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ぼくとしちゃん
日本で行った事の無い県はないぞ！住んだ事の無い地方は四国と近畿と中国と沖縄だけだぞ！あと少しで日本征服だ！でも、ブログの内容は映画・ゲームなんだよね。
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January 26, 2024
カテゴリ： カテゴリ未分類
いつの日にか生きているうちに卑弥呼の塚を見つける為に、
鏡や金印を見つけることが可能な強力な金属探知機を作ってみようと思っているが、
市販品はほぼ子供のおもちゃで使えず、
強力な物は地雷探知機等手に入らないものなので、
自作するしかないと思って色々と研究しているが、
何事もいきなりと言うのは無理なので、少しづつ研究する。
金属探知機は色々な種類が有るが、
その原理は概ね金属の接近により変化するインダクタンスを検知するものである。
Ｘ線等の透過型の物は出力側と検知側に装置が必要なので地中の物を探すのは無理だし、
持ち運びができず値段が途方も無く高い。
なのでインダクタンス変化の検出がお手軽である。
それにしてもインダクタンスの変化も微弱なので検知方法は色々と有るけれど、
可能なのは以下のタイプ。
１．インダクタンスの変化を電波に変えて、その周波数の変化を電圧として検知する。
２．インダクタンスの変化を電波に変えて、その周波数の変化を電流として検知する。
３．インダクタンスの変化を周波数のままカウントして、その差を検知する。
こんな感じ。
簡単なのは２．で子供向けおもちゃはたいていこのタイプ。
愛天堂で販売されているのを買って作ったことがあり、2022年3月22日にブログに書いた。
愛天堂の金属探知機を作りました。
この愛天堂の金属探知機はＬ１を並列共振回路、Ｌ２を直列共振回路として、
Ｌ１の回路が同調する周波数でＱ２の電流が最大になり、
Ｌ２の回路が同調する周波数でＱ１の電流が最大になり、
Ｌ１とＬ２が同心円状に有るので両者が一致するとＱ３には電流が流れないが、
周波数がずれるとＱ３に電流が流れてブザーが鳴る仕組みになっている。
他には1．の方式で、出力側から発せられた電波により金属に発生した誘導電流を、
電波として検出し、それを増幅して電圧出力としてブザーなどを鳴らすタイプもある。
また３．の方式として基準周波数の発生回路と同じ周波数を発生する検知回路を作り、
検知回路を金属に近づけて変化した周波数と基準回路の電波を、
コンパレーターで比較して電圧（又は電流）として出力したり、
両者の差を「うなり」として（ラジオ受信機等で）検出する物が有る。
特にこの「うなり」として検出する方式は理論的に感度が高くなりやすいので第一候補。
今回はどの方式を採用するにしても金属に対するインダクタンス変化の検出が大事なので、
いったいどの位なのかを実験してみた。
まずは実験回路。こんな感じ。
発振回路には色々なタイプが有るが、大事なのは製作が簡単で安くできること。
ハートレー発振回路はコイルにタップを作るのが大変なのでコルピッツ発振回路にした。
上のコルピッツ回路は通常コレクターにインダクターを入れて発振出力を上げるが、
今回は電源ラインにテスターを入れるので、
テスターがコレクター抵抗又はインダクターと思えば省略が可能なので入れていない。
また、コイルの条件（大きいか小さいか）がどのように影響するか調べたいので、
愛天堂で290円で買ったコイル（多分携帯電話の非接触充電回路用）の50µHのものと、
近所の金物屋さんで買った0.55mmのエナメル線（袋から出したそのままで図ると）250µHを
つないで、金属体（実際はペンチ）を近づけて比較してみることにした。
その実験の様子。
出力はアース－ベース間をオシロスコープで観察した。
まずは50µＨの波形。
周波数は1.232MHzで+2.5V～-2.2Vである。
これに金属（ペンチ）を近づけると、
