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振蕩檢測器工作原理及其應用
工作原理 高頻振蕩器
由二極管VT1和高頻變壓器T1等組成,是-•種變壓器反饋型LC振蕩器。 T1的初級線障I L1和電容器C1組成LC并聯振蕩回路,其振蕩頻率約200kHz, 由L1的電感骨和C1的電容景決定。T1的次級線闡L2作為振蕩器的反饋線闡, 其“C”端接振蕩管H1的棊極,“D”端接VD2。由于VD2處于正向導通狀態, 對高頻信號來說,“D”端可視為接地。在高頻變壓器T1中,如果“A”和“D” 端分別為初、次級線闡繞線方向的宵端,則從“C”端輸入到振蕩管VT1棊極的 反餓信號,能夠使電路形成正反餓而產生自激高頻振蕩。振蕩器反饋電壓的大 小與線闡LI、L2的匝數比有關,匝數比過小,由于反餓太弱,不容易起振,過 大引起振蕩波形失真,還會使金屬探測器靈敏度大為降低。振蕩管VT1的偏置 電路由R2和二極管VD2組成,R2為VD2的限流電阻。由于二極管正向閾佰電 壓恒定(約0. 7V),通過次級線_ L2加到VT1的棊極,以得到穩定的偏置電壓。 顯然,這種穩壓式的偏置電路能夠大大增強VT1高頻振蕩器的穩定性。為了進 -少提高金屬探測器的可靠性和靈敏度,高頻振蕩器通過穩壓電路供電,其電路由穩壓二極管VD1、限流電阻器R6和i•耦電容器C5組成。振蕩管VT1發射 極與地之間接有兩個串聯的電位器,具有發射極電流負反饋作用,其電阻值越 大,負反饋作用越強,VT1的放大能力也就越低,甚至于使電路停振。RP1為振 蕩器增益的粗調電位器,RP2為細調電位器。
調節高頻振蕩器的增益電位器,恰好使振蕩器處于臨界振蕩狀態,也就足 說剛好使振蕩器起振。當探測線闡L1靠近金屬物體時,由于電磁感應現象,會 在金屬導體中產生渦電流,使振蕩回路中的能景損耗增大,正反饋減弱,處于 臨界態的振蕩器振蕩減弱,甚至無法維持振蕩所需的最低能景而停振。如果能 檢測出這種變化,并轉換成聲音信號,根據聲音有無,就可以判定探測線闡下 面足否有金屬物體了。
振蕩檢測器
振蕩檢測器由二極管開關電路和濾波電路組成。開關電路由二極管VT2、 二極管VD2等組成,濾波電路由濾波電阻器R3,濾波電容器C2、C3和C4組成。 在幵關電路中,VT2的基極與次級線闡L2的“C”端相連,當高頻振蕩器工作 時,經高頻變壓器T1耦合過米的振蕩信號,正半周使VT2導通,VT2集電極輸 出負脈沖信號,經過it型RC濾波器,在負載電阻器R4上輸出低電平信號。當 高頻振蕩器停振蕩時,“C”端無振蕩信號,又由于二極管VD2接在VT2發射極 與地之間,VT2棊極被反向偏置,VT2處于可靠的截止狀態,VT2集電極為高電 平,經過濾波器,在R4上得到高電平信號。由此可見,當高頻振蕩器正常工作 時,在M上得到低電平信號,停振時,為高電平,由此完成了對振蕩器工作狀 態的檢測。
音頻振蕩器
音頻振蕩器釆用互補型多諧振蕩器,由二極管VT3、VT4,電阻器R5、R7、 R8和電容器C6組成互補型.多諧振蕩器釆用兩只不同類型的二極管,其中VT3 為NPN型二極管,VT4為PNP型二極管,連接成互補的、能夠強化正反饋的電 路。在電路T.作時,它們能夠交替地進入導通和截止狀態,產生音頻振蕩。R7 既足H3負載電阻器,又是VT3導通吋VT4棊極限流電阻器。R8是VT4集電極 負載電阻器,振蕩脈沖信號由VT4集電極輸出。R5和C6等是反饋電阻器和電 容器,其數值大小影響振蕩頻率的高低。
互補型多諧振蕩器的工作原理
