「電路分享」簡易金屬探測器電路

有時貴金屬藏得太深，除非用復雜的儀器才能檢測出來。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單的方法檢測出來。每個人都很有吸引力去發(fā)現(xiàn)一些潛在的有價值的東西，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(guī)格取決于用途。大多數(shù)業(yè)余愛好者不需要昂貴和復雜的設備，這就是為什么這個電路非常簡單。20厘米深的金屬硬幣可以探測到。這意味著，盡管它很簡單，我們的探測器可以很好地工作在花園里，在小路上或海邊。對實驗感興趣的人會發(fā)現(xiàn)這個電路非常有趣。

探測地面內的金屬物體基于兩個物理學原理：

• 首先，接近線圈的金屬物體引起搜索線圈的電感變化。如果同一空間中有多個線圈，則兩個線圈之間的線圈將發(fā)生變化。這種變化可能是遞增的，也可能是遞減的。這種現(xiàn)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型是根據這些材料周圍的相對磁導率來劃分的。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是完全可能的。

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

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

實用探測器金屬電路分為三個基本類別：

BFO (拍頻振蕩器). 在這個系統(tǒng)中有兩個振蕩器，其中一個是恒定的，另一個有一個線圈作為諧振線圈。兩個振蕩器之間的頻率差，如兩個信號的非線性混頻器所示，在金屬探測期間發(fā)生變化，保持在可聽頻譜的低腰區(qū)域。用戶通過改變耳機或揚聲器的響度頻率來了解金屬的存在。

TR/IB公司 (傳輸/接收/感應平衡). 這是一個****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表示。

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

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

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

你會同意很難找到一個更簡單的探測器電路。只使用了一個集成電路4030，一個動圈微安表，一些電阻，幾個電容器和兩個線圈。零件的總成本應低于15美元。電路采用兩個由IC1a和IC1c門構成的Colpitts型LC振蕩器。C7使兩個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在范圍內沒有金屬時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C7同步的。當金屬充分改變L2的電感時，振蕩器IC1c改變頻率。IC1d網關對兩個振蕩器的輸出信號執(zhí)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，無檢測到的金屬）。

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

電路由9伏電池供電，可持續(xù)數(shù)小時。D1防止電路反向供電。

探測器PCB如下圖所示。除了L2外，電路中沒有其他關鍵部件，因此結構不應出現(xiàn)特殊困難。只需將每個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。檢測線圈為空氣芯，直徑約7.5cm，漆包銅線40匝或直徑20cm，漆包銅線25匝。線圈被包裹在圓木或塑料排水管或排水溝的周圍。增加線圈的靈敏度范圍。L1是現(xiàn)成的，如果它有螺紋鐵氧體磁芯，C8可以省略。如果實際電路不是很敏感，可以稍微提高R2值。

設置完成的電路非常簡單。接通電路并設置C8，使儀器指針從右向左移動，當然L2附近沒有金屬。C8的正確設置是指針在刻度開始時保持穩(wěn)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調整探測器的靈敏度。

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

原型有一個直徑為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200mm的塑料塞帽。線圈托架與斗桿的連接呈135度角。在斗桿的頂部插入了一個32毫米的相應插頭。線圈纏繞可以在載體插頭的外表面進行，然后用絕緣膠帶（PVC粘合劑）將線圈固定到位。探測頭的照片信息量很大。整個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(xiàn)在探測器的建造已經完成，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。

實際上，抗磁性和順磁性材料對探測器讀數(shù)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，小金屬物體，而且300kHz的頻率相對較高，你會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，所以對于所有種類的金屬，儀器針都朝同一方向發(fā)散。如果你看著針和它的移動，這意味著有東西埋在地上。所以開始挖掘，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

線圈：
L1 = 330μH
L2 = hand coil, see text

半導體：
D1 = BAT85
IC1 = CD4030

其他：
M1 = 100μA moving coil instrument