在機場，影院等許多公共場所你都可以看到金屬檢測器的存在。它們往往是出于安全考慮以檢測是否有人攜帶不符規(guī)定的金屬物體。在本項目中我們來設(shè)計一個簡單的金屬檢測器電路。金屬探測器的電路有許多種，但大部分設(shè)計都比較復(fù)雜，所以此處我們就用555定時器來設(shè)計一個簡單的金屬探測器電路。

繼續(xù)深入之前我們需要了解電感和RLC電路的概念。我們先來談?wù)?a target="_blank">電感。電感其實就是繞成不同形狀大小的線圈。一個電感的電感值往往由許多參數(shù)來決定。其中對電感值影響很大的一個參數(shù)就是磁芯。

下圖展示的是空芯電感，這些電感中沒有磁芯，所以基本上就是放置在空氣中的線圈。電感產(chǎn)生磁場的傳遞介質(zhì)為空氣。這些電感一般有著非常低的電感值。

這些電感一般都在微亨級，所以并不適用于毫亨級以上的應(yīng)用。以下是加入了磁芯的電感。


當(dāng)電感的磁芯是鐵氧體或是鐵芯時，其線圈的電感量會急劇增加。該增量遠(yuǎn)大于同樣大小及形狀的空芯電感。

現(xiàn)在我們來看RLC電路，如下圖所示，a和c引腳間的電抗或感抗取決于L和C的值，前提是信號頻率恒定。

所以如果電感值改變，則電感或感抗的值也會改變。而電感和RLC電路是如何運用到金屬檢測電路中的，我們將在后面的原理部分詳解。

所需元器件

1. +9V電源
2. 555定時器
3. 47kΩ電阻
4. 2.2uF電容 x 2
5. 揚聲器（8Ω）
6. 直徑為10cm的150匝線圈

電路圖及原理

上圖便是金屬檢測器的電路圖。555定時器在此處的作用為方波生成器，它會生成人可以聽見的脈沖頻率。引腳1和引腳2之間的電容不應(yīng)改變，因為它需要用來生成人可以聽到的頻率。

在該電路中有一部分RLC電路，由47Ω電阻，2.2uF電容和150匝的電感組成。其中RLC電路部分就是用來檢測金屬的部分。正如我們上述所說，一個金屬磁芯的電感比空芯電感的電感值要打。

要知道我們此處使用的是一個空芯電感，所以當(dāng)一個金屬物體接近線圈時，金屬物體就充當(dāng)了磁芯的身份。而金屬物體作為磁性后，線圈的電感值會極大增加。如此突增讓RLC電路的總電抗或感抗也發(fā)生了極大的改變。

一開始沒有金屬物體時，信號通過揚聲器會形成一些聲音。有了RLC電路的電抗變化，這時候傳入揚聲器的信號就不再相同了，因此揚聲器里傳出來的聲音也會與之前不同。

所以無論何時一個金屬物體接近線圈，RLC的感抗變化會使信號發(fā)生改變，也就導(dǎo)致了揚聲器生成的聲音改變。

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