(повышенного качества изготовления)

Clone PI AVR - современный импульсный микроконтроллерный металлодетектор с ЖКИ экраном и звуковой индикацией. Принцип работы основан на возбуждении в металлическом объекте импульсных вихревых токов и измерении вторичного электромагнитного поля, которое наводят эти токи.

Способен работать с катушками разных диаметров (катушки вплоть до 120 - 150 см в диаметре) автоматически подстраиваясь на работу с ними. Металлоискатель может быть эффективно использован для поиска любых металлических предметов, до 4-х метров в глубину, исходя из установленной катушки. Имеет хорошую чувствительность на мелкие предметы.

Металлоискатель Clone PI AVR имеет подсветку дисплея для работы в ночное время. Имеется отстройка от грунта (в зависимости от влажности и содержания металлообразных примесей). В настройках прибора также имеется индикация батареи питания (при достижении установленного уровня, металлоискатель автоматически отключается, что есть актуально при работе от аккумулятора). Присутствует барьер, порог чувствительности, при котором металлоискатель срабатывает на металлический предмет.

Благодаря используемому микроконтроллеру (процессору) в схеме металлоискателя clone pi avr, прибор полностью автоматический, имеет интуитивно понятное меню, что даже любой новичок его освоит очень быстро. Достойный конкурент промышленным металлодетекторам, но по стоимости намного дешевле. К недостатку металлоискателя можно отнести отсутствие селективности (не различает черные и цветные металлы)

Clone PI AVR является несколько упрощённым вариантом импульсного металлодетектора Clone PI. В свою очередь, Clone PI является слегка переработанным вариантом импульсного металлоискателя Tracker PI - коммерческая версия - Кощей PI. Поэтому и название Клон .

Предлагаю всем желающим собрать отличный импульсный микропроцессорный металлодетектор Clone PI-W.

Отличительные особенности и достоинства:
— простая схема;
— десятиразрядная наглядная индикация, громкий и регулируемый звук;
— большая чувствительность — до 30 см на монету(диаметр2,5 см);
— нет зависимости чувствительности от степени разряда батарей;
— современное квазисенсорное управление (кнопочки, а не крутилки).
Недостатки:
— большее потребление (100-160 мА);
— есть редкораспостранённые детали(им подобрана замена);
— чувствителен к наводкам и помехам.

К нему можно подключит любую катушку, с индуктивностью 300-400 мкГн.
Например, использовал датчик кольцо диаметром 21 см 27 витков провода 0,63 (для намотки можно использовать кастрюлю). Можно применять глубинную катушку 1,5м на 1,5 для поиска больших предметов на большом растоянии. Корзиночные катушки выигрыш дают в 2-3 см на мелкие предметы (Схема для изготовления http://www.metdet.ru/Sensor_K1.htm). Планарные также как и корзинка более чувствительны, чем простое кольцо. Схема ниже.

Питание прибора — 12в. Потребляемый ток (средний) — около 120 мА, поэтому желателен небольшой аккумулятор, а не солевые батарейки. При снижении напряжения питания до 8в прибор раз в 15 секунд начинает выдавать характерный двойной сигнал. Работать при этом продолжает, примерно до 6,5в. При этом снижается только громкость звука, чувствительность на металл в диапазоне примерно от 8 и до 16в остаётся на одном уровне (благодаря источнику образцового на?ряжения на TL431).

