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金属探测器该金属探测器电路由探测振荡器、基准振荡器、振荡信号处理器、混合放大器和电流表PA等组成，如图所示。电路王作原理探测振荡器由振荡管VI、探寻线圈L1、电容器C1C4和电阻器R1R3等组成。基准振荡器由振荡管V2、电感器L2、电容器C6C9和电阻器R2R4等组成。振荡信号处理器由六非门（DlD6）集成电路IC和外围阻容元件组成。混合放大器由二极管YD、电阻器R12、R13、电容器C13和场效应晶体管VF组成。接通电源开关S后，探测振荡器和基准振荡器均振荡工作，从V1和V2的集电极分别输出两个频率相同的正弦波振荡信号，两信号经振荡信号处理器放大和变换处理为两个频率与幅度相同、而相位相反的矩形波信号，再经RIO、Rll和VD1混合后送至YF的栅极。在探测线圈Ll未探测到金属物时，两路方波信号的频率相同、相位相反，VF的栅极电压低于2.5V，VF不工作，电流表PA指示为0（电流表的指针指在刻度盘的正中间）。当L1探测到金属物时，探测振荡器的工作频率将低于或高于基准振荡器的频率（探测到有色金属与探测到非有色金属时会有所不同），使VP栅极电压超过2.5V，VF工作，电流表PA的指针向左或向右偏转（当Ll探测到有色金属时，其电感量会变小，使探测振荡器的工作频率升高，电流表PA的指针向右偏转；若Ll探测到的是非有色金属，其电感量会增大，使探测振荡器的工作频率减小，电流表PA的指针向左偏转）。元器件选择RI1R3选用1/4W或1/8W碳膜电阻器。RP选用小型实心电位器或密封式可变电阻器。C1、C3、CT、08、CIO、C11和C13均选用高频瓷介电容器；C4C6、C9和C12选用独石电容器或涤纶电容器；C2选用瓷介可变电容器；C14选用耐压值大于10V的铝电解电容器。VD选用1N4148型硅开关二极管。vs选用稳压值为4.55.1V、结电容为50PF的稳压二极管。V1和V2均选用59018型硅NPN型晶体管。VF选用V20A型场效应晶体管。IC选用CD4069或MC14069型六非门集成电路。L1用0.27mm的漆包线在25mm的塑料环上绕90110匝，线圈外部包上铝箔（铝箔宜留有开口，并用屏蔽线将铝箔与地之间连接好）；L2选用固定电感器（例如TDK色码电感）。R4选用lmA电流表。工作原理高频振荡器 由三极管VT1和高频变压器T1等组成，是一种变压器反馈型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的电容量决定。T1的次级线圈L2作为振荡器的反馈线圈，其“C”端接振荡管VT1的基极，“D”端接VD2。由于VD2处于正向导通状态，对高频信号来说，“D”端可视为接地。在高频变压器T1中，如果“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基极的反馈信号，能够使电路形成正反馈而产生自激高频振荡。振荡器反馈电压的大小与线圈L1、L2的匝数比有关，匝数比过小，由于反馈太弱，不容易起振，过大引起振荡波形失真，还会使金属探测器灵敏度大为降低。 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），通过次级线圈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能够大大增强VT1高频振荡器的稳定性。为了进一步提高金属探测器的可靠性和灵敏度，高频振荡器通过稳压电路供电，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馈作用，其电阻值越大，负反馈作用越强，VT1的放大能力也就越低，甚至于使电路停振。RP1为振荡器增益的粗调电位器，RP2为细调电位器。高频振荡器探测金属的原理 调节高频振荡器的增益电位器，恰好使振荡器处于临界振荡状态，也就是说刚好使振荡器起振。当探测线圈L1靠近金属物体时，由于电磁感应现像，会在金属导体中产生涡电流，使振荡回路中的能量损耗增大，正反馈减弱，处于临界态的振荡器振荡减弱，甚至无法维持振荡所需的最低能量而停振。如果能检测出这种变化，并转换成声音信号，根据声音有无，就可以判定探测线圈下面是否有金属物体了。