对微电路具有更高灵敏度的金属探测器。方案、说明

对微电路具有更高灵敏度的金属探测器。无线电电子电气工程百科全书

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BFO类型的所有金属探测器的特征之一是这些装置的参考和示例性发生器在结构上是在一个微电路的元件上制成的。

应该认识到，除了某些优点（例如，电路简单、温度稳定）之外，这种设计还具有许多缺点。主要的一个是微电路晶体内部各个元件之间出现寄生连接，这几乎是不可能消除的。这就是为什么在此类金属探测器中需要选择大于100-300 Hz的拍频，这不可避免地导致其灵敏度下降。

上世纪90年代中期，在基于国内外出版物上发表的方案创建设备时，曾尝试消除基于拍频信号分析的金属物体探测器，至少消除所指出的缺点。

示意图

所提出的设计是 BFO（拍频振荡器）金属探测器的众多选择之一，也就是说，它是一种基于分析两个频率接近的信号的拍频原理的设备。同时，在本设计中，通过耳朵来评估拍频的变化。

该装置的电路基础（图3.6）是测量和参考振荡器、混频器、低通滤波器、分析器和声音指示电路。

米。 3.6. 灵敏度提高的金属探测器示意图（点击放大）

测量和参考振荡器是两个基于 IC1 和 IC2 微电路元件的简单 LC 振荡器。在这种情况下，参考振荡器组装在IC1.1元件上，测量或可调谐发生器组装在IC2.1元件上。

参考振荡器的振荡频率由其电路元件的参数决定，即线圈L1的电感和电容器C1、C2的电容。选择这些参数的值应使参考振荡器的工作频率约为 100 kHz。测量发生器的振荡电路由探测线圈L2和电容器C3-C5组成。该发生器的工作频率接近于参考发生器的频率，并且可以通过调节可变电容器C3来稍微改变。元件 IC1.2 和 IC2.2 执行级联功能，通过交流电压在发电机之间提供隔离。

RF 信号从两个发生器的输出馈送到由 IC3.1 元件制成的混频器，在其输出端，发生器及其谐波的总频率和差频率形成振荡，这些振荡被馈送到低通滤波器电路。

与许多其他 BFO 类型的金属探测器不同，在所提出的设备中，低通滤波器用于隔离差（声音）频率的信号，该滤波器组装在元件 R3 和 C6 上。接下来，低频信号被馈送到分析仪。

众所周知，估计拍频信号频率的金属物体探测器的灵敏度在很大程度上取决于该设备可以记录的最低频率的信号。提供几赫兹频率的搏动分析的金属探测器具有最佳的灵敏度。然而，由于电话胶囊的工作频率范围有限，无法直接在耳机上收听这样的信号。

通常，开发人员会采用最简单的解决方案来解决此问题，即：他们只是使用各种乘法器来增加拍频信号的频率。在前一章描述具有更高灵敏度的晶体管金属探测器时，已经考虑了倍频电路的选项之一（更准确地说，将正弦信号转换为倍频脉冲序列）。

在所考虑的金属探测器的分析仪中，为了增加差拍信号的频率，使用了一个电路将正弦（几乎是三角形）信号转换为重复率加倍的短脉冲。为此，使用在元件 IC3.2-IC3.4 上制作的电压比较器。在拍频的一个周期内，比较器从一种逻辑状态切换到另一种逻辑状态两次，之后其产生的矩形脉冲被C7R8电路微分，然后通过电容器C7馈送到音量控制R8。因此，连接到 X1 连接器的 BF2 耳机会收到两倍频率的短电压脉冲。

该装置由电压为1V的电源B9供电。同时，金属探测器的IC1和IC2微电路通过去耦滤波器R6C8和R7C9由直流电源供电。

细节和设计

金属探测器的所有部件（搜索线圈 L2、电阻器 R8、电容器 C3、连接器 X1 和 X2 以及开关 S1 除外）均位于尺寸为 80x60 毫米的印刷电路板上，该电路板由双双面箔 getinax 或 textolite（图 3.7）。在这种情况下，元件从导体的一侧安装，另一侧的箔起到屏蔽的作用。

对微电路具有高灵敏度的金属探测器
米。 3.7. 具有更高灵敏度的金属探测器的印刷电路板（a）和元件布置（b）

本装置所使用的部件没有特殊要求。建议使用任何可以毫无问题地放置在印刷电路板上的小尺寸电容器和电阻器。

电容器 C3 的最大电容应为 180-240 pF。您可以使用小型无线电接收器中的任何调谐电容器（例如 KP-180 型）。为了提高热稳定性，希望电容器C1、C2、C4和C5的TKE不低于M1500。例如，固定电阻可以是 MLT-0,125 型。

