超低频金属探测器。方案、说明

超低频金属探测器。无线电电子电气工程百科全书

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该金属探测器是根据改变两个发生器的拍频原理构建的。其操作方案很简单：来自搜索和参考振荡器的信号进入混频器，混频器在输出处生成差频信号。当金属接近搜索发生器的线圈时，其频率发生变化，因此，相对于参考发生器的差频（通常位于音频范围内）发生变化。

乍一看，很明显，金属探测器的灵敏度越高，其发生器的频率越高。其实这不是真的。随着频率的增加，土壤对电磁波的吸收也增加。因此，由于通过电源电路和寄生安装电容的耦合，消除不必要的发电机自同步变得更加困难。

此外，搜索生成器频率的随机波动达到的值可与金属物体接近引起的频率变化相媲美。

最后，只有在超低（数十千赫兹）的工作频率下才能远程区分黑色金属和有色金属。它通过改变搜索振荡器和参考振荡器的振荡之间的相位差来检测金属的存在，并使用 PLL 环路进行同步。搜索是动态进行的，传感器波的重复周期约为 1 秒。

该金属探测器能够根据黑色/颜色区分金属。

示意图

金属探测器原理图如图2.10所示。 1. 参考振荡器是在DD32768芯片上制作的，其频率为XNUMX Hz，由ZOl石英谐振器稳定。

来自该发生器的信号通过电阻分压器 R3R4 提供给混频器 VD6VD13。

搜索发生器由晶体管VT1 构成。线圈L1作为金属探测器的敏感元件，通过四线屏蔽电缆连接到发生器。来自线圈抽头的反馈信号被送到晶体管VT1的发射极，并通过电路R6C7到达混频器。

控制搜索发生器变容二极管 VD1 的频率。电路 R13C10 和 R17C11 提供额外的滤波，降低 DA1 放大器输出端的高频分量水平。

金属探测器的灵敏度由可变电阻R25控制。当设备设置过程中发生器的同步中断或检测到大型金属物体时，二极管 VD7-VD10 可防止 DA3 放大器过载。

当金属探测器传感器经过不具有铁磁性的有色金属制成的物体时，运放DA3的输出端会出现先正后负的信号浪涌。

正半波打开晶体管VT2，从而打开晶体管VT4和VT5上的声音发生器。如果物体具有铁磁特性，则浪涌具有相反的极性。其第一个（负）半波打开晶体管 VT3，从而对电容器 C21 充电。晶体管VT6打开，在通过电阻R21对电容器C31放电所需的时间内，分流电阻R33——晶体管VT5的集电极负载，从而在信号的第二(正)半波作用下禁止声音信号。

如果开关 SA2 的触点打开（有色金属位置），就会发生这种情况。当触点闭合（“黑色金属”位置）时，当检测到铁或钢制成的物体时，声音指示也会起作用，但只有在传感器线圈经过该物体之后。

带有附加电阻器 R1 的微安表 PA16 用作电压表，测量输出 DA1 处电压的恒定（开关 SA1 处于“工作”位置）或可变（处于“设置”位置）分量。第一个可以让您明确检测到的物体的位置，第二个可以修复发电机的同步时刻及其故障。

电源节点示意图

在图中。图2.11显示了金属检测机的电源单元图。为声音警报供电的 +9 V 电压直接取自电池 GB1（开关 SA3 闭合）。为金属探测器主要部件供电的 +6 V 稳压器由晶体管 VT7 和 VT8 组装而成，其中第一个用作齐纳二极管。使用运算放大器 DA3 创建人工“中点”（+4 V 电路）。

超低频金属探测器

米。一、示意图

超低频金属探测器

米。 2.11. 超低频金属探测器电源单元示意图

结构和细节

L1传感器线圈的制造基础可以是外径为14毫米的薄壁铝管，弯曲成直径为250毫米的环，两端之间的间隙为10毫米。您需要使用钢锯或铣刀在环外侧的周边开一个槽。通过它，L1 线圈（PELSHO 0,3 线）的匝数将敷设在管道内。从地端开始，圈数为25+55+120。

绕制过程中，每隔2-3圈应用环氧树脂润滑导线。成品盘管的空腔必须填充硅酮密封胶，整个结构涂有硝基漆。

在间隙附近，需要将带有接触垫的玻璃纤维板连接到环上，并在其上焊接以下部件：

线圈引线；
电容器C1；
连接电缆线。

应在管道与电路板连接点的一端下方放置一个金属花瓣，连接电缆屏蔽编织层的引线应焊接到该金属花瓣上。

设置金属探测器后，整个组件必须用塑料盒覆盖或填充硅酮密封剂以防止受潮。

最好将线圈安装在木质十字架上，木质十字架的中央部分有塑料“耳朵”，用于连接由介电材料制成的伸缩杆。带有金属探测器主要部件的板必须放置在金属盒中，该金属盒固定在与线圈相对的杆端部。

环路电容器C1由多个K71-7电容器并联而成，总电容等于图中所示。您还可以使用其他耐热电容器（TKE M47 或 M75 组）。晶体管VT7应选择发射结击穿电压为6,2-6,5V的晶体管。电路的其余元件没有特殊要求。

可变电容器 C5 - 来自晶体管收音机。石英谐振器ZQ1——时钟。微安表 RA1 - 刻度中间为零。附加电阻R16的选择应使得在+2,5V和-2,5V电压下，微安表指针偏转至刻度相应一端。

各种声音发射器均按 HA1 进行测试。最合适的是绕组电阻为 311 欧姆的 TEMK-250 电话话筒头。当发声器消耗的电流不超过3mA时，信号量就相当足够了。如果使用高阻抗耳机，电流消耗还可以进一步降低。

作者：朱古良 L.

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