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处于可靠的截止状态，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，连接成互补的、能够强化正反馈的电路。在电路工作时，它们能够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等是反馈电阻器和电容器，其数值大小影响振荡频率的高低。互补型多谐振荡器的工作原理 接通电源时，由于VT3基极接有偏置电阻器R1、R3而被正向偏置，假设VT3集电极电流处于上升阶段，VT4基极电流随之上升，导致VT4集电极电流剧增，VT4集电极电位随之迅速升高，由VT4输出的电流通过与之相连的R5向C6充电，流经VT3的基极入地，又导致VT3基极电流进一步升高。如此反复循环，强烈的正反馈使得VT3、VT4迅速进入饱和导通状态，VT4集电极处于高电平，使多谐振荡器进入第一个暂稳态过程。随着电源通过饱和导通的VT4经R5向C6充电，当VT3基极电流下降到一定程度时，VT3退出饱和导通状态，集电极电流开始减小，导致VT4集电极电流减小，VT4集电极电位下降，这一过程又进一步加剧了向C6充电电流迅速减小，VT3基极电位急剧降低而使VT3截止，VT4集电极迅速跌至低电平，多谐振荡器翻转到第二个暂稳态。多谐振荡器刚进入第二暂稳态时，先前向C6充电的结果，其电容器右端为正，左端为负，现在C6右端对地为低电平，由于电容器C6两端电压不能跃变，故VT3基极被C6左端负电位强烈反向偏置，使两只三极管在较长时间继续保持截止状态。在C6放电时，电流从电容器右端流出，主要流经R5、（R8）、R9、VT5发射结入地，又经过电源、R6、R1、R3流回电容器C6左端。直到C6放电结束，电源继续通过上述回路开始对C6反向充电，C6左端为正。当C6两端的电位上升至0.7V，VT3开始进入导通状态，经过强烈正反馈，迅速进入饱和导通状态，使电路再次发生翻转，重复先前的暂稳态过程，如此周而复始，电路产生自激多谐振荡。从电路工作过程可以看出，向C6充电时，充电电阻器R5电阻值较小，因此充电过程较快，电路处在饱和导通状态时间很短；而在C6放电时，需要流经许多有关电阻器，放电电阻器总的数值较大，因而放电过程较慢，也就是说电路处于截止时间较长。因此，从VT4集电极输出波形占空比很大，正脉冲信号的脉宽很窄，其振荡频率约330Hz 。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，而导通时间又非常短，因此功率放大器非常省电，可以利用9V积层电池供电。本例介绍的金属探测器，可用于地下金属管道的寻找定位、海滨游泳场沙滩金属垃圾的清除及木板中残留铁钉的检测等。电路工作原理该金属探测器由探测振荡器、基准振荡器和音频放大器等组成，如图所示。探测振荡器由晶体管VI、V2和探测线圈L1、电容器C1等组成。基频振荡器由晶体管VI、Y3和电感器L2、电容器C3等组成。音频放大器由音频功率放大集成电路IC、音量电位器RP和电容器C6C8等组成。在u未检测到金属物体时，探测振荡器的工作频率与基频振荡器的工作频率相同（均为320kHz左右），Y3的发射极无音频信号输出，扬声器BL中无声音。当LI探测到地下埋藏有金属物体后，探测振荡器的工作频率将变高，Y3的发射极将输出一个音频信号，该信号经IC放大后，驱动扬声器BI，发出音频叫声，提示使用者“已探测到金属物体”了。元器件选择R1选用小型电位器或可变电阻器；R2R5均选用1/4W金属膜电阻器。RP选用小型膜式电位器。C1选用高频瓷介电容器；C2、C5C8、CIO均选用耐压值为10Y的铝电解电容器；C3选用瓷介微调电容器；C4、C9均选用涤纶电容器或独石电容器。VI、V3均选用电流放大倍数大于100的硅PN晶体管，例如S9014等型号；V2选用电流放大倍数大于100的PNP型晶体管，例如S9015等型号。IC选用LM386型音频放大集成电路。Ll可用0.45mm的漆包线绕30匝后，再弯成0.6m的圆圈；12选用固定式高频磁心电感器。BIL可选用0.25W、8的扬声器。电路调整安装好电路中各元件后，首先应调节晶体管VIV3的工作电流。调节微调电阻器RI的阻值，使VI和V2的集电极电流为1mA，V3的集电极电流为2mA。然后将音量电位器RP调至阻值最小的位置（音量最大状态），将微调电容器C3顺时针不停旋动时会发现：扬声器中会发出音频叫声9声音频率由高至低直至无声9又出现音频叫声9声音频率由低至高变化。