周波数は1.264MHz（+32kHz）上がり、+2V～－1.6Vである。
これを直接検知できるならば利用価値があるが、
周波数は何とかなると思うが、電圧は難しいかも？
よく愛天堂をバカにするが、あの金属探知機は結構優秀なのかもしれない。
次にコイルを250µHに変えてみる。
まずは金属を近づけない状態。
うーん、電圧は+2.5V～-2.2Vで変わらないが、
周波数は525.725kHzと、インダクタンスが５倍なので当然低くなっている。
理論上は１／√5（＝0.447）なのだが、
実測値を計算してみると、525.725/1264＝0.416となり、
コイル以外のインダクタンス分を加味するとほぼ理論通りかなぁとも思う。
これに金属を近づけると、
電圧は+2.2V～－2.0Vと50µHの場合と大差ないが、
周波数変化分は、538.052－525.725＝12.327kHzと数値的には大差ないが、
元の周波数に対する変化割合は5倍近く大きい。
多分、これが重要なのではないだろうか？
なお、この12.327kHzと言うのは12327ヘルツつまり「うなり」として使うには高すぎて、
僕のように耳の悪い人間には到底聞こえない周波数だが、
コイルに金属を接触寸前にした場合の数値。
周波数の差は金属をコイルから離すに従って、8kHz、5kHz、3kHz、1000Hzと下がっていく。
なので、例えば耳に聞こえやすい周波数変化分の400Hzを「うなり」として使いたいならば、
ちょうど良い距離とちょうど良い周波数が合うようにコイルやコンデンサーの調整が必要である。
テスターに流れる電流は50µHの時が0.74ｍAで250µHの時が0.66ｍAと違うのだが、
金属を近づけてもテスターで計れるほどは変化していない。
電圧は変化するが、それを取り出す回路をつけると微小変化になりすぎて検出は難しい。
つまり検出の為につける回路の影響が大きすぎて差が誤差の範囲になりそう。
周波数の変化は分かりやすいが、これも検出回路を工夫しないと、
その回路の影響の方が大きくなりすぎて検出が難しい。
それを考えると「うなり」検出方式は優秀だなと思う。
だって検出回路が十分に離れており、元のコイルに検出回路が影響を与えないから。
また愛天堂の方式も検出回路とコイルが固定されて影響が出にくいので良い方式だと思う。
以上の結果から検出方式は「うなり」検出が良さそう。
そして周波数は周波数変化の絶対値はそれほど変わらないので、
元の周波数が低い方が「変化割合」が大きくとれるので周波数は低い方が良いみたい。
ただ今回の実験では分からなかったが周囲の電波吸収率の影響が有り低すぎるのはダメみたい。
これからは実際の製作に向けてさらに実験が必要だな。
そして実験中に面白いことに気がついた。
我家と言うか僕の机ではラジオがほとんど聞こえない。
これは壁の向こう側がEPS（電気関係のケーブルが通っているシャフト）があるので、
そこからの漏れ電波が多すぎるからだとは想像できていたのだが、
それが実証されてしまった。
今回の実験回路は何と電池をつながなくても25ｍVくらいの電波(と言うか50Hz)受信している。
最初何が邪魔しているのだろうと調べ始めた時の波形。
実験中の写真はこんな感じ。電池はつながっていない。
色々とやっていたら原因が電灯線（50Hz)からの電波だと判明した。
これほどはっきりとした50Hzが25ｍVも出ていればラジオは無理だなと思う。
上の写真はレンジを50ｍVにあげたせいで微小な電波は消えているが、
電灯線はマンションなので150ｍ～200ｍくらいはある。
つまりMW放送電波以上の周波数にとっては十分なアンテナ。
一般的な家庭だと電柱から引き込む過程で変圧器を経由するので電灯線以外の電波は消えるが、
マンションの中の配線は、昔と違って今は金属管配線ではなくＣＤ管つまり合成樹脂なので、
電波が入り放題なのだと思う。
なので、50Hz以外の電波もたくさん入っており、
(僕のオシロは安物なので複数の周波数の波形の表示は難しいので他の周波数は表示できないが)