Настройки у этого прибора практически никакой. Относим датчик подальше от металла и других предметов (просто задираем вверх) и включаем. Загорается шкала из десяти светодиодов, затем гаснет, с соответственным звуковым сопровождением — это прибор подстраивается под датчик и окружающую обстановку, принимая её за положение «нет металла». Если в этот момент возле катушки датчика окажется любой металлический предмет, прибор, естественно, настроится неправильно, приняв любые предметы от подсунутого и меньше, как «а вот нет металла». После этого звучит характерный звуковой сигнал, оповещающий, что прибор настроен. Подносим его к металлу и проверяем — чем ближе металл, тем дальше вправо передвигается «огонёк» на шкале и тем выше становится звук. Подкручивая резистор, настраиваем на максимум чутья (после каждой подстройки обязательно относим подальше от металла и нажимаем кнопку «сброс» — «огоньки» при этом красиво, со звуком, сбегаются к центру шкалы). Всё, прибор настроен. Никакого ковыряния паяльником, подбора элементов, балансировки датчика, замеров прибором, осциллографом… Играемся кнопочками дальше. Две кнопочки регулируют звук («больше» и «меньше», максимум — семь), ещё две регулируют «барьёр» — это величина, обратная чувствительности, — и не путать с регулировкой чутья! Нажимая «больше» или «меньше» (максимум — 10, минимум — 0), устанавливаем такой барьер, при котором чутьё прибора будет максимальным при удовлетворительной стабильности. Однако, если барьер приходится сильно загрублять — до 7-го и выше светодиода, то это уже не есть хорошо. Нужно отдалиться подальше от индустриальных помех (лес, поле) и ещё подстроить подстроечник. Хорошо настроенный прибор не даёт ложных срабатываний при 3-4-х светодиодах.
Если вы устанавливали и шестую кнопочку — «сервис», то тогда в приборе вы ещё сможете подстроить напряжение, при котором срабатывает сигнализация разряда батарей (по умолчанию — 8в, при этом прибор продолжает работать до полного истощения батарей, только каждые 15 секунд выдаёт характерный двойной звуковой сигнал) и подстраивать защитный интервал — ну, это нужно для экспериментальных датчиков.
А теперь скажите, захочется ли кому нормальному, после того, как наиграется кнопочками на современном микропроцессорном МД, получит чутьё до 30 см на монету и удовольствие от того, что такую крутую штуку собрал сам, возвращаться к «на биениям» с чутьём на грунт, постоянной подстройкой воздушным КПЕ XIX-го века, тилипающимися проводами наушников, постоянным звоном в ушах…






Детали:
микросхемы
ADG444 или КР590КН5
TL074
ATmega8
—————————
транзисторы
IRF740
78L05
КП501А или BSN304A или 2N7000 При замене смотрите цоколёвку!
TL431
—————————
диоды
1N4148—6шт
1N5819
—————————
конденсаторы
2200,0 x 16V
1000,0 x 16V
220,0 x 16V
470,0 x 6,3V
2200
0,1—5шт
0,01
—————————
резисторы
2M
100K
56K
12K—2шт
10K—5шт
5K1
1K—3шт
3K—2шт
510—10шт
390—2шт
100
20—2шт
47
1к переменик
—————————-
Примечания! Подстроечный резистор лучше ставить не 1к, а 330-510 ом или многооборотный, — настройка будет плавнее, он может быть любой мощности, но, обязательно, гарантированного качества. Применять советские дешёвые «жестяные», где выводы просто прижаты к токопроводящему слою, нельзя. Так же экранировать прибор не надо, так как это не чем не поможет, а доже наоборот — навредит. Провод для связи схемы и датчика надо использовать простой многожильный.

Для написания статьи использовались комментарии DesAlex с форума сайта http://cxem.net

Прошивку, печатку, описание можно скачать

.
Схема не сложная и множество раз разжёвана в Интернете, а я описываю свой вариант и трудности, с которыми мне пришлось столкнуться при повторении этой конструкции. Немного сложнее настройка, с которой, в прочем, справится мало-мальски подготовленный радиолюбитель, если приложит внимание и усилие. Самым заморочным делом оказалось купить нормальный операционный усилитель, на первый взгляд микросхемы этого типа не в дефиците, но качество деталей некоторых производителей превращают покупку в игру «угадай». От качества этой микросхемы зависят максимальные параметры данного металлодетектора, здесь к этой детальке повышенные требования. Речь идет о счетверенном усилителе TL074. Кроме операционного усилителя еще нужен не очень распространенный компаратор ADG444 ну и микроконтроллер ATmega-8.

