ДАТЧИК МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЯ С ФОНАРЕМ ПОДСВЕТКИ ПОВЕРХНОСТИ

Полезная модель относится к области физики и геофизики, археологии в области обнаружения токопроводящих и ферромагнитных предметов в магнитопроницаемых твердых, сыпучих или жидких средах, в т.ч. в грунте, дорожном покрытии, бетоне, морской воде, одежде и других магнитопроницаемых средах, в подводных или воздушных условиях работы при любом климате.
Из уровня техники известно портативное наружное устройство обнаружения металла (патент на полезную модель Китая №213813980, МПК F21V 33/00, G01K 13/00, G01V 09/00, опубл. 15.01.2021 г.), согласно которому с внутренней стороны многофункционального металлоискателя неподвижно установлена осветительная лампа, представляющая собой светодиодную ламповую трубку.
Недостатками данного технического решения является отдаленное расположение осветительного элемента от поверхности грунта, перекрытие потока света от осветительной лампы устройством для обнаружения металла, создающим тень на большей части контролируемой области поиска. Так же осветительный элемент закреплен неподвижно, что ограничивает зону освещения и выбор направления освещения, тем самым ограничивая зону визуального контроля поверхности оператором.
Из уровня техники известен металлодетектор со встроенным датчиком освещения (патент на полезную модель Китая №204679661, МПК G01V 09/00, опубл. 30.09.2015г.), согласно которому, металлодетектор снабжен соединительным шариком и соединительной шаровой втулкой, которые могут вращаться относительно друг друга. Благодаря этому, диск обнаружения всегда остается горизонтальным под действием силы тяжести, что решает проблему того, что традиционный металлоискатель не может обнаружить наклонную яму с небольшим отверстием.
Металлоискатель так же снабжен светодиодной лампой и батареей для ее включения, расположенными в паз нижней полой части диска обнаружения и используются для обеспечения освещения темных ям.
Недостатком данного технического решения является то, что вместе со светодиодной лампой в поисковый датчик металлоискателя встроена батарея питания лампы, батарея питания содержит металлические элементы, которые экранируют электромагнитное поле датчика металлоискателя, значительно снижая его чувствительность и создавая ложные срабатывания прибора.
Так же отсутствие жесткого крепления батареи питания светодиодной лампы, и самой светодиодной лампы к корпусу датчика металлоискателя может привести к перемещению лампы и батареи внутри корпуса датчика металлоискателя относительно чувствительного магнитоиндуктивного элемента - катушки индуктивности, что в свою очередь может привести к изменению параметров и ложным срабатываниям металлоискателя на перемещающиеся внутри корпуса датчика светодиодную лампу и ее батарею питания содержащие металлические элементы.
Еще одним недостатком данного патентного решения является наличие только одной светодиодной лампы, что не обеспечивает достаточный уровень освещенности в области детектирования датчика металлоискателя
Наиболее близким решением является селективный металлоискатель в герметичном корпусе с магнитосенсорным управлением и встроенным поисковым осветительным фонарем(патент на полезную модель РФ №211051, МПК G01V 3/11, опубл. 18.05.2022г.), согласно которому, в корпус поискового магнитоиндуктивного элемента встроен осветительный элемент, выполненный сверхярким светодиодом теплого белого свечения и направленный на поверхность материала, в котором осуществляется поиск. Включение и выключение осветительного элемента осуществляется путем поднесения магнитного стилуса к соответствующему символу на корпусе и срабатывании соответствующего магниточувствительного элемента внутри корпуса, с которого сигнал поступает на вход управляющего микроконтроллера и включает или выключает подачу питания на осветительный элемент.
Недостатком данного технического решения является наличие только одного светодиода в центре датчика металлоискателя, что не обеспечивает равномерного распределения освещенности в области детектирования, а также не обеспечивает достаточный отраженный световой поток от поверхности поиска для детализации объектов поиска в грунте.
Задача, на решение которой направлена данная полезная модель заключается в создании универсального в эксплуатации, переносного встраиваемого датчика металлоискателя с фонарем подсветки для максимально близкого освещения поверхности поиска и обнаруженных металлических предметов, в любых климатических условиях при плохом или полностью отсутствующем освещении, на суше или под водой, а также обеспечение минимального расстояния светового потока до освещаемой поверхности, что повышает эффективность освещения видимой детализации оператором, сокращает время поиска и извлечения металлических объектов.
Технический результат заключается в увеличении эффективности поиска с улучшенной фокусировкой светового пучка при одновременном сохранении эффективности работы датчика металлоискателя.
Технический результат достигается созданием датчика металлоискателя с фонарем подсветки поверхности, содержащим катушки индуктивности, зафиксированные компаундом, светопроницаемую крышку, линии питания, линии сигнального кабеля датчика, при этом осветительный фонарь выполнен в виде светодиодов, установленных на внутренней стороне крышки, с направленностью свечения к светопроницаемой крышке датчика, а линии питания светодиодов подсветки проходят совместно с линиями сигнального кабеля датчика.
Далее полезная модель поясняется следующими чертежами:
Фиг.1.Общий вид катушки в разборе
Фиг.2.Вид катушки в разрезе
Фиг.3.Общий вид светодиодов
В общем виде, заявляемое устройство представляет собой корпус датчика и встроенный в него в качестве дна обращенного к поверхности поиска осветительный фонарь.
Корпус датчика металлоискателя может быть выполнен из металла, пластика, композита или другого материала, обеспечивающего необходимую конструктивную прочность.
В частном случае, корпус датчика металлоискателя может быть выполнен любой формы как плоской, так и объемной.
