Квазар ARM – это селективный металлоискатель с ЖК экраном и распределением металлов на 16 групп. Это продолжение проекта металлоискателя «Квазар». В новой схеме использован более мощный микроконтроллер ARM32, и добавлены дополнительные возможности.

Технические характеристики металлоискателя Квазар ARM:

· Рабочая частота – от 4 до 16 кГц;

· Индикация — звуковая многотональная, и визуальная ЖКИ экран.

· Питание – 12 вольт.

· Глубина обнаружения монеты 5 коп СССР (с катушкой ДД 23 см) – 30 см.

Данный металлоискатель имеет средний уровень сложности , для воспроизведения своими руками! За его изготовление стоит браться только людям с опытом. Тут присутствует и smd компоненты (которые могут вызвать трудности у новичка), и программируемый микроконтроллер, и катушка для IB металлоискателя с которой тоже возникает немало хлопот, при отсутствии должного опыта. Но если все эти ньюансы вас не смущают то прибор вас приятно порадует. Также большим бонусом при его изготовлении является большое количество обсуждений в интернете, где уже разжеваны масса вопросов!

Улучшения в новом Квазаре АРМ:

· Убран внешний АЦП, который было трудно приобрести.

· Увеличена чувствительность.

· Диапазон частот от 4 до 16 кГц.

· Улучшено качество звука.

· Добавлены три профиля, для сохранения и восстановления настроек (А, В, С).

· Появилась электронная компенсация для устранения разбалансировки катушки.

Схема металлоискателя Квазар ARM

Скачать схему и список деталей для металлоискателя Квазар АРМ —

Печатная плата металлоискателя Квазар АРМ

Архив с печатной платой квазар АРМ —

Плата с экраном металлоискателя Квазар АРМ

Для металлоискателя квазар АРМ можно использовать экраны RC1602A с контроллером HD44780 или KS0066.

После изготовления платы для металлоискателя Квазар АРМ, необходимо прошить микроконтроллер . Для программирования микроконтроллера можно использовать программатор st link v2 (он есть в продаже в интернет магазинах), тем же у кого имеется COM порт (В наше время большая роскошь) на компьютере можно использовать простой программатор вот по такой схеме (Схема взята вот от сюда — http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=144107&st=20):

Прошивка для металлоискателя Quazar ARM 2.1.2 (последняя на момент написания статьи) –

Архив с прошивками для металлоискателя Квазар АРМ и описанием их изменений –

После прошивки металлоискателя необходимо провести его тестовые запуски и приступать к изготовлению поисковой катушки.

Инструкция по эксплуатации металлоискателя Квазар ARM —

Нашел, вот такое видео описание процесса изготовления блока и катушки металлоискателя Квараз АВР:

Часть 1, начинаем с платы

Часть 5, переходим к изготовлению катушки для металлоискателя Квазар

Часть 12, завершение и доводка

Заключение: Квазар ARM, это достойный металлоискатель среднего уровня. При грамотном изготовлении вполне может конкурировать с фирменными аналогами. Основное назначения металлоискателя это поиск монет. Схема не содержит дорогих и дефицитных компонентов, но имеет ряд технологических нюансов, и требовательна к качеству изготовления катушки. Для ее повторения рекомендуется «иметь за плечами» опыт в подобных изделиях, иначе результат вас может разочаровать!

При написании статьи использовались материалы:

· Форум Схем.нет — http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=144107&st=0

Дальнейшим развитием металлоскателя "Квазар" стала аналогичная схема, построенная на микроконтроллере семейства STM32. Прибор получил название "Quasar ARM" .

По характеристикам новый прибор близок варианту на AVR. Основные отличия:

• Немного увеличена чувствительность.
• Максимальная рабочая частота ~ 21 kHz.
• Улучшен звук.
• В определённых пределах возможна электронная компенсация разбаланса датчика.

Печатная плата в формате Sprint Layout 6 : QuasarARM_PCB.zip

• По просьбам трудящихся убрана так называемая задержка включения звука.

• Улучшено разделение целей.
• Укорочена "длинная" озвучка.
• Введены три градации сглаживания (пункт меню "Smooth").
• На кнопку "Left" назначено переключение между режимами Маскирование/Все металлы. Включение подсветки, соответственно, убрано в меню.

• Исправления.

