金屬探測器原理與制作

1、金屬探測器原理與制作金屬探測器原理與制作時間:20070319來源:作者:點擊：10369字體大小:【大中小】金屬探測器是一種專門用來探測金屬的儀器，除了用于探測有金屬外殼或金屬部件的地雷之外，還可以用來探測隱蔽在墻壁內(nèi)的電線、埋在地下的水管和電纜，甚至能夠地下探寶，發(fā)現(xiàn)埋藏在地下的金屬物體。金屬探測器還可以作為開展青少年國防教育和科普活動的用具，當然也不失為是一種有趣的娛樂玩具。工作原理工作原理由金屬探測器的電路框圖可以看出，本金屬探

2、測器由高頻振蕩器、振蕩檢測器、音頻振蕩器和功率放大器等組成。高頻振蕩器由三極管VT1和高頻變壓器T1等組成，是一種變壓器反饋型LC振蕩器。T1的初級線圈L1和電容器C1組成LC并聯(lián)振蕩回路，其振蕩頻率約200kHz，由L1的電感量和C1的電容量決定。T1的次級線圈L2作為振蕩器的反饋線圈，其“C”端接振蕩管VT1的基極，“D”端接VD2。由于VD2處于正向?qū)顟B(tài)，對高頻信號來說，“D”端可視為接地。在高頻變壓器T1中，如果“A”和“D

3、”端分別為初、次級線圈繞線方向的首端，則從“C”端輸入到振蕩管VT1基極的反饋信號，能夠使電路形成正反饋而產(chǎn)生自激高頻振蕩。振蕩器反饋電壓的大小與線圈L1、L2的匝數(shù)比有關(guān)，匝數(shù)比過小，由于反饋太弱，不容易起振，過大引起振蕩波形失真，還會使金屬探測器靈敏度大為降低。振蕩管VT1的偏置電路由R2和二極管VD2組成，R2為VD2的限流電阻。由于二極管正向閾值電壓恒定（約0.7V），通過次級線圈L2加到VT1的基極，以得到穩(wěn)定的偏置電壓。顯然

4、，這種穩(wěn)壓式的偏置電路能夠大大增強VT1高頻振蕩器的穩(wěn)定性。為了進一步提高金屬探測器的可靠性和靈敏度，高頻振蕩器通過穩(wěn)壓電路供電，其電路由穩(wěn)壓二極管VD1、限流電阻器R6和去耦電容器C5組成。振蕩管VT1發(fā)射極與地之間接有兩個串聯(lián)的電位器，具有發(fā)射極電流負反饋作用，其電阻值越大，負反饋作用越強，VT1的放大能力也就越低，甚至于使電路停振。RP1為振蕩器增益的粗調(diào)電位器，RP2為細調(diào)電位器。振蕩檢測器振蕩檢測器由三極管開關(guān)電路和濾波電路組

5、成。開關(guān)電路由三極管VT2、二極管VD2等組成，濾波電路由濾波電阻器R3，濾波電容器C2、C3和C4組成。在開關(guān)電路中，VT2的基極與次級線圈L2的“C”端相連，當高頻振蕩器工作時，經(jīng)高頻變壓器T1耦合過來的振蕩信號，正半周使VT2導(dǎo)通，VT2集電極輸出負脈沖信號，經(jīng)過π型RC濾波器，互補型多諧振蕩器的工作原理互補型多諧振蕩器的工作原理接通電源時，由于VT3基極接有偏置電阻器R1、R3而被正向偏置，假設(shè)VT3集電極電流處于上升階段，VT

6、4基極電流隨之上升，導(dǎo)致VT4集電極電流劇增，VT4集電極電位隨之迅速升高，由VT4輸出的電流通過與之相連的R5向C6充電，流經(jīng)VT3的基極入地，又導(dǎo)致VT3基極電流進一步升高。如此反復(fù)循環(huán)，強烈的正反饋使得VT3、VT4迅速進入飽和導(dǎo)通狀態(tài)，VT4集電極處于高電平，使多諧振蕩器進入第一個暫穩(wěn)態(tài)過程。隨著電源通過飽和導(dǎo)通的VT4經(jīng)R5向C6充電，當VT3基極電流下降到一定程度時，VT3退出飽和導(dǎo)通狀態(tài)，集電極電流開始減小，導(dǎo)致VT4集電

7、極電流減小，VT4集電極電位下降，這一過程又進一步加劇了向C6充電電流迅速減小，VT3基極電位急劇降低而使VT3截止，VT4集電極迅速跌至低電平，多諧振蕩器翻轉(zhuǎn)到第二個暫穩(wěn)態(tài)。多諧振蕩器剛進入第二暫穩(wěn)態(tài)時，先前向C6充電的結(jié)果，其電容器右端為正，左端為負，現(xiàn)在C6右端對地為低電平，由于電容器C6兩端電壓不能躍變，故VT3基極被C6左端負電位強烈反向偏置，使兩只三極管在較長時間繼續(xù)保持截止狀態(tài)。在C6放電時，電流從電容器右端流出，主要流經(jīng)

8、R5、（R8）、R9、VT5發(fā)射結(jié)入地，又經(jīng)過電源、R6、R1、R3流回電容器C6左端。直到C6放電結(jié)束，電源繼續(xù)通過上述回路開始對C6反向充電，C6左端為正。當C6兩端的電位上升至0.7V，VT3開始進入導(dǎo)通狀態(tài)，經(jīng)過強烈正反饋，迅速進入飽和導(dǎo)通狀態(tài)，使電路再次發(fā)生翻轉(zhuǎn)，重復(fù)先前的暫穩(wěn)態(tài)過程，如此周而復(fù)始，電路產(chǎn)生自激多諧振蕩。從電路工作過程可以看出，向C6充電時，充電電阻器R5電阻值較小，因此充電過程較快，電路處在飽和導(dǎo)通狀態(tài)時間很

9、短；而在C6放電時，需要流經(jīng)許多有關(guān)電阻器，放電電阻器總的數(shù)值較大，因而放電過程較慢，也就是說電路處于截止時間較長。因此，從VT4集電極輸出波形占空比很大，正脈沖信號的脈寬很窄，其振蕩頻率約330Hz。調(diào)試與使用方法調(diào)試與使用方法金屬探測器電路除了靈敏度調(diào)節(jié)電位器外，沒有調(diào)整部分，只要焊接無誤，電路就能正常工作。整機在靜態(tài)，也就是揚聲器不發(fā)聲時，總電流約為10mA，探測到金屬揚聲器發(fā)出聲音時，整機電流上升到20mA。一個新的積層電池可以

10、工作20～30小時。新焊接的金屬探測器如果不能正常工作，首先要檢查電路板上各元器件、接線焊接是否有誤，再測量電池電壓及供電回路是否正常，穩(wěn)壓二極管VD1穩(wěn)定電壓5.5～6.5V之間，VD2極性不要焊反。探測碟內(nèi)振蕩線圈初次級及首尾端不要焊錯。金屬探測器使用前，需要調(diào)整探測桿的長度，只要將黑膠通旋松，推拉膠通套管至適宜的長度，再旋轉(zhuǎn)膠內(nèi)通管，使電纜線繞緊，并使手柄尖端朝上，最后將黑膠通旋緊，鎖住膠通套管。這樣，手握探測器手柄時，大拇指正好