Датчик металлоискателя, установленный внутри корпуса (1) выполняющего роль дна корпуса датчика металлоискателя, содержит одну или несколько катушек индуктивности (2), навитых изолированным проводом, и зафиксированных компаундом (3), светопроницаемую крышку (4), линии питания (5), линии сигнального кабеля датчика (6), осветительные светодиоды (7) и адгезивный материал (8).
Датчик металлоискателя шарнирно закреплен на штанге металлоискателя (на чертеже не указана), что позволяет изменять угол наклона датчика относительно штанги прибора и направлять луч фонаря встроенного в датчик металлоискателя в необходимом направлении.
Катушки индуктивности (2) для фиксации, а также герметизации заливаются компаундом (3).
В частном случае, катушки индуктивности (2) точечно фиксируются клеем.
После фиксации катушек индуктивности (2) на поисковый датчик металлоискателя устанавливается крышка (4), выполненная из светопроницаемого полимера или композита.
В частном случае, возможно использование как непроводящих (диэлектрических) материалов, так и проводящих экранирующих.
На внутренней стороне светопроницаемой крышки (4) установлены осветительные светодиоды (7), зафиксированные полимерным компаундом (3) или клеем.
В частном случае, осветительные светодиоды (7) могут быть напаяны или приварены к печатной плате и затем приклеены излучающей стороной к внутренней стороне светопроницаемой крышки (4) датчика металлоискателя.
Осветительные светодиоды (7) могут устанавливаться на любом расстоянии друг от друга, и иметь любую геометрическую форму и размеры в зависимости от задач поиска.
В частном случае возможно использование светодиодов видимого диапазона света, инфракрасного диапазона свечения (для подсветки грунта в скрытных условиях поиска) при контроле грунта оператором через приборы ночного видения, ультрафиолетового диапазона свечения для обнаружения фотолюминисцентных веществ на поверхности грунта, а также комбинированно.
Осветительные светодиоды (7) устанавливаются непосредственно вблизи измерительного магнитоиндуктивного контура (на чертеже не указан) датчика металлоискателя.
Для получения максимальной площади пятна освещения поверхности поиска, осветительные светодиоды (7) установлены ближе к внешним границам крышки, датчика металлоискателя
Осветительные светодиоды (7) могут устанавливаться на любом расстоянии от границ крышки (4) датчика металлоискателя.
Направленность свечения осветительных светодиодов (7) устанавливается в направлении светопроницаемой крышки (4) поискового датчика металлоискателя.
В частном случае, количество осветительных светодиодов (7), устанавливаемых на внутреннюю сторону крышки (4) датчика металлоискателя, зависит от размеров осветительных светодиодов, размера поискового датчика, расстояния между светодиодами, порядка их установки и может быть любым.
После установки осветительные светодиоды (7) электрически соединяются между собой методом пайки или сварки, если они не были установлены на печатной плате.
В частном случае, возможно подключение последовательно, параллельно или комбинировано в зависимости от их мощности.
Предпочтительно подключать осветительные светодиоды (7) последовательно, так как ток питающей цепи в этом случае будет минимален и равен току питания одного светодиода, что обеспечит минимальное электромагнитное излучение линий питания (5) светодиодов.
Питание установленных в датчике металлоискателя осветительных светодиодов (7) осуществляется от внешнего источника питания (на чертеже не указан) находящегося на достаточном для отсутствия помех расстоянии. Внешний источник питания установлен в корпусе (1) и зафиксирован на штоке металлоискателя. Тем самым обеспечивается наибольшая чувствительность поискового элемента металлоискателя, так как отсутствуют паразитные экранирующие элементы.
Площадь сечения проводников (на чертеже не указаны), соединяющих осветительные светодиоды (7) прямо пропорциональна влиянию электромагнитного поля проводников питания светодиодов фонаря на электромагнитные шумы, вносимые в работу магнитоиндуктивного датчика металлоискателя.
Площадь сечения проводников питания осветительных светодиодов (7) определяется как достаточная для передачи тока необходимого для свечения светодиода заданной мощности, не более чем достаточная. Осветительные светодиоды (7) могут применяться любой мощности свечения от долей Вт до сотен Вт в зависимости от задач поиска и условий окружающей среды. Соответственно, площадь сечения проводников питания светодиодов находиться в диапазоне от 0,001мм2 до 3мм2 соответственно.
Светопроницаемая крышка (4) датчика металлоискателя с установленными на ее внутренней стороне светодиодами устанавливается в корпус (1) датчика металлоискателя. Линии питания (5) светодиодов подсветки проходят совместно с линиями сигнального кабеля (6) датчика.
Светопроницаемая крышка (4) фиксируется пластичным полимером, имеющим высокую адгезию к материалу корпуса датчика и материалу светопроницаемой крышки (4), для обеспечения водонепроницаемости светодиодов и проводников их соединяющих, а также обеспечивающим высокую прочность соединения на разрыв.
В частном случае, крышка может фиксироваться силиконовыми компаундами или герметиками.
В случае образования воздушных полостей, во время фиксации соединения светопроницаемой крышки (4) с осветительными светодиодами (7), воздушные полости заполняются инертным светопроницаемым компаундом (8) через специальные отверстия на светопроницаемой крышке (4), для обеспечения герметичности и прочности конструкции при воздействии высокого внешнего давления во время погружения в воду на большую глубину.
Преимущества заявляемой полезной модели заключаются в возможности поиска при различных условиях освещенности, в том числе в полной темноте, в различных погодных условиях и в различных физических средах, обеспечение минимального расстояния светового потока от источника до освещаемой поверхности. А также возможность полного визуального контроля поверхности среды, в которой происходит поиск.