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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schwingkreis für Metallsuchgerät


Autor: Holger Menges (Gast)
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Hallo zusammen,

momentan versuche ich gerade, mir ein Metallsuchgerät zu basteln.
Die Arbeitsfrequenz der Suchspule soll bei 1 MHz liegen. Da ich mich
bisher nie über 100 kHz herausgewagt habe, habe ich ein paar Probleme
mit der "Hochfrequenzschaltung":
Zur Frequenzerzeugung verwende ich einen fertigen Quarzoszillator (TTL
- Ausgang). Mit diesem will ich über einen N-Kanal Mosfet (z.B.
IRLR120N) die zu einem Schwingkreis verschaltete Suchspule (~400 uH)
anregen. Für den Parallelkondensator habe ich 64 pF ausgerechnet
(gewählt: 68 pF). Das eine Ende der Spule habe ich auf + 15 V gelegt
und schalte  - 15 V über den Mosfet auf das andere Ende der Spule.
Mein 1. Problem ist nun, dass der Strom durch die Spule übelst verzackt
aussieht und nur entfernt an ein Dreiecksignal erinnert. Wie kann ich
das verbessern? Evtl. mit kürzeren Ansteuerpulsen?
Mein zweites Problem liegt bei der Empfangsspule: Diese ist ebenfalls
als Parallelschwingkreis ausgeführt und wenn ich nur das Oszilloskop
daran anschließe, sehe ich auch einen halbwegs ordentlichen Sinus und
kann sogar einen Schraubenschlüssel, den ich in die Nähe der Spulen
bringe, "erkennen".
Sobald ich den Schwingkreis aber mit meiner Auswerteschaltung
belaste,bricht die Spannung zusammen. Und das, obwohl ich als erste
Auswertestufe einen nichtinvertierenden Verstärker mit hohem
Eingangswiderstand verwende (aufgebaut mit OPA27 von BB).

Ich weiß, das war viel Text, aber hat jemand von euch eine Idee, wie
ich den Aufbau verbessern kann?

Viele Grüße,
Holger

Autor: Chris (Gast)
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Hallo,

Wegen dem ausgerechneten Parallelkondensator: Die Spule hat doch selbst
auch eine Kapazität. Vermutlich brauchst Du keinen oder einen noch viel
kleineren Kondensator im Schwingkreis. Ich würde per duchstimmbarem
HF-Generator feststellen, wo die Resonanz liegt, dann stück für Stück
durch Ändern des Kondensators oder Modifikation an der Spule mich an
die gewünschte Resonanzfrequenz heran tasten. Außer Du verwendest einen
Drehkondensator.
Der Kondensator muß eine üppig gruße Bauform sein, damit er der hoen
Stromstärke bei Resonanz stand hält.

Wie hoch ist die Eingangs-KAPAZITÄT der Auswerteschaltung? Vielleicht
viel höher als die des Tastkopfes des Oszis? Vielleiht steht dazu was
im Datenblatt des supertollen Operationsverstärkers. Die
'eingangs-Kapazität verstimt auch wieder den SChwingkreis. Also besser
Abstimmen, während alles angeschlossen ist.

"über den Mosfet auf das andere Ende der Spule.
Mein 1. Problem ist nun, dass der Strom durch die Spule übelst verzackt
aussieht und nur entfernt an ein Dreiecksignal erinnert."
Das liegt vermutlich daran, daß Parallelschwingkreise immer HOCHOHMIG
angesteuert sein wollen. Der Mosfet steuert ihn, so lange er leitet
immer sehr niederohmig an. Besser über Arbeitswiderstand und
Kondensatorankopplung (einige pF). Außerdem ist im Mosfet ein
Revers-Diode drin, die die Schwingung ausbremst. Das gilt alles auch
uinter 100 kHz genauso. Wie sieht es mit den Verlusten in der Spule
aus? Skinneffekt und so? Vielleicht hätte eine Spiule aus mehreren
parallel geschalteten Windungen geringere Verluste.

Da wollte mal vor Monaten jemand einen Induktions-Ofen konstruieren,
der hatte da ähnliche Probleme. Vielleicht findest Du den Link noch.

