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Autor Thema: VLF Suchspule Eigenbau - ein Experiment  (Gelesen 1859 mal)
Onkel_Horscht
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Beiträge: 19



« am: 08. Februar 2017, 10:10:12 am »

Ich möchte hier meine Erfahrungen teilen, die ich beim Versuch eine Suchspule selbst zu bauen mache.  mhh grübel

Ich experimentiere mit einer Konzentrischen Suchspule nach Abbildung 12 in folgendem Dokument...

VLF Suchspulen Basics (Englisch)

Notwendige Geräte: 2-Kanal Oszilloskop, Sinusgenerator

Das ganze soll an einem - wiederum Eigenbau - Tesoro Bandido II µmax funktionieren.

1. Die Sendespule (Durchmesser 24cm) - die leichtere Übung:

Zum Wickeln verwende ich ein Holzbrett, mit dem ich mir mit Nägeln (Köpfe abgeschliffen, das erleichtert das abziehen der fertigen Spule) eine Wickelhilfe hergestellt habe (Nägel im Kreis in entsprechendem Durchmesser eingeschlagen).
Als Draht verwende ich Wirewrap-Draht AWG30 (0,25mm), da ich diesen in Rauhen Mengen vorliegen habe. Üblicherweise wird Kupferlackdraht verwendet, der eine dünnere Isolierung hat.

Beim Versuch die notwendige Windungszahl auf Grund der Parameter zu berechnen bin ich erst mal gescheitert  besorgt - Nicht, dass ich nicht rechnen kann, aber die ermittelte Windungszahl war grundsätzlich zu gering.

Bei einer Windungszahl ca. 100 Windungen hatte ich dann meine gewünschte Frequenz (10kHz) erreicht

Ich habe mehr Windungen gemacht als notwendig und dann die Spule an den Sende-Schwingkreis den Bandido angeschlossen. Mit dem Oszi die Frequenz ausgemessen (sollte jetzt noch kleiner als 10kHz sein) und dann lagenweise die Spule wieder abgewickelt (je weniger Windungen, desto kleiner die Induktivität, desto größer die Frequenz) und immer wieder gemessen, bis ich meine gewünschte Sendefrequenz erreicht habe. Beim zusammenbinden der Spule (Kabelbinder, Klebeband, Schnur...) wird sich die Frequenz noch mal verringern, dann ist es evtl notwendig noch mal vorsichtig die ein oder andere Windung abzuwickeln.

Merke: Lieber am Anfang zu viele Windungen haben als zu wenig - Abwickeln ist einfacher als anzustückeln oder neu zu wickeln  Super


2. Die Empfangsspule(n) (Durchmesser: Rx+ = 12cm, Rx- = 24cm)

In meinem Fall sind zwei Spulen notwendig
Rx+ ist die eigentliche Empfangsspule, sie soll das elektromagnetische Feld, das von einem (wertvollen) Metallgegenstand zurückgestrahlt wird empfangen.
Die Rx- Spule soll das starke Feld der Sendespule (Tx) eliminieren, dass sonst ja zwangsweise ja direkt in die Empfangsspule eingekoppelt wird. Es soll ja nur ein Signal empfangen werden, wenn ein metallischer Gegenstand das Magnetfeld verändert.

Die Rx+ Spule muss den gleichen Wicklungssinn haben wie die Tx-Spule, die Rx- Spule entgegengesetzt! Die beiden Spulen sind in Reihe geschaltet.

Bei halbem Durchmesser der Rx-Spule - im Vergleich zur Tx-Spule - verdoppelt sich die Windungszahl (ca. 200Wdg)

Die Rx- Spule hat in meinem Fall ca. 1/4 der Windungen der Tx-Spule (ca. 25Wdg)

Die Spulen sollten zu diesem Zeitpunkt in ein passendes Gehäuse lose aber in der korrekten Position eingebaut werden (bei mir eine Konstruktion aus Kunststoff, alternativ Holz oder andere nichtmetallische Werkstoffe)

Jetzt kommt der lustige Abgleich:

Einstellen der Induktivität:
(Hier darf die Tx Spule nicht aktiv sein (vom Bandido abklemmen)

Wie im Bild07 dargestellt benötigen wir eine kleine Hilfsschaltung L ist unsere Rx Spulenkombination, C ein Kondensator mit der gleichen Kapazität am RX-Eingang des Bandido (33nF), parallel dazu noch einen 5,1kOhm Widerstand um die Eingangsbelastung zu simulieren (sollte aber an der Resonanzfrequens nichts ändern). für R1 nehmen wir auch einen 5,1kOhm Widerstand. Das Oszilloskop schließen wir einmal direkt an das Generatorsignal (ca. 10kHz / 2V Uss) und einmal an unsere Spule. Das Oszi auf den X-Y-Betrieb umschalten. Jetzt sollten wir eine Elipse sehen (im Lissajous.png - rechtes Bild). Die Frequenz vom Generator jetzt verringern, bis sich eine diagonale Linie ergibt - jetzt ist der Schwingkreis in Resonanz. (Sollte sich die diagonale Linie bei einer Frequenz > 10kHz ergeben: Dumm gelaufen - es fehlen noch Windungen). Ist die Linie bei einer Frequenz < 10kHz zu sehen, müssen wir von der Rx+ Spule Windungen abwickeln. Da wir aber auch die Rx- Spule berücksichtigen müssen, tasten wir uns erst mal in Richtung 9,5kHz.

