PI Hammerhead جهاز كشف المعادن

نبذة عن جهاز كشف المعادن HammerHead PI

HammerHead أو "رأس المطرقة" هو تصميم متقن للكشف عن المعادن بخاصية الحث النبضي (PI). الغرض منه في المقام الأول كنظام تعليمي للمجربين لهذا النوع من الأجهزة، وكتصميم أساسي يمكن التوسع والتحسين فيه. هذا التصميم يشبه إلى حد كبير أجهزة الكشف عن المعادن النبضية التجارية الأخرى ، التي تتميزبنفس التصميمات في الدارة الأساسية، لذلك لديه القدرة على الأداء الجيد والمنافس.

 ويشمل هذا المشروع تصميمًا للوحة مطبوعة PCB بسيطة أحادية الوجه تستخدم مكونات بسيطة متوفرة في المتاجر، وكذلك نسخة من اللوحة المطبوعة PCB للعناصر المسطحة SMD للذين يجيدون التلحيم على هذه العناصر الصغيرة. الجهاز لديه مرونة إستعمال مع العديد من خيارات التصميم. 

يتميز الجهاز بالخصائص التقنية التالية:

•  تعديل تردد النبض المغناطيسي
•  تعديل عرض النبضة المغناطيسية
•  إمكانية تأخير الإشارة
•  تعديل عرض نبض عند التكامل
•  تعديل تأخر عند التكامل
•  تحديد العتبة القصوى لإكتشاف الهدف
•  تعديل مستوى الحساسية
• زيادة  سرعة الكشف
•  تعديل مستوىالصوت

مخطط جهاز كشف المعادن HammerHead PI

يظهر في الصورة الموالية الرسم البياني للوضائف الأساسية للجهاز. يمكن تقسيمها إلى خمسة أقسام: الإمداد بالطاقة ، مولد النبضات ،جزء الإرسال، مدخل جزء المستقبل ، مخرج جزء المستقبل ودائرة إخراج الصوت. يمكن بناء كل قسم واختباره بالتتابع على حدى. يعتبر الأوسيلوسكوب مفيدًا جدا في فحص الدوائر لمعرفة ما يحدث وتحديد أي خلل محتمل في الجهاز، ولكنه ليس ضروريًا تمامًا ، بشرط أن تكون الدائرة قد بنيت بشكل صحيح لكن من الضروري توفر جهاز متعدد القياسات الميلتيمتر.

في الصورة أسفله تظهر الدائرة الكاملة ، ويبدو للوهلة الأولى أنها معقدة نظرًا لجميع الخيارات التي تم دمجها في الجهاز. ومع ذلك ، فإن تصميم الجهاز ليس فيه  كثيرًا من التعقيد .

يتم إمداد جهاز HammerHead fالطاقة  بواسطة حزمة بطاريات أو بطارية واحدة بقدرة 12 فولت ، ويفضل أن تكون عبارة عن 8 بطاريات مربوطة على التسلسل من نوع AA.

قائمة المكونات الضرورية لجهاز HammerHead PI

Resistors (5% 1/4-watt) المقاومات الثابتة 

• R156k
• R4, R42a1.5k
• R5, R6, R15, R37, R43,
• R44, R45a, R47, R48, R5010k
• R9220
• R101
• R11See Text
• R12, R24, R25,
• R28, R36, R391k
• R13, R16, R17, R191M
• R20, R2127
• R17, R19, R26, R27, R29,
• R32, R33, R34a, R38100k
• R30150k
• R46a330
• R403.3k

 المقاومات المتغيرة Potentiometers

• R2, R18, R31100k
• R3, R42, R4610k
• R23100
• R341M
• R355k
• R415k Audio Taper
• R4550k

 المكثفات Capacitors

• C1100µF elect.
• C322µF elect.
• C4, C5, C6,
• C7, C14, C15, C2747µF elect.
• C8, C24, C25, C2610nF poly.
• C9, C17,
• C18, C22, C230.1µF poly.
• C101000µF elect.
• C111nF
• C19, C20, C210.47µF poly.

