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振荡检测器工作原理及其应用
工作原理 高频振荡器
由二极管VT1和高频变压器T1等组成,是-•种变压器反馈型LC振荡器。 T1的初级线障I L1和电容器C1组成LC并联振荡回路,其振荡频率约200kHz, 由L1的电感骨和C1的电容景决定。T1的次级线阐L2作为振荡器的反馈线阐, 其“C”端接振荡管H1的棊极,“D”端接VD2。由于VD2处于正向导通状态, 对高频信号来说,“D”端可视为接地。在高频变压器T1中,如果“A”和“D” 端分别为初、次级线阐绕线方向的宵端,则从“C”端输入到振荡管VT1棊极的 反饿信号,能够使电路形成正反饿而产生自激高频振荡。振荡器反馈电压的大 小与线阐LI、L2的匝数比有关,匝数比过小,由于反饿太弱,不容易起振,过 大引起振荡波形失真,还会使金属探测器灵敏度大为降低。振荡管VT1的偏置 电路由R2和二极管VD2组成,R2为VD2的限流电阻。由于二极管正向阈佰电 压恒定(约0. 7V),通过次级线_ L2加到VT1的棊极,以得到稳定的偏置电压。 显然,这种稳压式的偏置电路能够大大增强VT1高频振荡器的稳定性。为了进 -少提高金属探测器的可靠性和灵敏度,高频振荡器通过稳压电路供电,其电路由稳压二极管VD1、限流电阻器R6和i•耦电容器C5组成。振荡管VT1发射 极与地之间接有两个串联的电位器,具有发射极电流负反馈作用,其电阻值越 大,负反馈作用越强,VT1的放大能力也就越低,甚至于使电路停振。RP1为振 荡器增益的粗调电位器,RP2为细调电位器。
调节高频振荡器的增益电位器,恰好使振荡器处于临界振荡状态,也就足 说刚好使振荡器起振。当探测线阐L1靠近金属物体时,由于电磁感应现象,会 在金属导体中产生涡电流,使振荡回路中的能景损耗增大,正反馈减弱,处于 临界态的振荡器振荡减弱,甚至无法维持振荡所需的最低能景而停振。如果能 检测出这种变化,并转换成声音信号,根据声音有无,就可以判定探测线阐下 面足否有金属物体了。
振荡检测器
振荡检测器由二极管开关电路和滤波电路组成。开关电路由二极管VT2、 二极管VD2等组成,滤波电路由滤波电阻器R3,滤波电容器C2、C3和C4组成。 在幵关电路中,VT2的基极与次级线阐L2的“C”端相连,当高频振荡器工作 时,经高频变压器T1耦合过米的振荡信号,正半周使VT2导通,VT2集电极输 出负脉冲信号,经过it型RC滤波器,在负载电阻器R4上输出低电平信号。当 高频振荡器停振荡时,“C”端无振荡信号,又由于二极管VD2接在VT2发射极 与地之间,VT2棊极被反向偏置,VT2处于可靠的截止状态,VT2集电极为高电 平,经过滤波器,在R4上得到高电平信号。由此可见,当高频振荡器正常工作 时,在M上得到低电平信号,停振时,为高电平,由此完成了对振荡器工作状 态的检测。
音频振荡器
音频振荡器釆用互补型多谐振荡器,由二极管VT3、VT4,电阻器R5、R7、 R8和电容器C6组成互补型.多谐振荡器釆用两只不同类型的二极管,其中VT3 为NPN型二极管,VT4为PNP型二极管,连接成互补的、能够强化正反馈的电 路。在电路T.作时,它们能够交替地进入导通和截止状态,产生音频振荡。R7 既足H3负载电阻器,又是VT3导通吋VT4棊极限流电阻器。R8是VT4集电极 负载电阻器,振荡脉冲信号由VT4集电极输出。R5和C6等是反馈电阻器和电 容器,其数值大小影响振荡频率的高低。
互补型多谐振荡器的工作原理
