一般的金属定位器(探测器)设计方案有差拍振荡器(BFO),电感平衡(IB)以及差拍平衡(BB)型等。这里采用BB方案,其灵敏度与IB方案相同,而电路简单。两个搜索振荡器相同,因而对温度和电压变化不敏感,不需要补偿电路等优点。
电路如下图所示。主要包含5个元件;低价格的IC,可变电容器,两个搜索线圈和一个晶体耳机。电路的设计基础是一个倒相振荡器。
首先看IC1a(TL074CN)。因为电感抗拒电压的迅速改变(称为感抗),在IC1a输出脚1上逻辑电平的任何改变,在传输到反相输入脚2的过程中都会受到延时。在大约有8V/μs的转换速率将进一步延缓了IC1a的转换,这种就发生了振荡。
搜寻线圈L1的一端连接到同相输入脚3,使其工作稳定。当脚3处于“漂浮”状态时,这种设计不太好。
因为不同的IC有不同的转换速率,以及不同的输入阻抗,它们未必适合在这电路工作。而TL074CN有很宽的适用范围,不会有大问题。
搜索线圈是要求比较严格的元件,在振荡器中它必须仔细设计去产生振荡,以及获得所需要的频率。
当此频率需要提高时,在此频率上不应产生噪声和不稳定性。IC1特性和线圈电感两者都影响振荡器的频率,该频率在没有法拉第屏蔽时大约为260kHz。有法拉第屏蔽,线圈电感大约增至2倍,频率减低到原来的一半。
IC1b的连接方法完全与IC1a相同,只有它的搜索线圈是反相联结。
搜索头接触地面时,若有金属存在就会增加L1的电感量,然后又使L2增加,或者相反,因此引起振荡频率的降低。作为混频级的第3只运放IClc,输入了两个振荡器的输出频率信号,就产生了可听到的差频或者差拍的声音。
差频平衡(BB)的特点,不仅金属存在改变搜索振荡器的频率,而且像电感平衡(IB)方案那样,而且也会影响邻近的线圈。事实上,通过互感两只线圈互相影响,这样就大为提高了系统的灵敏度。
此外,只需要有一个调谐金属定位器的方法。这用可变电容器VC1达到,它耦合两个搜索线圈电感,提供了控制平衡的方法。几乎所有可变电容都可用在这里,不过宁肯用较小容量值,即47pF到100pF。用一个小固定电容(47pF)和VC1串联,就可以降低大容量值。
输出采用晶体耳机。当用压电蜂鸣器时,音量显得不足。用耳机,音量又太高,要适当地串接一个电阻去降低音量。不建议用电感或蜂鸣器或耳机,因为它会造成IC1c过载。
系统消耗电流约150mA。因此可用8xAA电池供电,可持续工作70小时。
本定位器试验时,可探测到150mm处的英国老式硬币。考虑到灵敏度有起伏的因素,设定探测距离125mm(5")是适宜的。
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