Прошивка версии 2.5.2

• Значительная часть алгоритма обработки переписана.
• Глупости выкинуты.
• Автоподстройка грунта упразднена.
• Введён параметр "Длительность" (Duration) озвучки.

Прошивка версии 2.4.0

• Изменён алгоритм обработки.

• Убран режим альтернативного VDI.
• Исправления.

• Выявлена глобальная некорректность обработки - часть данных не обрабатывалась. Переписано.

Прошивка версии 2.3.1

• Исправлена калибровка по ферриту и грунту
• Скорректирована работа меню (вольтметр)

Прошивка версии 2.3.0

• Упрощена отрисовка уровня отклика (убран слайдер)
• Добавлен символ градуса
• Добавлена маска камней (маска конца шкалы)
• Автоподстройка грунта вынесена в отдельную задачу с оценкой достоверности
• Внесена ошибка - автоподстройка грунта влияет на калибровку по ферриту и калибровку грунта

• Скорректировано меню.
• Убраны артефакты отрисовки.

• Переписан пинпоинтер.
• В диалоге балансировки грунта появился параметр M (магнитуда), по величине которого можно оценить "тяжесть" грунта.

• Алгоритм, используемый для калибровки 0 по ферриту и калибровки по грунту, заменён на более точный.
• Мелкие исправления.

• Доработка алгоритма.

• Исправления.

• Немного изменена озвучка.
• Мелкие исправления.

• Плохое убрано, хорошее оставлено.

• Исправлен звук.
• Определение VDI сделано более достоверным (?).
• "Перевёрнут" пороговый тон.

• Исправлены ошибки.
• Изменён пинпоинтер.

Прошивка версии 2.2.6

• Переписан звук

Прошивка версии 2.2.5

• Алгоритм детектирования восстановлен в соответствии с версией 2.2.2
• Слегка изменена обработка.
• Мелкие исправления.
• В меню HW Options появился новый параметр Gain (Усиление). Это не оперативная регулировка, скорее аналог перепаивания резисторов во входном усилителе.

• Изменения в алгоритме обработки, направленные на повышение помехоустойчивости..
• Слегка изменено меню.

• Исправлены мелкие ошибки.

• Исправлены ошибки в управлении FM-трансмиттером.

Прошивка версии 2.2.0 .

• Поддержка FM-трансмиттера.

• Исправлена ошибка в подсветке экрана.
• Мелкие исправления.

• Добавлен ШИМ (PWM) на выводе PA3 контроллера (для любителей поэкспериментировать. Пункт меню "User PWM" .
• Мелкие исправления.

• Скорректирован пинпоинтер.
• Мелкие исправления.

• Задержка отображения (лаг) сигнографа сделана регулируемой (пункт меню "Lag signograph" ).
• Скорректирована работа кнопок.
• Мелкие исправления.

• Увеличена задержка отображения сигнографа.
• Увеличен разрыв по частоте в районе VDI = 0.
• Убрано влияние настройки "LF Boost" на пороговый тон и звук перегрузки.
• Изменён пинпоинтер.
• Добавлено отображение тока потребления выходного каскада на основном экране.
• Мелкие исправления.

• В очередной раз переписан пинпоинтер (установка порога сделана вручную, определение VDI более устойчивое, изменена озвучка).
• Косметические исправления.

• Переписан пинпоинтер (вариант, скорее, экспериментальный - с адаптивным порогом и индикацией VDI).
• Побеждена задержка кнопок из-за подсветки.

• Добавлена возможность менять громкость низкочастотной части озвучки.
• Косметические изменения.

• Скорректирован алгоритм компенсатора разбаланса.
• Мелкие исправления.

• Скорректирован вольтметр.
• Мелкие исправления.

• Скорректирован пинпоинтер.

• Переписан пороговый тон.

• Доработан звук.
• Скорректирована первая схема озвучки.
• Мелкие исправления.

• Добавлен режим отображения VDI крупными цифрами.
• Мелкие исправления.

• В режиме пинпоинта назначение клавиш Left и Right поменяно местами.
• По многочисленным просьбам трудящихся добавлен режим с отображением VDI в цифровом виде.