При проектировании печатной платы нужно уделить должное внимание расстановки элементов, цепи операционных усилителей и компаратор подальше от цепи катушки, земля по возможности к каждому блоку раздельная и расстояния между дорожками, а это актуально при SMD монтаже, не менее 0.3мм. при меньших междудорожечных расстояниях держать плату в полной чистоте будет проблематично, а чистота залог нормальной работы девайса.
При большом разнообразии разводок платы для этой конструкции пришлось делать свою под заводской корпус KM35BN, имеющийся в наличии.

Один из вариантов разводки.
Все свои варианты плат разводил под SMD элементы.

Платы устройства перед окончательной сборкой.

В схеме возможны некоторые замены деталей.
Операционный усилитель:
По порядку от худших
TL084
TL074
LF347
MC33079
OPA4134PA.
У меня не плохие результаты дала микросхемка TLC274. Многие применяют сдвоенные усилители типа TL072. В архиве есть разводка и для такого варианта платы.

Компаратор ADG444 можно заменить на DG441, КР590КН5 или с изменение разводки на КР590КН2, с дополнительным инвертором сигнала на 4066.
Микроконтроллер Atmega8-16PI, Atmega8-16PU или Atmega8A-PU.
Стабилизатор 78L05 можно сменить на аналогичный других серий.
Особое внимание уделить качеству конденсаторов С3 и С5, от них зависит стабильность работы. Не плохо работают китайские майларовые конденсаторы,применяемые в измерительных приборах. Их номиналы можно менять в пределах,указанных в схеме. Обычно подборка нужна при малой чувствительности или возбуждении.
Эксплуатация показала, что подстроечный резистор R7, номиналом в 1 Ком нужно делать выносным и желательно многооборотным (при разводке платы изначально я установил SMD, пришлось менять).
Прошивка микроконтроллера может производится прямо на плате, отключив силовую часть и подпаяв проводки к основным сигнальным выводам.

При прошивке выставлялись фюзы как на картинке, обратные, так выставлять нужно в Pony-Prog и в некоторых оболочках программы AVRDUDE, к примеру, я шил с такими фюзами в программе USBASP_AVRDUDE_PROG программатором USBASP

Популярные прошивки:
Прошивка версии 1.2.5: CPI_W_125.zip.
Попытка ослабить влияние грунта.
Режим поиска - чисто динамический.

Прошивка версии 1.2.4: CPI_W_124.zip самая подходящая
Чувствительность увеличена на пару сантиметров.
Значения barrier при регулировке: 1 - 2 - 4 - 8 - 16 - 32.
Добавлен сигнал перегрузки.
Несколько уменьшено время восстановления чувствительности после перегрузки.
режим поиска динамический/статический, в остальном то же, что и в 1.2.5
Исправлены ошибки.

Прошивка версии 1.2.2m: CPI_W_122m.zip
Вариант без оверсамплинга, остальное аналогично версии 1.2.4.
однако имеет прогрессивный шаг барьера. Это значит, что он устанавливается 0 - 2 - 4 - 8 - 16 - 32

Прошивка версии 1.2.2: CPI_W_122.zip.
Изменён входной фильтр.
Нажате на кнопку "Zero" сделано беззвучным.
Исправлены мелкие ошибки.

Назначение кнопок:
S1 "Barrier-"/"Guard interval-"
S2 "Barrier+"/"Guard interval+"
S3 "Volume-"/"Up min-"
S4 "Volume+"/"Up min+"
S5 Функция пока не присвоена
S6 "Zero" (0)
S5 + S6 "Режим настроек"/"Выход из режима настроек".

