金属探测器有两种模式的套件。一种是散件，需要学生自己焊接；另一种是组装件，电路板已经加工为成 品，学生在组装过程中不必再用电烙铁焊接。这篇教学资料，配合Powerpoint制作指导文件，同时可供采用两 种模式的指导老师参考。 一、焊接： 这块印刷电路板面积比较小，要使用头部较尖的烙铁头。除了关照学生注意安全问题以外，一些使用电烙 铁的常识必须教给学生，这里不再赘述。但是有几个特殊要求需要作些交代： 1、每个焊点的焊锡用量要控制恰当，避免相邻的焊盘被焊锡粘连； 2、图纸上的R5所标阻值100欧，但是由于这是一个控制发光二极管LED亮度的限流电阻，所以也可以用其它阻值的电阻。V3（9013）的饱和电压为0.3伏，LED的打开电压为1.4伏，电源电压3伏，可估计R5上的压降是3－0.3－1.4＝2.3（伏）；如果R5＝100（欧），那么流过LED的电流I＝2.3/100＝0.023A＝23mA；如果R5＝220（欧），I＝0.01A＝10mA。现在市面上的发光二极管有的灵敏度较高，几个毫安就较亮了，所以R5还可以取大一些。这里，我们考虑到光亮要从金属探测器的外壳透出来，就把R5略取小一点；何况发光时间也不长，而视觉效果能更好些。 3、W 200（欧）是型号为“3296”的精密微调电位器，可以分为“顶调”和“边调”两类；“顶调”——调节螺丝在电位器的顶部，“边调”——调节螺丝在旁边。我们用的是“顶调”一类。焊接的时候有一个要求：把顶部的调节螺丝朝向电阻R5的一边，这是为什么？其实，这仅仅是为了调试的方便，没有特别的理由。调节螺丝顺时针旋转的时候，电位器引脚1、2之间的阻值变小；逆时针旋转调节螺丝的时候，1、2脚之间的阻值变大。这个结果和电路灵敏度高低正好相吻合——顺时针对应灵敏度提高，逆时针对应灵敏度降低。比较符合大家的思维习惯。 4、印板上有六个较大的焊盘是给螺丝固定线头用的，不要在上面搪锡。这里需要说明的是：如果你觉得把电感线圈以及电源的连线直接焊上去妥当，那么你就焊吧。设计用螺丝连接的考虑是在没有电烙铁的场合这样的连接要方便些，特别是在电子探测比赛场地，万一在换电池或调节灵敏度时把连线搞断了，显然用螺丝就可以较快修好；还有一点请考虑到：经过焊接的导线头更容易折断。 二、调试： 1、线路板焊好以后，检查元件无误，正确插入集成电路4011。 2、请用3伏电源（可以用2节5号电，装入配给的电池盒内，当心正负极别短路），分别接上电路板的正负两极，这时候蜂鸣器发出叫声（LED不亮）；然后，用短线把电路板上的Q、S两点连接起来，再次接上电源，不但蜂鸣器鸣叫，而且LED也同时发光——基本断定焊接可能没有大的错误。 3、连接好电感线圈。注意线圈的同名端，请老师教给学生什么叫“同名端”以及同名端的表示方法。 两个以上的线圈（含2个线圈）在相同的绕线方向情况下，两个线圈的首端或尾端被称为“同名端”。同名端一般用一个小圆点表示（如图）。A和N是同名端，B和M也是同名端；而A和B、M和N不是同名端。 4、正确连接电感以后，再接上电源，这时候应该有两种可能的情况出现：一种，蜂鸣器叫，LED亮——这时候请把调节螺丝逆时针旋转，直到蜂鸣器停叫、LED熄灭；第二种情况，蜂鸣器不叫，LED不亮——把调节螺丝顺时针旋转，让蜂鸣器叫、LED亮，然后逆时针旋转调节螺丝，直到蜂鸣器停叫、LED熄灭为止。上述两种情况实际是一个结果：当蜂鸣器刚刚停叫、LED刚刚熄灭的（调节螺丝）位置，是探测器灵敏度最高的状态。只要把电感线圈靠近金属物体，蜂鸣器和LED就会工作。 5、这个探测器的灵敏度，一般在线圈距离金属物体3厘米左右时会有所反应。不必刻意追求高灵敏度，因为（1）我们的电路功率很小，客观上受到条件的限制；（2）灵敏度越高，电路越不稳定，很容易在外界条件的刺激下，或在电路内部参数的少量变化时，把电路的工作状态翻转过来，不能进行正常的探测。 6、尽管这个探测器比较简单，但是仍有好多学问；即使正规实际使用的探测器，一般也离不开它的基本原理。你只有明白了原理，才会知道如何在“电子探测”活动中正确地使用探测器。它除了可以确定金属物体的位置以外，还可以大致测出金属物体的体积大小，粗略估计物体的形状。 三、原理： 电路由三部分组成。 1、电感反馈式振荡电路：由三极管V1、V2、电感L1、L2等元件组成，起振的临界点由发射极电位器W控制；起振后，V2的集电极处在低电位。当金属物体靠近电感时，由于磁通变化（电磁场能量被金属物体吸收）使电路停振，V2集电极电位升高。 按电路参数计算，振荡频率在600kHz左右。用一台中波调幅收音机靠近探测器线圈，可以收听到电路振荡时产生的噪音，也可以收听到二次或三次谐波的噪音。 注意：600kHz如果是等幅波那就收听不到了，二次和三次谐波同样如此；另外，因为探测器的主波频率比较接近收音机的中频465KHz，所以有的时候主频可以直接串入收音机，这时收音机满刻度都是噪音，严重干扰收音机工作；线圈绕到15匝，振荡频率更接近中频，更容易出现这种现象。我们可以利用这个现象检测探测器电路是不是起振。 更多的情况是，探测器靠近收音机时，拨动接收电台的调谐旋钮，喇叭里发出“嘀哩嘟噜”的叫声，这也说明探测器电路起振了，但是，你知道这是为什么吗？ 上述这些现象，都可以用来检测探测器振荡电路是否工作的依据，调幅中波收音机可以视为检测的工具。 2、CD4011电位控制电路：四个与非门，我们用了三个：A1，A3、A4；其中每一个与非门都有一个输入端被接在高电位上（1、5、12脚）；A3和A4是并联使用。当13脚（接在V2集电极）为高电位时，A3、A4的输出端也变为高电位。 3、显示电路：当探测器探到金属物体，振荡电路停振，A3、A4输出高电位，三极管V3（9013）导通，蜂鸣器叫、LED亮。