DIY设计一个金属探测器

金属探测器很有趣，我一直着迷于使用它来挖掘东西。在此之后，我决定设计自己的金属探测器，它以一些最小的组件提供更好的性能，我可以从当地的无线电商店购买。让我们来看看这个电路的工作解释。

金属探测器的工作原理：

这是一款基于节拍频率的金属检测机，它通过使用来自两个独立振荡器的两个混合信号的较低外差来工作。一个振荡器产生稳定的参考频率，而另一个振荡器用作VVO（可变频率振荡器）。通常，两个振荡器是同步的，它们的输出组合不会产生外差。当参考振荡器保持频率稳定时，VFO在金属物体存在时会改变其频率。

L2线圈充当高电感天线，根据其与金属物体的距离，其电感略有变化。这会导致振荡器经历频移。来自振荡器的两个信号由C12和C13组合，并馈送到外差放大器。外差放大器没有高频响应，并抵消了高频分量。它只放大两个振荡器之间频率差的减法和总和。然后，该低频外差进入功率放大器，功率放大器驱动扬声器以听见金属的存在。

第一阶段：

BFO金属检测机的第一阶段围绕晶体管Q1旋转。这是参考振荡器，基于克拉普振荡器。可变电容C11用于微调振荡器的频率，使参考振荡器和VFO同步，并且输出端不会产生外差。您可以通过

C1 将参考频率从 44.1MHz 更改为 62.11MHz，以匹配 VFO 频率。该级的输出来自C12。

第二阶段：

检测器的第二级是VFO振荡器。VFO振荡器的设计方式是，它实际上使用两个晶体管Q2和Q3，以便在搜索线圈周围创建一个更强大的EM场。这大大提高了金属检测机的灵敏度，但在一定程度上增加了复杂性。L1/C2形成LC谐振电路，其中心频率也接近参考振荡器的中心频率。该级的输出来自C13。

第三阶段：

下一级是外差混频器和放大器。两个振荡器（C12，C13）的两个输出在Q3的底部混合。我故意选择这两个电容器的值这么低。这是因为当两个振荡器以近频工作时，它们之间的公共连接可能会导致两个振荡器之间的“拉动”。这将使它们的频率和相位匹配，这是不可取的。

Q3放大器抑制混合信号中剩余的HF分量，并放大混音中剩余的较低频率外差。级必须具有非常低的频率响应。电容器的选择不会引起低频滚降和降低响应。输出从晶体管的集电极获取并馈送到电位计，以允许用户手动改变检波器的灵敏度。

最后阶段：

金属检测机的最后一级只是一个普通的发射器放大器。这进一步提高了驱动高阻抗扬声器的信号电平，并允许用户在金属物体存在的情况下听到节拍。该级并不重要，您也可以用运算放大器代替它。但为了简单起见，我选择这样设计。

实际考虑：

为确保基准振荡器的稳定性，最好将其与VFO分开构建（在不同的PCB上）。这将最大限度地减少对参考振荡器的任何外部影响，并消除两个振荡器之间的“拉力”。

我强烈建议将去耦电路保留为R11/C12和R14/C15。由于用于为检波器供电的9V电池具有相当高的内阻，因此这两个振荡器可能会通过电源轨相互拉动耦合。

您可以通过在长 5 厘米、宽 0 厘米的矩形框架上缠绕 8 圈 70.40 毫米的电线来制作搜索线圈。

用铝箔屏蔽搜索线圈非常重要，铝箔通过铜线连接到电路的公共接地轨。这将最大限度地减少线圈和土壤之间的电容耦合。这种匝进而可能导致错误检测，而线圈附近没有金属物体。

正确屏蔽线圈的方法是将成品线圈包裹在铝箔中。然后用一层额外的非漆包铜线包裹箔本身。这应该靠近电池的负极端子连接。

在设计金属探测器的结构时，最好将搜索线圈靠近VFO。还要将 VFO 屏蔽在搜索线圈正上方的金属外壳中。

将参考振荡器与VFO分开，放在检波器手柄正下方的不同屏蔽金属盒中。

您可能希望添加开关或按钮，或者使用运算放大器更改最后一级。扬声器驱动器级工作在A类，即使在空闲时也会消耗恒定的电流，并且可能会很快耗尽9V电池。

作为电话扬声器的替代品，您可以使用具有更高灵敏度和带宽的耳机。在这种情况下，运算放大器和直流去耦是强制性的。