 الديود Diodes

• D1-D4, D6, D71N4148

 الترانزيستور Transistors

• Q1, Q5, Q6, Q72N3906
• Q2, Q8, Q9, Q112N3904
• Q3IRF740

 الدوائر المدمجة Integrated Circuits

• IC1ICL7660(Voltage inv)
• IC278L05 (+5v ref)
• IC3, IC479L05(-5v ref)
• IC5, IC9NE555 (Timer)
• IC6NE5534(Opamp)
• IC74066 (Bilateral switch)
• IC8TL072 (Opamp)
• IC11, IC1274HC221 (Multivibrator)

 قطع  أخرى Misc

• J1Audio jack
• SP1Speaker
• SW1, SW2SPST switch
• SP1Speaker
• Search coil (see text), 12v battery,
• battery clip, housing, knobs, coax, etc.

اللوحة المطبوعة لجهاز HammerHead PI

على الرغم من أنه يمكن بناء هذا المشروع على لوح المخصص للتجارب باستخدام الأسلاك من نقطة إلى نقطة ، إلا أنه من السهل ايظا استخدام لوحة مطبوعة، والتصميم متوفر. توضح الصورة الموالية اللوحة المطبوعة للجهاز ذات وجه واحد ، والتي من السهل جدًا صنعه منزليا.يمكن تحميل التصميم في نهاية الموضوع.

   

تصميم ملف بحث لجهاز HammerHead PI

تم تصميم هذا الجهاز، مثل معظم تصميمات أجهزة النبض المغناطيسي  PI الأخرى ، لاستخدام ملف أحادي بسيط (راجع طريقة صنع ملف بحث أحادي). يحتوي الملف الأحادي على جزء واحد فقط ، بدلاً من الملفات ذات الأجزاء المتعددة ، والتي تتطلب غالبًا محاذاة دقيقة. خصائص الملف المهمة هي قطر الملف ، عدد اللفات ، وقطر السلك.  يبلغ قطر الملف الموصى به 10 بوصات (25 سم). الملف ذات قطر صغير سيكون أكثر حساسية للأهداف الصغيرة، ولكنه يعمل على عمق أقل. عند إستخدام قطر أكبر سوف نحقق عمقًا أكبر، ولكننا سوف نفقد الحساسية على الأهداف الصغيرة. تمثل قابلية استخدام أقطار كبيرة إحدى الخصائص الجيدة الشائعة لأجهزة كشف من نوع PI  وقد يصل القطر إلى متر واحد للبحث عن الأجسام العميقة.

يبلغ قطر الملف القياسي لهذا الجهاز 10 بوصات (25 سم) ، مع 26 لفة من باستخدام سلك نحاسي معزول من نوع AWG6 بقطر 0.4 ملم. هناك طريقة بسيطة لتصميم الملف وهي صنع دائرة من المسامير ذات القطر المطلوب على قطعة من الخشب رقيقة يتم بعدها  لف السلك حول الدائرة المشكلة. بعد ذلك يتم سحب المسامير وتترك نهايات الملف بطول على الأقل من 2 إلى 3 بوصات (5-8 سم). يتم بعدها تنقية أطراف السلك من العازل تمهيدا لربطهم بالجهاز. يتم لف شريط عازل حول الملف بإحكام لإبقائها مجمعة بعد نزعه من اللوحة الخشبية كما هو موضح في الشكل الموالي. يتم إضافة الشاشة أو  الدرع الأرضي حول الملف   لحمايته من التداخل الكهربائي الخارجي.

طريقة استعمال جهاز HammerHead PI

بعد تجميع الجهاز بالكامل ، تأكد من مستوى الصوت وتربط الجهاز بمصدر للطاقة. يجب أن يكون المفتاح SW2 مغلقا. يجب أن نكون قادرين على ضبط العتبة Threshold وتغيير نغمة الصوت من الصامت إلى الدرجةالقصوى. اضبط خاصية Thresh- للحصول على صوت منخفض التردد. نقوم بعدها بتقريب الهدف المعدني من الملف وينبغي أن يزيد من حجم الصوت لدى تقريبه أكثر. إذا كان المعدن على بعد ثابت من الملف ، فيجب أن يعيد الصوت ضبط نفسه تلقائيا مرة أخرى إلى مستوى العتبة.

