制作一款实用的金属探测器需要电子基础知识和动手能力。以下是基于IB(感应平衡)原理的经典设计方案，兼顾实用性与自制可行性：

核心原理：感应平衡式(IB)

利用两组线圈形成平衡的电磁场，当金属物体靠近时破坏磁场平衡，产生可检测的信号变化。

所需材料

制作步骤

1. 绕制线圈 (关键步骤)

• 线圈骨架：用木板或塑料板制作十字形骨架(臂长15cm)
• 绕线方法：
  • L1顺时针绕25圈 → L2同位置逆时针绕25圈
  • 线圈引线用绞合线防干扰
  • 封装：涂环氧树脂固化防潮

2. 电路搭建

【经典IB电路框架】
555振荡电路 → 驱动L1发射电磁波
       ↓
L2接收信号 → 差分放大器 → 滤波器 → 电压比较器 → 音频报警

• 推荐方案：
  • 振荡器：用555芯片构建10-30kHz方波发生器驱动L1
  • 信号处理：
  • L2信号经LM358放大100倍
  • RC滤波器(截止频率5kHz)滤除高频噪声
  • 比较器设定阈值，超出阈值触发蜂鸣器

3. 灵敏度调节

• 在放大器输出端接入50kΩ电位器，动态调整探测阈值
• 实验校准：在不同距离测试硬币/铁片的触发响应

4. 机械结构

• T字形结构：

  水平臂：固定线圈板
  垂直管：安装电路板 + 电池仓
  手柄：末端设置灵敏度旋钮及开关

• 重量平衡：确保重心靠近手握位置

调试技巧

1. 零点校准：
   • 通电后调整电位器使蜂鸣器处于临界不响状态
2. 抗干扰处理：
   • 金属外壳元件远离线圈
   • 电源并联100μF电解电容
3. 性能测试：
   • 硬币探测深度 ≥ 10cm (直径20cm线圈)
   • 铁质物体探测深度 ≥ 20cm

增强实用性的改进

1. 目标识别：
   • 添加LC谐振电路区分铁/非铁金属
2. 数字显示：
   • 用Arduino + 显示屏替代模拟电路，显示金属类别
3. 地平衡调节：
   • 增加土壤矿化补偿电路(专业探测器功能)

重要注意事项

⚠️ 安全警示：

• 高灵敏度线圈可能干扰心脏起搏器，使用时远离医疗设备
• 避免在雷区、油气管道附近探测
• 封装线圈防潮防冲击

成果示例：完成后的探测器可实现：

• 探测能力：1元硬币(10cm深)、手机(15cm深)、铁罐(30cm深)
• 工作电流：约50mA (12V供电时续航6小时以上)

进阶建议：若需专业级性能，可研究脉冲感应(PI)技术（抗矿化土壤干扰更强），但需用到高频MOSFET和高速比较器，难度较高。制作过程推荐参考《电学与电子技术实验手册》或开源项目Geotech Detectors设计资料。