沢山の電波が入っており、
（他の電波に抑圧されて）ラジオを受信し辛い状態なんだと思う。
南側の部屋や奥さんの部屋なら綺麗に受信できるんだけどな。
力関係があるので、僕の研究室はここしか無いから仕方ないなぁ。
鏡や金印を見つけることが可能な強力な金属探知機を作ってみようと思っているが、
市販品はほぼ子供のおもちゃで使えず、
強力な物は地雷探知機等手に入らないものなので、
自作するしかないと思って色々と研究しているが、
何事もいきなりと言うのは無理なので、少しづつ研究する。
金属探知機は色々な種類が有るが、
その原理は概ね金属の接近により変化するインダクタンスを検知するものである。
Ｘ線等の透過型の物は出力側と検知側に装置が必要なので地中の物を探すのは無理だし、
持ち運びができず値段が途方も無く高い。
なのでインダクタンス変化の検出がお手軽である。
それにしてもインダクタンスの変化も微弱なので検知方法は色々と有るけれど、
可能なのは以下のタイプ。
１．インダクタンスの変化を電波に変えて、その周波数の変化を電圧として検知する。
２．インダクタンスの変化を電波に変えて、その周波数の変化を電流として検知する。
３．インダクタンスの変化を周波数のままカウントして、その差を検知する。
こんな感じ。
簡単なのは２．で子供向けおもちゃはたいていこのタイプ。
愛天堂で販売されているのを買って作ったことがあり、2022年3月22日にブログに書いた。
愛天堂の金属探知機を作りました。
この愛天堂の金属探知機はＬ１を並列共振回路、Ｌ２を直列共振回路として、
Ｌ１の回路が同調する周波数でＱ２の電流が最大になり、
Ｌ２の回路が同調する周波数でＱ１の電流が最大になり、
Ｌ１とＬ２が同心円状に有るので両者が一致するとＱ３には電流が流れないが、
周波数がずれるとＱ３に電流が流れてブザーが鳴る仕組みになっている。
他には1．の方式で、出力側から発せられた電波により金属に発生した誘導電流を、
電波として検出し、それを増幅して電圧出力としてブザーなどを鳴らすタイプもある。
また３．の方式として基準周波数の発生回路と同じ周波数を発生する検知回路を作り、
検知回路を金属に近づけて変化した周波数と基準回路の電波を、
コンパレーターで比較して電圧（又は電流）として出力したり、
両者の差を「うなり」として（ラジオ受信機等で）検出する物が有る。
特にこの「うなり」として検出する方式は理論的に感度が高くなりやすいので第一候補。
今回はどの方式を採用するにしても金属に対するインダクタンス変化の検出が大事なので、
いったいどの位なのかを実験してみた。
まずは実験回路。こんな感じ。
発振回路には色々なタイプが有るが、大事なのは製作が簡単で安くできること。
ハートレー発振回路はコイルにタップを作るのが大変なのでコルピッツ発振回路にした。
上のコルピッツ回路は通常コレクターにインダクターを入れて発振出力を上げるが、
今回は電源ラインにテスターを入れるので、
テスターがコレクター抵抗又はインダクターと思えば省略が可能なので入れていない。
また、コイルの条件（大きいか小さいか）がどのように影響するか調べたいので、
愛天堂で290円で買ったコイル（多分携帯電話の非接触充電回路用）の50µHのものと、
近所の金物屋さんで買った0.55mmのエナメル線（袋から出したそのままで図ると）250µHを
つないで、金属体（実際はペンチ）を近づけて比較してみることにした。
その実験の様子。
出力はアース－ベース間をオシロスコープで観察した。
まずは50µＨの波形。
周波数は1.232MHzで+2.5V～-2.2Vである。
これに金属（ペンチ）を近づけると、
周波数は1.264MHz（+32kHz）上がり、+2V～－1.6Vである。
これを直接検知できるならば利用価値があるが、
周波数は何とかなると思うが、電圧は難しいかも？
よく愛天堂をバカにするが、あの金属探知機は結構優秀なのかもしれない。
次にコイルを250µHに変えてみる。
まずは金属を近づけない状態。
