Detektorforum-VDI

Ich eröffne mal den Tread wies Sargon vorgeschlagen hat, da sich sonst alles etwas streut zu diesem Thema....

Zitat aus dem Firebox Tread von Sargon:

Weitere Erkenntnisse:

1. Nach dem Durchmessen aller sinnvollen Kombinationen sämtlicher OPAMP-Ausgänge bleibe ich zunächst bei den oben vorgeschlagenen Abgreifpunkten. Allerdings warte ich sehnsüchtig auf DeepTech's Statement dazu. -> Warten, bis die Infos kommen.

An dieser Stelle noch ein Lob für DeepTech (vorab: ich stehe nicht in geschäftlicher, verwandschaftlicher oder freundschaftlicher Beziehung zur oben genannten Fa. oder deren Distributoren. Im übrigen vergleiche ich grundsätzlich nicht und mache auch keine anderen Geräte oder Marken "runter"). Die PCB ist sehr professionell gelayoutet und gefertigt - grundätzlich in SMT. Es gibt zwar wohl einen kleinen Hotfix mit einem DIP-IC, aber das kenne ich auch von einem damals ca. 20.000 DM teuren 8086-PC, deren Hauptplatine auch mit Widerständen und Drahtbrücken gefixt wurde. Jedenfalls: Mehr Sein als Schein trifft für diesen Vista voll zu!

2. Ich habe die "Zero-Foil" Verbindung unterbrochen und damit "deaktiviert". Ich bin der Meinung, dass eine Ausblendung dieser Art nicht gut ist - zumindest nicht "hard-wired". Es ist eleganter, dies in der Signalverarbeitung softwaremäßig zu realisieren. -> Zero-Foil ist "entfernt"

3. Die Versuche, die im Video zu sehen sind, habe ich - aus Versehen - bei völliger Überbrückung der Signalaufarbeitungsstufe - durchgeführt, d.h. die Pins des Vista direkt mit den ADC-Pins des µC verbunden !!   Es hat ja funktioniert, und mir ist das daher auch später erst aufgefallen. Jedenfalls läuft es mit "korrektem" Anschluss ruhiger, da der Bandpass hier zu wirken scheint. -> Signalaufarbeitungsstufe ist sinnvoll, auch wenn im Geotech-Forum "dfbowers" die Signale an den Arduino direkt anschliesst. Wie gesagt, es ist möglich, aber nicht optimal....

4. Es macht dennoch Sinn, sich die Signalaufarbeitungsstufe des VDI noch einmal genauer anzuschauen. Ich denke dabei an Optimierung der Verstärkung und der Grenzfrequenzen und evtl. eine Gleichanteilverschiebung. -> Weitere Messungen und Versuche - kann zeitaufwändiger werden, da hier 4 Größen optimiert werden müssen, die sich z.T. gegeneinander beeinflussen.

5. Die Signalverarbeitung des Lugatek-VDI ist wirklich nicht schlecht! Vor allem gefällt mir die "Reset"-Funktion, d.h. das Einstellen auf die unterschiedliche DISC-Stufe. Beim Einschalten stellt sich das VDI ein, muss aber bei Änderung des DISC-Reglers resettet werden. Das führt zu eher gleich bleibenden VDI-Werten bei unterschiedlichem DISC-Level. Auch die Bargraph-Anzeige ist sehr gut, weil sie mehr Informationen vermittelt, als eine u.U. schnell wechselnde einzelne Zahl. Es gehört sich jedenfalls Lob für den Entwickler von Lugatek "elbombaci"!  

