電子工作と理科実験のエレテック

金属探知機(製作編2)

      2016/09/28

この記事は 金属探知機(製作編1) の続きとなっています。まだ製作編1をご覧になっていない方は、先にそちらをご覧ください。

いよいよはんだ付け

皆様こんばんは。 昨日までの作業は、「小学生の自由工作感」はただようものの、「電子工作感」があまりないものでした。 それもそのはず、何しろ電子工作の醍醐味「はんだ付け」が一度もなかったですからね。 しかしご安心ください。 今日はすべての作業が半田付けです!
部品実装→配線→はんだ付けを延々と繰り返していただきます!(めんどくさいとおっしゃらずに、せっかくコイルを作ったのですから使ってやらないと(笑))
尚、はんだ付けが苦手な方は、今日の作業を2日に分けて行うと良いでしょう。何しろ記事の長さの割に作業が多いですので。

実体配線図を見ながら部品の取り付け

今回は秋月電子で販売されている「片面ガラスコンポジット・ユニバーサル基板 Cタイプ めっき仕上げ」というユニバーサル基板を使用します。今回の工作にはちょうど良いサイズのユニバーサル基板になります。 全く同じものを用意する必要はありませんので、適当に余っている基板を使いましょう。 ただし、今回作成するのは一応アナログ回路なので、実装密度を高めすぎたり、配線の引き回しを極端に変えると、異常発振などの原因になりますので要注意です。
metal-detector-pcb1

この基板に、昨日ご紹介した部品を下図のように実装します。(いずれもクリックで拡大可能です。)
(「部品実装面から見た図」は部品を差し込む側から見た図で、「半田付け面から見た図」は実際にはんだ付けを行う方向から見た図になります。したがって、両者は左右反転したものになりますので、間違った方向から見て部品を取り付けてしまうと、左右反対にできてしまいますよ!)

metal-detector-pcbf1
metal-detector-pcbf3ちなみに、上記の図の抵抗のカラーコードは実際の値に合わせて描いておりますが、「読みにくい」という方は次の図をご利用ください。(クリックで拡大します。)

metal-detector-pcbf7

さて、できましたでしょうか? ここまでの完成写真は次のようになるはずです。

metal-detector-pcb2metal-detector-pcb3

ジャンパーの半田付け

前節で完成した基板に、一か所ジャンパー線を取り付けます。
具体的には次の図のように、コンパレータ付近の2地点を導線で結ぶ作業になります。
2地点を結ぶように導線を配置したら、半田付けをして固定します。
尚、このジャンパーは必ず部品実装面側で行ってください。半田実装面側でジャンパーを行うと、他の線と接触してショートしてしまい、誤動作の原因となります。(UEW配線やジャンパー飛ばし配線に自信のある方は半田実装面でやってもよいですが、今回のように十分なスペースが開いている場合は、そのようにするメリットはほとんどありません。)

metal-detector-pcbf5完成写真は次のようになります。前の2枚の写真と見比べてみてくださいね。

metal-detector-pcb4metal-detector-pcb5

コイルの終端処理

ここまでで部品の実装作業はほとんど終わりです。 あとは、昨日巻いたコイルの処理を行い、残りの部品を基板に取り付ければ完成です。
ではまずコイルの終端処理を見ていきましょう。現在のコイルは、出ているリード線部分はすべて絶縁体におおわれており、半田付けを行うことが出来ない状態にあります。 そこで、下の写真のように、コイルから出ている3本の線(2本は単線、もう一本はより合わせた線)を、はんだメッキしてしまいます。

metal-detector-coil_f2UEWを用いている場合、半田ごての温度を370℃程度に設定し、溶かしたはんだを載せたこてをUEWに擦り付ければ、UEW表面の被覆が溶けて、はんだ鍍金されます。 より合わせた線についても同じようにすれば、2本同時にはんだ鍍金され、かつ互いに接続されます。

この作業を行った後、できれば、より合わせた線以外の2本の線が電気的に接続されているか確認してください。(よりあわせていない2本の線をそれぞれ導通チェッカに接続し、音が鳴ればOKです。)

電池・コイル・スピーカの取り付け

さあ、ついに最後の仕上げです。まず、下の2枚の図と写真をご覧ください。
1枚目はこれまでつくった基板上の一部に記号を付けたもの。 もう1枚の写真はコイルの3本の線にそれぞれ名前(記号)をつけたものとなっています。

metal-detector-pcbf6

metal-detector-coil_f1

これらの図と写真を参照しながら、次のように残りの部品の接続を行ってください。

  1. コイルから出ている、より線以外の線α,γをそれぞれ基板のC,Eにはんだ付け(向きはないのでどちらをどちらに取り付けても良いです。ただし、より線βはまだいじらないでください。)
  2. コイルから出ているより線βを基板のDにはんだ付け
  3. 電池ボックスの+線(一般には赤色)を基板のAにはんだ付け
  4. 電池ボックスの – 線(一般には黒色か青色)を基板のBにはんだ付け
  5. 圧電スピーカの2本の線をそれぞれ基板のFとGにはんだ付け(どちらの線をどちらにつけてもよい。

以上、できましたか? 完成写真は次のようになります。

metal-detector_f1これで作業は終わりです! つまり完成!

完成

今回の金属探知機、一か所だけ調整しなければ動かない点がありますので、その部分を調整しましょう。 それは基板上に一つだけある半固定抵抗です。調整方法は下記のとおりです。

  1. 金属探知機に電池4本をセットする。(この時、本体からピー音が鳴り出すかもしれませんが問題ありません。)
  2. 金属探知機を、周囲に金属がない場所に持っていく。(木製の机の上、程度で充分)
    この際、コイル部分は基板や電池から最低3cm以上離しておかなければなりません。でないと、電池や基板の金属に反応してしまいます
  3. そこで、半固定抵抗の調整部をドライバーでどちらかにまわすと、金属がなくても音が鳴り出すので、ギリギリ音がならない場所に半固定抵抗を調整する。(なお、この際半固定抵抗をどちらに回しても音がならないという場合は配線ミスか部品が破損していますので、直ちに電源を切って回路を見直してください。

以上となります。 上の調整を行うと、普段は音が鳴っていない状態になるはずです。その状態で1円玉など金属を近づけると、スピーカーから「ピー」という音が流れ出すはずです。

お疲れ様でした。 もしよろしければ、明日以降の解説編も見て行ってください。
質問等ありましたらコメント欄にお気軽にどうぞ。(作ったのに動かない、などでも構いませんよ。)

 

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