• Чувствительность установлена в среднее значение между прошивками 2.0.4 и 2.0.6 .
• Чувствительность пинпоинтера (порог) регулируется отдельно прямо из режима пинпоинтера. Назначение клавиш в этом режиме:
  • Up - увеличение порога и обнуление пинпоинтера
  • Down - уменьшение порога и обнуление пинпоинтера
  • Right - обнуление пинпоинтера
  • Остальные кнопки - выход из режима пинпоинтера

• Увеличена чувствительность пинпоинтера.

• Предельная чувствительность возвращена на уровень прошивки 2.0.2b .

• Исправлены ошибки управления компенсатором разбаланса.

• Аналог версии 2.0.2 betta, с исправленными ошибками (некоторыми).

• Скорректирован диалог баланса грунта.

• Переписан компенсатор.
• Мелкие исправления.

• Скорректирована отрисовка сигнографа.

• Скорректирована обработка с целью повышения помехозащищённости.

• Добавлена возможность переключения режимов обработки в меню Processing .

• Исправлен и улучшен звук.

• Скорректирован алгоритм.
• Дописана диагностика.
• Скорректирован звук.
• Исправлена индикация разряда батареи.
• Исправлен алгоритм компенсатора разбаланса датчика.
• Изменены границы первых 3-х ("чёрных") секторов.
• Мелкие исправления.

• Коррекция алгоритма и исправление ошибок.

• Дальнейшая коррекция алгоритма.
• Переписан пинпоинтер.
• Мелкие корректировки.

• В меню "HW options" сделано подменю "Coil balance..." , а в нём 3 пункта:
  "Balance" - текущее состояние дел и компенсация
  "Desired balance" - какой баланс хотелось бы получить
  "No compensator" - баланс датчика с выключенным компенсатором

  Экраны всех 3-х пунктов идентичны, и отличаются буковкой во второй строчке - "B" - "Balance", "D" - "Desired balance", "N" - "No compensator". Кроме того, при подборе компенсации высвечивается буква "A" , а по окончании подбора кратковременно высвечивается восклицательный знак.
  На экране в графическом виде отображаются проекции вектора разбаланса X (верхняя строка) и Y (нижняя строка), а так же в числовом виде размах разбаланса в милливольтах (верхняя строка) и угол вектора разбаланса в градусах (нижняя строка). "No compensator" служит для настройки самого датчика в процессе изготовления.
  "Desired balance" - задаётся желаемый разбаланс. Значение по X меняем кнопочками "Вправо"/"Влево", значение по Y - кнопочками "Вверх"/"Вниз". Кнопочка "ОК" - выход с сохранением, "Esc" - без сохранения.
  В меню "Balance" отображается текущее состояние дел с учётом компенсации. Нажатие любой кнопки "Влево/Вправо/Вверх/Вниз" запускает процесс подбора компенсации так, чтобы результат был максимально близким к желаемому (выставленному в меню "Desired balance"). "OK" - выход с сохранением результата, "Esc" - выход без сохранения.

• Добавлены 3 профиля для сохранения/восстановления текущих настроек (A, B и C). Изначально профили пустые, т.е., содержат значения по умолчанию. Использование: "Save" - сохранить текущие настройки в профиль, "Load" - загрузить настройки из профиля.

• Корректировка алгоритма.
• Восстановлена регулировка яркости подсветки.
• Введена корректировка показаний вольтметра. При этом R21 можно оставить 3,3 ... 3,9 кОм, а R20 надо заменить на 15 ... 20 кОм. Правильные показания выставляются в меню, в разделе "HW options... -> Voltmeter".
• Мелкие исправления.

• Исправлены проблемы с работой на высоких частотах.
• Регулировка громкости убрана в меню, на кнопку "Left" повешено включение/выключение подсветки.
• Сделана регулировка максимальной частоты озвучки.
• Мелкие исправления и улучшения.

• Добавлена непрерывная автоподстройка грунта. Настраивается из меню (Speed of GEB), имеет 4 градации - выключено ("off") и скорость автоподстройки от 1 до 3. 1 - самая медленная автоподстройка, 3 - самая быстрая. В режимах 1-3 текущий угол грунта отображается там же, где отображается напряжение питания.
• Мелкие исправления.

Металлоискатель Квазар ARM своими руками

Металлоискатель Квазар ARM – это балансный селективный металлоискатель с дискриминацией металлов и LCD экраном.Квазар АРМ это продолжение проекта металлоискателя на микропроцессоре AT Mega32 «Квазар АВР». В обновленной схеме прибора применяется более мощный микроконтроллер ARM32, и реализованы дополнительные возможности, описание которых будет приведено ниже.

