Introduction: 金屬探測器

在這裡找到一個好玩的範例http://chemelec.com/Projects/BFO/BFO.htm,是使用電晶體與LC諧振電路構成的金屬探測器。

這個線路的原理稱作:BFO,(Beat Frequency Oscillator)。這裡是將兩個LC諧振電路進行混波,當兩個[振盪頻率一樣的時候,會沒有輸出。當頻率有差別的時候,就會輸出相差頻率的信號。

為了偵測的靈敏度,線路設計振盪的頻率在數百kHz,所以直接將信號輸出到喇叭人耳是聽不到,所以要使用上述的BFO方式將信號轉換成可聽見的聲音範圍。

這裡我用麵包板以及手邊有的零件將線路安裝起來,在聲音輸出的部分我稍微根據我的現有零件加以修改,最後製作一組感測線圈與硬體安裝,很簡單就可以完成囉。

Step 1: 麵包板線路安裝

基本上就是把線路圖安裝在麵包板上,線路不複雜,安裝電晶體的時候要注意極性。線路中的喇叭是壓電蜂鳴器,這樣可以讓發聲線路簡單一點。

線路中的L1就是感應線圈,在麵包板上會先留空,稍後安裝線圈的時候會接上。

Step 2: 製作線圈

線圈的部分就要手工繞了,這裡有一個網站 http://coil32.net/online-calculators/one-layer-coi... 可以幫我們計算空氣線圈(Air coil)的電感量。我們在線路上的L2線圈是用330uH的電感量,所以我們在感應線圈的部分也要使用一樣的電感量,但是因為感應線圈的手工製作會有誤差,無法與麵包板上的電感完全一致,所以麵包板上的LC振盪線路有一個可變電阻讓振盪頻率可以微調,所以我們在繞感應線圈的時候不能繞得剛剛好330uH,必須低一點,才能在微調的時候可以調整。

感應線圈的本體我是用一個紙碗來做的,我根據紙碗的直徑去計算線圈所需的圈數,繞好之後用膠帶固定。接著用厚紙板製作支撐的部分,最後用一隻木桿接起來,整個用熱溶膠固定。

注意,感應線圈的機構部分不可以有金屬的成分,否則會影響感應。

繞製線圈的漆包線我是用AWG-31的規格,線徑大約是0.22mm。這裡使用的線徑大約從0.2到0.5都可以。

實際製作的時候,計算了圈數之後,就大約多繞一點,然後再挑線起來測試,最後找到一個合適的連接點。

Step 3: 連接麵包板與感應線圈

用鱷魚夾線將兩個部分連接起來。一開始上電之後蜂鳴器或許有聲音發出,可能有,可能沒有。試著轉動可變電阻,如果有聽到聲音頻率有變化,表示線路基本上是正確的。

接著要來尋找正確的感應線圈的電感量。

正確的可變電阻微調,應該在其中一個方向轉到底後,蜂鳴器沒有聲音發出,這樣才是正確的。如果整個可變電阻的調整範圍都無法讓蜂鳴器停止發聲,那麼必須找出正確的線圈圈數。

我們可以從最多圈數開始連接,試著調整可變電阻找出沒有聲音的地方,這時候有可能會產生高頻的聲音,並且在轉動可變電阻時發現聲音越來越高最後聲音消失,這是不正確的。正確的聲音變化應該是越轉頻率越低的變化並且在可變電阻四分之一圈的時候聲音消失才對。

用美工刀挑起漆包線,底下墊一張紙,用砂紙將表面的漆刮掉,再用鱷魚夾夾上。每一次的尋找,要隔著幾圈再挑,一方面是一圈之間的電感變化很小,一方面是避免每次的刮除讓線圈產生短路,就會讓電感量失準。

Step 4: 將麵包板固定起來

我這裡很簡單地用束線帶把麵包板固定在木桿上面。這裡要注意的是連接感應線圈的鱷魚夾線要固定好,否則鱷魚夾線的晃動會造成感應線圈的電感量跑掉,造成誤動作。另外麵包板的零件也要固定好,尤其是麵包板上的電感L2,電感的零件腳與麵包板之間的阻抗改變也會造成振盪線路的頻率飄移而產生誤動作(影片最後有示範)

Step 5: 測試

如果仔細調整可變電阻,讓聲音剛剛好消失的時候,這時候的靈敏度是最好的。除了可以感應到一元硬幣,放在地上的時候還可以感應到地板內的鋼筋呢!

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