DIY設(shè)計一個金屬探測器

金屬探測器很有趣，我一直著迷于使用它來挖掘東西。在此之后，我決定設(shè)計自己的金屬探測器，它以一些最小的組件提供更好的性能，我可以從當(dāng)?shù)氐臒o線電商店購買。讓我們來看看這個電路的工作解釋。

金屬探測器的工作原理：

這是一款基于節(jié)拍頻率的金屬檢測機(jī)，它通過使用來自兩個獨(dú)立振蕩器的兩個混合信號的較低外差來工作。一個振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的參考頻率，而另一個振蕩器用作VVO（可變頻率振蕩器）。通常，兩個振蕩器是同步的，它們的輸出組合不會產(chǎn)生外差。當(dāng)參考振蕩器保持頻率穩(wěn)定時，VFO在金屬物體存在時會改變其頻率。

L2線圈充當(dāng)高電感天線，根據(jù)其與金屬物體的距離，其電感略有變化。這會導(dǎo)致振蕩器經(jīng)歷頻移。來自振蕩器的兩個信號由C12和C13組合，并饋送到外差放大器。外差放大器沒有高頻響應(yīng)，并抵消了高頻分量。它只放大兩個振蕩器之間頻率差的減法和總和。然后，該低頻外差進(jìn)入功率放大器，功率放大器驅(qū)動揚(yáng)聲器以聽見金屬的存在。

第一階段：

BFO金屬檢測機(jī)的第一階段圍繞晶體管Q1旋轉(zhuǎn)。這是參考振蕩器，基于克拉普振蕩器?？勺?a href="http://www.ttokpm.com/tags/電容/" target="_blank">電容C11用于微調(diào)振蕩器的頻率，使參考振蕩器和VFO同步，并且輸出端不會產(chǎn)生外差。您可以通過

C1 將參考頻率從 44.1MHz 更改為 62.11MHz，以匹配 VFO 頻率。該級的輸出來自C12。

第二階段：

檢測器的第二級是VFO振蕩器。VFO振蕩器的設(shè)計方式是，它實(shí)際上使用兩個晶體管Q2和Q3，以便在搜索線圈周圍創(chuàng)建一個更強(qiáng)大的EM場。這大大提高了金屬檢測機(jī)的靈敏度，但在一定程度上增加了復(fù)雜性。L1/C2形成LC諧振電路，其中心頻率也接近參考振蕩器的中心頻率。該級的輸出來自C13。

第三階段：

下一級是外差混頻器和放大器。兩個振蕩器（C12，C13）的兩個輸出在Q3的底部混合。我故意選擇這兩個電容器的值這么低。這是因?yàn)楫?dāng)兩個振蕩器以近頻工作時，它們之間的公共連接可能會導(dǎo)致兩個振蕩器之間的“拉動”。這將使它們的頻率和相位匹配，這是不可取的。

Q3放大器抑制混合信號中剩余的HF分量，并放大混音中剩余的較低頻率外差。級必須具有非常低的頻率響應(yīng)。電容器的選擇不會引起低頻滾降和降低響應(yīng)。輸出從晶體管的集電極獲取并饋送到電位計，以允許用戶手動改變檢波器的靈敏度。

最后階段：

金屬檢測機(jī)的最后一級只是一個普通的發(fā)射器放大器。這進(jìn)一步提高了驅(qū)動高阻抗揚(yáng)聲器的信號電平，并允許用戶在金屬物體存在的情況下聽到節(jié)拍。該級并不重要，您也可以用運(yùn)算放大器代替它。但為了簡單起見，我選擇這樣設(shè)計。

實(shí)際考慮：

為確?；鶞?zhǔn)振蕩器的穩(wěn)定性，最好將其與VFO分開構(gòu)建（在不同的PCB上）。這將最大限度地減少對參考振蕩器的任何外部影響，并消除兩個振蕩器之間的“拉力”。

我強(qiáng)烈建議將去耦電路保留為R11/C12和R14/C15。由于用于為檢波器供電的9V電池具有相當(dāng)高的內(nèi)阻，因此這兩個振蕩器可能會通過電源軌相互拉動耦合。

您可以通過在長 5 厘米、寬 0 厘米的矩形框架上纏繞 8 圈 70.40 毫米的電線來制作搜索線圈。

用鋁箔屏蔽搜索線圈非常重要，鋁箔通過銅線連接到電路的公共接地軌。這將最大限度地減少線圈和土壤之間的電容耦合。這種匝進(jìn)而可能導(dǎo)致錯誤檢測，而線圈附近沒有金屬物體。

正確屏蔽線圈的方法是將成品線圈包裹在鋁箔中。然后用一層額外的非漆包銅線包裹箔本身。這應(yīng)該靠近電池的負(fù)極端子連接。

在設(shè)計金屬探測器的結(jié)構(gòu)時，最好將搜索線圈靠近VFO。還要將 VFO 屏蔽在搜索線圈正上方的金屬外殼中。

將參考振蕩器與VFO分開，放在檢波器手柄正下方的不同屏蔽金屬盒中。

您可能希望添加開關(guān)或按鈕，或者使用運(yùn)算放大器更改最后一級。揚(yáng)聲器驅(qū)動器級工作在A類，即使在空閑時也會消耗恒定的電流，并且可能會很快耗盡9V電池。

作為電話揚(yáng)聲器的替代品，您可以使用具有更高靈敏度和帶寬的耳機(jī)。在這種情況下，運(yùn)算放大器和直流去耦是強(qiáng)制性的。