Технические характеристики металлоискателя Квазар ARM:

• Питание 6-9 В

• Принцип работы – одночастотный, IB.

• Рабочая частота – от 4 до 20 кГц;

• Индикация - звуковая многотональная, и визуальная LCD экран

• Глубина обнаружения монеты 5 коп. СССР (с катушкой ДД 23 см) – 30 см.

• Электронная компенсация для устранения разбалансировки катушки.

• ФМ модулятор для беспроводных наушников

• Узел регулировки тока в катушке

• Самодиагностика прибора при включении

Схема металлоискателя Квазар ARM

Печатная плата Квазар АРМ

Данная плата выполнена для элементов поверхностного монтажа (SMD), что значительно экономит время и средства для изготовления металлоискателя Квазар АРМ.На плате предусмотрены вырезы для установки разъемов катушки и питания.Габариты платы спроектированы под весьма распространённый корпус Gainta 1910

Список деталей Квазар АРМ

Инструкция по сборке платы Квазар АРМ от автора платы

Плата металлодетектора Quasar ARM rev.05а предназначена для самостоятельной сборки селективного металлодетектора Quasar ARM. Схема отличается от авторской некоторыми доработками:

• Защита от переполюсовки подключения питания доработана с учетом минимального падения напряжения в данном узле.

• Предусмотрено электронное отключение питания прибора с лицевой панели кнопкой. В выключенном состоянии металлоискатель ток не потребляет, тем самым исключается потребление при выключенном приборе.

• Питание дисплея осуществляется от отдельного стабилизатора напряжения, уровень напряжения питания дисплея 3,3 В или 5 Вольт выбирается типом установленного стабилизатора напряжения.

• На плате есть возможность собрать узел регулировки тока в поисковом датчике

• На плате есть возможность собрать узел ФМ передатчика для подключения беспроводных наушников

• Плата рассчитана на установку в заводской серийный корпус Gainta G1910

Сборка платы квазар АРМ своими руками

Плата собирается в несколько этапов:

1) Собрать схему защиты от переполюсовки элемента питания, схему включения питания, запаять стабилизаторы питания. Проверить на работоспособность собранные узлы. Управление питанием: кратковременно нажимаем кнопку включения питания - питание включается. Нажимаем и удерживаем кнопку - питание платы отключается.

2) Собрать всю остальную часть устройства, отмыть плату используя спец.средства или УЗ ванну.
3) Прошить процессор STM32 через USART или SWD интерфейс.
4) Подключить дисплей, включить прибор, отрегулировать контрастность экрана
5) При установке ФМ передатчика звук автоматически переключается на него, необходимо в меню настроек выключить ФМ передатчик для вывода звука на динамик.
6) Подключить прибор к поисковому датчику, настроить, проверить работоспособность.

Некоторые нюансы при сборке платы:

Перемычка JC2 закорачивается когда

• Вы не устанавливаете ФМ передатчик на плату или версия выбранной прошивки ниже 2.2.2, в этом случае, если не установить перемычку JC2, звук на динамик выводится не будет

Перемычка JC1 закорачивается когда:

• Вы не собираете узел регулировки тока в поисковом датчике (обведен желтым маркером), при этом необходимо установить стабилизатор (зеленый маркер) LM1117-5.0 и резистор R10 номиналом 10 Ом, в случае, когда узел собирается Вам необходимо устанавливать LM1117-ADJ и R10 5,1 Ома

Стабилизатор питания дисплея:

• Для обычного LCD дисплея рекомендуется установить стабилизатор LM1117-5.0, для OLED - LM1117-3.3

Крепление дисплея на плате металлоискателя

Элементы ФМ передатчика в ыделены желтым маркером, элементы указанные зеленой стрелкой запаивать в любом случае.

Сборка в корпус и крепление платы:

• Установить плату на заднюю часть корпуса и разметить отверстия, просверлить отверстия для разъ ем питания и подключения катушки

• Вклеить доп. стойки согласно выбранной высоте 3 или 2 мм

• Установить разъемы и динамик

• Установить и закрепить плату металлоискателя

• Вырезать отверстия под дисплей, кнопки согласно сверловке в верхней крышке. Отверстие для разъема наушников размечается по факту

(модернизация схемы)

Металлодетектор Quasar -ARM , один из наиболее популярных цифровых приборов на сегодняшний день.