重新调节C3，使之处于两次音频叫声之间的无声点上。将探寻线圈L1逐渐靠近金属物体（最好是铁质物体），扬声器中应发出低频率至高频率的叫声本例介绍一款采用PLL(锁相环)数字集成电路MCl4046制作的金属探测器，它在检测到金属物体时会发出声音报警信号，同时还能根据电流表的指示大致判断出被检测到的金属材料。该装置适用于检测木材中的铁钉、沙滩中的金属物品、墙内的电线等。电路工作原理该金属探测器电路由探测振荡器、PLL锁相环电路和音响报警电路组成，如图8-74所示。探测振荡器电路由探测线圈L、晶体管Vl、电阻器Rl-R3、电容器Cl-C5组成。PLL锁相环电路由集成电路ICl、电阻器R4-R8、电容器C7-Cll组成。音响报警电路由晶体管V2、比较放大器集成电路IC2 蜂鸣器HA、电阻器Rg-R14组成。在探测线圈L末检测到金属物品时，探测振荡器与ICl内部VCO的基准频率相同，ICl的13脚 (比较器输出端)元误差电压输出，音响报警电路不工作，蜂鸣器HA不发声。当L检测到金属物品时，探测振荡器的工作频率将升高或降低 (通常，检测到铜、铝等导电率高的金属时;振荡频率会升高;检测到铁氧体等导磁率高的金属物体时，振荡频率会降低;而检测到钢、铁等导磁率、导电率均较高的金属时，振荡频率或升高或降低)，IC1的13脚将输出误差信号。该信号经V2及IC2放大后，驱动HA发出报警声。同时，电流表PA的指针问左或问右摆动。元器件选择Rl-Rl4选用1/4W碳膜电阻器或金属膜电阻器;Rl5选用1/2W金属膜电阻器。RP选用小型电位器或可变电阻器。Cl、C2、C7-C9、Cl2和C13均选用独石电容器;C3-C6和ClO选用高频瓷介电容器;C11选用微调电容器 (半可变电容器)。Vl和V2均选用S9018或2SCl815型硅NPN晶体管。ICl选用CD4046或MCl4046B型PLL锁相环集成电路;IC2选用PPC393C型运算放大集成电路。L用O2mm的高强度漆包线在5cmx7cm的框架上绕100匝制成。HA选用电磁式蜂鸣器。PA选用小型微安表。电路调试在探测线圈L远离金属物品的情况下，调整Cll的容量，使基准频率与探测振荡器的工作频率相同，IC1的13脚输出为0。再调整RP的阻值，便电流表PA的指针向在刻度正中。将L分别靠近不同金属，分别调整Rl2和R14的阻值，便PA的表针偏右或偏左，蜂鸣器HA发出报警声采用锁相环IC的金属探测器电路如下图所示，使用锁相环IC NE565，灵敏度较高，探测距离可达75cm。其基本原理是锁相环IC中的VCO（压控振荡器）输出一相移信号，并把这相移信号反送至输入环路就是会锁定。这一电路会使网络的频率产生90度的相移，从而可以检测误差信号的存在。在探测距离为75cm以内时，本电路可区分出铁类金属和非铁类金属。当探测到的是非铁类金属时，VDO的频率增高，当控测到的是铁类金属时VCO的频率降低。金属探测器电路如图所示。探测线圈组成LC振荡电路，当线圈靠近金属时，金属体内产生涡流，使线圈电感量变化，致使探测器电路中的振荡频率也发生变化。图(a)是本探测器的原理框图；图(b)为检测电路图。如图所示为双线圈金属探测器电路。该探测器由探测头、发射器、接收器、定时器和音响发射器等组成。发射电路如图(b)所示，由多谐振荡器(IC1、R1、R2、C2)、单稳定时器(IC2、R4、C4)组成，且定时器IC2受多谐振荡器IC1输出的脉冲触发。振荡器的振荡频率为f=1.44/(R1+2R2)C2，图示参数对应的约为100Hz。定时器的定时时间为td =l.1R4C4，图示参数对应的约为165s。在定时时间内，由IC2脚输出的(高电平)信号使BG1、BG2饱和导通。接收电路如图(c)所示，主要由差分放大器和检测放大器组成。差分藏大器IC5(A709CP)将图(b)中线圈的感应信号进行差分放大，放大后的信号在定时电路的开启波门期间通过BG3，送至检测放大器IC6。定时电路如图(d)所示，由IC3、R10、C7和IC4、R12、C9组成的两个单稳延时电路组成，且IC4受IC3的输出控制。其中前者的延迟时间为td=l.1R12C9，图示参数对应的约为36s；后者盼延迟时间为td2=1.1R10C7，图示参数对应的约为50s，其输出信号送至接收器的BG3，以作为开启波门。