本文解析一款基于高频振荡-检测原理的金属探测器电路,其由高频振荡器、振荡检测器、音频振荡器与功率放大器四部分组成。
高频振荡器:由三极管VT1与高频变压器T1构成变压器反馈型LC振荡器。T1初级线圈L1与电容C1组成LC并联谐振回路,振荡频率约200kHz,由L1电感量与C1电容量共同决定。次级线圈L2作为反馈线圈,其C端接振荡管VT1基极,D端接VD2。由于VD2正向导通,对高频信号而言D端可视为接地。振荡器反馈电压受L1、L2匝数比影响:匝数比过小反馈不足不易起振,过大则波形失真并显著降低灵敏度。
VT1的偏置电路由R2与二极管VD2组成,R2为VD2限流电阻。利用二极管约0.7V的恒定阈值电压,经L2加至VT1基极得到稳定偏置,这种稳仿式偏置可显著增强振荡器稳定性。为提高可靠性与灵敏度,高频振荡器经VD1、R6、C5组成的稳压电路供电。VT1发射极与地之间串有两只电位器,提供发射极电流负反馈以调节放大能力,其中RP1为增益粗调、RP2为细调。
探测原理:调节增益使其恰好处于临界振荡态。当探测线圈L1靠近金属物体时,电磁感应使金属导体产生涡流,增大振荡回路能量损耗、减弱正反馈,处于临界态的振荡减弱甚至停振。通过检测这一变化并转换为声音信号,即可据此判定探测线圈下方是否存在金属物体。
振荡检测器:由三极管开关电路与滤波电路组成。VT2基极接L2的C端,振荡时正半周使VT2导通,集电极输出负脉冲,经π型RC滤波器后在R4上得到低电平;停振时VT2可靠截止,R4呈高电平。由此,R4上的电平状态即反映了振荡器的工作状态。
音频振荡器:采用互补型多谐振荡器,由NPN管VT3、PNP管VT4及R5、R7、R8、C6组成,利用互补连接强化正反馈、交替导通与截止产生音频振荡,振荡信号由VT4集电极输出。其振荡频率约330Hz,正脉冲脉宽很窄、占空比大。
功率放大器:由VT5与扬声器BL组成。多谐振荡输出的正脉冲经R9送入VT5基极使其导通,驱动扬声器发声。因VT5处于开关工作状态且导通时间极短,功放非常省电,可由9V积层电池供电。