Этот очень хорош, и в этом можно убедиться набрав соответствующее название в интернет поисковке или на ютубе...

И все же у прибора конечно же есть слабые места, которые мы и будем модернизировать.

Начнем со схемы прибора.

Начнем с модернизации генератора прибора, а вернее схемы раскачки Tx.

Сигнал с микроконтроллера через сопротивление R17 1 кОм поступает на схему согласования уровней выполненную на транзисторах BC846, далее сигнал попадает на схему аналогичную Mosfett «драйверу» (управление открытием и закрытием полевых транзисторов в сборке IRF7105)…

Вроде бы все хорошо, все работает, мы видим довольных пользователей. Но вот беда – не всегда на рынке деталей нам предлагают хорошие и дешевые элементы. Зачастую это ненадежный Китай, а главное – если брать дешевый прибор (дешевле чем у конкурентов), то это значит именно дешевые комплектующие.

Так вот, этот узел лично в моей практике давал уже 3 раза сбои. Приходилось менять транзистор BC846, а также доходило и до замены самой IRF7105.

В этом узле работает более десятка элементов, а значит и возможность поломки хоть одного из 10 элементов чревато отказом работы всего прибора.

Что делать?

Вариантов существует несколько. Один из них – пустить сигнал с R17 через элемент микросхемы 74НС14. Так работают каскады приборов типа Гроза или Анкер и прочие. Работают многие годы и никаких нареканий.

Но насколько это оправдано? А вдруг и это не совсем правильный шаг?!

Ну что ж… полистав информацию на просторах инета, я не без помощи своих хороших знакомых нашел специализированную микросхему - TC4420 (можно аналогичную ей).

Эта микруха в корпусе SOIC-8 уже имеет в себе и драйвер и полевую сборку на нагрузку до 1,5 Ампер!

Итог – 1 микруха вместо 10 деталек. Все гениальное – просто!

Схема измененного каскада.

Можно конечно на этом не останавливаться и безболезненно выбросить еще и С4, VD2, VD3, а также заменить резистор R2 (10 Ом) на приемлемый по току в катушке Тх (в плоть до 1-2 Ом). Тогда ток в катушке станет больше...

Однако эксперименты с R2 показали – чувствительность прибора при изменении тока катушки Тх с 50мА до 80 мА увеличивается всего на 3-5 см, на монету 5 коп СССР. Зато прожорливость прибора растет, а значит и батареи быстрее розрядяться…

Здесь есть над чем подумать. Начнем с того, что чувствительная часть приемного усилителя U1A чувствительна ко всему по обоим входам (ноги 2 и 3). Так что качество сигнала (опорного напряжения) должно быть идеальным.

Но как всегда не все так идеально как хотелось бы. Зачастую сейчас на рынке радиоэлементов микросхема МСР6022 – китайского производства и сомнительного качества. У нее проявляются такие «симптомы» - шумы по выходу U1B, вплоть до насыщения (+3,3 Вольта). Причем прибор работает отменно, если работает не более 30 минут-1,5 часа. И проявляется поломка, при долгой работе.

Все становится на свои места, если прогреть микросхему (например паяльником 8 ногу МСР6022 (+3,3Вольта). Но это только временное спасение, потому как

Решение проблемы – замена китайской микросхемы МСР6022 на AD8606 (американской фирмы Analog Devices), или настоящую МСР6022 фирмы Microchip.

Вторая беда этого узла - SMD конденсаторы 10 мкФ. Которые зачастую настолько плохи, что не держат даже такое напряжение (1,65 Вольта) и современем или сразу вылетают, превращаясь попросту в резистор.

Решение - замена на танталовые полярные конденсаторы SMD исполнения, в нужном типоразмере.

Изменения по «правильному» датчику прибора пока только в процессе… Остальное же уже опробовано и работает.

Ну и напоследок… незначительные изменения в схеме, которыми можно и пренебречь.

С плат можно убрать лишние узлы для программирования, оставив только один (я пользуюсь SWD), а также цепь подстройки контраста на ЖКИ экран – если пользоваться OLED экранами.

Фото - до - и после изменений.

Всем удачи в приборостроении и поиске. Пусть Ваш Кваза-АРМ принесет Вам классные находки и настроение!

Александр Сербин (г.Харьков)