金属探测器的原理和制作

 

 谈起金属探测器,人们就会联想到探雷器,工兵用它来探测掩埋的地雷。地下金属探测器是一种特地用来探测金属的仪器,除了用于探测有金属外壳或金属部件的地雷之外,还能够用来探测荫蔽在墙壁内的电线、埋在公开的水管和电缆,以至可以公开探宝,发现埋藏在公开的金属物体。金属探测器还能够作为展开青少年国防教育和科普活动的用具,当然也不失为是一种有趣的文娱玩具。 

工作原理 
金属探测器由高频振荡器、振荡检测器、音频振荡器和功率放大器等组成。 
高频振荡器 
由三极管VT1和高频变压器T1等组成,是一种变压器反应型LC振荡器。T1的初级线圈L1和电容器C1组成LC并联振荡回路,其振荡频率约200kHz,由L1的电感量和C1的电容量决议。T1的次级线圈L2作为振荡器的反应线圈,其“C”端接振荡管VT1的基极,“D”端接VD2。由于VD2处于正导游通状态,对高频信号来说,“D”端可视为接地。在高频变压器T1中,假如“A” 和“D”端分别为初、次级线圈绕线方向的首端,则从“C”端输入到振荡管VT1基极的反应信号,可以使电路构成正反应而产生自激高频振荡。振荡器反应电压的大小与线圈L1、L2的匝数比有关,匝数比过小,由于反应太弱,不容易起振,过大惹起振荡波形失真,还会使金属探测器灵活度大为降低。振荡管VT1的偏置电路由R2和二极管VD2组成,R2为VD2的限流电阻。由于二极管正向阈值电压恒定(约0.7V),经过次级线圈L2加到VT1的基极,以得到稳定的偏置电压。显然,这种稳压式的偏置电路可以大大加强VT1高频振荡器的稳定性。为了进一步进步金属探测器的牢靠性和灵活度,高频振荡器经过稳压电路供电,其电路由稳压二极管VD1、限流电阻器R6和去耦电容器C5组成。振荡管VT1发射极与地之间接有两个串联的电位器,具有发射极电流负反应作用,其电阻值越大,负反应作用越强,VT1的放大才能也就越低,以至于使电路停振。RP1为振荡器增益的粗调电位器,RP2为细调电位器。 
振荡检测器 
振荡检测器由三极管开关电路和滤波电路组成。开关电路由三极管VT2、二极管 VD2等组成,滤波电路由滤波电阻器R3,滤波电容器C2、C3和C4组成。在开关电路中,VT2的基极与次级线圈L2的“C”端相连,当高频振荡器工作时,经高频变压器T1耦合过来的振荡信号,正半周使VT2导通,VT2集电极输出负脉冲信号,经过π型RC滤波器,在负载电阻器R4上输出低电平信号。当高频振荡器停振荡时,“C”端无振荡信号,又由于二极管VD2接在VT2发射极与地之间,VT2基极被反向偏置,VT2处于牢靠的截止状态,VT2集电极为高电平,经过滤波器,在R4上得到高电平信号。由此可见,当高频振荡器正常工作时,在R4上得到低电平信号,停振时,为高电平,由此完成了对振荡器工作状态的检测。 
音频振荡器 
音频振荡器采用互补型多谐振荡器,由三极管VT3、VT4,电阻器R5、R7、 R8和电容器C6组成。互补型多谐振荡器采用两只不同类型的三极管,其中VT3为NPN型三极管,VT4为PNP型三极管,衔接成互补的、可以强化正反应的电路。在电路工作时,它们可以交替地进入导通和截止状态,产生音频振荡。R7既是VT3负载电阻器,又是VT3导通时VT4基极限流电阻器。R8是 VT4集电极负载电阻器,振荡脉冲信号由VT4集电极输出。R5和C6等是反应电阻器和电容器,其数值大小影响振荡频率的上下。 
功率放大器 
功率放大器由三极管VT5、扬声器BL等组成。从多谐振荡器输出的正脉冲音频信号经限流电阻器R9输入到VT5的基极,使其导通,在BL产生瞬时较强的电流,驱动扬声器发声。由于VT5处于开关工作状态,而导通时间又十分短,因而功率放大器十分省电,能够应用9V积层电池供电。 
调试与运用办法 
金属探测器电路除了灵活度调理电位器外,没有调整局部,只需焊接无误,电路就能正常工作。整机在静态,也就是扬声器不发声时,总电流约为10mA,探测到金属扬声器发出声音时,整机电流上升到20mA。一个新的积层电池能够工作20~30小时。 
新焊接的金属探测器假如不能正常工作,首先要检查电路板上各元器件、接线焊接能否有误,再丈量电池电压及供电回路能否正常,稳压二极管VD1稳定电压5.5~6.5V之间,VD2极性不要焊反。探测碟内振荡线圈初次级及首尾端不要焊错。 
金属探测器运用前,需求调整探测杆的长度,只需将黑胶通旋松,推拉胶通套管至适合的长度,再旋转胶内通管,使电缆线绕紧,并使手柄尖端朝上,最后将黑胶通旋紧,锁住胶通套管。这样,手握探测器手柄时,大拇指正好紧挨灵活度调理电位器。 
调整金属探测器灵活度时,探测碟(振荡线圈)要远离金属,包括带铝箔的纸张,然后旋转灵活度细调电位器旋钮(FINE TUNING)翻开电源开关,并旋转到一半的位置,再调理粗调电位器旋钮(TUNING),使扬声器音频叫声中止,最后再微调细调电位器,使扬声器叫声刚好中止,这时金属探测器的灵活度最高。用金属探测器探测金属时,只需探测碟靠近任何金属,扬声器便会发出声音,远离到一定位置叫声自动中止。

 

 

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