「電路分享」簡(jiǎn)易金屬探測器電路

有時(shí)貴金屬藏得太深，除非用復雜的儀器才能檢測出來(lái)。然而，在許多情況下，埋在地表附近的小塊貴金屬可以用相對簡(jiǎn)單的方法檢測出來(lái)。每個(gè)人都很有吸引力去發(fā)現一些潛在的有價(jià)值的東西，藏在地下幾厘米的地方。很多人都想用探測器在沙灘上尋找。金屬探測器也有專(zhuān)業(yè)的應用，比如探測地下的金屬管道，當然還有探測埋在地下的炮彈和地雷。很明顯，金屬探測器的規格取決于用途。大多數業(yè)余愛(ài)好者不需要昂貴和復雜的設備，這就是為什么這個(gè)電路非常簡(jiǎn)單。20厘米深的金屬硬幣可以探測到。這意味著(zhù)，盡管它很簡(jiǎn)單，我們的探測器可以很好地工作在花園里，在小路上或海邊。對實(shí)驗感興趣的人會(huì )發(fā)現這個(gè)電路非常有趣。

探測地面內的金屬物體基于兩個(gè)物理學(xué)原理：

• 首先，接近線(xiàn)圈的金屬物體引起搜索線(xiàn)圈的電感變化。如果同一空間中有多個(gè)線(xiàn)圈，則兩個(gè)線(xiàn)圈之間的線(xiàn)圈將發(fā)生變化。這種變化可能是遞增的，也可能是遞減的。這種現象是由于金屬附近空間所謂的相對磁導率（μ）的變化造成的。鐵磁性、順磁性和抗磁性三種類(lèi)型是根據這些材料周?chē)南鄬Υ艑蕘?lái)劃分的。雖然很難從埋在地下的順磁性材料中分離出抗磁材料，但是將鐵磁性材料從其他材料中分離出來(lái)是完全可能的。

• 其次，在線(xiàn)圈附近流過(guò)交流電（循環(huán)流）的任何金屬上，都會(huì )產(chǎn)生所謂的渦流。這些會(huì )導致金屬中的熱損失，從而增加線(xiàn)圈的電阻率，增加其損耗并降低其質(zhì)量（Q）。渦流的強度取決于金屬的尺寸、形狀和類(lèi)型，以及與線(xiàn)圈的距離和泄漏電流的頻率。一般來(lái)說(shuō)，沒(méi)有孔的大型金屬板比較小或粉碎的金屬物體產(chǎn)生更強的渦流。

最后，除了物體在地面上的深度外，土壤或土壤的類(lèi)型和濕度也很重要。綜上所述，很明顯，僅基于一個(gè)識別參數進(jìn)行精確的金屬分離實(shí)際上是不可能的。

實(shí)用探測器金屬電路分為三個(gè)基本類(lèi)別：

BFO (拍頻振蕩器). 在這個(gè)系統中有兩個(gè)振蕩器，其中一個(gè)是恒定的，另一個(gè)有一個(gè)線(xiàn)圈作為諧振線(xiàn)圈。兩個(gè)振蕩器之間的頻率差，如兩個(gè)信號的非線(xiàn)性混頻器所示，在金屬探測期間發(fā)生變化，保持在可聽(tīng)頻譜的低腰區域。用戶(hù)通過(guò)改變耳機或揚聲器的響度頻率來(lái)了解金屬的存在。

TR/IB公司 (傳輸/接收/感應平衡). 這是一個(gè)****機和接收機，加上松散的感應耦合。土壤中金屬的存在改變了感應耦合的值。結果由振蕩器輸出信號的電平變化來(lái)表示。

圓周率 (脈沖感應). 在這個(gè)系統中，脈沖被拉入埋在地下的金屬中，金屬被反射并扭曲回來(lái)。變形類(lèi)型表示檢測到的金屬的性質(zhì)是否存在。

以上各類(lèi)探測器各有優(yōu)缺點(diǎn)。因此，理想的金屬探測器應結合所有三種探測器類(lèi)別。不幸的是，這將導致一個(gè)非常復雜的系統。

該電路所用的檢測方法與BFO非常相似，只是它沒(méi)有聲音，但信號變成電流并驅動(dòng)微表。

你會(huì )同意很難找到一個(gè)更簡(jiǎn)單的探測器電路。只使用了一個(gè)集成電路4030，一個(gè)動(dòng)圈微安表，一些電阻，幾個(gè)電容器和兩個(gè)線(xiàn)圈。零件的總成本應低于15美元。電路采用兩個(gè)由IC1a和IC1c門(mén)構成的Colpitts型LC振蕩器。C7使兩個(gè)振蕩器之間的電容耦合松散。