K561LE5 型微电路可以用 K176LE5、K176LA7 或 K561LA7 微电路替换。

线圈 L1 包含 30 匝直径为 2 mm 的 PEV-0,08 线。为了缠绕它，建议使用晶体管无线电接收器的 IF 电路线圈的框架（例如“Alpinist-407”或类似的）。

搜索线圈L2包含100匝直径为2毫米的PEV-0,6线，并制成内径为240-250毫米的圆环形状。这种线圈在刚性框架上更容易制作，但你也可以不用它。在这种情况下，任何合适的圆形物体，例如罐子，都可以用作临时框架。线圈的匝被散装缠绕，之后将它们从框架中取出并用静电屏蔽屏蔽，为了制造该线圈，将铝箔带缠绕在匝束上。胶带缠绕的起点和终点之间的间隙（屏幕两端之间的间隙）应为 10 毫米左右。

在线圈L2的制造中，特别需要确保屏蔽带的端部不闭合，因为在这种情况下形成短路线圈。为了增加机械强度，屏蔽前可以用环氧树脂粘合剂浸渍线圈。将约一米长的两芯屏蔽电缆的导体焊接到线圈端子上，在其另一端安装 SSH-3 连接器或任何其他合适的小型连接器。电缆护套必须连接到线圈屏蔽上。在工作位置，线圈连接器连接到位于设备主体上的配合连接器。

提高灵敏度的金属探测器由电压为 1 V 的电源 B9 供电。作为此类电源，您可以使用一节 Krona 电池或串联的两节 3336L 电池。

将其上带有元件的印刷电路板和电源放置在任何合适的金属盒中。电容器C3、可变电阻器R8、用于连接搜索线圈L1的连接器X2、开关S1和用于连接耳机BF2的连接器X1安装在外壳盖上。

设立

所讨论的金属探测器应在金属物体从距离探测线圈 L2 至少 1,5 m 处移除的条件下进行调谐。设备的直接设置必须从选择所需的拍频开始。为此，建议使用示波器或数字频率计。

使用示波器时，其探头必须连接到低通滤波器的输入（引脚 IC3/3）。此时的波形类似于调制射频信号的波形。此外，通过调节线圈L1以及根据需要选择电容器C1和C2的电容，需要确保调制频率(拍频)约为5-10Hz。

当使用数字频率计设置金属探测器时，应先将频率计连接到IC1的引脚3，然后再连接到同一芯片的引脚2。通过改变前面提到的元件的参数（线圈L1的电感、电容器C1和C2的电容），需要确保指示点处信号的频率差也大约为5- 10赫兹。

您无需示波器和频率计即可选择所需的拍频。在这种情况下，通常调整参考振荡器的工作频率就足够了。为此，必须将高阻电话（例如TON-3.1）连接到IC3元件的输出（引脚IC3/2），然后通过调节L1线圈的调谐核心，将音频信号应出现在耳机中。此时，电容器C3的转子必须置于中间位置。然后，通过旋转L1线圈的调谐芯，需要设置在电话中听到喀哒声的模式，跟随频率为几赫兹。调谐发电机后，建议用一滴胶水固定 L1 线圈的调谐磁芯。

接下来，您需要设置电压比较器。为此，您需要选择图 9 所示的电阻器 R3.6 的值。 300 虚线。其电阻范围为 1 kΩ 至 9 MΩ。需要注意的是，如果比较器输出端（IC5/6、3.2引脚）有高电平电压，应在IC3的10,11、XNUMX引脚与公共线之间连接电阻RXNUMX。

工作程序

在本装置的实际使用中，差拍信号的必要频率应由可变电容器C3来维持，该频率会在各种因素的影响下发生变化（例如，当土壤的磁性能变化、环境温度或环境温度变化时）。电池已放电）。

如果在操作过程中，搜索线圈L2的覆盖区域出现任何金属物体，那么耳机中的咔嗒声频率就会发生变化。当接近某些金属时，它会增加，而当接近其他金属时，它会减少。通过改变点击频率，有了一些经验，您就可以轻松确定检测到的物体是由什么金属（磁性或非磁性）制成的。

咔哒声的音量由可变电阻器 R8 调节。

作者：Adamenko M.V.

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