发表于2017年9月23日
地下金属物体的检测基于两个物理原理:
首先,接近线圈的金属物体引起搜索线圈的电感变化。如果在相同的空间中有多个线圈,则线圈之间的线圈将更改。此更改可能是递增的,也可能是递减的。该现象归因于金属附近空间的所谓相对磁导率(μ)的变化。铁磁性,顺磁性和反磁性三种类型被围绕这些材料的相对磁导率所划分。尽管将抗磁性物质与可能埋藏在地下的顺磁性物质分离非常困难,但肯定可以将铁磁物质与其他物质分离。
其次,在流过交流电的线圈附近的任何金属(循环流)上都会感应出所谓的涡流。这些会导致金属中的热损失,从而增加线圈的电阻率,增加其损失并降低其质量(Q)。涡流的强度取决于金属的大小,形状和类型,以及其与线圈的距离以及泄漏电流的频率。通常,没有孔的大型金属板会比较小或切碎的金属物体产生更强的涡流。
最后,除了物体在地面上的深度外,土壤或一般土壤的类型和湿度也很重要。从以上所述,显然,仅基于一个识别参数的精确金属分离实际上是不可能的。
实用的探测器金属电路分为三个基本类别:
BFO(拍频振荡器)。在该系统中,有两个振荡器,其中一个是恒定的,另一个则有一个线圈作为谐振线圈。如两个信号的非线性混频器所示,两个振荡器之间的频率差在金属检测期间会发生变化,并保持在可听频谱的低腰区域。用户通过改变从耳机或扬声器听到的响度的频率来了解金属的存在。
TR / IB(发送/接收/感应平衡)。这是一个发射器和接收器,加上松散的电感耦合。地下土壤中金属的存在会改变感应耦合的值。结果通过振荡器输出信号的电平变化来表示。
PI(脉冲感应)。在该系统中,脉冲被拉入埋入的金属中,被反射并扭曲回去。变形的类型指示是否存在所检测的金属的性质。
以上检测器类别中的每一个都有其缺点和优点。因此,理想的金属探测器应将所有三个探测器类别结合起来。不幸的是,这将导致非常复杂的系统。
该电路使用的检测方法与BFO的检测方法非常相似,不同之处在于它没有声音,但信号变成电流并驱动千分尺。
您将同意很难找到更简单的检测器电路。仅使用一个集成电路4030,一个动圈微安表,一些电阻器,几个电容器和两个线圈。零件的总成本应低于15美元。该电路使用两个由IC1a和IC1c门构成的Colpitts型LC振荡器。C7在两个振荡器之间产生松散的电容耦合。
振荡器IC1a具有大约300kHz的固定频率。当在该范围内没有金属时,振荡器IC1c会以完全相同的频率工作,因为它由恒定IC1a振荡器通过C7以大约90度的相位角通过C7进行同步。当金属充分改变L2的电感时,振荡器IC1c改变频率。IC1d网关对两个振荡器的输出信号执行异或(EXOR)逻辑,以大约50%的周期比在其输出处提供双倍频率(大约600KHz,没有检测到金属)。
当检测到金属物体时,周期比率以及因此通过M1仪器的电流都会改变。IC1b的栅极引线M1充当反相器,而P1调节仪器的灵敏度。
该电路由可持续数小时的9V电池供电。D1防止电路的反向供电。
检测器的PCB如下图所示。除了L2之外,电路中没有其他关键组件,因此构造不应带来特殊的困难。只需将每个组件连接到零件视图指示的位置即可。将光标P1向左转到最低灵敏度位置。检测线圈的芯线为空气,直径约为7.5cm,带有40匝漆包铜线或20cm直径和25匝漆包铜线。线圈缠绕在一块圆木或塑料排水管或排水沟的周围。灵敏度范围通过增加线圈直径来增加。L1已购买,如果具有带螺纹的铁氧体磁芯,则可以省略C8。如果实际上电路不是很灵敏,则可以稍微提高R2值。
设置完成的电路非常简单。接通电路电源并设置C8,以使仪器的针从右向左移动,当然金属也不会靠近L2。C8的正确设置是指针在刻度的开始处保持坚挺的位置(没有向左轻敲)。您可能需要在外部制作C8,以便在寻找金属时可以调整检测器的灵敏度。
由电路的简单性引起的缺点是检测振荡器的热不稳定性。如果事实证明这是有问题的,则应将L2,C4,C5和C6紧密放置以进行热协作。因此,如果线圈距离电路的其余部分相对较远,则应将这些电容器放置在线圈附近而不是电路板上。通过将线圈封闭在环氧树脂外壳中或用胶带覆盖,可以提高线圈的稳定性。从人体工程学的角度来看,应将稳定的线圈固定在木棍的末端。电路的其余部分放在固定在木柄上的小塑料盒中。
原型具有直径为32mm的塑料排水管,用于固定。带有电路的盒子安装在“ T”上。检测头有一个200mm的塑料塞帽。线圈架与杆的连接以135度角进行。在棒的顶部插入了一个32mm的相应插头。可以在带电插头的外表面上缠绕线圈,然后用绝缘胶带(PVC粘合剂)将线圈固定到位。检测头的照片非常有用。整个建筑的成本显然很小。在管道商店中可以找到所有非电子材料。
现在完成探测器的构造,您将渴望去寻找宝藏。但是,您必须先熟悉探测器的使用,然后才能看山峦和沟壑。
实际上,顺磁和顺磁材料对检测器读数的影响很小。但是,铁磁材料会在仪器中产生强烈的证据,从而增加L2的电感。但是,由于通常是在寻找硬币,也就是说,是小的金属物体,并且因为300kHz的频率相对较高,所以涡流会降低振荡器的频率,从而给您带来沉重的损失。由于这里的主要检测因素是涡流的存在,因此对于所有种类的金属,器械针都朝着同一方向发散。如果您看着针头及其移动,则意味着某些东西埋在了地面上。因此,开始挖掘并祝您好运。:-)
电阻:
R1,R2 =22KΩP1
= 10KO,微调
电容器:
C1,C3,C4,C6 = 680pF
C2 = 220pF
C5 = 270pF
C7 = 3p3
C8 = 100pF,微调器
C9 =10μF/ 63V
线圈:
L1 =330μHL2
=手动线圈,见文字
半导体:
D1 = BAT85
IC1 = CD4030
其他:
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