который вы будете использовать зависит от размера катушки, которую вы собираетесь построить. Общее эмпирическое правило таково - большее катушка больший калибр провода необходимо использовать.

(http://goldenspiders.com/jewelry/gauge-inch-mm.html таблица преобразования каллибров в миллиметры прим. переводчика)

TX (передающая катушка), типично использует провод 19(0.912 мм) или 20(0.812мм) калибра. Для очень маленьких катушек возможно использовать 21(0.723) калибр. Подбирая диаметр провода, вы пытаетесь найти баланс между правильной индуктивностью и правильным сопротивлением. В соотвествии с фабричной спецификацией, TX должна иметь 590uh(микроГенри?) индуктивность и от 0.92 Ома до 1 Ома сопротивление ( включая кабель катушки , который добавляет приблизительно 0.12 Омов). Если намотали TX с индуктивностью 590uh(микроГенри?) и ее измеренное сопротивление больше 1 Ома, например, 1.3 Ома, то вы должны использовать намоточный провод большего диаметра. Если ее сопротивление меньше, то провод меньшего диаметра.

RX (приёмная обмотка), намного более чувствительна чем TX к изменениям в размере катушки. Она должна быть около 500uh(микроГенри?) индуктивностью и от 6.1 до 6.3 сопротивлением (включая кабель катушки, который добавляет приблизительно 0.12 Омов). В зависимости от размера катушки вам, возможно, понадобится провод от 28(0.321мм) до 32(0.200мм) калибра, а также промежуточные размеры 28.5, 29.5 и т.д., что бы попасть в фабричную спецификацию.

Одножильный обмоточный провод гораздо дешевле чем многожильный(литцендрат), но после намотки многих катушек с использованием обоих типов проводов я рекомендовал бы Litz(литцендрат) для TX. Сигнал гораздо чище и с меньшим количеством гармоник("overshoot" в оригинале , но что имел в виду автор? прим.переводчика) . Некоторые экспериментируют с использованием Litz(литцендрата) и для RX и сообщают об улучшении результатов, но я думаю, что одножильный провод прекрасно подходит для RX.

Хороший источник для провода Litz - eBay, вы заплатите меньше чам в магазине. Planet Engineers - хороший источник для половинных размеров для RX.

Вам понадобится сделать приспособу для намотки катушек. Некоторые используют просто кусок фанеры с шурупами вкрученными по линии намотки и мотают катушки вручную вокруг них.

Лучший подход это изготовление приспособы из двух частей полиэтиленового пластика или фанеры 1/2 дюйма, вырезая из них две части по форме намотки. Давайте, для определенности, скажем, что вы делаете 14-дюймовую DD катушку. Обрежте фанеру по форме намотки плюс 3/8 дюйма. Затем прорежте канал шириной 3/8 дюйма в одной из частей для направления намотки и соберите части вместе с использованием нескольких нейлоновых болтов. Также я сверлю несколько отверстий диаметром 5/16 дюйма по периметру и пропиливаю пазы от края в сторону центра, получая "U" образную форму, это дает мне возможность просунуть под катушку некоторое колличество удавок , "zip ties" (http://www.9thtee.com/zipties.htm) что бы впоследствии зафиксировать катушку.

Polyethelyene хорош тем, что он почти такой же скользкий как и тефлон и таким образом вы могли бы залить обмотку некоторым колличеством эпоксидки что бы помочь ей удержать форму прежде, чем снять ее с оправки.

Я иду дальше и сверлю отверстие 1/2дюйма в центре моей приспособы для намотки. После этого я устанавливаю их на простом намоточном настенде, который использует болт 1/2дюйма как ось с одной стороны и имеет рукоятку для вращения с другой стороны. Бухты с намоточным проводом закреплены позади стенда. Это все делает намотку весьма легким занятием.

Небольшое замечание по поводу размера приспособ для намотки DDкатушек. Ваша приспособа для RX должна быть немного больше чем приспособа для TX, если вы хотите, чтобы RX намотка совпадала с центром TX намотки. Ширина намотки TX будет от 0.25 до 0.35 дюйма. RX будет приблизительно только 0.125 дюйма шириной,сответственно если вы будете мотать RX на той же приспособе ,что и TX то центр намотки RX сместится к центру катушки по сравнению с TX.

В действительности нет никаких границ для усовершенствования вашего намоточного устройства. Вы могли бы моторизовать ваш стенд. Добавить механический счетчик витков.