うーん、電圧は+2.5V～-2.2Vで変わらないが、
周波数は525.725kHzと、インダクタンスが５倍なので当然低くなっている。
理論上は１／√5（＝0.447）なのだが、
実測値を計算してみると、525.725/1264＝0.416となり、
コイル以外のインダクタンス分を加味するとほぼ理論通りかなぁとも思う。
これに金属を近づけると、
電圧は+2.2V～－2.0Vと50µHの場合と大差ないが、
周波数変化分は、538.052－525.725＝12.327kHzと数値的には大差ないが、
元の周波数に対する変化割合は5倍近く大きい。
多分、これが重要なのではないだろうか？
なお、この12.327kHzと言うのは12327ヘルツつまり「うなり」として使うには高すぎて、
僕のように耳の悪い人間には到底聞こえない周波数だが、
コイルに金属を接触寸前にした場合の数値。
周波数の差は金属をコイルから離すに従って、8kHz、5kHz、3kHz、1000Hzと下がっていく。
なので、例えば耳に聞こえやすい周波数変化分の400Hzを「うなり」として使いたいならば、
ちょうど良い距離とちょうど良い周波数が合うようにコイルやコンデンサーの調整が必要である。
テスターに流れる電流は50µHの時が0.74ｍAで250µHの時が0.66ｍAと違うのだが、
金属を近づけてもテスターで計れるほどは変化していない。
電圧は変化するが、それを取り出す回路をつけると微小変化になりすぎて検出は難しい。
つまり検出の為につける回路の影響が大きすぎて差が誤差の範囲になりそう。
周波数の変化は分かりやすいが、これも検出回路を工夫しないと、
その回路の影響の方が大きくなりすぎて検出が難しい。
それを考えると「うなり」検出方式は優秀だなと思う。
だって検出回路が十分に離れており、元のコイルに検出回路が影響を与えないから。
また愛天堂の方式も検出回路とコイルが固定されて影響が出にくいので良い方式だと思う。
以上の結果から検出方式は「うなり」検出が良さそう。
そして周波数は周波数変化の絶対値はそれほど変わらないので、
元の周波数が低い方が「変化割合」が大きくとれるので周波数は低い方が良いみたい。
ただ今回の実験では分からなかったが周囲の電波吸収率の影響が有り低すぎるのはダメみたい。
これからは実際の製作に向けてさらに実験が必要だな。
そして実験中に面白いことに気がついた。
我家と言うか僕の机ではラジオがほとんど聞こえない。
これは壁の向こう側がEPS（電気関係のケーブルが通っているシャフト）があるので、
そこからの漏れ電波が多すぎるからだとは想像できていたのだが、
それが実証されてしまった。
今回の実験回路は何と電池をつながなくても25ｍVくらいの電波(と言うか50Hz)受信している。
最初何が邪魔しているのだろうと調べ始めた時の波形。
実験中の写真はこんな感じ。電池はつながっていない。
色々とやっていたら原因が電灯線（50Hz)からの電波だと判明した。
これほどはっきりとした50Hzが25ｍVも出ていればラジオは無理だなと思う。
上の写真はレンジを50ｍVにあげたせいで微小な電波は消えているが、
電灯線はマンションなので150ｍ～200ｍくらいはある。
つまりMW放送電波以上の周波数にとっては十分なアンテナ。
一般的な家庭だと電柱から引き込む過程で変圧器を経由するので電灯線以外の電波は消えるが、
マンションの中の配線は、昔と違って今は金属管配線ではなくＣＤ管つまり合成樹脂なので、
電波が入り放題なのだと思う。
なので、50Hz以外の電波もたくさん入っており、
(僕のオシロは安物なので複数の周波数の波形の表示は難しいので他の周波数は表示できないが)
沢山の電波が入っており、
（他の電波に抑圧されて）ラジオを受信し辛い状態なんだと思う。
南側の部屋や奥さんの部屋なら綺麗に受信できるんだけどな。
力関係があるので、僕の研究室はここしか無いから仕方ないなぁ。
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