基于CD4030的简单金属探测器电路

有时，贵金属隐藏得太深，只有使用复杂的设备才能被发现。但是，在许多情况下，可以通过相对简单的方法检测埋在表面附近的小块贵金属。每个人都非常有魅力地发现隐藏在土壤下面几厘米处的潜在有价值的东西。许多人想在沙滩上使用探测器。金属探测器还具有专业应用，例如探测地下金属导管，当然还可以探测掩埋的弹丸和地雷。显然，金属探测器的规格取决于使用情况。大多数业余人员不需要昂贵且复杂的设备，因此这条电路非常简单。它可以检测深度为20厘米的小金属物体（硬币）。这意味着尽管简单，我们的探测器可以在花园，小路或海滨上很好地工作。那些对实验感兴趣的人会发现此电路非常有趣。

地下金属物体的检测基于两个物理原理：

• 首先，靠近线圈的金属物体引起搜索线圈的电感变化。如果在同一个空间中有多个线圈，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，顺磁性和反磁性这三种类型被围绕这些材料的相对磁导率划分。尽管将抗磁性物质与可能埋在地下的顺磁性物质分离是非常困难的，但当然有可能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，没有孔的大金属板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以外，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。

基本金属搜索电路类型

实际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结合所有三个探测器类别。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，只是它没有声音，但是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仪器的电流会发生变化。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。

构造金属探测器

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，因此构造不应出现特别的困难。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7.5厘米，带有40匝漆包铜线或20厘米直径和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的正确设置是针在刻度的开始处保持牢固的位置（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。

电路简单导致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。从人机工程学的角度来看，应将稳定的线圈固定在斗杆的末端。电路的其余部分放在一个固定在操纵杆手柄上的小塑料盒中。

该原型具有一根直径为32mm的塑料排水管，用于粘贴。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。

准备寻找宝藏

现在完成了探测器的构造后，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的读数影响很小。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，并且由于300kHz的频率相对较高，因此涡流会降低振荡器的频率，从而给您带来沉重的损失。由于此处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。:-)

元器件清单

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：
M1 =100μA动圈式仪表