6. Nun zu einigen Punkten, die in die Neuentwicklung unseres VDI einfliessen sollten:

6.1. Starke Schwankungen beim VDI-Wert: Ansatz des ganzen Verfahrens ist die Phasenverschiebung zwischen Sende- und Empfangssignal, was sich dann bei den aufgearbeiteten Signalen bei XY-Darstellung als Winkel widerspiegelt (Betrag kann als Länge ebenfalls zur Auwertung z.B. der "Tiefe" genutzt werden). Der Theorie nach haben versch. Metalle bzw. deren Legierungen unterschiedliche Leitwerte, die sich in einer vor- bzw. nacheilenden Phase widerspiegelt (insb. bei Eisen- und Nichteisen). Eine Auswertung, die nur dies berücksichtigt, ist meistens ausreichend. Allerdings gibt es dabei Probleme, die in der "Nichtlinearität" des XY-Vektors liegen. Bildlich gesprochen: habe ich ein "sauberes" Signal, erscheint in XY-Darstellung ein Strich, der einen best. Winkel aufweist. Bei unsaubaren Signalen (z.B. Kompositionen mehrerer Metallarten) transformiert sich der Strich zu einem ellipsenähnlichen Gebilde. Dies ist der Grund für die unterschiedlichen Werte, da zu unterschiedlichen Zeitpunkten der Messung, die Winkel unterschiedlich sind! Bei diesen unsauberen Signalen, insb. bei Kronkorken, habe ich dies beobachten können: Der Oscar liefert eine ellipsenartige Figur während der Lugatek-VDI springende Werte anzeigt, aber auch eine große Streuung im "Spektrum" der Bargraphanzeige!! Das ist auch der Trick, mit dem Lugatek Kronkorken zu erkennen! Es gibt einfach eine breite Streuung der "Säulen", die z.B. bei einer Münze nicht vorliegt.Siehe dazu die angehängten Bilder:

- Bild mit der +56 ist eine Messinghülse: Konzentration der Säulen im Bereich des angezeigten Wertes: Hier ist der VDI-Wert recht genau.
- Bild mit der +66 ist ein Kronkorken: Es gibt Werte im Bereich +66 aber auch +33, angezeigt als Wert wird aber nur +66!! Hier sieht man, dass die linke Säule ziemlich weit von den anderen entfernt ist: Ellipsenartige Figur bzw. sich ändernder Winkel.

-> Streuung der Werte in Berechnung einbeziehen bzw. neue abgeleitete Zweitwerte einführen und/oder grafische Darstellung.

6.2. Mehr Features! Hier gibt es sehr viele Möglichkeiten! V.a. praktische Erfahrung langjähriger Sondengänger sollten einfliessen. Auch Vergleiche mit state-of-the-art-Anzeigen aktueller Spitzenmodelle namhafter Hersteller können als Inspiration dienen (patent- bzw. gebrauchsmusterrechtliche Probleme treten jedenfalls wegen § 11 PatG nicht auf!). Auf die Schnelle könnte ich mir Folgendes vorstellen:
- Kleineres aber gut lesbares Display
- Geringerer Stromverbrauch
- Geringe Abmessungen: SMT
- So wenig wie möglich hard-wired -> "Software-defined-VDI"
- Bedienungsfreundliches Menü mit Speichern der Benutzereinstellungen (Evtl. Sync mit PC zu intuitiven Bearbeitung von "Filter-Profilen" u.a.)
- Erweiterte Indikatoren: Einzelne Zahl reicht nicht! Entweder weitere abgeleitete Werte oder eine taugliche graphische Anzeige entsprechender Muster, so ähnlich wie die 2D-Anzeige bei Minelab
- Audioausgabe: Programmierbare Bereiche mit unterschiedlichen (Multi-)Tönen. Zur Wahl stünde das ursprüngliche Audiosignal des MD, eine Überlagerung durch das VDI oder nur die Ausgabe des VDI.


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Nachtrag:

- kompaktes, spritzwassergeschützes Gehäuse (Danke, Sondierer! Das habe ich vergessen, hier aufzuführen!) mit fronttauglicher universeller bzw. leicht an versch. MD anpassbarer Befestigungslösung.
- Ausarbeitung eines "Detektorforum-Standards" für den Stecker und Pinbelegung (Was außer Vcc, Gnd, X, Y benötigen wir sonst noch?), so ähnlich wie der "Roboternetz-Standard", der sich aus dem gleichnamigen Forum gebildet hat: Sie haben nicht die Berechtigung Links zu sehen.
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- und und und...


So, ich hoffe, dass das nicht zu viel auf einmal war. Evtl. sollte man dies in einen neuen Thread "Detektorforum-VDI" verschieben.


Grüße und Gut Fund!

Sargon

Danke, Nimmermehr, für den Thread.

