一、金属探测器的工作原理
在开始制作之前，了解金属探测器的工作原理是很有必要的。金属探测器的核心功能是通过电磁感应检测金属物体。以下是其基本工作原理：
发射线圈：金属探测器内部有一个发射线圈（也叫搜索线圈），通过交流电产生一个交变磁场。
感应金属：当这个磁场遇到金属物体时，金属会产生涡流（eddy currents），从而生成一个新的磁场。
接收线圈：探测器中的接收线圈会检测到这个新的磁场，并将其转化为电信号。
信号处理：通过电路放大和处理这些信号，探测器会发出声音或灯光提示，告知用户附近有金属。
基于这一原理，我们将制作一个简单的 BFO（Beat Frequency Oscillation，拍频振荡）式金属探测器，这种设计对初学者来说较为简单，成本也较低。
二、所需材料和工具
在动手制作之前，先准备好以下材料和工具。所有材料都可以在电子市场、淘宝或亚马逊上轻松购买，总成本通常在 100-200 元人民币之间。
材料清单
线圈用漆包线：直径 0.3-0.5 毫米的漆包线，约 50-100 米，用于制作搜索线圈。
电容器：2 个 220nF 陶瓷电容器（用于振荡电路）。
电阻器：1 个 10kΩ 电阻和 1 个 1kΩ 电阻。
晶体管：2 个 NPN 晶体管（如 2N3904 或 BC547）。
运算放大器：1 个 LM358 运算放大器 IC（用于信号放大）。
电位器：1 个 10kΩ 可调电位器（用于调谐频率）。
扬声器或耳机：小型 8Ω 扬声器或 3.5mm 耳机，用于输出声音信号。
电池：9V 电池及电池扣。
面包板或 PCB 板：用于搭建电路。
PVC 管或木板：用于制作探测器的手柄和线圈支架。
杂项：电线、热缩管、胶带、焊接材料等。
工具清单
烙铁及焊锡（焊接电路）。
万用表（测量电阻、电容和电路连通性）。
剪刀、胶水、螺丝刀（组装外壳）。
电钻（在支架上钻孔固定线圈）。
三、制作步骤
以下是制作金属探测器的详细步骤，整个过程分为电路搭建、线圈制作和外壳组装三大部分。
步骤 1：制作搜索线圈
搜索线圈是金属探测器的核心部件，直接影响探测深度和灵敏度。
制作线圈框架：取一块直径约 15-20 厘米的圆形塑料板或木板，在边缘每隔 1 厘米钻一个小孔，用于固定漆包线。
绕制线圈：用漆包线绕制线圈，绕 30-50 圈（圈数越多，灵敏度越高，但过多的圈数会增加调试难度）。绕好后用胶带固定线圈。
剥线和连接：将线圈两端剥去绝缘漆，露出铜线，以便后续连接到电路。
步骤 2：搭建振荡电路
我们将搭建一个简单的 BFO 电路，包含两个振荡器：一个固定振荡器（参考频率），一个可变振荡器（连接搜索线圈）。
1 固定振荡器：
在面包板上连接一个晶体管（例如 2N3904），搭配 220nF 电容器和 10kΩ 电阻，形成一个振荡电路。
该振荡器的频率应固定在 100kHz 左右（可用万用表测量频率）。
2 可变振荡器：
用另一个晶体管和电容器搭建第二个振荡器，但将其与搜索线圈连接。
加入 10kΩ 电位器，用于微调频率，使其接近固定振荡器的频率。
3 混频电路：
用 LM358 运算放大器将两个振荡器的信号混合，输出拍频信号。
拍频信号的频率差将通过扬声器或耳机输出。
步骤 3：连接扬声器或耳机
将 LM358 的输出端连接到扬声器或耳机。当两个振荡器的频率差发生变化时（即探测到金属时），你会听到声音的变化。
步骤 4：组装外壳
固定线圈：将搜索线圈固定在 PVC 管或木板的一端，作为探测头。
电路收纳：将面包板上的电路放入一个小塑料盒中，固定在手柄上。
电源连接：将 9V 电池连接到电路，并用开关控制电源。
四、调试与测试
完成组装后，进入调试阶段，确保金属探测器能正常工作。
频率调谐：
打开电源，调整电位器，使两个振荡器的频率非常接近（理想情况下，扬声器发出低频声音或几乎无声）。
如果频率相差太大，扬声器会发出高频噪音，此时需继续微调。
灵敏度测试：
将金属物体（如硬币或钥匙）靠近搜索线圈，观察扬声器是否发出明显的声音变化。
如果没有反应，检查线圈连接是否松动，或者调整电路中的电阻和电容值。
探测深度测试：
在不同距离放置金属物体，测试探测器的最大探测深度。
通常这种 DIY 探测器的探测深度在 5-10 厘米左右，具体取决于线圈大小和电路设计。
五、优化与改进
虽然我们制作的是一台基础款金属探测器，但通过一些改进，可以提升其性能：
增加线圈尺寸：更大的线圈可以提升探测深度，但可能会降低对小物体的灵敏度。
改进电路：加入一个简单的 LED 指示灯，当探测到金属时亮起，增加可视化反馈。
使用微控制器：如 Arduino，替代部分模拟电路，实现数字信号处理，提升精度。
防水设计：用防水材料封装线圈和电路，使探测器能在潮湿环境中使用。