这种感应平衡式金属探测器,重量轻得可以固定在操作者的手臂上,又具有良好的探测性能:穿透深度大,而且对铁及非铁磁性物体有良好的分辨能力。能在很大程度上抑制对铁的反应,包括薄的铁片。这一特性对于任何搜寻金币和其他贵重金属的人都十分有用。
电路设计十分简便的原因是去除了大量的传统的模拟电路,而代之以数字传感器和数字峰值比较器,珍宝探寻器的完整电路框图见下图。当探寻器探头经过金属上面时,发射器发出的信号中,只有一定波长的数字信号能够穿透并被接收器接收。由于接收的信号在音频范围内,所以可直接传送到一个蜂鸣器(WDl)或耳机中,得到很好的检测效果。
使用耳机可以避免对环境产生噪音干扰。此电路虽然简单,但是可以与最好的同类产品比美。下面是探测器在不同距离上对一个直径25mm的金币的灵敏度:160mm连续的蜂鸣音200mm一下清楚的声音240mm刚刚能听见的声音本仪器能检测到35mm处的一根针,及在半米或更远距离外的较大的非铁磁性物体。但要注意:这些测量值都是在空气中而非土壤中得到的。在地下,探测器的穿透深度在很大程度上受土壤矿化度的影响。探测出金属薄片相比起来就更为困难。能检测到与铜钱币类似的薄圆片的距离,在土壤中仅有在空气中的一半。对薄圆片的衰减作用一部分是由于探测器为了防止“表面效应”而使用较低的频率。此外,探测器配置了两个平衡绕组,可以使铁磁性金属的信号被大幅度地衰减。事实上,这种衰减的程度,使得探测器对于25mm直径的铜币的反应与20倍重量的铁块一样。探测器的功率消耗非常低,吸收电流约为l0mA,因此,可以用一个小的9VPPS电池供电。如果使用普通的AA型干电池串联供电,可以连续使用100小时。
两个搜索线圈的绕制相当简单,没有严格的圈数要求,多一点少一点都是允许的。两个线圈结构相同,完整的线圈及其详细结构见下图。各线圈以33SWG型(线径约0.26mm)的铜漆包线在直径150mm的骨架上绕100圈。绕制时,可以在一张硬卡纸上,以适当的角度钉上12根小钉(头部有一点向外)作为模板。线圈沿着这些钉子顺时针绕制。然后用短的绝缘带从线圈底下穿过扎紧,临时固定下来。线圈可以采用乱绕方式。取下绕好的线圈后,可以用同样的方式绕制第二个线圈。每次绕制时标好线圈的首、尾端,作上标记。一个线圈作为发射器TX,另一个作为接收器RX。每个线圈再用绝缘带沿着圆周缠紧。感应屏蔽层
探测器的印刷电路板(PCB)尺寸为76mm×46mm。元件面布局、脱板连线和实际大小的敷铜板布线见下图。电路对元件的型号和参数要求不严格,当然,高质量的元件可以保证产品性能。建议使用SGSThomson的HCF40106BEY作为IC1,当然其他型号的40106也可以满足电路需求。
电路构建由焊接14脚和8脚集成电路插座和电阻开始,最后再焊接二级管和电容。(注意:二极管的阴极K标有横杠,安装时应不靠近PCB板)一旦焊接完成,需仔细地检查焊接和布线是否有错误。
准备一个能安装音频电缆、开关Sl、电位器VR2和VR3、以及蜂鸣器WD1的机壳。钻4个安装螺钉螺母的孔,以便固定一长、一短的两个PVC管分别作为搜索臂和把手(见下图)。安装VR2和VR3的位置要保证便于调整。接好连接蜂鸣器WD1;音频控制器VR2、VR3;开关Sl和电池卡子的连线,同时要保证连线最短。VR2和VR3要选用金属外壳、塑料轴的电位器,并且将外壳连接到PCB板的地线上。这一点对于电路的稳定性很重要。Sl使用滑动开关,以防止运输过程中意外地开、关。如果需要,可以在蜂鸣器上并联上一个耳机插座,或者干脆用耳机代替蜂鸣器。要确认电池在电池盒中固定好,不要晃动。在噪音极大的环境中,可以在蜂鸣器外再增加一个LED管作为指示用。LED管可以通过lk串联电阻接到IClb的第六脚与OV之间。
建议搜索臂采用PVC管,并按照图5方式组装。作者采用了最为简单的方式。搜索臂(长的PVC管)与搜索头之间连接采用可旋转接头方式。用4mm尼龙电缆卡子固定搜索器的支架。作者是将方型雨水管的管座锯为两半,当作支架。旋转接头上的大的螺钉、螺母是从WC的坐便器的铰链上拆下来的。注意,不要在搜索头上使用任何金属的接头和紧固件。在将搜索臂固定在控制盒上之前,先要将音频电缆穿过搜索臂,然后将搜索臂固定在控制盒的一面上,再将较短的PVC管固定在控制盒的另一面,管的顶端要作一个90°的弯曲作为把手。按图3所示连接从搜索头来的音频电缆。同时,将两个音频电缆的屏蔽层接到0V上。最后,将IC1和IC2插到插座中。注意:IC1对静电敏感,所以操作前要将你的身体对地放电。
将探头远离各种金属和计算机等设备,以免对电路引起干扰。打开电源,调整VR2,直到在蜂鸣器的静默和震鸣之间听到“噼啪”声,可用VR3作为细调工具。当在静默和震鸣之间听到“嗡嗡”声时,可以调整电路板上的VR4。为改善检测效果,应该转动VR2和VR3使得发出快速的“咔拉”声,因为耳朵对于慢速的“噼啪”声不敏感,会减弱灵敏度。现在。当一个钱币经过探头时,蜂鸣器会发出一声震鸣,表明探寻器工作正常。
实际应用中,珍宝探寻器受要搜索的土壤矿化度,气温和电压变化的影响,平衡点会变化。但是本设计有较好的适应性,只需转动VR2和VR3进行必要的调整即可。使用中,为了效果更好,探头要缓慢地移动,反复地擦过搜索的地表面。整个电路的投资十分有限,使用高质量的元件,可以使检测器的信号边缘更为清晰,即静默和震鸣之间的变化更明显。