接通电源时,由于VT3棊极接有偏置电阻器Rl、R3而被正向偏置,假设 H3集电极电流处于上升阶段,VT4基极电流随之上升,导致VT4集电极电流剧 增,VT4集电极电位随之迅速升高,由VT4输出的电流通过与之相连的R5向C6 充电,流经VT3的基极入地,又导致VT3棊极电流进-•步升高。如此反&循环, 强烈的正反馈使得VT3、VT4迅速进入饱和导通状态,VT4集电极处于高电平, 使多谐振荡器进入第•个暂稳态过程。随着电源通过饱和导通的VT4经R5向 C6充电,当VT3基极电流下降到一定程度吋,VT3退出饱和导通状态,集电极 电流开始减小,导致VT4集电极电流减小,VT4集电极电位下降,这-•过程又 进-•步加剧了向C6充电电流迅速减小,VT3棊极电位急剧降低而使VT3截止, VT4集电极迅速跌至低电平,多谐振荡器翻转到第二个暂稳态。多谐振荡器刚 进入第二哲稳态吋,先前向C6充电的结果,其电容器右端为正,左端为负,现 在C6右端对地为低电平,由于电容器C6两端电压不能跃变,故VT3基极被C6 左端负电位强烈反向偏置,使两只二极管在较长时间继续保持截止状态。在C6 放电时,电流从电容器右端流出,主要流经R5、(R8)、R9、VT5发射结入地, 又经过电源、R6、Rl、R3流回电容器C6左端。直到C6放电结束,电源继续通 过上述回路开始对C6反向充电,C6左端为正。当C6两端的电位上升至0.7V,
VT3开始进入导通状态,经过强烈正反馈,迅速进入饱和导通状态,使电路再 次发生翻转,重复先前的暂稳态过程,如此周而复始,电路产生自激多谐振荡。 从电路工作过程可以看出,向C6充电时,充电电阻器R5电阻值较小,因此充 电过程较快,电路处在饱和导通状态时间很短;而在C6放电吋,需要流经许多 有关电阻器,放电电阻器总的数值较大,因而放电过程较慢,也就是说电路处 于截止时间较长。丙此,从VT4集电极输出波形占空比很大,正脉冲信号的脉 宽很窄,其振荡频率约330Hz。
功率放大器
功率放大器由二极管VT5、扬声器BL等组成。从多谐振荡器输出的正脉冲 音频信号
经限流电阻器R9输入到VT5的基极,使其导通,在BL产生瞬吋较强的电流, 驱动扬声器发声。由于VT5处于开关工作状态,而导通时间又非常短,因此功 率放大器非常省电,可以利用9V积层电池供电。
3. 3整体电路性能分析
高频振荡器通过稳压电路供电,提高了金属探测器的可靠性和灵敏度这种 稳压式的偏置电路能够大大增强VT1高频振荡器的稳定性。而且还不象-•般电 池那样污染环境从电路工作过程可以看出,向C6充电时,充电电阻器R5电阻 值较小,因此充电过程较快,电路处在饱和导通状态时间很短;而在C6放电时, 需要流经许多有关电阻器总的数值较大,因而放电过程较慢,也就是说电路处 于截止时间较长。由于VT5处于开关工作状态,而导通时间又非常短,因此功 率放大器非常省电,可以利用9V积层电池供电。
第4章设计总结
由这次课设让我具正了解到课设的艰辛,从不情到了解再到棊本掌握在其 中费了我很多的精力。但在这次的课设中也让我明白了很多在课本上很难学到 的东西。在阁书馆和网上的知识大大提高了我做课设的信心,也让我对我的课 设题目了解了很多。当探测线阐靠近金属物体时,由于电磁感应现象,会在金 属导体中产生涡电流,使振荡回路中的能量损耗增大,正反馈减弱,处于临界 态的振荡器振荡减弱,甚至无法维桫振荡所需的最低能莆而停振。如果能检测 出这种变化,并转换成声音信号,根据声音有无,就可以判定探测线阐下面是 否有金属物体了。
 
 

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