Не могу промолчать о профиле поперечного сечения намотки вашей TX катушки. Вы могли бы намотать свою TX плоской - 0.400 дюймов шириной и 0.125 дюймов высотой, квадратной 0.25 x0.25 или высокий - 0.125 шириной на 0.400 высоктой или что то среднее. Тестирование показало что Эксплорер не очень любит плоскую TX намотку, особенно на концентрических катушках. Для TX я рекомендую квадратный профиль.

Намотка RX более трудоемка. Нам необходима низкая добротность Q намотки, например внавал и неплотно. Вы могли бы намотать опрятно и туго,существенно повысив добротность RX, но это - плохая идея,когда вы делаете катушку для Explorer. Качественная намотка также повысит емкость, а вам оно не надо. Так же это повысило бы индуктивность на два полных витка.

Если вы игрались с калькуляторами индуктивности, вы знаете к настоящему времени, что длина катушки - критический фактор. Термин "длина", применительно к катушкам может быть весьма неоднозначным . Калькуляторы были разработаны, чтобы расчитывать длинные, однослойные катушки, намотанные вокруг трубы или картонного каркаса. Если бы вы наматывали свою RX, мотая на картонной трубе, то длина катушки была бы приблизительно только 0.125 (1/8 th), дюймов и в шесть слоев толщиной. Таким образом вычисляя индуктивность катушек датчика термин "длинна катушки" был бы более точно описан как толщина катушки.

И так, длина катушки (толщина) является критическим фактором в индуктивности. Чем короче длина тем выше индуктивность, например может быть существенное различие в индуктивности между 40 витками RX, которые свободно уложены (0.125 в длинну) и тем же колличеством витков, которые уложены очень плотно(.080 в длинну). Весьма легко умотать вашу катушку настолько туго, что ошибка после уматывания будет достигать двух витков от спецификации.Просто свободно объвяжите катушку...

Я применяю несколько удавок, чтобы скрепить мои намотанные катушки, когда я удаляю их из зажимного приспособления, иначе они были бы похожи на гнездо птиц весной. После снятия катушки с намоточного устройства я беру клейкую ленту 3/4дюйма шириной и обертываю катушку в нескольких местах,а затем удаляю удавки, которые вообще то мешают.

Поперечный профиль обмотки RX для катушки DD, должен быть не плотно намотанной квадратной формы. НО... для концентрической катушки, тестируя, я нашел, что "высокий" профиль лучше.

0.25 дюйма высотой и возможно только 0.040 дюйма толщиной, как цилиндр. Плоская намотка RX обмотки для концентрической катушки давала уродливый сигнал на осцилографе.Квадратнвя была лучше, но не очень. Высокая намотка была довольно хороша.

Компенсирующая катушка - Если вы строите концентрическую катушку, в которой вы будете также нуждаться, наматывая компенсирующую катушку поверх RX, используйте провод TX.Концентрические катушки обычно имеют TX обмотку, диаметр которой в два раза больше диаметра RX. Таким образом у 10-дюймовой концентрической катушки будет 10-дюймовая TX и 5-дюймовая RX. Вы можете не придерживаться этого соотношения, но оно делает вычисления простыми. Таким образом если TX - дважды диаметр RX, какое количество витков компенсирующей катушки вам нужно? Вам необходимо по 1/4 витка компенсирующей катушки на каждый виток TX. Так, если у Вас есть 40 витков TX, то вам надо 10 витков компенсирующей катушки для баланса. Но должен предостеречь - это грубая оценка. Может оказаться , что компенсирующая катушка балансируется при 9 или при 9.5 витках, таким образом будет полезно не закреплять(не уматывать изолентой ) последние витки,что бы можно было балансировать катушку.

Сейчас, баллансирование катушки.

Хорошо, наконец нам для баллансировки катушек понадобится использовать прикольный гаджет - осцилограф и несколько монет,что бы услышать знакомые звуковые сигналы от Эксплорера. Заметьте, что я добавлю некоторые фотки в этот трэд, когда возвращусь в Нью-Йорку после 25-ого.

Балансировка DD катушки.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ - Совершенно реально повредить провод и повредить ваш аппарат непосредственно, ваш магазин,ваш дом, и вас в том числе либо части вашего тела и т.д. если вы не соблюдаете осторожность. Если вы планируете построить вашу собственную катушку, важно, что вы понимаете, что ВЫ принимаете всю ответственность за любое повреждение из-за опечатки или ошибки в информации или непонимания или из за пятен на солнце, неудач, проклятий или электрических гремлинов или чего бы то ни было. Если вы не готовы увидеть дым из своего прибора, идите что нибудь искать,может найдете что то интересное, а не делайте катушки.