Damit nötigst du mich fast schon ein wenig, etwas zu schreiben 

Zur Zeit bin ich am Abschluss von Phase 1 (Patentrecherche).
Die Zweite Phase wird sein, den Ausgang des Vista näher zu charakterisieren und auf diesen Erkenntnissen basierend eine angepasste Signalaufarbeitungsstufe zu entwerfen.
Zu den weiteren Phasen äußere ich mich dann, wenn die vorigen abgeschlossen sind 

Es ist ein etwas größeres Projekt, als nur ein paar Zeilen Code zu schreiben oder einige Platinen zu entwerfen - daher bitte nicht verzweifeln, wenn sich hier längere Zeit nichts tut...


Grüße und Gut Fund!

Sargon

Hallo Sargon....

Ziel erreicht   

Nein ich denke wir vertreiben uns alle hier etwas die Zeit und können hier ja sowas wie einen Disskusionstread machen...

Es klingt sehr vielversprechend was du hier angetönt hast und lässt einiges erhoffen.

LG

Phase 1 (Patentrecherche) abgeschlossen ->

Sehr viele Inspirationen geholt und Erkenntnis gewonnen, dass ein VDI an einem Detektor mit nur einer Betriebsfrequenz (d.h. nur einem X und Y Ausgang) nicht so genaue Objektklassifikation ermöglicht, wie Detektoren mit mehreren Betriebsfrequenzen.
Da die meisten infragekommenden aufzurüstenden MDs aber nur mit einer Frequenz arbeiten und ein Display jedenfalls nicht vollkommen unnützlich ist, soll dies kein Grund sein, das Projekt fallen zu lassen.

Phase 2.1 (Ausgangscharakterisierung des Vista Mini GE) abgeschlossen ->

Anschlüsse (siehe auch Bild): Vcc (+12V) am dicken braunen Kabel, Gnd am dicken blauen Kabel, X an IC=AD8664 (oben links (links von den vier roten 47n Kondensatoren), Komponentenseite, so dass Modellbezeichnung "Vista Mini / Deeptech" oben links zu lesen ist) an Pin 14, Y am gleichen IC an Pin 8. Der von Deeptech erwähnte mögliche Anschluss an Pin 1 und 7 brachte beim Mini keine Resultate - evtl. ist das beim Smart anders.

Charakterisierung (Werte in V):

Modus	X	Y
Kein Objekt, Disc = Min	4,1 - 4,3	4,3 - 4,5
Kein Objekt, Disc = Max	4,1 - 4,3	4,7 - 4,8
.50 BMG Hülse (Abstand ca. 1 cm)	~ 3,0	~ 2,0
Bereich	0,4 - 5,0*	0,4 - 5,0*
Bereich für kleinere Objekte bis BMG	3,0 - 4,5	2,5 - 5,0
Änderung bei Nichteisen	Spannungsabnahme	Spannungsabnahme
Änderung bei Eisen	Spannungsabnahme	Spannungszunahme
*Kann 5,0 übersteigen, wenn Objekt sehr nahe und sehr groß ist

Aktuelle Phase: 2.2 (Signalaufarbeitungsstufe designen und testen)


Grüße und Gut Fund!

Sargon

Ein wenig aus Phase 2.2:

Kurz: Die Signalaufarbeitungsstufe des IDX/Lugatek-VDI ist nicht optimal (jedenfalls für den Vista)!

1. Wenn man das Ausgangssignal des Vista näher betrachtet (Eckdaten s.o.), fällt insb. beim y(t)-Verlauf auf, dass das Signal sauber und außerdem recht stabil und belastbar ist, da aus einem OPAMP-Ausgang im Vista mit niedrigem Augangswiderstand kommend   ) . Ein Bandpass ist daher nicht notwendig und sogar stark signalverformend (ungünstige Zeitkonstante). Zudem ist keine Änderung des Disc. erfassbar (siehe Sie haben nicht die Berechtigung Links zu sehen.
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2. Das Vista-Ausgangssignal bewegt sich grob betrachtet im Bereich von 0 V bis 5 V. Da der Ruhemdus grob zwischen 4,1 V und 4,8 V liegt, ist es sinnvoll, vor allem angesichts der häufig zu erwartenden schwachen Signale (Objekt klein und/oder tief), diesen Bereich besonders gut zu verstärken.
Die z.Z. designte Testschaltung bietet hier eine 10-fach bessere Auflösung in diesem Bereich, als die IDX/Lugatek-VDI-Signalaufarbeitungsstufe. Auch ist das Signal nicht verformt und eine Disc.-Änderung lässt sich automatisch erkennen und bei der Auswertung der Leitwerte zur Skalierung verwenden.