مع الإعدادات الصحيحة، يجب أن يكون الجهاز قادرًا على اكتشاف عملة معدنية متوسطة الحجم على مسافة عدة بوصات من الملف. قد تؤدي زيادة الحساسية (بخفض قيمة R35) إلى تحسن طفيف في عمق الإكتشاف ، لكن الجهاز قد يصبح سريعًا و غير مستقر، خاصة في بعض البيئات ذات تأثيرات جانبية كما هو الحال داخل المنزل ، وهي بيئة سيئة جدا لاختبار الجهاز. قد تواجه عدم استقرار كبير بسبب التداخل المغناطيسي الناتج عن الكوابل والأجهزة الكهربائية المحيطة.

التلاعب بعرض النبضة المغناطيسية  يحسن أيظا العمق قليلا لكن على حساب استهلاك الطاقة الذي يتناسب طردا مع طول النبضة. الإعدادات الأكثر إثارة للاهتمام هي التأخير العينة ( على المقاومة R42) وعرض النبضة (على المقاومة R46). يمكن أن لهذين الإعدادين تغيير الحساسية بشكل ملحوظ ، حتى على أنواع مختلفة من المعادن. بشكل عام ، يعطي التأخير القصير (حوالي 15-20) حساسية أفضل للمعادن منخفضة الناقلية مثل الذهب.

بمجرد تشغيل جهاز الكشف واستقراره ، يمكن إيقاف التلقائي بفتح المفتاح SW2 ويتم بعدها اختبار وضع عدم التشغيل التلقائي. الآن عندما يكون الهدف المعدني ثابتًا تمامًا فوق الملف ، يجب ألا يعود مستوى الصوت إلى العتبة. يستخدم هذا عادةً لتحديد مكان  الأهداف بدقة ، وليس للبحث الدائم.

استكشاف الأخطاء الممكنة  وإصلاحها

نعرض هنا بعض المشكلات والأخطاء الشائعة خلال تصنيع الجهاز وبعض والحلول المحتملة.

الجهد الناتج من 7660 ليس صحيحا.

•  تحقق من قطبية الثنائيات.
•  تحقق من قطبية الغطاء الكهربائي C3.
• حاول فصل C11.

لا توجد نبضات أو طولها ليس صحيحا.

•  تأكد من أنها إصدار  الرقاقة من 74221 من نوع (C ، HC ، AC). TTL). الإصدارات مثل 74LS221 لن تعمل في الجهاز.
• التحقق من قطبية كل الديود D6 و D7.

نبض الملف يرن بشكل سيء

• التحقق من سعوية الملف عند تحميل الملف.
• قيمة مقاومة التخميد الخاصة بالملف غير صحيحة.
• الإفراط في طول الكابل بين الملف والجهاز أو حجم الدرع حول الملف.

نبض الناتج يعمل بشكل صحيحي على الملف ، ولكن لا يوجد على مخرج المضخم  IC6:

• يمكن تعديل المقاومة المتغيرة R18.
• • يمكن أن تكون قيمة التشبع غير صحيحة نتيجة للقيم R16 و  IC6.
• • يمكن أن يكون الديود D3 أو D4 تالف.

 معايرة IC8a  لا تعمل خلال تغيير قيمة R23:

• لهذا الإجراء ، يجب تركيب  المقاومتين R44 & R48 ، ولكن يجب نزع  Q8 و Q9. إذا كان قد تم تركيب  Q8 و Q9 من قبل، فيجب قصر المقاومتين R44 و R48.
• يجب عدم تركيب R5 (أو R15). إذا تم تركيب  Q3 وكان هناك نبض، فيجب فصل الملف. سيكون هناك خطأ بسيط (لكن مقبول) في المعايرة.
• • هل تم تركيب المقاومة R22 (فلتر تمرير منخفض) أو قصره (بدون فلتر)؟
• • إذا تم تركيب R22 و C16 كفلتر، فقم بقصر المكثفة C16 مؤقتًا.

الصوت لا يعمل أو غير منتظم:

• تأكد من أن فولطية TP9 قريبة من الصفر دون وجود هدف معدني.
• • حاول تقليل الحساسية عبر المقاومة R35.
• • إذا كان الاختبار داخل المنزل ، فحاول الخروج بعيدًا عن مصادر التشويش والتداخل المغناطيسي الناتج عن الكوابل والألات المنزلية.

تحميل الملفات الضرورية لصنع الجهاز

• مخطط الجهاز
• 2- اللوحة المطبوعة للجهاز بالعناصر العادية DIP 
• 3- اللوحة المطبوعة للجهاز بالعناصر المسطحة SMD