振蕩器IC1a的固定頻率約為300kHz。振蕩器IC1c在范圍內沒(méi)有金屬時(shí)以完全相同的頻率工作，因為它是由恒定的IC1a振蕩器以大約90度的相位角通過(guò)C7同步的。當金屬充分改變L2的電感時(shí)，振蕩器IC1c改變頻率。IC1d網(wǎng)關(guān)對兩個(gè)振蕩器的輸出信號執行排他EX（EXOR）邏輯，以約50%的周期比在其輸出端提供雙頻（約600KHz，無(wú)檢測到的金屬）。

當檢測到金屬物體時(shí)，周期比以及因此通過(guò)M1儀器的電流發(fā)生變化。當P1調節儀器的靈敏度時(shí)，IC1b門(mén)引導M1作為反相器。

電路由9伏電池供電，可持續數小時(shí)。D1防止電路反向供電。

探測器PCB如下圖所示。除了L2外，電路中沒(méi)有其他關(guān)鍵部件，因此結構不應出現特殊困難。只需將每個(gè)組件連接到零件視圖指示的位置即可。將光標P1向左轉到最低靈敏度位置。檢測線(xiàn)圈為空氣芯，直徑約7.5cm，漆包銅線(xiàn)40匝或直徑20cm，漆包銅線(xiàn)25匝。線(xiàn)圈被包裹在圓木或塑料排水管或排水溝的周?chē)?。增加線(xiàn)圈的靈敏度范圍。L1是現成的，如果它有螺紋鐵氧體磁芯，C8可以省略。如果實(shí)際電路不是很敏感，可以稍微提高R2值。

設置完成的電路非常簡(jiǎn)單。接通電路并設置C8，使儀器指針從右向左移動(dòng)，當然L2附近沒(méi)有金屬。C8的正確設置是指針在刻度開(kāi)始時(shí)保持穩固（不向左敲擊）。你可能需要在外部制作C8，這樣你就可以在尋找金屬時(shí)調整探測器的靈敏度。

電路簡(jiǎn)單的缺點(diǎn)是檢測振蕩器的熱不穩定性。如果這被證明是有問(wèn)題的，你應該把L2，C4，C5和C6放在很近的地方，以便進(jìn)行熱合作。因此，如果線(xiàn)圈離電路的其余部分相對較遠，這些電容器應該放在線(xiàn)圈附近，而不是放在電路板上。線(xiàn)圈的穩定性可以通過(guò)將其封閉在環(huán)氧樹(shù)脂外殼中或用膠帶覆蓋來(lái)提高。從人體工程學(xué)的角度來(lái)看，穩定的線(xiàn)圈應該固定在棍子的末端。電路的其余部分放在一個(gè)小塑料盒子里，盒子固定在棍子的把手上。

原型有一個(gè)直徑為32mm的塑料排水管，用于吸管。裝有電路的盒子裝在“T”上。探測頭有一個(gè)200mm的塑料塞帽。線(xiàn)圈托架與斗桿的連接呈135度角。在斗桿的頂部插入了一個(gè)32毫米的相應插頭。線(xiàn)圈纏繞可以在載體插頭的外表面進(jìn)行，然后用絕緣膠帶（PVC粘合劑）將線(xiàn)圈固定到位。探測頭的照片信息量很大。整個(gè)建設的成本顯然很小。所有的非電子材料都可以在水暖店找到。

現在探測器的建造已經(jīng)完成，你將渴望去尋找寶藏。但你必須熟悉探測器的使用，然后才能看到山脈和溝壑。

實(shí)際上，抗磁性和順磁性材料對探測器讀數的影響很小。然而，鐵磁性材料在儀器中引起強烈的證據，增加了L2的電感。但是，因為你通常是在尋找硬幣，也就是說(shuō)，小金屬物體，而且300kHz的頻率相對較高，你會(huì )因為降低振蕩器頻率的渦流而損失慘重。由于這里的主要檢測因素是渦流的存在，所以對于所有種類(lèi)的金屬，儀器針都朝同一方向發(fā)散。如果你看著(zhù)針和它的移動(dòng)，這意味著(zhù)有東西埋在地上。所以開(kāi)始挖掘，祝你好運。:-)

電阻：
R1, R2 = 22KΩ
P1 = 10KO, trimer

電容器：
C1, C3, C4, C6 = 680pF
C2 = 220pF
C5 = 270pF
C7 = 3p3
C8 = 100pF, Trimmer
C9 = 10μF / 63V

線(xiàn)圈：
L1 = 330μH
L2 = hand coil, see text

半導體：
D1 = BAT85
IC1 = CD4030

其他：
M1 = 100μA moving coil instrument