Einstellen der Rx- Spule:

Wichtig: kein metallischer Gegenstand im Bereich von 40cm unter oder über der Spule!

Generator abklemmen
Tx-Spule wieder an den Bandido anklemmen
Oszi in den Y-t (Zeitablenkbetrieb) schalten.
Signal direkt am Rx-Schwingkreis messen (kann mit der Hilfsschaltung passieren, oder nach dem Eingang-OP des Bandido - dann muss allerdings die Rx-Spulenkombination dort auch angeschlossen werden.
Jetzt sollte sich ein Sinussignal von 10kHz auf dem Oszi ablesen lassen (das von Tx ausgesandte und von Rx empfangene Signal)
Die Rx- Spule sollte jetzt noch einen zu großen Einfluss haben. Wenn wir jetzt Windungen der Rx- Spule wegnehmen, sollte das Sinus-Signal auf dem Oszi immer kleiner werden.
Ziel ist es, dass gar kein Signal mehr ankommt (empfindlichster Messbereich des Oszis). Dabei werdet ihr merken, dass es hier nicht nur um ganze Windungen geht, sonder auch nur um teile von Windungen - das ist eine ziemliche Geduldsarbeit.

Wenn das Signal sehr klein, oder sogar ganz weg ist, könnt Ihr bereits die Spule mit einem Metallischen Gegenstand testen: Bringt ihn in den Bereich unter der Spule, und es sollte wieder ein mehr oder weniger großes Signal entstehen.

Um die Spule jetzt noch zu optimieren, die Schritte für Rx+ Spule und Rx- Spule so lange wiederholen, bis sich die gewünschte Resonanzfrequenz von 10kHz ergibt und kein Ausgangssignal ohne Metall entsteht. Dies kann evtl. auch beim anschließenden fixieren der Spulen noch mal notwendig werden (vorallem die Rx- Spule, da dies eine sehr empfindliche Einstellung ist.

Viel Geduld und Erfolg
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Onkel_Horscht
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« Antworten #1 am: 10. Februar 2017, 11:16:10 am »

Hier zwei Bilder vom aktuellen Stand der Spule (noch nicht fixiert)

Gut zu erkennen:

grau = Sendespule Tx
braun = Empfangsspule Rx+
blau = Kompensationsspule Rx-
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Onkel_Horscht
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« Antworten #2 am: 04. Mai 2017, 14:46:58 pm »

Nachdem ich eine längere Bastelpause einlegen musste, war ich doch tatsächlich erfolgreich mit der Eigenbauspule.

Allerdings musste ich noch ein bisschen im I-Net stöbern und so die ein oder andere Erfahrung sammeln:

In der Sonde werden Tx- und Rx- miteinander verbunden.

Zum Abgleich ist nicht unbedingt die Hilfsschaltung mit Generator notwendig, zudem reicht ein 1-Kanal Oszi

Die Resonanzfrequenz des Sende-Schwingkreises beträgt 10kHz - das war ja schon bekannt. (das sind dann 6mH Spuleninduktivität)
Die Resonanzfrequenz des Empfangs-Schwinkreises beträgt 11kHz - das habe ich nach langer Suche im I-Net rausgefunden. (das sind 6,5mH Spuleninduktivität)