Gruß

Autor: Holger Menges (Gast)
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Hallo Chris,

du hattest recht, ich hatte die Eigenkapazität nicht beachtet. Den
Kondensator habe ich weggelassen und nun bekomme ich wenigstens eine
geringe Spannungsüberhöhung. Meine Ansteuerschaltung habe ich auch
etwas geändert, siehe Anhang. Mein Problem mit dieser Schaltung ist
nun, dass sie zwar schnell schalten kann, mir die Diode aber einen Teil
der negativen Halbwelle abschneidet. Da muß ich noch etwas ändern. Hast
du da eventuell noch eine gute Idee?
Ich habe auch schon einen fertigen Mosfettreiber, den ich auf einer
Schrottplatine gefunden habe, ausprobiert (UCC27322), aber irgendwie
kam der vermutlich mit den -15 V an Source nicht klar und hat den FET
nicht richtig gesperrt.

Viele Grüße,
Holger

Autor: Bernhard (Gast)
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Für 1 MHz sind 400uH bereits einiges! Es wird evtl. gar nicht mehr
möglich sein, durch Zuschalten eines Kondensators die Resonanzfrequenz
auf 1 MHz zu bringen, weil sie durch die Kapazität der Spule bereits
deutlich unter 1 MHz liegt. Mess doch mal die Resonanz vollkommen ohne
zugeschaltete Kapazität. Darf ich mal raten? Ich sage 500kHz.

Ich würde weniger Windungen (weniger Induktivität) verwenden, und die
Spule mit einem Kondensator in Serien-Resonanz bringen, dann wird das
ganze niederohmig. Die Spannungsüberhöhung wird dann groß sein, der C
muss das abkönnen.

Zur Empfangsspule: Poste doch mal die Schaltung bzw. Daten der Spule.
Aber auch hier könnte man in Erwägung ziehen, das ganze niederohmig mit
Serien-Resonanz aufzubauen. Entsprechend den OPV auch anders beschalten.

Autor: Holger Menges (Gast)
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@Bernhard:

>Darf ich mal raten? Ich sage 500kHz.
Nicht einmal, die Resonanzfrequenz ohne Kondensator liegt bei 900 kHz.
Ich werde 'mal ein paar Lagen von der Spule abwickeln und nachsehen,
wo ich dann liege. Nach welchen Kriterien müsste ich denn den
Serienresonanzkreis dimensionieren?

Die Empfängerspule habe ich momentan komplett abgewickelt und bin
gerade am 'rumrechnen, wie ich sie neu dimensioniere (über
Gegeninduktivität)

Autor: Olaf (Gast)
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Ich hab da mal zwei Fragen.

Ich dachte bisher eigentlich das es genaus zwei Prinzipien fuer
Metallsuchgeraete gibt. Einmal koennte man einen fetten Impuls auf eine
Spule geben und danach schauen ob ein Echo zurueckkommt.
Dann koennte die Spule selbst ein Frequenzbestimmendes Bauteil sein
welches durch Anwesenheit von Metall verstimmt wird.
In letzerem Fall leuchtet mir nicht ein wieso du ihr mit einem
Quarzoszillator eine bestimmte Frequenz aufzwingen willst.
Gibt es noch ein weiteres Arbeitsprinzip das mit nicht bekannt ist?

Ausserdem dachte ich Erde besteht ueberwiegend aus Wasser. Und da waere
eine sehr hohe Arbeitsfrequenz doch sehr schlecht weil die stark
bedaempft wird. Oder soll das nur im Wuestensand funktionieren?

Olaf

Autor: Holger Menges (Gast)
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@Olaf:

Es hängt davon ab, was man suchen will. Will man in großen Tiefen
suchen, ist eine tiefere Frequenz (oder gleich Magnetometer)
empfehlenswert. Will man jedoch kleine Teile nahe an der Oberfläche
suchen (+ Metallunterscheidung) kann man mit der Frequenz hochgehen und
so die Batterielebensdauer erhöhen.

Autor: carlos rodrigues (Gast)
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Hallo Freunde. Ich bin Portugiesisch, und ich möchte eine Rolle für 
meine Metalldetektor (pi) für Kunststoff-Gehäuse (30cm) 2-Rollen machen 
26cm jeweils, wie viele Windungen, nimmt jeder ein? die Dicke des 
Drahtes? und verbindet sich mit dem Anschluss, der Eingang, der 
Detektor? dieser konzeptionellen Verbindungen, die eine ist richtig? 
dieser Regelung, die sich entlang geht, ist zu wissen, dass die Rolle zu 
haben, 1200 uf hat? Danke.

CARLOS RODRIGUES (PORTUGAL)

Autor: gerhard (Gast)
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Hallo Olaf

Diese Seite kennst du schon ?
http://www.geotech1.com/cgi-bin/pages/common/index...

Da gibts jede Menge Infos zum Bau von Metalldetektoren.

Gruß
Gerhard

Autor: gerhard (Gast)
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Mist ... auf nen 6 Jahre alten Post reingefallen :-(

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