Датчик - 25-27 витков эмалированного медного провода диаметром 0,5...0,8 мм. Мотается в навал на любую оправку диаметром от 19 см и больше. Чем больше будет диаметр катушки - тем выше чувствительность МД (для мелких предметов справедливо где-то до диаметра катушки 28 см) и тем меньшее количество витков должна содержать катушка. С кабелем индуктивность датчика должна быть в пределах 400uH, сопротивление обычно 1.5-2 Ом.
Конструкция моего планарного датчика состоит с 3-х концентрических катушек с меньшими диаметрами d1 – 13.8cм – 9 витков, d2 – 16cм 14 витков, d3 – 18.2cм 12 витков, провод 0.5мм индуктивность голой катушки 392uH.

Питание прибора – 9-16в. Потребляемый ток может достигать 120 мА. При снижении напряжения питания до 8в (по умолчанию, изменяется кнопками в режиме настройка) прибор раз в 15 секунд начинает выдавать характерный двойной сигнал. Работать, при этом, продолжает примерно до 6,5в. при этом снижается только громкость звука, чувствительность на металл в диапазоне примерно от 8 и до 16в остаётся на одном уровне (благодаря источнику образцового напряжения на TL431). При настройке особенно важен стабильный источник напряжения, не нужно пользоваться непроверенными импульсными источниками, также исключаются «Кроны» и солевые батарейки. Лучше взять аккумулятор 12в на 4-40 А/Часов и настраивать с ним. У меня прекрасно работают 3 банки LI-ION от ноутбука.

Настройку проводить в далеке от промышленных помех и больших металлических предметов, лучше на природе, за городом. При настройке относим датчик подальше от металла и других предметов или просто задираем вверх и включаем. Загорается шкала из десяти светодиодов, медленно убывающая к нулю, с соответствующим звуковым сопровождением - это прибор подстраивается под датчик и окружающую обстановку, принимая её за положение "нет металла". С "идеальной" катушкой и правильной подстройкой подстроечника должны гаснуть все светодиоды до конца. Если в этот момент возле катушки датчика окажется любой металлический предмет, прибор, естественно, настроится неправильно. После этого звучит характерный звуковой сигнал, оповещающий, что прибор настроен. Подносим его к металлу и проверяем - чем ближе металл, тем дальше вправо передвигается "огонёк" на шкале и тем выше становится звук. Подкручивая резистор, настраиваем на максимум чутья(после каждой подстройки обязательно относим подальше от металла и нажимаем кнопку "сброс" - "огоньки" при этом красиво, со звуком, сбегаются к центру шкалы). Всё, прибор настроен. Играемся кнопочками дальше. Две кнопочки регулируют звук ("больше" и "меньше"), ещё две регулируют "барьёр" - это величина, обратная чувствительности, - и не путать с регулировкой чутья! Нажимая "больше" или "меньше" (максимум - 10, минимум - 0), устанавливаем такой барьер, при котором чутьё прибора будет максимальным при удовлетворительной стабильности. Однако, если барьер приходится сильно загрублять - до 7-го и выше светодиода, то это уже не есть хорошо. Нужно отдалиться подальше от индустриальных помех (лес, поле) и ещё подстроить подстроечник. Хорошо настроенный прибор не даёт ложных срабатываний при 3-4-х светодиодах.
Шестая кнопочка- "сервис", в приборе дает возможность подстроить напряжение, при котором срабатывает сигнализация разряда батарей (по умолчанию - 8в). При этом прибор продолжает работать до полного истощения батарей, только каждые 15 секунд выдаёт характерный двойной звуковой сигнал. Эта кнопка позволяет подстраивать защитный интервал - ну, это нужно для экспериментальных датчиков.
Если настроить не удается, много ложных срабатываний, или плохая чувствительность, придется браться за паяльник. Обычно при нормальных деталях такого не должно быть. Увеличивая номинал R15 и уменьшая номинал C5 можно поднять чутьё прибора до максимального. На чутье еще большое влияние дает отношение сопротивлений резисторов R1и R3, ну и как было сказано операционный усилитель. При ложных срабатываниях, работать с этими элементами в обратном порядке, то-есть немного затуплять чуйку. Хотя при некоторых операционниках, ложняки идут всегда до самого тупого чутья, их приходится менять.

