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金屬探測器的初級原理

文章出處:人氣: 發表時間:2019-05-29 15:10:51
金屬探測器的初級原理、調試和制作方法:金屬探測器供初學者試驗的有兩種模式的套件。一種是散件,需要學生自己焊接;另一種是組裝件,電路板已經加工為成品,學生在組裝過程中不必再用電烙鐵焊接。這篇教學資料,配合Powerpoint制作指導文件,同時可供采用兩種模式的指導老師參考。  
  
 一、焊接:  
     這塊印刷電路板面積比較小,要使用頭部較尖的烙鐵頭。除了關照學生注意安全問題以外,一些使用電烙  
 鐵的常識必須教給學生,這里不再贅述。但是有幾個特殊要求需要作些交代:  
     1、每個焊點的焊錫用量要控制恰當,避免相鄰的焊盤被焊錫粘連;  
     2、圖紙上的R5所標阻值100歐,但是由于這是一個控制發光二極管LED亮度的限流電阻,所以也可以用其它阻值的電阻。V3(9013)的飽和電壓為0.3伏,LED的打開電壓為1.4伏,電源電壓3伏,可估計R5上的壓降是3-0.3-1.4=2.3(伏);如果R5=100(歐),那么流過LED的電流I=2.3/100=0.023A=23mA;如果R5=220(歐),I=0.01A=10mA?,F在市面上的發光二極管有的靈敏度較高,幾個毫安就較亮了,所以R5還可以取大一些。這里,我們考慮到光亮要從金屬探測器的外殼透出來,就把R5略取小一點;何況發光時間也不長,而視覺效果能更好些。  
     3、W 200(歐)是型號為“3296”的精密微調電位器,可以分為“頂調”和“邊調”兩類;“頂調”——調節螺絲在電位器的頂部,“邊調”——調節螺絲在旁邊。我們用的是“頂調”一類。焊接的時候有一個要求:把頂部的調節螺絲朝向電阻R5的一邊,這是為什么?其實,這僅僅是為了調試的方便,沒有特別的理由。調節螺絲順時針旋轉的時候,電位器引腳1、2之間的阻值變??;逆時針旋轉調節螺絲的時候,1、2腳之間的阻值變大。這個結果和電路靈敏度高低正好相吻合——順時針對應靈敏度提高,逆時針對應靈敏度降低。比較符合大家的思維習慣。  
     4、印板上有六個較大的焊盤是給螺絲固定線頭用的,不要在上面搪錫。這里需要說明的是:如果你覺得把電感線圈以及電源的連線直接焊上去妥當,那么你就焊吧。設計用螺絲連接的考慮是在沒有電烙鐵的場合這樣的連接要方便些,特別是在電子探測比賽場地,萬一在換電池或調節靈敏度時把連線搞斷了,顯然用螺絲就可以較快修好;還有一點請考慮到:經過焊接的導線頭更容易折斷。  
  
 二、金屬探測器的調試:  
     1、線路板焊好以后,檢查元件無誤,正確插入集成電路4011。  
     2、請用3伏電源(可以用2節5號電,裝入配給的電池盒內,當心正負極別短路),分別接上電路板的正負兩極,這時候蜂鳴器發出叫聲(LED不亮);然后,用短線把電路板上的Q、S兩點連接起來,再次接上電源,不但蜂鳴器鳴叫,而且LED也同時發光——基本斷定焊接可能沒有大的錯誤。  
     3、連接好電感線圈。注意線圈的同名端,請老師教給學生什么叫“同名端”以及同名端的表示方法。  
 兩個以上的線圈(含2個線圈)在相同的繞線方向情況下,兩個線圈的首端或尾端被稱為“同名端”。同名端一般用一個小圓點表示(如圖)。A和N是同名端,B和M也是同名端;而A和B、M和N不是同名端。  
     4、正確連接電感以后,再接上電源,這時候應該有兩種可能的情況出現:一種,蜂鳴器叫,LED亮——這時候請把調節螺絲逆時針旋轉,直到蜂鳴器停叫、LED熄滅;第二種情況,蜂鳴器不叫,LED不亮——把調節螺絲順時針旋轉,讓蜂鳴器叫、LED亮,然后逆時針旋轉調節螺絲,直到蜂鳴器停叫、LED熄滅為止。上述兩種情況實際是一個結果:當蜂鳴器剛剛停叫、LED剛剛熄滅的(調節螺絲)位置,是探測器靈敏度最高的狀態。只要把電感線圈靠近金屬物體,蜂鳴器和LED就會工作。  
     5、這個探測器的靈敏度,一般在線圈距離金屬物體3厘米左右時會有所反應。不必刻意追求高靈敏度,因為(1)我們的電路功率很小,客觀上受到條件的限制;(2)靈敏度越高,電路越不穩定,很容易在外界條件的刺激下,或在電路內部參數的少量變化時,把電路的工作狀態翻轉過來,不能進行正常的探測。  
     6、盡管這個探測器比較簡單,但是仍有好多學問;即使正規實際使用的探測器,一般也離不開它的基本原理。你只有明白了原理,才會知道如何在“電子探測”活動中正確地使用探測器。它除了可以確定金屬物體的位置以外,還可以大致測出金屬物體的體積大小,粗略估計物體的形狀。  
  
 三、金屬探測器的原理:  
 電路由三部分組成。  
     1、電感反饋式振蕩電路:由三極管V1、V2、電感L1、L2等元件組成,起振的臨界點由發射極電位器W控制;起振后,V2的集電極處在低電位。當金屬物體靠近電感時,由于磁通變化(電磁場能量被金屬物體吸收)使電路停振,V2集電極電位升高。  
     按電路參數計算,振蕩頻率在600kHz左右。用一臺中波調幅收音機靠近探測器線圈,可以收聽到電路振蕩時產生的噪音,也可以收聽到二次或三次諧波的噪音。  
     注意:600kHz如果是等幅波那就收聽不到了,二次和三次諧波同樣如此;另外,因為探測器的主波頻率比較接近收音機的中頻465KHz,所以有的時候主頻可以直接串入收音機,這時收音機滿刻度都是噪音,嚴重干擾收音機工作;線圈繞到15匝,振蕩頻率更接近中頻,更容易出現這種現象。我們可以利用這個現象檢測探測器電路是不是起振。  http://www.topratedinsurers.com/
 
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