На этом шаге настройки ваш Explorer ВЫКЛЮЧЕН ! У Вас должен быть готовый кабель для катушки, к одному его краю припаяна пятиконтактная мама, а другой конец с залуженными проводами заведен в корпус катушки. Ваши катушки RX и TX с залуженными выводами установленны в корпус и готовы к настройке. Вы таки раздуплились и осознали необходимость тестового разъёма,собрали его так что теперь вы могли бы разъем катушки вставить в тестовый разьем, а тестовый разьем в разьем Эксплорера, который все еще ВЫКЛЮЧЕН! Вы полностью уверены, что все соединения правильны. Мой магазинный Эксплорер пережил много направильных соединений, ваши Эксплореры возможно не будут столь любезны.

Положите в корпус сначала свою RX обмотку, TX поместите поверх RX. Из контрольного блока Эксплорере у вас идут провода MainTX и ShieldTX, MainRX и ShieldRX.

Припаяйте MainTx таким образом к вашей ТХ катушке, что бы ток выходящий из MainTx втекал в вашу ТХ и тек по часовой стрелке, вытекая из ТХ в ShieldTX.

RX надо подключить наоборот. Соединить MainRX с вашей RX обмоткой так , чтобы ток вытекал бы из MainRX к вашей обмотке RX и тек бы по обмотке RX против часовой стрелки, вытекая из обмотки RX в Shilded RX.

Соедините канал 1 осцилографа с MainTX на вашем тестовом разьеме. Установите пять вольт на клетку в канале 1.

Соедините канал 2 осцилографа с MainRX на вашем тестовом разьеме. Установите пять вольт на клетку в канале 2.

Синхронизация должна быть по каналу 1.

Развертка должна быть около 0.1

Подсоедините землю осцилографа к обоим щупам и также к ShildedRX(земля Эксплорера) на вашем тестовом разъеме. НЕ ОШИБИТЕСЬ !

Включите осцилограф.

Вы теперь готовы включить ваш Эксплорер. Проверьте еще раз все соединения,что бы потом не было мучительно больно и если все правильно и нет замыканий, включайте Эксплорер. Установите чувствительность примерно на 10, может больше, в зависимости от состояния электромагнитной обстановки в вашем доме.

Вы,вероятно, должны будете подстроить синхронизацию осцилографа таким образом что бы видеть устойчивый сигнал. Эксплорер может давать сигнал перегрузки, если катушки сильно не сбалансированны ,но это не страшно. Сигнал TX на осцилографе должен показывать приблизительно 5 вольт , RX может быть почти таким же или полностью отсутствовать в зависимости от того, как хорошо сбалансированны катушки. Перекрытие катушек в корпусе влияет на баланс и если выход RX не нулевой, слегка смещайте катушки увеличивая или уменьшая перекрытие, наблюдая за выходным сигналом по осцилографу. Когда линия на осцилографе станет плоской, переключите предел измерения сначала на 1 вольт на клетку, потом на 0.1 вольт на клетку,потом 50 милливольт на клетку и в завершение 10 милливольт на клетку ,если они у вас есть,слегка смещая катушки добейтесь ровной линии на осцилографе.

Когда балансировка будет выполнена должным образом,сигнал с RX будет казаться плоским по сравнению с прямоугольной волной на TX и у Вас будет устойчивый пороговый тон. Вы можете тогда помахать разными монетами над катушкой и прибор должен ответить правильно. Мне нравится проверять ID серебрянного четвертака против серебрянных 50 сентов. 50 сентов немного ниже на экране чем четверть. Я также проверяю серебрянный десятицентовик сравнивая его с посеребренным десятицентовиком . С максимумом "variablility" и тоном "FERROUS" он должнен отличаться от посеребренного десятицентовика имеющего более низкий тон по крайней мере на некоторых проводках.

Поздравляю, Вы только что сбалансировали катушку!!! Вы вероятно заметили, что, как только Вы переходите к 10 милливольтам на клетку дастаточно малейшего смещения , что бы угробить баланс.

И так, наша следующая задача , залить катушку эпоксидкой , сохраняя баланс. Я напишу отдельное руководство, как это сделать.

Charles(Upstate NY)

Перевел Seagsm.