Ну понятно, что окончательную настройку нужно производить со штатным датчиком, со штатном кабелем на штатной штанге в штатной ситуации.

Металлоискатель Клон Пи В (Clone PI W) - это немного упрощенная и удешевленная версия импульсного металлоискателя Clone PI-AVR. В МД Clone PI-W ЖК экран заменён на 10 светодиодов, а управление осуществляется шестью тактовыми кнопками.Данный металлоискатель отлично подходит для постройки подводного и глубинного прибора для поиска.

Технические характеристики металлоискателя Клон Пи В:

• Индикация: светодиодная; звуковая многотональная;

• Режим поиска статический;

• Дискриминация:отсутствует

• Напряжение питания:12 В

Максимальная глубина обнаружения объектов с кольцевым датчиком 19 сантиметров:

• Монета диаметром 25мм – до 30см;

• Каска - до 60см;

• Максимальная глубина - до 150см;

С глубинным петлевым датчиком 1,2х1,2м

• Каска - до 140см;

• Стальная бочка 200л - до 200см;

• Максимальная глубина - до 300см.

Основным достоинством данного аппарата является относительно низкая стоимость, простота в наладке и использовании.Если плата была спаяна должным образом, прибор начинает работать практически сразу, единственная настройка заключается в регулировке переменного резистора.Единственной сложностью может показатся программирование МК(в наборах для самостоятельной сборке МК запрограммирован).

В качестве примера мы рассмотрим наиболее доступный вариант схемы- металлоискатель Сlone PI-W на микросхеме CD4066.

и Клон Пи В можно купить в нашем интернет магизине MD KIT

и Клон Пи В можно купить в нашем интернет магизине MD KIT

Список деталей для Клон Пи В

Прошивка контроллера металлоискателя Клон Пи В

Что бы прошить контроллер Mega8 понадобится программатор, я советую использовать AVR ISP программатор, он имет низкую стоимость и вполне подходит под наши задачи,прошивать контроллер мы будем с помощю программы AVRDude.Самая стабильная прошивка для Клон Пи-В это версия 1.2.2m

Конфигурационные биты нужно выставить как на картинке, обратите внимание, на то, что они стоят инверсно(PonyProg)

Изготовление катушки для Клон ПИ В

Катушка изготавливается из ПЭТВ провода сечением 0.4-0.5 мм для обычного датчика и 0.66-0.8 мм для глубинной рамки.Провод для соединения катушки и блока металлоискателя желательно взять с хорошей гибкой изоляцией и одной парой жил, сечением от 0,75 мм². Экранировать катушку не нужно. Соединяем пайкой выводы катушки и провод, и надежно изолируем. На конце провода припаиваем разъем.

Как сделать катушку металлоискателя Клон из витой пары подробно

Настройка металлоискателя Clone PI W

Металлоискатель Clone PI W практически не нужно настраивать, вся его настройка сводится к следующим действиям: Включаем прибор в дали от металлических предметов и включенных эл.приборов, и дожидаемся пока пройдет вся шкала светодиодов. После чего подносим контрольный металлический предмет например монету и проверяем чувствительность металлоискателя. Затем подкручиваем подстроечный резистор, перезагружаем металлоискатель и снова проверяем чувствительность. Повторяем манипуляцию до тех пор, пока не добьемся наилучшего результата

После настройки, в металлоискателе вы также при помощи кнопок управления, можете отрегулировать громкость и чувствительность металлоискателя. Чем выше Barrier (Диапазон регулирования 0 – 10) тем меньше чувствительность. Порог опускаем до тех пор, пока не появляются ложные срабатывания, при поднятой в воздух катушке металлоискателя. Для нормально собранного и настроенного металлоискателя нормальным порогом является 3-5.