To be continued...

Sargon

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Nachtrag:

Das Bild zeigt die Eingangsspannung (aqua) und die Ausgangsspannungen (red, lime) der Schaltungssimulation. Letztere werden am ADC bei U_Ref = 1.1 V bzw 1.2 V nur bis zu dieser Höhe ausgewertet. Das Testsignal erstreckt sich über den gesammten Eingangsbereich von 0 V bis 5 V bei 10 Hz.

Ich gehe davon aus du hast den buisness plan auch schon aufgestellt....



meine befürchtung das du dieses projekt sehr erfolgreich abschliessen wirst manifestiert sich je länger je mehr....

Ich HASSE Masseschleifen      

Phase 2.2 (Signalaufarbeitungsstufe designen und testen) -> abgeschlossen

Im Anhang X(Y)-Verläufe einiger Testobjekte (Dateiname entspricht Objekt). Anmerkung: die Signale sind noch nicht gefiltert!


Aktuelle Phase 3.1: Peripherie designen und testen


Grüße und Gut Fund!

Sargon

Hi Sargo,

ich bin sprachlos, ganz tolle arbeit 

Hast Du auch schon gestet ob die Signalwiedergabe auch im Boden so ausfällt?

LG Martin

Noch nicht, dazu ist es draußen zu nass ... um die ganze Laborausstattung mitzunehmen 

Dies ist lediglich der Funktionstest der Signalaufarbeitungsstufe i.V.m. dem AD-Wandler des µC, welcher die Daten an den PC geliefert hat.

Erst wenn der Prototyp fertig ist, kann ich das unter "realen Bedingungen" testen! 


Grüße und Gut Fund!

Sargon

Vielen Dank für die Info. Bin schon sehr gespannt auf das Ergebnis. 

Dann hofen wir mal auf gutes Wetter und das bis dahin die Phase 3.1 abgeschlossen ist. 

Phase 3.1 erfolgreich abgeschlossen:

- Systemdesign-Refinement
- Komponenten-/Modulwahl und Evaulation
- Treiberimplementierung
- Gesamtschaltplan

Nächste Phase : 3.2 (PCB-Layout, Prototyp herstellen)


Grüße und Gut Fund!

Sargon

P.S.: der Screen ist kein Mock-up 

Super @Sargon  

nun wirds spannend    freu mich schon auf deinen ersten Prototypen. Vielleicht mutieren dann meine beiden Tesoro Nachbauten zu einem Cortes     

Tolle Arbeit !!! 

Interessante Sache!!!!
Wird das Display nur an Deeptech MDs funktionieren oder auch an anderen? In meinem Fall an einem XP Adventis2?

Hi Twister,

die Vorrichtung ist zwar besonders an die Vistas angepasst, sollte aber mit vielen anderen VLF-Geräten funktionieren.


Bei der Gelegenheit ein Update zu Phase 3.2 (Prototyp): Alle Teile (inkl. Gehäuse, Montagematerial, Folien für die Frontplatte etc.) sind gestern angekommen. Jetzt kann ich das PCB-Design unter Berücksichtigung der tatsächlichen Ausmaße beginnen (Das Prototypgehäuse (keine Langnese-Packung! ) ist angesichts der Bauelemente verdammt klein!). Das Verbindungskabel mit Buchse für den MD und das Gegenstück mit Stecker für die Vorrichtung sind bereits konfektioniert. Verwendet wird ein achtpoliger Mikrofonverbinder (Gleiche Außenmaße wie die gängigen Spulenverbinder). Zur komfortablen Bedienung häufiger Funktionen wird ein zweifacher Taster verwendet, der im MD-Gehäude verbaut wird (gleich wie die Taster / Schalter beim Vista Smart auf der Unterseite).


Grüße und Gut Fund!

Sargon