音响发生器如图(e)所示，核心是由555(IC9)、BG4、R26、R27、C17等组成的多谐振荡器。当无金属感应信号时，由IC6脚输出的信号使BG4截止，多谐振荡器不工作，相应喇叭不发声。当有金属感应信号，且搜索线圈逐渐向金属体靠近时，感应信号变大，则BG4的导通状况变好，从而使IC9的振荡频率逐渐增高，当接近金属体时，由IC9输出的高频振荡信号便驱动喇叭发出高频音响，表示此处有金属物体。这是一个金属探测电路，它可以隔着地毯探测出地毯下的硬币或金属片。这个小装置很适合动手自制。一、元器件的准备 电路中的NPN型三极管型号为9014,三极管VT1的放大倍数不要太大，这样可以提高电路的灵敏度。VD1-VD2为1N4148。电阻均为1/8W。 金属探测器的探头是一个关键元件，它是一个带磁心的电感线圈。磁心可选10的收音机天线磁棒，截取15mm，再用绝缘板或厚纸板做两个直径为20mm的挡板，中间各挖一个10mm的孔，然后套在磁心两端，如图1 所示。最后0.31的漆包线在磁心上绕300匝。这样做的探头效果最好。如果不能自制，也可以买一只6.8mH的成品电感器，但必须是那种绕在“工”字形磁心上的立式电感器，而且电感器的电阻值越小越好。 二、电路的制作与调试 图2是金属探测器电原理图，图3是它的电路板安装图，图4是它的电路板元件安装图。组装前将所用元器件的管脚引线处理干净并镀上锡。对照三个图，依次将电阻器、二极管、电容器、三极管、发光二极管、微调电阻器焊到电路板上，再将电感探头、开关、电池夹连接到电路板上。电路装好，检查无误就可以通电调试。接通电源，将微调电阻器RP的阻值由大到小慢慢调整，直到发光二极管亮为止。然后用一金属物体接近电感探头的磁心端面，这时发光二极管会熄灭。调整微调电阻器RP可以改变金属探测器的灵敏度，微调电阻器RP的阻值过大或过小电路均不能工作。如果调整得好，电路的探测距离可达20mm。但要注意金属探测器的电感探头不要离元器件太近，在装盒时不要使用金属外壳。必要时也可以将金属探测器的电感探头引出，用非金属材料固定它。 三、电路工作原理 金属探测器电路中的主要部分是一个处于临界状态的振荡器，当有金属物品接近电感L（即探测器的探头）时，线圈中产生的电磁场将在金属物品中感应出涡流，这个能量损失来源于振荡电路本身，相当于电路中增加了损耗电阻。如果金属物品与线圈L较近，电路中的损耗加大，线圈值降低，使本来就处于振荡临界状态的振荡器停止工作。从而控制后边发光二极管的亮灭。 在这个电路中三极管VT1与外围的电感器和电容器构成了一个电容三点式振荡器。它的交流等效电路（不考虑RP和R2的作用如图5所示，当图5中三极管基极有一正信号时，由于三极管的反向作用使它的集电极信号为负。两个电容器两端的信号极性如图5所示，通过电容器的反馈，三极管基极上的信号与原来同相，由于这是正反馈，所以电路可以产生振荡，RP和R1的存在，消弱了电路中的正反馈信号，使电路处于刚刚起振的状态下。 金属探测器的振荡频率约为40KHz，主要由电感L 、电容器C1、C2决定。调节电位器RP减小反馈信号，使电路处在刚刚起振的状态。电阻器R2是三极管VT1的基极偏置电阻。微弱的振荡信号通过电容器C4、电阻器送到由三极管VT2、电阻器R4、R5及电容器C5等组成的电压放大器进行放大。然后由二极管VD1和VD2进行整流，电容器C6进行滤波。整流滤波后的直流电压使三极管VT3导通，它的集电极为低电平，发光二极管VD3亮。 在金属探测器的电感探头L接近金属物体时，振荡电路停振，没有信号通过电容器C4，三极管VT3的基极得不到正电压，所以三极管VT3截止，发光二极管熄灭。本篇文章来源于 电子开发网 转载请以链接形式注明出处 网址：/Article/jiadian/171.html简单易作的金属探测报警器电路图这里介绍的金属探测报警器线路简单、制作容易、体积小巧、携带和操作都很方便，它适合于探测任何非金属材料中的金属物。电路原理： 金属探测报警器的电路如图所示，其核心元件是一块CMOS六反相器数字集成电路A(IVI)。在这个电路里，反相器I和II都作为放大器来使用。金属探测器的探头是一只高Q值的电感器L，它与反相器I及电容器C1C3构成了一个电容三点式振荡器，振荡频率约为27KHZ。调节电位器RP，可使电路处在刚刚起振的状态下。平时，微弱的振荡信号通过由反相器II和电阻器R1组成的放大电路进行放大，再由二极管VD1进行整流，使反相器III的输入端始终