脉冲金属探测器DIY线圈设计

脉冲金属探测器其线圈的设计

有很多电路,出现在互联网上的脉冲感应金属探测器。虽然它们用不同的方式去对信号进行处理,产生磁场脉冲的电子元件,这些电子器件基本上就是相同的。它的主要部分,就是产生磁脉冲的线圈。

线圈的大小主要取决于所需的探测深度与被检测的物体的最小尺寸。一般来讲,可以这样说,理论上的最大探测深度的线圈直径的5倍,与线圈检测到的物体的最小尺寸的直径的百分之五。这就是最大的价值与严重依赖的情况。这就是显而易见的,您一个一米线圈您不可能检测到5厘米的物体在5米深。但就是,您需要一个什么类型的线圈,这就是一个具体的问题。很多人会用金属探测器搜索钱币与珠宝。对于这些情况,一个25厘米或40厘米的线圈就可以了。在我的使用情况,就是我需要在一个两米的深度定位一个20厘米的铁盖或者装满金属的瓷器。这就就是我为什么要去做一个1米的线圈。虽然线圈的物理尺寸与形状可能会发生变化(正方形或椭圆形的线圈用于在特定的情况下,工作一样但最好为圆形的),只略有不同的电感线圈之间的不同的物理设计。普遍使用的最佳脉冲感应金属探测器搜索线圈电感的范围就是在300至500μH。在这个设计中,我将假定所使用的线圈就是400μH。对于更小的线圈,就意味着需要绕更多的圈数。

线圈就是由常用的电池供电。由于模拟电路进行放大的小涡流拿起后的磁脉冲信号已经停止时,±10伏或±12伏的双电源就是最实用的。将只收取与一个,两个电源的两侧,这给出了一个非对称的电池放电,如果我们使用两个单独的电池组为电源的正与负侧的线圈。因此,我们将仅使用一个电池组10或12伏,并生成与一个DC / DC转换器的电源的另外一半电源。虽然这样做就是用在商品化的金属检测器电路,但这样并不就是十分理想。主要的问题就是,所产生的DC / DC转换器的电压就是有纹波的,这种纹波正与探测器器特别就是在高频率时,这可能会产生一些不必要的耦合。我们将这个问题归纳到电源上,现在只能假设我们的线圈之间的任何电压就是12伏(根据实际选择的电池组,充电电池等充电。)

当电压通过一个高速双极晶体管或MOSFET,该电压被施加到线圈,在线圈中的电流将逐渐增加,直到它被充电晶体管与其她元件与线圈电阻线的内部电阻限制,如果脉冲的时间越长,磁场越高。这具有的优点与缺点。更强的磁场能穿透更深的土壤。但就是,如果选择的时间过厂,比如说350μs,您可能会过度饱与的地面,无法找到小物件,产生背景噪音。因此,我们有250μsec左右的值,以限制最大的充电时间,电路电阻应该足够低,以便在该期间内的足够的电流在线圈中产生。电流就是由线圈与MOSFET中到负电源中的总电阻值确定。但在选择的时候要考虑它的安全系数去选择线圈最大的阻值。许多脉冲感应金属探测器中使用的功率晶体管与MOSFET至少有5至8安培的最大连续电流。如果我们制作的线圈,就是按照这样一种方式,它有一个至少为2的欧

姆电阻,将整个线圈与回路的最大电流将永远不会超过最大的电池组与电池满载7、5

安培。 2欧姆线圈电阻与电路电阻之与总共3欧姆用12伏的电压,流过线圈的瞬间电流将达到约4安培的250μsec上面提到的,一个配合严密的脉冲感应金属探测器,对地下大深度寻找宝藏就是绰绰有余。

现在,我们已经定义了线圈的电感与电阻,但就是线圈在这没有说太多的物理设计,如果我们不知道尺寸。在下面的表格中,我总结了线圈的大小,线径,圈数与一些常见的线圈尺寸。在任何各种参数下,我尽可能接近上述的电感与电阻值。这将减少电荷脉冲长度与放电电阻值时,改变线圈的问题。

在此表中的值就是理论值,由线圈的物理外形决定。尤其就是电感量可以由线与线之间的距离变化,即使就是电感量有不同的变化。,即使电感不同,这里提到的值的10％或

20％,线圈都能正常运作,圆形线圈选用漆包铜线。线径0、4到0、5mm就是常见的厚度,在每个城市的角落都可以买得到,如果方形线框要用电缆的话,可以用8*0、4或者8*0、5线径的电缆,但一定要购买没有屏蔽的。

电曲线与歧视的

线圈的放电曲线图可以被分为三个部分。

第1阶段:在驱动MOSFET的击穿效应

大多数脉冲金属探测器使用MOSFET,通过线圈的电流脉冲来调节。我们的设计也将采用MOSFET FOT这个任务。如果MOSFET被关闭时,电流由线圈中并联的电阻中的产生回路,该回路应与线圈的电感密切匹配的。对于理想的阻尼的400μH线圈,使用约680欧姆的电阻器。300μH的电感线圈应并联一个600欧姆的电阻。如果我们加在线圈中的电流达到2安培的,与一个680欧姆的放电电阻器的电压将达到峰值到1360伏。不就是一般的功率元件能够处理此电压,特别就是功率MOSFET的用于驱动搜索线圈的击穿电压要选择在300与750伏之间,根据功率元件的品牌与型号的。这意味着,在第一阶段期间的线圈放电,在线圈上的电压将被限制到大约500伏特,通过并联电阻中流过的电流的一部分,与它的一部分,通过驱动功率MOSFET。这就是不太理想的,因为更高的放电电压意味着更快的磁场切换,但我们应该庆幸的,这MOSFET的动作其实就是防止其她部件被损坏。

脉冲的时间停留在第1阶段的放电曲线的量依赖于流经线圈的电流的放电开始时,击穿电压的MOSFET与线圈,布线与并联电阻器的电阻的总与。假设在循环中的主电阻体由并联电阻引起,我们可以用下列公式计算的长度的第一阶段:

T S1 = L 线圈 *(I的线圈 - V brk_down / R 潮湿)/ V brk_down

显然,这个公式就是唯一有效的,当我线圈 > V brk_down / R 潮湿的,因为否则的第一阶段从来没有进入理想的曲线直接进入第二阶段的。具有400μH的线圈,680欧姆的阻尼电阻器,一个初始2安培与MOSFET的击穿电压为500伏的线圈电流在我们的例子中,该第一阶段的放电曲线将持续一微秒。

第2阶段:在阻尼电阻器线圈电压高电流衰减

一旦由电流在线圈中感应的电压已达到以下的值的MOSFET的击穿电压时,电流将指数衰减到零。可以改变这种衰变的电流回路中的总电阻与线圈中的磁场的物理性质。的磁力线在到达金属可以改变的衰减曲线的第二个阶段,但也存在一些问题检测到它

们。首先就是非常高的电压。当线圈电压下降到低于MOSFET的击穿电压时,第2阶段进入(某处大约500伏),并结束的电压被降低到足以被拾起,常见的模拟电路(通常就

是0、5或1伏左右)。这个阶段也就是非常短的,这使得它难以执行可靠的测量,这给

任有关下列内容的信息的存在,或在到达的磁场的金属