Nochmal zum Abgleich der Empfangsspule:
Wie im ersten Beitrag erwähnt, besteht diese aus der eigentlichen Empfangsspule und der Kompensationsspule. Diese können auch wie beschrieben vorbereitet werden (200 / 25 Wdg bei 12cm / 24 cm).
Zum Abgleich der Induktivität können wir den vorhandenen Generator der Sendespule nutzen. Einfach anstatt der Sendespule, die Empfangsspule anklemmen. Durch die Bauteile des Sende-Schwingkreises liegt jetzt die "Zielfrequenz" allerdings bei 9,5kHz - das ergibt dann die richtige Induktivität für den Empfangskreis. Also die Rx-Spule soweit abwickeln, bis sich diese Frequenz ergibt. (Rx+ und Rx- sind auf einer Seite bereits miteinander verbunden)
Jetzt können die Spulen wieder an die richtigen Anschlüsse der Elektronik angeschlossen werden.
Für die Kompensationsspule wird das Oszi an den Ausgang des Differenzverstärkers (Im Schaltplan von Carl Moreland IC7a) - hier ist das Signal bereits verstärkt und lässt sich schön darstellen. Wichtig bei diesem Arbeitsschritt ist, dass sich keine leitfähigen Teile um die Spule herum befinden (min. Abstand 50cm; besser mehr). Das Signal wird wahrscheinlich trapetzförmig sein, da der OP komplett ausgesteuert ist. Jetzt einzelne Windungen der Kompensationsspule abwickeln (Anschlüsse bleiben angelötet). Irgendwann wird das Signal deutlich kleiner und nach einen Minimum wird es wieder größer. Dieses Mimimum wollen wir einstellen. Wenn Dieses erreicht ist, den überschüssigen Draht abschneiden aber ca. 30cm länger lassen - das brauchen wir für das Feintuning. Dann wieder anlöten. Durch geschicktes Legen einer Schlaufe dieses überschüssigen Drahtes in den Zwischenraum zwischen Empfangs- und Sendespule kann der Feinabgleich erfolgen. Die Drahtschlinge kann zunächst mit Klebeband fixiert werden.

Ich habe abschließend die Spulen mit einem dünnflüssigen Silikonkleber fixiert.

Viel erfolg an die Selberbauer.
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Onkel_Horscht
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« Antworten #3 am: 15. Mai 2017, 12:14:33 pm »

Erster Bodenversuch erfolgreich: Erster Fund ein original Glückspfenning - da kann ja nur eine großartige Sucherkarriere bevorstehen   Freu...

Allerdings hat sich im Nachhinein noch herausgestellt, das die Elektronik (auch Eigenbau) noch fehlerhaft war.
Jetzt kommt die Herausforderung: Ein OK zu bekommen um auf den Acker zu gehen (Wohne in BW aber zum Glück nur ein paar hundert Meter von der Bayerischen Grenze entfernt...)

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stratocaster
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« Antworten #4 am: 15. Mai 2017, 17:22:37 pm »

Ich finde das spannend zu lesen.   Super
Neben der Tiefenreichweite finde ich vor allem das Ausblenden von Eisen wichtig.
Das hängt aber natürlich vom Suchgebiet und der möglichen "Eisenverseuchung"  ab.
Was ich an meinem Whites XLT übrigens sehr schätze, ist die sehr gute Pinpointer-Funktion mit Tiefenanzeige.
Das ist im Lehmboden ganz wichtig und erspart Frust.

Gruß  winke winke
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Das Sucherforum dankt all denen,
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und dennoch geschwiegen haben !
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« Antworten #5 am: 18. Mai 2017, 11:56:15 am »

Nachtrag:  mit einem guten Multimeter ist die Ermittlung der Frequenz auch möglich - Oszi ist also nicht zwingend notwendig.

Ich arbeite an einer zweiten Sonde, die leichter werden sollte.. (Gewicht der ersten Sonde: 900g - nur die Sonde! Gesamtgewicht des Eigenbaudetektors: 2100g, sehr kopflastig besorgt)
Eine DD ist auch in Planung - aber das dauert noch...
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Onkel_Horscht
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« Antworten #6 am: 01. Juni 2017, 13:23:13 pm »

Habe heute etwas unglaubliches erlebt:

Hatte heute einen Termin mit der unteren Denkmalschutzbehörde (in Baden Württemberg!). Im vorangegangenen e-mail-Verkehr wurde ich bereits auf den bekannten Flyer "Sondengänger und Raubgräber" hingewiesen. Somit ging ich davon aus, das es ein kurzes Gespräch geben würde, in dem mir von meinem Vorhaben abgeraten wird. Schwer gefehlt: Ich habe mich über eine Stunde lang sehr nett mit dem Herrn von der Denkmalschutzbehörde unterhalten. Über mein Vorhaben, weshalb und wo ich die Sonde verwenden möchte. Wir haben uns über Raubgräberrei, den Sinn und Zweck des Flyers, Inhalte des Denkmalschutzgesetzes unterhalten, und was ich sonst noch so beachten sollte (Einverständnis des Eigentümers...), quasi die Spielregeln festgelegt. Auch eine Information darüber, an welchen Positonen in meiner Umgebung ich nicht suchen darf, da hier Bodendenkmäler bekannt sind oder vermutet werden.

Somit kann ich mich jetzt darauf freuen meinen Detektor endlich in "freier Wildbahn" testen zu können - und das in BW  Super

Ein persönliches Gespräch ist Gold wert! (Ich befürchte allerdings, das nicht alle Beamten genauso mit der Thematik umgehen)
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