接通電源時,由于VT3棊極接有偏置電阻器Rl、R3而被正向偏置,假設 H3集電極電流處于上升階段,VT4基極電流隨之上升,導致VT4集電極電流劇 增,VT4集電極電位隨之迅速升高,由VT4輸出的電流通過與之相連的R5向C6 充電,流經VT3的基極入地,又導致VT3棊極電流進-•步升高。如此反&循環, 強烈的正反饋使得VT3、VT4迅速進入飽和導通狀態,VT4集電極處于高電平, 使多諧振蕩器進入第•個暫穩態過程。隨著電源通過飽和導通的VT4經R5向 C6充電,當VT3基極電流下降到一定程度吋,VT3退出飽和導通狀態,集電極 電流開始減小,導致VT4集電極電流減小,VT4集電極電位下降,這-•過程又 進-•步加劇了向C6充電電流迅速減小,VT3棊極電位急劇降低而使VT3截止, VT4集電極迅速跌至低電平,多諧振蕩器翻轉到第二個暫穩態。多諧振蕩器剛 進入第二哲穩態吋,先前向C6充電的結果,其電容器右端為正,左端為負,現 在C6右端對地為低電平,由于電容器C6兩端電壓不能躍變,故VT3基極被C6 左端負電位強烈反向偏置,使兩只二極管在較長時間繼續保持截止狀態。在C6 放電時,電流從電容器右端流出,主要流經R5、(R8)、R9、VT5發射結入地, 又經過電源、R6、Rl、R3流回電容器C6左端。直到C6放電結束,電源繼續通 過上述回路開始對C6反向充電,C6左端為正。當C6兩端的電位上升至0.7V,
VT3開始進入導通狀態,經過強烈正反饋,迅速進入飽和導通狀態,使電路再 次發生翻轉,重復先前的暫穩態過程,如此周而復始,電路產生自激多諧振蕩。 從電路工作過程可以看出,向C6充電時,充電電阻器R5電阻值較小,因此充 電過程較快,電路處在飽和導通狀態時間很短;而在C6放電吋,需要流經許多 有關電阻器,放電電阻器總的數值較大,因而放電過程較慢,也就是說電路處 于截止時間較長。丙此,從VT4集電極輸出波形占空比很大,正脈沖信號的脈 寬很窄,其振蕩頻率約330Hz。
功率放大器
功率放大器由二極管VT5、揚聲器BL等組成。從多諧振蕩器輸出的正脈沖 音頻信號
經限流電阻器R9輸入到VT5的基極,使其導通,在BL產生瞬吋較強的電流, 驅動揚聲器發聲。由于VT5處于開關工作狀態,而導通時間又非常短,因此功 率放大器非常省電,可以利用9V積層電池供電。
3. 3整體電路性能分析
高頻振蕩器通過穩壓電路供電,提高了金屬探測器的可靠性和靈敏度這種 穩壓式的偏置電路能夠大大增強VT1高頻振蕩器的穩定性。而且還不象-•般電 池那樣污染環境從電路工作過程可以看出,向C6充電時,充電電阻器R5電阻 值較小,因此充電過程較快,電路處在飽和導通狀態時間很短;而在C6放電時, 需要流經許多有關電阻器總的數值較大,因而放電過程較慢,也就是說電路處 于截止時間較長。由于VT5處于開關工作狀態,而導通時間又非常短,因此功 率放大器非常省電,可以利用9V積層電池供電。
第4章設計總結
由這次課設讓我具正了解到課設的艱辛,從不情到了解再到棊本掌握在其 中費了我很多的精力。但在這次的課設中也讓我明白了很多在課本上很難學到 的東西。在閣書館和網上的知識大大提高了我做課設的信心,也讓我對我的課 設題目了解了很多。當探測線闡靠近金屬物體時,由于電磁感應現象,會在金 屬導體中產生渦電流,使振蕩回路中的能量損耗增大,正反饋減弱,處于臨界 態的振蕩器振蕩減弱,甚至無法維桫振蕩所需的最低能莆而停振。如果能檢測 出這種變化,并轉換成聲音信號,根據聲音有無,就可以判定探測線闡下面是 否有金屬物體了。
 
 

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